Kreios Space nawiązało współpracę z Kongsberg NanoAvionics, aby wynieść 200-kilogramowego mikrosatelitę wyposażonego w system elektrycznego napędu atmosferycznego na bardzo niską orbitę okołoziemską (VLEO) – w pasmo 150–300 km, gdzie większość satelitów ulega deorbitacji w ciągu zaledwie kilku miesięcy. Jeśli test potwierdzi założenia koncepcji, satelity będą mogły wykorzystywać rzadkie powietrze, z którym obecnie muszą walczyć, aby utrzymać się w górze, co wyeliminuje potrzebę stosowania ciężkiego i drogiego paliwa chemicznego.

Dlaczego VLEO stanowi problem

Na wysokościach VLEO pozostałe cząsteczki tlenu i azotu generują mierzalny opór. Opór ten zmniejsza prędkość orbitalną, a w ciągu tygodni lub miesięcy satelita bez napędu wpada z powrotem w atmosferę Ziemi. Te same cząstki powodują również erozję odsłoniętych powierzchni, skracając czas trwania misji. Konwencjonalne silniki rozwiązują problem oporu poprzez zabieranie pędnika, ale dodatkowa masa zmniejsza zdolność do wynoszenia ładunku użytecznego i podnosi koszty startu.

Jak działa koncepcja „powietrza jako paliwa”

System Kreios działa jak miniaturowy odkurzacz i silnik elektryczny w jednym. Wlot zbiera cząsteczki O₂ i N₂ z otoczenia. Pokładowe źródło energii jonizuje gaz, zamieniając go w plazmę – gaz naładowany elektrycznie. Plazma jest następnie wyrzucana przez dyszę elektryczną, wytwarzając ciąg przeciwdziałający oporowi. W efekcie atmosfera, która spowalnia satelitę, staje się pędnikiem, który pcha go do przodu.

Podejście to obiecuje dwie natychmiastowe korzyści:

  • Oszczędność masy – brak dedykowanych zbiorników paliwa czy dużych silników chemicznych, co uwalnia kilogramy na czujniki lub sprzęt komunikacyjny.
  • Wydłużenie czasu trwania misji – ciągły napęd może utrzymać satelitę na orbicie VLEO przez lata, a nie miesiące, umożliwiając obrazowanie o wyższej rozdzielczości oraz połączenia o niższym opóźnieniu, które mogą zapewnić jedynie najgęstsze warstwy atmosfery.

Znaczenie dla branży

Jeśli test Kreios zakończy się sukcesem, operatorzy konstelacji do obserwacji Ziemi, komunikacji oraz IoT będą mogli obniżyć koszty startów i poprawić jakość danych. Wyraźniejsze obrazy uzyskuje się dzięki większej bliskości powierzchni Ziemi; spadają również opóźnienia w usługach szerokopasmowych, które polegają na przekaźnikach na niskiej orbicie. Firmy zależne od danych satelitarnych – firmy logistyczne, menedżerowie budownictwa, dostawcy usług rolnictwa precyzyjnego – mogą zyskać dostęp do szybszych i bardziej szczegółowych informacji.

Technologia ta niesie ze sobą również nowe ryzyka. Generowanie plazmy w trudnym środowisku wymaga niezawodnego zasilania; system musi pobierać wystarczającą ilość energii z paneli słonecznych, nie ograniczając możliwości innych ładunków użytecznych. Poziomy ciągu są skromne, więc precyzyjne utrzymywanie orbity będzie wymagało zaawansowanego oprogramowania sterującego. Długotrwała ekspozycja na zjonizowany gaz wylotowy może przyspieszyć zużycie powierzchni statku kosmicznego, co jest czynnikiem, który nie został jeszcze dokładnie określony w lotach długotrwałych.

Co dalej

Kreios planuje wyniesienie platformy testowej jeszcze w tym roku, celując w kołową orbitę o wysokości 150 km, aby zmaksymalizować gęstość atmosfery. Misja będzie monitorować wydajność ciągu, zużycie energii oraz degradację materiałów przez kilka miesięcy. Sukces może doprowadzić do powstania komercyjnej usługi oferującej zestawy napędowe „zasilane powietrzem” dla mikrosatelitów i może skłonić inne startupy do badania podobnych koncepcji.

Podsumowanie

Przekształcenie oporu atmosferycznego w ciąg może zmienić ekonomię misji VLEO. Wykorzystując te same cząsteczki, które zagrażają ściągnięciem satelitów w dół, Kreios Space dąży do tego, aby utrzymać je w górze dłużej, taniej i przy wyższej wydajności. Nadchodzący lot ujawni, czy ten pomysł może przejść z fazy fizyki laboratoryjnej do codziennych operacji kosmicznych.