Kreios Space, Kongsberg NanoAvionics తో కలిసి పనిచేస్తూ, వాతావరణ విద్యుత్ ప్రొపల్షన్ సిస్టమ్ (atmospheric electric propulsion system) కలిగిన 200 కిలోల మైక్రోశాటిలైట్ను వెరీ-లో-ఎర్త్ ఆర్బిట్ (VLEO) లోకి పంపనుంది. ఇది 150-300 కిమీ బ్యాండ్లో ఉంటుంది, ఇక్కడ చాలా ఉపగ్రహాలు కొన్ని నెలల్లోనే క్షీణించిపోతుంటాయి. ఒకవేళ ఈ పరీక్ష ఈ కాన్సెప్ట్ను నిరూపిస్తే, ఉపగ్రహాలు తమను నిలబెట్టుకోవడానికి పోరాడుతున్న ఆ పలుచని వాయువులనే ఇంధనంగా వాడుకోగలవు, దీనివల్ల బరువైన, ఖరీదైన రసాయన ఇంధనం అవసరం తగ్గుతుంది.
VLEO ఎందుకు సమస్యగా మారింది
VLEO ఎత్తులలో మిగిలిపోయిన ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్ అణువులు గణనీయమైన డ్రాగ్ను (drag) కలిగిస్తాయి. ఈ డ్రాగ్ ఉపగ్రహ వేగాన్ని తగ్గిస్తుంది, దీనివల్ల ప్రొపల్షన్ లేని ఉపగ్రహం కొన్ని వారాల నుండి నెలల వ్యవధిలోనే భూమి వైపు తిరిగి పడిపోతుంది. అదే కణాలు ఉపగ్రహ ఉపరితలాన్ని కూడా అరిగింపజేసి, మిషన్ కాలపరిమితిని తగ్గిస్తాయి. సాంప్రదాయ థ్రస్టర్లు ఇంధనాన్ని మోసుకెళ్లడం ద్వారా ఈ డ్రాగ్ సమస్యను పరిష్కరిస్తాయి, కానీ అదనపు బరువు వల్ల పేలోడ్ సామర్థ్యం తగ్గి, లాంచ్ ఖర్చులు పెరుగుతాయి.
“వాయువును ఇంధనంగా” (air-as-fuel) మార్చే విధానం
Kreios సిస్టమ్ ఒక చిన్న వాక్యూమ్ క్లీనర్ మరియు ఎలక్ట్రిక్ థ్రస్టర్ కలిసినట్లుగా పనిచేస్తుంది. ఒక ఇన్టేక్ స్కూప్ వాతావరణంలోని O₂ మరియు N₂ అణువులను సేకరిస్తుంది. ఆన్-బోర్డ్ పవర్ సోర్స్ ఈ వాయువును అయనీకరణం (ionise) చేసి, దానిని ప్లాస్మాగా—అంటే ఒక చార్జ్డ్ గ్యాస్గా మారుస్తుంది. ఆ తర్వాత ఆ ప్లాస్మాను ఎలక్ట్రిక్ నాజిల్ ద్వారా బయటకు పంపడం ద్వారా, డ్రాగ్ను ఎదుర్కొనే థ్రస్ట్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. దీనివల్ల ఉపగ్రహ వేగాన్ని తగ్గించే వాతావరణమే, దానిని ముందుకు నెట్టే ప్రొపెల్లెంట్గా మారుతుంది.
ఈ విధానం రెండు తక్షణ ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది:
- బరువు ఆదా (Mass savings) – ప్రత్యేక ఇంధన ట్యాంకులు లేదా పెద్ద రసాయన థ్రస్టర్లు అవసరం లేదు, దీనివల్ల సెన్సార్లు లేదా కమ్యూనికేషన్ పరికరాల కోసం అదనపు కిలోగ్రాముల బరువును ఉపయోగించుకోవచ్చు.
- దీర్ఘకాలిక మిషన్ (Extended mission duration) – నిరంతర థ్రస్ట్ వల్ల ఉపగ్రహం నెలల కంటే ఏళ్ల తరబడి VLEOలో ఉండగలదు. ఇది వాతావరణంలోని అత్యంత సాంద్రత కలిగిన భాగాల నుండి మాత్రమే లభించే అధిక రిజల్యూషన్ ఇమేజింగ్ మరియు తక్కువ లాటెన్సీ (low-latency) లింక్లను సాధ్యం చేస్తుంది.
పరిశ్రమపై దీని ప్రభావం
Kreios పరీక్ష విజయవంతమైతే, ఎర్త్-అబ్జర్వేషన్, కమ్యూనికేషన్స్ మరియు IoT కాన్స్టెలేషన్స్ నిర్వహించే సంస్థలు లాంచ్ ఖర్చులను తగ్గించుకోవడమే కాకుండా డేటా నాణ్యతను మెరుగుపరుచుకోగలవు. భూమికి దగ్గరగా ఉండటం వల్ల స్పష్టమైన చిత్రాలు లభిస్తాయి; తక్కువ ఆర్బిట్ రిలేలపై ఆధారపడే బ్రాడ్బ్యాండ్ సేవల్లో లాటెన్సీ తగ్గుతుంది. ఉపగ్రహ డేటాపై ఆధారపడే కంపెనీలు—లాజిస్టిక్స్ సంస్థలు, నిర్మాణ మేనేజర్లు, ప్రిసిషన్ అగ్రికల్చర్ ప్రొవైడర్లు—వేగవంతమైన మరియు మరింత వివరణాత్మక సమాచారాన్ని పొందగలవు.
ఈ సాంకేతికత కొత్త రిస్క్లను కూడా తెస్తుంది. కఠినమైన వాతావరణంలో ప్లాస్మాను ఉత్పత్తి చేయడానికి నమ్మకమైన విద్యుత్ అవసరం; ఇతర పేలోడ్లను దెబ్బతీయకుండా సోలార్ ప్యానెల్స్ నుండి తగినంత విద్యుత్తును ఈ సిస్టమ్ గ్రహించాలి. థ్రస్ట్ స్థాయిలు తక్కువగా ఉంటాయి కాబట్టి, ఖచ్చితమైన ఆర్బిట్ నిర్వహణకు అధునాతన కంట్రోల్ సాఫ్ట్వేర్ అవసరమవుతుంది. అయనీకరణం చెందిన ఎగ్జాస్ట్ (ionised exhaust) వల్ల అంతరిక్ష నౌక ఉపరితలాలు త్వరగా అరిగిపోయే అవకాశం ఉంది, దీనిని దీర్ఘకాలిక ప్రయోగాలలో ఇంకా పూర్తిగా అంచనా వేయలేదు.
తదుపరి అడుగులు
వాతావరణ సాంద్రతను గరిష్టంగా పెంచడానికి 150 కిమీ సర్క్యులర్ ఆర్బిట్ను లక్ష్యంగా చేసుకుని, ఈ ఏడాది చివరలో టెస్ట్ బస్ను ప్రయోగించాలని Kreios ప్లాన్ చేస్తోంది. ఈ మిషన్ కొన్ని నెలల పాటు థ్రస్ట్ పనితీరు, విద్యుత్ వినియోగం మరియు మెటీరియల్ క్షీణతను పర్యవేక్షిస్తుంది. దీని విజయం, మైక్రోశాటిలైట్ల కోసం “air-fuelled” ప్రొపల్షన్ కిట్లను అందించే వాణిజ్య సేవలకు దారితీయవచ్చు మరియు ఇతర స్టార్టప్లను కూడా ఇలాంటి కాన్సెప్ట్లను అన్వేషించేలా ప్రేరేపించవచ్చు.
ముగింపు
వాతావరణ డ్రాగ్ను థ్రస్ట్గా మార్చడం ద్వారా VLEO మిషన్ల ఆర్థిక నమూనాను (economics) పూర్తిగా మార్చవచ్చు. ఉపగ్రహాలను కిందకు లాగే అణువులనే ఉపయోగించుకోవడం ద్వారా, వాటిని ఎక్కువ కాలం, తక్కువ ఖర్చుతో మరియు మెరుగైన పనితీరుతో అంతరిక్షంలో ఉంచాలని Kreios Space లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది. రాబోయే ఫ్లైట్ ఈ ఆలోచన ప్రయోగశాల భౌతికశాస్త్రం నుండి రోజువారీ అంతరిక్ష కార్యకలాపాల్లోకి మారుతుందో లేదో తెలియజేస్తుంది.