Perusahaan Singapura dan Inggris Membangun Mesin Satelit Berbahan Bakar Air

SINGAPURA - Sebuah perusahaan Singapura bersama akademisi dan perusahaan Inggris, baru-baru ini telah membangun mesin satelit yang berbasis air, alternatif yang lebih murah dan ramah lingkungan daripada mesin konvensional yang digerakkan oleh gas langka yang mahal.

Dilaporkan oleh The Straits Times, mesin AquaHET yang baru adalah versi optimal dari pendorong efek Hall yang biasa digunakan untuk menerbangkan satelit di luar angkasa dengan mempercepat ion, biasanya gas murni yang keluar dari mesin untuk menciptakan gaya pendorong.

Untuk mesin baru, ion oksigen yang berasal dari air dipercepat untuk menghasilkan daya dorong. Proses ini dimungkinkan oleh perangkat yang disebut katoda berongga yang dibuat oleh perusahaan teknologi antariksa Singapura, Aliena. Perusahaan tersebut terikat dalam proyek tersebut pada tahun 2021 karena keahliannya dalam membangun perangkat yang menghasilkan elektron.

Oksigen pertama kali diproduksi dengan mengalirkan listrik melalui air, dan ini menghasilkan hidrogen pada saat yang bersamaan. Hidrogen diambil oleh katoda berongga Aliena untuk menciptakan elektron.

"Elektron kemudian mengubah atom oksigen menjadi ion, yang keluar dari mesin untuk menggerakkan satelit," kata Kepala Petugas Teknologi Aliena George-Cristian Potrivitu.

Lengan oksigen mesin, yang disebut anoda, dikembangkan oleh perusahaan Inggris URA Thrusters dan peneliti dari Imperial College London. Anoda mengambil oksigen.

"Kekuatan dorongan mesin mirip dengan berat dua koin 10 sen di telapak tangan Anda, kekuatan yang sangat kecil. Tapi di luar angkasa, tidak ada udara dan karena itu tidak ada gesekan, sehingga gaya sekecil apa pun dan terus-menerus dari pendorong sudah cukup untuk mendorong satelit ke akselerasi tinggi," kata Potrivitu.

Berupaya Diuji

AquaHET dapat menggerakkan satelit dengan berat 200 kilogram dan lebih besar. Tim di balik mesin sedang mencari untuk mengomersialkan dan mengujinya di satelit dalam beberapa tahun.

Aliena, bagian dari Universitas Teknologi Nanyang, menciptakan mesin propulsi yang memungkinkan satelit terbang lebih dekat ke Bumi dan mengambil gambar berkualitas lebih tinggi.

Pendorong efek hall adalah mesin satelit yang paling banyak digunakan di luar angkasa. Mereka ditemukan di jaringan satelit Starlink SpaceX, satelit telekomunikasi besar, dan satelit militer.

Pendorong Hall konvensional saat ini berbahan bakar gas langka seperti xenon, gas inert yang mudah terionisasi.

Menurut Kepala Eksekutif Aliena, Mark Lim, Xenon hanya membentuk 0,0000087 persen dari atmosfer planet. Sangat intensif energi untuk mengekstraknya dari udara, membuat gas menjadi mahal.

"Banyak energi dan sumber daya yang dibutuhkan untuk menyaring dan memurnikan gas. Karena xenon sangat langka di atmosfer, jumlah udara yang lebih banyak perlu diproses hanya untuk sejumlah kecil xenon," katanya.

Deionisasi air untuk menghilangkan ion atau padatan terlarut sebelum air dipecah menjadi oksigen dan hidrogen, proses yang digunakan dalam mesin baru, tidak serumit atau mahal.

Memproduksi 1 kilogram xenon membutuhkan energi hingga 4.500 kilowatt-hour (kWh), kata para ilmuwan dari Imperial Plasma Propulsion Laboratory Imperial College London, tempat mesin tersebut pertama kali diuji pada Desember 2022.

Sebaliknya, dibutuhkan kurang dari 100 kWh untuk menghasilkan 1.000 1 kilogram air deionisasi.

Lim mencatat air telah menjadi bahan bakar beberapa mesin satelit di masa lalu, tetapi bukan pendorong Hall. Tetapi mesin berbasis air itu tidak seefisien bahan bakar dan tenaga.

Menggunakan air sebagai bahan bakar, ada juga kemungkinan satelit atau pesawat ruang angkasa, dalam misi luar angkasa masa depan, mengisi bahan bakar di benda langit dengan tanda-tanda air.

Sementara satelit berbahan bakar air dapat membuat satelit lebih ramah lingkungan, tidak dapat dipungkiri bahwa roket masih diperlukan untuk meluncurkan satelit ke luar angkasa.

Semua bahan bakar roket itu, termasuk minyak tanah yang sangat halus, yang dibakar berkontribusi pada pemanasan planet.

"Karbon hitam atau jelaga dari roket berkontribusi hampir 500 kali lebih banyak terhadap pemanasan global daripada semua sumber jelaga di bumi," kata sebuah studi tahun 2022 yang diterbitkan dalam jurnal Earth's Future di bawah American Geophysical Union.

Itu karena roket langsung menyuntikkan jelaga ke lapisan atas atmosfer, di mana polutan bertahan lebih lama daripada emisi bumi.