Sateliti na pogon vode? Revolucionarno pogonsko gorivo koje mijenja svemirske letove

• Pogon na vodu za satelite može koristiti pogon na paru (rezistojet), elektrolizu za dobivanje vodika i kisika za izgaranje, ili vodeno-plazmatske/ionske motore za pogon s visokim ISP-om.
• Vigoride tvrtke Momentus Space koristi mikrovalni elektrotermalni motor (MET) koji mikrovalovima zagrijava vodu pomoću solarne energije, pretvarajući je u plazmu i izbacujući kao mlaz visoke energije.
• U siječnju 2023. Vigoride-5 tvrtke Momentus izveo je 35 paljenja motora i podigao svoju orbitu za oko 3 km koristeći isključivo pogon na vodu.
• Godine 2018. sateliti HawkEye 360 Pathfinder i radarski satelit Capella Space koristili su DSI-jeve Comet vodene motore za održavanje orbite, što je označilo prvu komercijalnu upotrebu pogona na vodu u svemiru.
• Godine 2019. CubeSat AQT-D Sveučilišta u Tokiju, lansiran s ISS-a, testirao je vodeni rezistojet za kontrolu orijentacije i male promjene orbite.
• NASA-ina misija Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) iz 2021. nosila je Hydros sustav pogona na elektrolizu vode na 6U CubeSatu kako bi demonstrirala pogon na elektrolizu u svemiru.
• ArianeGroup planira demonstraciju ESMS-a u orbiti do jeseni 2026. s dvojnim vodenim motorom koji elektrolizira vodu za oko 90 minuta, a zatim izvodi 30-sekundno izgaranje bipropelanta, postižući oko 300 sekundi Isp i navodno smanjujući troškove pogona do trećine.
• Pale Blueov PBR-20 motor (potisak 1 mN, Isp preko 70 s) testiran je 2019. i 2023., veći PBR-50 (10 mN) lansiran je početkom 2024., a tvrtka planira prvi svjetski ionski motor na vodu veličine 1U na dva D-Orbit ridesharea 2025.
• Do 2024. vodeni motori postali su dio operativnih flota, a sateliti Hawkeye 360, Capella i BlackSky Gen-2 koriste Comet pogon na vodu za održavanje orbite.
• Demonstracija WINE iz 2019. od strane UCF-a i Honeybee Roboticsa iskopala je simulirani asteroidni led kako bi izvukla vodu i napajala parni raketni motor, ilustrirajući potencijal za punjenje goriva u svemiru i “život od resursa na licu mjesta.”

Zamislite budućnost u kojoj satelite ne pokreću otrovna goriva ili rijetki plinovi, već obična voda. Možda zvuči kao znanstvena fantastika, ali pogoni na vodu za satelite brzo postaju stvarnost. Ovi novi pogonski sustavi koriste H₂O kao pogonsko sredstvo – ili izbacujući pregrijanu paru ili razlažući vodu na vodik i kisik za izgaranje – kako bi upravljali letjelicama u orbiti. Privlačnost je jasna: voda je jeftina, obilna, zelena i daleko sigurnija za rukovanje od tradicionalnih raketnih goriva esa.int, nasa.gov. Kako je rekao umirovljeni astronaut Chris Hadfield, mogućnost pogona letjelica samo solarnom energijom i destiliranom vodom “velika je sloboda”, osobito jer je voda široko dostupna u svemiru (od mjesečevih kratera do leda kometa) spaceref.com. U ovom izvještaju istražit ćemo kako funkcionira pogon na vodu, njegove prednosti i nedostatke te najnovija dostignuća (do 2025.) koja ovu tehnologiju guraju iz eksperimentalnih demonstracija u široku upotrebu.

Kako rade satelitski potisnici na vodu?

Sama voda ne gori kao konvencionalno gorivo – ona je reakcijska masa koja se energizira i izbacuje kako bi proizvela potisak. Postoji nekoliko domišljatih načina na koje su inženjeri omogućili motore na vodu:

• Parni pogon (elektrotermalni potisnici): Najjednostavniji pristup je zagrijavanje vode u paru pod visokim tlakom i izbacivanje kroz mlaznicu radi stvaranja potiska. Ovi “parni raketni” ili rezistojet dizajni koriste električne grijače ili mikrovalnu energiju za zakuhavanje vode. Na primjer, Vigoride letjelica tvrtke Momentus Space koristi mikrovalni elektrotermalni potisnik (MET) koji “zagrijava vodu mikrovalovima koristeći solarnu energiju” dok ne proključa u plazmu, izbacujući je kao mlaz visoke energije spaceref.com. To je slično kao da stavite mlaznicu na kuhalo za vodu ili mikrovalnu pećnicu – izbačena vruća para gura satelit. Potisnici na paru imaju mali potisak, ali su vrlo sigurni i mehanički jednostavni. Japanski startup Pale Blue dokazao je takav sustav u orbiti 2023. godine, koristeći vodeni rezistojet za podešavanje orbite malog Sonyjevog satelita za nekoliko kilometara phys.org. Pale Blueov dizajn drži vodu pod niskim tlakom i isparava je na umjerenim temperaturama, pristup koji je potvrdio dvije minute neprekidnog rada u svemiru phys.org.
• Elektroliza (raketni motori na vodu): Energičnija metoda je razdvajanje vode na vodik i kisik (putem elektrolize) i zatim izgaranje te smjese u malom raketnom motoru. U suštini, satelit nosi neprešaničenu tekuću vodu, a zatim koristi električnu energiju iz solarnih panela za proizvodnju zapaljivih plinova po potrebi. NASA-in Hydros motor, razvijen s Tethers Unlimited, bio je pionir ovog pristupa spinoff.nasa.gov. Jednom u orbiti, Hydros elektrolizira vodu u H₂ i O₂ koji se pohranjuju u mjehurićima, a zatim ih pali u komori za izboje potiska spinoff.nasa.gov. To je “hibrid električnog i kemijskog pogona”, objašnjava direktor Tethers Unlimited Robert Hoyt – solarna energija obavlja posao razdvajanja vode, ali rezultirajuće izgaranje daje snažan potisak spinoff.nasa.gov. Europski inženjeri iz ArianeGroup rade na sličnom sustavu: veliki spremnik vode opskrbljuje elektrolizator, a plinovi vodika i kisika pale se nakon otprilike 90 minuta generiranja, dajući otprilike 30 sekundi potiska po ciklusu ariane.group. Ovaj ciklički proces punjenja i izgaranja može isporučiti razine potiska znatno veće od električnih ionskih motora (ArianeGroup procjenjuje do 14× veći potisak po ulaznoj snazi od ionskih motora s Hallovim učinkom) esa.int. Kompromis je umjerena specifična impulsnost – tj. učinkovitost goriva – koja je između konvencionalnog kemijskog i električnog pogona esa.int. Ipak, performanse su impresivne: “Hidrazin ima specifični impuls od 200 s, dok je za vodu 300 s,” napominje Jean-Marie Le Cocq iz ArianeGroupa, uspoređujući njihov vodeni motor povoljno s toksičnim gorivom koje bi mogao zamijeniti ariane.group.
• Ionski i plazma potisnici na vodu: Voda također može služiti kao pogonsko gorivo u naprednim električnim pogonskim sustavima. U tim dizajnima, vodena para se ionizira ili na drugi način pobuđuje u plazmu, a zatim ubrzava elektromagnetskim poljima kako bi se generirao potisak (slično kao kod ionskog motora na ksenon). Na primjer, Pale Blue razvija ionski potisnik na vodu koji koristi izvor mikrovalne plazme za atomizaciju molekula vode i izbacivanje iona radi potiska phys.org. Takvi sustavi mogu postići mnogo veći specifični impuls (500+ sekundi) jer se pogonsko gorivo izbacuje pri iznimno velikim brzinama reddit.com. Slično tome, istraživači su testirali potisnike na vodu s električnim lukom (~550 s Isp) i mikrovalne plazma potisnike (do 800 s Isp) reddit.com – performanse usporedive ili čak bolje od mnogih najsuvremenijih električnih potisnika. Izazov ovdje predstavlja upravljanje generiranjem plazme i sprječavanje korozije elektroda zbog nusproizvoda vode. No potencijal je ogroman: potisnici na vodu s visokim Isp mogli bi učiniti vodu masovno učinkovitijom od tradicionalnih goriva za određene misije reddit.com. Ovo su još uvijek tehnologije u nastajanju; Pale Blue-ove prve demonstracije ionskog motora na vodu u orbiti planirane su za 2025. kroz dvije misije s D-Orbit-ovim svemirskim transporterom payloadspace.com. U budućnosti, hibridni potisnici mogli bi čak kombinirati načine rada – npr. dvostruki sustav koji nudi snažne potiske parom po potrebi i učinkoviti ionski pogon za dugotrajna krstarenja phys.org.

U svim slučajevima, osnovna ideja je korištenje električne energije (iz solarnih panela) za dodavanje kinetičke energije masi vode i izbacivanje iste radi pogona. Sama voda je inertna i netoksična, što je čini jedinstveno praktičnom – može se skladištiti kao tekućina (nisu potrebni spremnici pod visokim tlakom pri lansiranju) i neće eksplodirati niti otrovati rukovatelje. Pogon se “budi” tek kada je satelit sigurno u orbiti i kada je dostupna energija za zagrijavanje ili elektrolizu vode. Ova pogonjena na zahtjev upravo je razlog zašto NASA ulaže u pogone na bazi vode za male satelite: “PTD-1 će zadovoljiti ovu potrebu prvim demonstriranjem sustava pogona svemirske letjelice na bazi elektrolize vode u svemiru,” rekao je David Mayer, voditelj projekta za testnu misiju 2021. godine nasa.gov. Sljedeći odjeljci istražit će zašto je ovaj koncept tako privlačan – i koji izazovi još uvijek postoje.

Prednosti pogona na vodu

Sigurnost i jednostavnost: Tradicionalna goriva za satelite poput hidrazina ili ksenona su ili vrlo otrovna, korozivna ili zahtijevaju snažno prešanje. Voda je, nasuprot tome, “najsigurnije raketno gorivo koje poznajem,” napominje Mayer nasa.gov. Netoksična je, nezapaljiva i stabilna na sobnoj temperaturi, što integraciju i lansiranje čini znatno jednostavnijim i jeftinijim nasa.gov. Nisu potrebna zaštitna odijela niti složeni postupci punjenja goriva – “možete pustiti studente preddiplomskog studija da se igraju s tim i neće se otrovati,” našalio se direktor Tethers Unlimiteda spinoff.nasa.gov. Ovaj faktor sigurnosti posebno je važan za CubeSatove koji dijele rakete s vrijednim primarnim teretima, gdje stroga pravila često zabranjuju eksplozive ili spremnike pod visokim tlakom na brodu nasa.gov. Sustavi na pogon vodom ostaju bezopasni dok se ne aktiviraju u orbiti, čime se smanjuju sigurnosni rizici. To je otvorilo vrata čak i najmanjim CubeSatovima da imaju pogon, što je prije bilo zabranjeno zbog sigurnosnih ograničenja goriva.

Niska cijena i sveprisutnost: Voda je izuzetno jeftina i univerzalno dostupna. Nema uskih grla u opskrbnom lancu – svaka lansirna lokacija na svijetu može lako nabaviti čistu vodu (i proliti nešto bez posljedica). “Voda je dostupna svugdje na Zemlji i može se transportirati bez rizika,” naglašava Nicholas Harmansa iz ArianeGroupa, koji je uvjeren da je “voda gorivo budućnosti” ariane.group. Po litri, voda košta nekoliko lipa, dok su egzotični električni pogonski plinovi poput ksenona doživjeli oscilacije u cijeni i opskrbi. Oprema za vodene potisnike također može biti jeftinija: nema potrebe za teškim tlačnim spremnicima ili cijevima za toksične materijale. Sveukupno, korištenje vode može smanjiti troškove pogonskog sustava za tri puta u odnosu na konvencionalne sustave, prema procjenama ArianeGroupa ariane.group. Europska svemirska agencija utvrdila je da bi satelit mase 1 tonu mogao uštedjeti oko 20 kg mase prelaskom s hidrazina na motor s elektrolizom vode, uz “znatno smanjene troškove rukovanja i punjenja gorivom” esa.intesa.int. Za komercijalne operatere, ove uštede u masi i novcu znače više korisnog tereta i manji rizik.

Punjenje goriva i održivost u svemiru: Možda je najuzbudljivija prednost to što bi pogon na vodu mogao omogućiti održivu svemirsku infrastrukturu. Voda nije samo česta na Zemlji – ona je obilna u cijelom Sunčevom sustavu. Naslage leda na Mjesecu, Marsu, asteroidima i mjesecima poput Europe zapravo su “svemirske benzinske postaje” koje čekaju da budu iskorištene mobilityengineeringtech.com. Za razliku od toksičnih goriva koja bi zahtijevala složene kemijske tvornice za proizvodnju izvan Zemlje, voda se može vaditi i koristiti izravno kao pogonsko gorivo nakon minimalne obrade. Ovo ima ogromne implikacije za istraživanje dubokog svemira: svemirska letjelica mogla bi napuniti svoje spremnike vađenjem leda na odredištu i zatim nastaviti putovanje unedogled. Pionirska demonstracija ovog koncepta dogodila se 2019. godine kada je tim sa UCF-a i Honeybee Robotics testirao WINE (World Is Not Enough) prototip, mali lender koji je vadio simulirani led s asteroida i koristio ga za stvaranje potiska parnim raketnim motorom en.wikipedia.org. WINE je uspješno izbušio ledeni regolit, izvukao vodu i odskočio u vakuumskoj komori na mlazu pare – dokazujući da vozilo može “živjeti od resursa na licu mjesta” i samo se opskrbljivati gorivom za “vječno istraživanje” en.wikipedia.org. Dugoročno, letjelice na pogon vodom mogle bi lutati od asteroida do asteroida bez potrebe za opskrbom sa Zemlje en.wikipedia.org. Čak i u operacijama blizu Zemlje, tvrtke poput Orbit Fab razmatraju vodu kao kandidata za usluge orbitalnog punjenja goriva, s obzirom na to koliko je jednostavna za rukovanje. Sve ovo čini pogon na vodu temeljem svemirske ekonomije koju vizionari pokušavaju izgraditi: “vidimo vodu kao temeljni resurs koji je ključan za tu ekonomiju,” kaže Hoyt, koji dizajnira sljedeću generaciju Hydros potisnika s priključcima za punjenje goriva za neograničen vijek trajanja spinoff.nasa.gov.

Ekološka i operativna čistoća: Kao zeleno gorivo, voda ne proizvodi štetne ispušne plinove – samo vodenu paru ili trag vodika/kisika koji se brzo rasprši. Ovo je odlično ne samo za Zemljinu okolinu, već i za osjetljive sustave letjelica. Optički senzori ili zvjezdani tragači neće biti zamagljeni ostacima, a nema ni rizika od korozivnog utjecaja ispušnih plinova na osjetljive površine mobilityengineeringtech.com. Chris Hadfield ističe da su potisnici na bazi vode idealni za misije servisiranja poput podizanja stare svemirske letjelice Hubble, jer “ne mogu prskati [Hubble] bilo kakvim ostacima goriva” spaceref.com. Nježan, kontroliran potisak iz vodenog plazma motora može podizati ili spuštati orbite bez snažnih trzaja kemijskih motora, čime se smanjuje mehanički stres tijekom osjetljivih operacija spaceref.com. Ukratko, pogon na vodu nije samo prijateljskiji za one koji lansiraju i grade satelite, već i za same satelite i njihove nebeske susjede.

Ilustracija malog satelita koji koristi potisnik na bazi vode u orbiti. Pogon na vodu može se postići električnim zagrijavanjem ili elektrolizom vode radi stvaranja potiska, nudeći sigurniju i “zeleniju” alternativu tradicionalnim kemijskim raketama nasa.govnasa.gov.

Izazovi i ograničenja

Ako je pogon na vodu tako dobar, zašto ga već ne koriste svi sateliti? Kao i kod svake nove tehnologije, postoje kompromisi i prepreke koje treba prevladati:

Niži potisak (u nekim načinima rada): Resistojet motori na čistu vodu obično imaju prilično nizak potisak u usporedbi s kemijskim raketama. Kuhanje vode može je izbaciti samo određenom brzinom (tipično dajući specifični impuls reda veličine 50–100 sekundi za jednostavne parne motore reddit.com, blog.satsearch.co). Ovo je u redu za male CubeSatove koji rade blage korekcije, ali znači da su manevri spori. Parni motor s Isp od 50 s daje “znatno lošiji omjer uloženog i dobivenog” u smislu impulsa nego tipični hidrazinski motor s 300 s Isp reddit.com. Industrija to rješava prelaskom na pristupe s više energije poput plazma motora (500+ s Isp) i vodene bipropelantne izgaranja (~300 s Isp) reddit.com, ariane.group. Ipak, omjer potisak-snaga je ograničavajući faktor – potrebna je dovoljna električna snaga za postizanje značajnog potiska iz vode. Na malim satelitima snaga je ograničena, pa postoji gornja granica potiska osim ako ne nose velike solarne panele ili druge izvore energije. Zato će čak i najbolji vodeni ionski motori biti prikladni za sporo podizanje orbite, a ne za brze orbitalne transfere (za sada). Inženjeri moraju pažljivo procijeniti mogu li se zahtjevi misije za delta-V i vremenom ispuniti električnim vodenim motorom ili je potreban kemijski sustav s većim potiskom.

Energetski i toplinski zahtjevi: Vodu je lako skladištiti, ali pretvaranje u vrući plin ili plazmu zahtijeva puno energije. Posebno je elektroliza energetski zahtjevna – razdvajanje vode je inherentno neučinkovito, a zatim još uvijek treba zapaliti plinove. Elektrolizatori i grijači dodaju složenost i mogu biti točke kvara. Upravljanje toplinom je još jedan problem: sustavi za vrenje ili plazmu mogu raditi na visokim temperaturama, što je teško u vakuumu svemira gdje je hlađenje otežano. Hoyt iz Tethers Unlimited istaknuo je izazove materijala pri radu s “vodikom i kisikom i pregrijanom parom” – korozija i onečišćenje lako mogu degradirati sustav spinoff.nasa.gov. Dizajneri moraju koristiti posebne premaze i ultra-čistu vodu kako bi izbjegli taloženje na elektrodama i osigurali dug životni vijek spinoff.nasa.gov. Ovi se problemi postupno rješavaju (boljim materijalima i izoliranjem elektrolizatora od komore za izgaranje, na primjer), ali trebalo je godina istraživanja i razvoja za izradu pouzdanog motora. Zapravo, iako NASA teoretizira o vodenim raketama još od 1960-ih, tek se nedavno pojavio “praktični motor na bazi elektrolize vode” zbog ovih tehničkih preprekaspinoff.nasa.gov.

Učinkovitost naspram skladištenja: Voda je glomazna. Ima pristojnu gustoću (1 g/mL, slično mnogim tekućim gorivima), ali ne nudi vlastitu kemijsku energiju. To znači da za misije s visokim delta-V spremnik za vodu može trebati biti veći od spremnika za energičnije pogonske tvari. Spas za vodu je što napredni potisnici mogu dovoditi vanjsku energiju kako bi to nadoknadili. Na primjer, mikrovalni elektrotermalni potisnik koji dovodi 5 kW u vodu može postići ~800 s Isp reddit.com, učinkovito izvlačeći više performansi iz svake kapi vode. No, te razine snage dostupne su samo na većim letjelicama. Mali sateliti mogu biti ograničeni na niži Isp, što vodu čini manje učinkovitom po masi za njih. Tu je i pitanje upravljanja vodom u orbiti: može se smrznuti ako cijevi ili spremnici nisu grijani, ili može uzrokovati nestabilnosti potiska ako neočekivano ispari. Inženjeri to ublažavaju pažljivom toplinskom kontrolom i regulacijom tlaka (npr. održavanjem vode blago pod tlakom kako bi ostala tekuća dok se ne namjerava ispariti phys.org). Također, iako voda nije pod tlakom pri lansiranju, neki sustavi zahtijevaju njeno pritiskanje u svemiru (ili skladištenje elektroliziranih plinova u spremnicima pod tlakom). To ponovno uvodi određenu složenost sustava pod tlakom, ali tek nakon dolaska u orbitu. Planeri misija također moraju uzeti u obzir isparavanje pogonskog goriva – voda u zagrijanom spremniku može curiti ili isparavati tijekom dugotrajne misije ako nije pravilno zatvorena i hlađena.

Povijest korištenja u letu i povjerenje: Od 2025. godine, pogon na vodu još je uvijek relativno nova tehnologija u operativnim flotama. Mnogi operateri satelita primjenjuju pristup “čekaj i vidi”, želeći biti sigurni da je tehnologija dokazana. Rani korisnici poput HawkEye 360 (koji su koristili vodene potisnike 2018.) i Sonyjev Star Sphere program (2023.) pomogli su u izgradnji povjerenja geekwire.com, phys.org. No, konzervativni kupci možda će trebati još demonstracija, osobito za kritične misije, prije nego što odustanu od provjerenih kemijskih potisnika. Bilo je i manjih poteškoća: primjerice, NASA-ina misija Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) 2021. imala je za cilj dokazati Tethersov Hydros potisnik u orbiti nasa.gov. Iako je misija uglavnom bila uspješna, svaka anomalija ili slabija izvedba (ako ih je bilo) su lekcije na kojima će se buduće verzije poboljšavati. Vrijedi napomenuti da čak i uspješna testiranja do sada imaju ograničeno trajanje (minute rada). Dugotrajna izdržljivost ovih sustava (stotine paljenja tijekom godina) se testira, ali još nije u potpunosti potvrđena u svemiru. To se brzo mijenja jer su tvrtke poput Momentusa sada upalile svoje vodene potisnike desetke puta u orbiti nasdaq.com. Svaka nova misija proširuje mogućnosti, približavajući pogon na vodu glavnoj opciji. U međuvremenu, inženjeri i regulatori pažljivo procjenjuju ove potisnike kako bi uspostavili standarde i najbolje prakse (na primjer, osiguravajući da satelit na “vodeno gorivo” može biti sigurno deorbitiran na kraju životnog vijeka tako da se sačuva malo vode za završno deorbitiranje – što je zahtjev za smanjenje svemirskog otpada).

Ukratko, ograničenja pogona na vodu – manji trenutačni potisak, potreba za energijom i rizik ranog razvoja – znače da to još nije univerzalno rješenje za svaki scenarij. No, brz napredak posljednjih godina sugerira da se ti izazovi savladavaju jedan po jedan, što ćemo dalje istražiti u kontekstu stvarnih misija i sudionika.

Rane inovacije i povijesne prekretnice

Pojam korištenja vode kao pogonskog goriva u svemiru kruži već desetljećima. NASA-ini istraživači iz doba Apolla prepoznali su da se voda može pretvoriti u vodik/kisik – istu snažnu kombinaciju koja je pokretala Space Shuttleove – ako bi se imala energija dostupna u svemiru spinoff.nasa.gov. No, kroz 20. stoljeće, ideja je ostala na papiru; kemijske rakete koje koriste skladištiva toksična goriva jednostavno su bile zrelije i pružale su veći potisak za tadašnju tehnologiju. Tek s miniaturizacijom satelita i napretkom u električnoj energiji, pogon na vodu dobio je novu relevantnost. Evo nekoliko ključnih ranih prekretnica koje su dovele do sadašnjeg stanja:

• 2011.–2017.: Uspon CubeSata (sićušnih satelita napravljenih od kocki od 10 cm) stvorio je potrebu za jednako malim, sigurnim potisnicima. Istraživačke grupe ponovno su počele razmatrati vodu kao idealno pogonsko gorivo za CubeSat jer su mnogi pružatelji lansiranja zabranili kemijska goriva na sekundarnim teretima. Godine 2017., tim sa Sveučilišta Purdue pod vodstvom prof. Aline Alexeenko predstavio je mikro-potisnik nazvan FEMTA (Film-Evaporation MEMS Tunable Array) koji koristi ultra-pročišćenu vodu mobilityengineeringtech.com. FEMTA koristi kapilare od 10 mikrona urezane u siliciju; površinska napetost drži vodu na mjestu dok je grijač ne prokuha, izbacujući mikro-mlazove pare. U testovima u vakuumskoj komori, FEMTA potisnik je proizvodio kontrolirani potisak u rasponu od 6–68 µN sa specifičnim impulsom oko 70 s futurity.org, sciencedirect.com. Četiri FEMTA potisnika (s ukupno otprilike jednom žličicom vode) mogla su rotirati 1U CubeSat za manje od minute koristeći samo 0,25 W snage mobilityengineeringtech.com. Ovo je bio proboj u pokazivanju da čak i vrlo niskoenergetski sustavi mogu omogućiti značajnu kontrolu orijentacije koristeći vodu. Alexeenko je istaknula privlačnost vode ne samo za orbite oko Zemlje već i za korištenje resursa u svemiru – “Smatra se da je voda obilna na Marsovom mjesecu Phobos, što ga potencijalno čini ogromnom benzinskom postajom u svemiru… [i] vrlo čistim pogonskim gorivom” mobilityengineeringtech.com.
• 2018: Prva operativna upotreba pogona na vodu u orbiti se dogodila. Američki startup Deep Space Industries (DSI) razvio je Comet elektrotermički potisnik, mali uređaj koji zagrijava vodu i izbacuje je za manevriranje malim satelitima. U prosincu 2018., DSI-jevi Comet potisnici letjeli su na četiri komercijalna satelita: tri su bila za HawkEye 360 konstelaciju radio-frekvencijskih satelita i jedan za Capella Space-ov demo radar za snimanje geekwire.com. Ovi mali sateliti uspješno su koristili pogon na vodu za prilagodbu svojih orbita, što je označilo debi motora na vodu u svemiru. Otprilike u isto vrijeme, japanski 3U CubeSat nazvan AQT-D (Aqua Thruster-Demonstrator), razvijen na Sveučilištu u Tokiju, bio je izbačen s ISS-a. AQT-D je testirao sustav vodenog rezistojet pogona u orbiti krajem 2019., demonstrirajući promjene orijentacije i male promjene orbite; ovo je bilo rano testiranje u svemiru iz Japana koje je postavilo temelje za kasniji startup Pale Blue blog.satsearch.co.
• 2019: NASA-in interes za pogon na vodu prešao je iz teorije u praksu. Tethers Unlimited, pod NASA SBIR ugovorima i partnerstvom “Tipping Point”, isporučio je letno spreman HYDROS-C potisnik za CubeSatovespinoff.nasa.govspinoff.nasa.gov. NASA ga je integrirala u misiju Pathfinder Technology Demonstrator 1 (PTD-1), 6U CubeSat. Iako je lansiranje odgođeno do 2021., ova misija je imala za cilj biti “prva demonstracija svemirskog pogonskog sustava na bazi elektrolize vode u svemiru” nasa.gov. Samo odobrenje tereta s pogonom na vodu ukazivalo je na NASA-ino povjerenje u njegovu sigurnost i korisnost za male misije. U privatnom sektoru, DSI je 2019. preuzeo Bradford Space geekwire.com, čime se DSI potpuno usmjerio na pogonske sustave. Bradford je nastavio nuditi Comet potisnik kao netoksičnu alternativu za male satelite, a čak su i veliki integratori pokazali interes – LeoStella (proizvođač za BlackSky-evu konstelaciju za promatranje Zemlje) odlučila je koristiti Comet potisnike na vodu za svoje nadolazeće satelite geekwire.com. Do kraja 2019. zamah je bio očit: pogon na vodu prešao je iz laboratorijskih prototipova na stvarne svemirske letjelice i privukao ozbiljna ulaganja.
• 2020.–2021.: Nekoliko značajnih događaja održalo je vodene potisnike u središtu pozornosti. Startup iz Washingtona Momentus Inc. pojavio se s ambicioznim planovima za svemirske tegljače (orbitalna transportna vozila) pokretane plazma motorima na vodu. Suosnivač je bio ruski poduzetnik, a Momentus je privukao pažnju svojim obećanjima o “plazma pogonu na vodu”, iako su regulatorne prepreke odgodile njegova prva lansiranja do 2021. U međuvremenu, 2020. godine, japanski startup Pale Blue Inc. izdvojio se iz laboratorija Sveučilišta u Tokiju s ciljem komercijalizacije pogona na vodu na japanskom i svjetskom tržištu phys.org. Njihova razvojna mapa uključivala je male rezistojetske jedinice te naprednije ionske i Hall-efekt potisnike na vodu. Početkom 2021. NASA je napokon lansirala PTD-1 (na SpaceX-ovom Transporter-1 rideshareu) s Hydros potiskivačem nasa.gov. Tijekom misije od 4-6 mjeseci, PTD-1 je trebao izvoditi promjene orbite koristeći vodu kao gorivo, dokazujući performanse i pouzdanost potrebne za buduću upotrebu nasa.gov. Ova misija bila je vrhunac gotovo desetljeća rada Tethersa i NASA-e, pokazujući da čak i satelit veličine kutije za cipele može imati “jeftin, visokoučinkovit pogonski sustav” koristeći vodu nasa.gov. 2021. je također Europska svemirska agencija završila studiju o održivosti pogona na vodu, identificirajući ga kao najbolji izbor za određene klase misija (posebno LEO satelite mase 1 tone) i potaknula tvrtke poput njemačke OMNIDEA-RTG da započnu razvoj u Europi esa.intesa.int.

Ova rana povijest postavila je temelje dokazujući koncept i ranu primjenu. Sljedeće, pogledat ćemo trenutne aktere koji povećavaju razmjere pogona na vodu i misije koje prikazuju njegove mogućnosti.

Ključni akteri koji pokreću pogon na vodu naprijed

Do 2025. godine, živahan ekosustav tvrtki i svemirskih agencija gura pogon na bazi vode od demonstracije do primjene. Evo nekih od značajnih organizacija i njihovih doprinosa:

• Tethers Unlimited (SAD) & NASA: Tethers Unlimited (TUI) bio je pionir sa svojim Hydros potisnicima na bazi elektrolize vode, razvijenima putem NASA SBIR financiranja spinoff.nasa.gov. U partnerstvu s NASA Ames i Glenn, TUI je lansirao Hydros-C na NASA-inoj PTD-1 misiji, čime je postao predvodnik u pogonu na vodu za CubeSatove spinoff.nasa.gov. TUI je također izradio veće Hydros-M jedinice za satelite mase 50–200 kg u sklopu NASA Tipping Point ugovora, isporučivši potisnike Millennium Space Systems za testiranje spinoff.nasa.gov. NASA-ina kontinuirana podrška (kroz programe poput Small Spacecraft Technology i nadolazeće misije za servisiranje u orbiti) ukazuje na snažno povjerenje agencije u vodu kao pogonsko gorivo za sigurne, nadopunjive letjelice. TUI-jev CEO Hoyt predviđa da će potisnici na vodu u budućnosti biti opremljeni priključcima za nadopunjavanje, sposobni za punjenje iz Orbit Fab skladišta ili rudarskih operacija na asteroidima spinoff.nasa.gov.
• Momentus Inc. (SAD): Momentus je razvio jedinstveni mikrovalni elektrotermički potisnik (MET) koji koristi vodu za stvaranje mlazova plazme, te ga je integrirao u Vigoride orbitalno transportno vozilo. Unatoč trnovitom putu (uključujući nadzor američkih regulatora i odgođeno SPAC spajanje), Momentus je uspješno izveo nekoliko Vigoride demonstracija u 2022.–2023. Tijekom misije Vigoride-5 u siječnju 2023., Momentus je “testirao svoj MET potisnik u orbiti s 35 paljenja”, potvrđujući performanse potisnika u raznim slučajevima upotrebe nasdaq.com. U jednom testu, Vigoride-5 je podigao svoju orbitu za ~3 km koristeći isključivo pogon na vodu spaceref.com. Član uprave tvrtke Chris Hadfield bio je glasni zagovornik, ističući da “pronalazimo mnogo više vode u našem Sunčevom sustavu” koju možemo koristiti kao pogonsko gorivo i da je Momentusov MET zapravo “mlaznica na mikrovalnoj pećnici” koja čak može pretvoriti vodu u plazmu za potisak spaceref.com. Momentus sada nudi usluge svemirskog prijevoza, koristeći nisku cijenu vode kako bi potencijalno konkurirao cijenom. Također su predložili ambiciozne projekte, poput korištenja tegljača na bazi vode za podizanje orbite Hubbleovog teleskopa i produljenje njegovog vijeka spaceref.com. Iako Momentus još uvijek dokazuje svoju komercijalnu održivost, neosporno je unaprijedio tehnologiju demonstrirajući skalabilni sustav pogona na vodu u orbiti više puta.
• Pale Blue (Japan): Startup nastao na Sveučilištu u Tokiju, Pale Blue je ime na koje treba obratiti pažnju u vodenom pogonu u Aziji. U ožujku 2023., Pale Blueov vodeni resistojet potisnik pogonio je Sonyjev EYE satelit (projekt Star Sphere) – prvo paljenje privatno razvijenog japanskog vodenog motora u orbiti phys.org. Potisnik je izveo dvominutno paljenje koje je promijenilo orbitu CubeSata prema planu, što je velika prekretnica za tvrtku phys.org. Pale Blue nudi niz potisnika: od PBR-serije (10, 20, 50) resistojet modula za male satelite, do nadolazećeg PBI vodenog ionskog potisnika i čak planiranog vodeno Hall-efekt potisnika (PBH) do 2028. blog.satsearch.co. Njihov PBR-20 potisnik (1 mN potiska, >70 s Isp) testiran je u letovima 2019. i 2023., a veći PBR-50 (10 mN potiska) lansiran je početkom 2024. za svoju prvu misiju blog.satsearch.co. U 2025. godini, Pale Blue planira demonstrirati prvi svjetski vodeni ionski motor veličine 1U na dvije D-Orbit rideshare misije (lipanj i listopad) payloadspace.com. Japanska vlada snažno podupire Pale Blue – program iz 2024. dodijelio je tvrtki do 27 milijuna dolara za razvoj vodenog pogona za komercijalne i obrambene primjene (što signalizira nacionalni interes za netoksični pogon za satelite). S partnerstvima (poput onog s talijanskom tvrtkom D-Orbit) i značajnim financiranjem, Pale Blue ima za cilj preobraziti tržište pogona za male satelite sa sigurnim, nadopunjivim vodenim sustavima.
• Bradford Space (SAD/Europa): Nakon preuzimanja Deep Space Industries 2019. godine, Bradford Space je naslijedio Comet vodeni potisnik i od tada ga isporučuje za više satelitskih misija. Comet se reklamira kao “prvi operativni vodeni pogonski sustav na svijetu” i implementiralo ga je nekoliko korisnika geekwire.com. Posebno su HawkEye 360 pathfinder sateliti i Capellin Whitney demo satelit 2018. godine koristili Comet potisnike za održavanje orbite geekwire.com. Proizvođač iz Seattlea, LeoStella, također je odabrao Comet motore za drugu generaciju BlackSky satelita za snimanje koje proizvodi, što ukazuje na povjerenje u pouzdanost Cometa geekwire.com. Comet potisnik daje oko 17 mN potiska i 175 s Isp blog.satsearch.co, koristeći elektrotermički grijač za izbacivanje vodene pare. Bradford ga promovira kao “sigurnu zamjenu za lansiranje” umjesto hidrazinskih sustava na malim i srednjim satelitima blog.satsearch.co. S uredima u SAD-u i Europi, Bradford također integrira Comet tehnologiju u buduće dizajne misija u duboki svemir (npr. njihov predloženi Xplorer svemirski bus za misije na asteroide mogao bi koristiti vodeni pogon za manevriranje u dubokom svemiru geekwire.com). Kako se konstelacije šire, Bradfordova proizvodnja letno dokazanih vodenih potisnika pozicionira ga kao ključnog dobavljača za tvrtke koje žele ne-opasni pogon u velikim količinama.
• ArianeGroup i europski partneri (EU): U Europi je veliki zrakoplovni proizvođač ArianeGroup preuzeo vodstvo u razvoju pogona na bazi vode, s ciljem opremanja satelita sljedeće generacije u LEO i MEO orbitama. Na svojoj lokaciji u Lampoldshausenu u Njemačkoj, tim ArianeGroupa izgradio je hibridni električno-kemijski vodeni motor (vrlo sličan Hydros konceptu tvrtke Tethers) ariane.group. Krajem 2023. otkrili su detalje: sustav može elektrolizirati vodu za otprilike 90 minuta, a zatim izvesti 30-sekundno bipropelantno izgaranje, s ukupnim specifičnim impulsom oko 300 sekundi ariane.group. Dizajn je modularan i skalabilan – mogu povećati broj ćelija elektrolizatora, veličinu spremnika ili broj komora potisnika kako bi zadovoljili različite zahtjeve satelita ariane.group. ArianeGroup tvrdi da bi sustav mogao biti “tri puta jeftiniji” od trenutnih kemijskih pogona za konstelacije ariane.group. Uz podršku ESA-e i DLR-a (njemačke svemirske agencije), ArianeGroup planira demonstraciju u orbiti do jeseni 2026. na satelitu ESMS, koji će koristiti vodeni motor za prilagodbu orbite i održavanje pozicije ariane.group. Ova demonstracija će potvrditi rad elektrolizatora u mikrogravitaciji i performanse dvo-modnog motora u svemiru. Europska ulaganja pokazuju da vide pogon na vodu kao konkurentnu i održivu alternativu za satelitske mreže, osobito s obzirom na nadolazeće propise koji zahtijevaju “zelena” goriva radi smanjenja rizika pri lansiranju.
• Ostali značajni startupovi: Osim velikih imena navedenih gore, brojni startupovi diljem svijeta inoviraju u području pogona na vodu. Aurora Propulsion Technologies (Finska) nudi male ARM-serije vodenih potisnika za CubeSatove, uključujući module za potpunu 3-osnu kontrolu satelita veličine 1U–12U koristeći male vodene mikro mlaznice blog.satsearch.co. SteamJet Space Systems (UK) razvio je prikladno nazvane Steam Thruster One i “TunaCan” potisnik, koji su kompaktni elektrotermički vodeni motori koji se uklapaju u neiskorišteni volumen CubeSat izbacivača blog.satsearch.co. Ovi su dokazani u letu na barem jednoj CubeSat misiji, pokazujući da čak i nano-sateliti mogu izvoditi manevre u orbiti s malo zagrijane vode blog.satsearch.co. U Francuskoj, ThrustMe (poznat po električnim potisnicima na jod) istraživao je vodu kao pogonsko gorivo u nekim konceptima, a u Italiji, startupovi koje financira ESA također razmatraju vodu za gornje stupnjeve malih raketa ili orbitalne tegljače. Dodatno, zanimljiv sudionik je URA Thrusters, koji je predstavio niz sustava na pogon vodom – od Hall-efekt potisnika koji može koristiti vodenu paru ili kisik blog.satsearch.co, do “ICE” elektroliznih potisnika koji kombiniraju MEMS-razmjerno cijepanje vode i izgaranje blog.satsearch.co, do Hydra hibrida koji uparuje Hall potisnik s kemijskim motorom za fleksibilne performanse blog.satsearch.co. Iako su neki od ovih još uvijek u fazi nacrta, širina razvoja naglašava jednu stvar: pogon na vodu nije samo jednokratna novost, već široki tehnološki pokret koji privlači inovatore diljem svijeta.

Prototip za let HYDROS-C sustava za pogon na vodu tvrtke Tethers Unlimited za CubeSatove. Ova kompaktna jedinica sadrži spremnike za vodu, elektrolizer, mjehure za plin i raketnu mlaznicu spinoff.nasa.gov. Takvi sustavi ostaju inertni do dolaska u orbitu, kada se solarna energija koristi za razdvajanje vode na vodik/kisik kao pogonsko gorivo za potisak.

Misije i prekretnice: Pogon na vodu u praksi

Stvarne svemirske misije u posljednjim godinama dokazale su izvedivost pogona na vodu i nastavljaju razvijati njihove mogućnosti. U nastavku je vremenska crta značajnih misija i demonstracija koje prikazuju pogon na vodu:

• 2018. – Prva upotreba u orbiti: HawkEye 360 Pathfinder sateliti (3 u formaciji) i Capella Space radarski satelit koriste DSI-jev Comet vodeni potisnik za održavanje orbite nakon lansiranja u prosincu 2018. geekwire.com. Ovo su postali prvi komercijalni sateliti koji rade na pogon s vodom, uspješno su izveli manevre i potvrdili rad potisnika u svemiru.
• 2019. – Demo s ISS-a: Sveučilište u Tokiju AQT-D (Aquarius) 3U CubeSat, izbačen s Međunarodne svemirske postaje, aktivira svoje vodene rezistojet potisnike u orbiti. Sustav postiže kontrolu orijentacije i male promjene orbite, što označava prvu japansku demonstraciju pogona na vodu u svemiru. Ova misija dokazala je da višestruki vodeni potisnik može raditi u mikrogravitaciji i postavila je temelje za kasnije dizajne Pale Bluea blog.satsearch.co.
• 2021. – NASA PTD-1: Pathfinder Technology Demonstrator-1, NASA-in 6U CubeSat, provodi prvi test pogona na elektrolizu vode u orbiti. S oko 0,5 litara vode, PTD-1-ov Hydros motor izvodi programirane potisne manevre, pokazujući da razdvajanje vode na H₂/O₂ i njihovo izgaranje može pogoniti satelit prema očekivanjima nasa.gov. Ova misija, koja je trajala nekoliko mjeseci, potvrđuje performanse, sigurnost i mogućnost ponovnog pokretanja sustava, dajući malim satelitima novu dokazanu opciju za kontrolu orbite.
• 2022. – Debi Vigoridea: Momentus lansira Vigoride-3 (svoje prvo orbitalno servisno vozilo) u svibnju 2022. Iako su početna testiranja potisnika ograničena (vozilo je doživjelo određene anomalije u ranim operacijama spacenews.com), misija postavlja temelje za postupno testiranje MET-a na bazi vode. Momentus uspostavlja kontakt i uči upravljati novim pogonom u stvarnom svemirskom okruženju news.satnews.com, pripremajući poboljšanja za sljedeće letove.
• 2023. – Višestruki uspjesi: Ova godina je prekretnica s nekoliko pobjeda pogona na vodu:
  • Momentus Vigoride-5 (sij 2023): Uspješno izvodi 35 paljenja potisnika svog MET pogona na vodu u orbiti, podižući svoju orbitu i podešavajući orijentaciju koristeći samo mlazove plazme vode nasdaq.com. Ovo je važan dokaz da veće letjelice (~250 kg) mogu koristiti pogon na vodu za značajne promjene orbite.
  • Momentus Vigoride-6 (tra 2023): Nastavlja testiranja i čak dovršava umetanje u orbitu za korisnika (iako je softverski problem s vremenom doveo do male pogreške u inklinaciji orbite) nasdaq.com. Vigoride-6 ostaje operativan, dodatno potvrđujući pouzdanost pogonskog sustava.
  • Pale Blue EYE Demo (ožu 2023): Sonyjev EYE CubeSat izvodi manevar podizanja orbite koristeći Pale Blue-ov potisnik na vodu oko 120 sekundi phys.org. Uspjeh ove demonstracije – približavanje satelita ciljanoj orbiti za fotografiranje Zemlje – potvrđuje orbitalnu funkcionalnost potisnika i široko se izvještava kao japanski ulazak u pogon na vodu phys.org.
  • EQUULEUS kod Mjeseca (kraj 2022.–2023.): Iako nije široko popraćen u mainstream medijima, vrijedi spomenuti EQUULEUS, JAXA-Univ. Tokyo CubeSat lansiran prema Mjesecu na Artemis I (stu 2022.), nosio je resistojet sustav na vodu za prilagodbe putanje sciencedirect.com. Koristio je potisnike na vodu za uspješno izvođenje korekcija kursa na putu prema Zemljino-Mjesečevoj Lagrangeovoj točki, demonstrirajući pogon na vodu u cislunarnom prostoru – prvi put za operacije izvan LEO.
• 2024 – Širenje upotrebe: Pogon na vodu počinje se pojavljivati na sve više operativnih satelita:
  • Flotna implementacija: Sljedeće serije satelita Hawkeye 360 i noviji SAR sateliti Capelle nastavljaju koristiti Comet potisnike na bazi vode u rutinskoj službi, uz podršku Bradfarda. Štoviše, BlackSky-jevi Gen-2 sateliti lansirani 2024. uključuju Comet pogon na vodu za održavanje orbite konstelacije za snimanje Zemlje geekwire.com.
  • Novi lansiranja potisnika: Veći PBR-50 potisnici tvrtke Pale Blue doživjet će svoje prvo lansiranje početkom 2024. na smallsat rideshare misiji (točna misija nije otkrivena), s ciljem pružanja ~10 mN potiska za mikrosatelit u orbiti blog.satsearch.co. Ovo započinje kvalifikaciju vodene propulzije za veće klase smallsata.
  • Infrastruktura: Tvrtke poput Orbit Fab najavljuju planove da voda postane jedna od opcija goriva za njihove predložene orbitalne spremnike goriva, a NASA-in TALOS projekt razmatra “drop tanks” na bazi vode za tegljače u dubokom svemiru – što odražava šire prihvaćanje da će voda biti dio svemirskog logističkog lanca u nadolazećim godinama.
• 2025 – Nadolazeće i u tijeku: Uzbudljive misije su na rasporedu:
  • Pale Blue D-Orbit letovi: Prvi vodeni ionski potisnik (PBI) bit će testiran u letu na D-Orbitovom Ion Satellite Carrieru sredinom i krajem 2025. payloadspace.com. Ovi testovi će mjeriti visokoučinkoviti potisak i otvoriti put komercijalnim ionskim jedinicama koje koriste vodu umjesto ksenona ili kriptona.
  • JAXA RAISE-4 eksperiment: Japanska svemirska agencija planira lansirati RAISE-4 tehno-demo satelit 2025., koji bi trebao nositi najnoviji Pale Blue sustav propulzije (moguće poboljšani PBI) za testiranje u niskoj Zemljinoj orbiti blog.satsearch.co.
  • Komercijalizacija Momentusa: Momentus očekuje prijelaz s čistog testiranja na operativne misije, nudeći prijevoz korisničkih tereta. Do 2025. planiraju započeti pružanje usluga podizanja orbite — primjerice, prebacivanje malih satelita s rideshare orbite na željenu višu orbitu — isključivo koristeći vodenu propulziju. Ovo će biti lakmus test ekonomske isplativosti vodenih potisnika u stvarnim misijama.
  • ESA demonstracija vodenog motora: U Europi počinju završne pripreme za misiju Spectrum Monitoring Satellite (ESMS) planiranu za 2026., koja će do 2025. imati integriran sustav vodene propulzije i prolaziti zemaljska testiranja ariane.group. Ako sve prođe dobro, ova misija postat će prvi komercijalni satelit u punoj veličini koji se oslanja na vodu za primarnu propulziju (ne samo kao demo jedinica).

Ova vremenska crta pokazuje jasno ubrzanje: od pojedinačnih eksperimenata prije nekoliko godina do više letjelica koje danas koriste vodu, i još mnogo njih u pripremi. Svaki uspjeh gradi povjerenje i iskustvo, što zauzvrat privlači više korisnika. Do sredine 2020-ih, vodena propulzija izlazi iz eksperimentalne faze i ulazi u alatnu kutiju dizajnera misija.

Umjetnička interpretacija malog satelita (Sonyjev EYE cubesat) koji je 2023. koristio Pale Blue resistojet potisnik na bazi vode za prilagodbu svoje orbite phys.orgphys.org. Demonstracija je označila prvu upotrebu pogona na vodu u svemiru od strane japanskog startupa, a promjena orbite satelita potvrdila je učinkovitost potisnika.

Najnovija dostignuća (2024.–2025.) i što slijedi

Posljednje dvije godine donijele su brze napretke, a taj će se trend nastaviti. Nedavne vijesti i razvoj događaja u 2024.–2025. ističu kako pogon na vodu doseže nove visine:

• Financiranje i podrška industrije: Prepoznajući stratešku vrijednost netoksičnog pogona, državne agencije ulažu u potisnike na vodu. U 2024. japanski METI dodijelio je Pale Blue višemilijardinsku potporu (do ~$27M) za povećanje razmjera njihove tehnologije pogona na vodu za komercijalne i obrambene satelite spacenews.com. Ovo ulaganje pomoći će Pale Blueu povećati razinu potiska i razviti veće sustave prikladne za veće satelite. Europski Horizon programi također financiraju rješenja s ekološki prihvatljivim gorivima, s dizajnima na bazi vode u prvom planu, što potvrđuje i podrška ESA-e za ArianeGroup-ovu demonstraciju 2026. ariane.group. Čak je i američki DoD pokazao interes za siguran pogon CubeSata za projekte Space Forcea, gdje je sigurnost vode glavna prednost.
• Snažniji potisnici na vodu: Na tehnološkom planu, razvojni inženjeri guraju vodene motore prema većoj snazi i performansama. Jedan od proboja na horizontu su vodeni Hall-efekt potisnici – koji kombiniraju učinkovitost Hall plazma motora s pogonskim gorivom na bazi vode. Planirani PBH potisnik tvrtke Pale Blue za 2028. jedan je primjer blog.satsearch.co, a konceptualni Hydra sustav tvrtke URA Thrusters (dvostruki Hall + kemijski) drugi je blog.satsearch.co. Ako se ostvare, ovi sustavi mogli bi preuzeti misije koje trenutno mogu izvesti samo kemijski pogoni ili veliki električni potisnici, poput brzih prijenosa orbita ili međuplanetarnih putanja, ali s prednošću lakog ponovnog punjenja vodom. Dodatno, Momentus i drugi proučavaju kako dodatno povećati ISP svojih MET-ova, moguće korištenjem viših mikrovalnih frekvencija ili novih rezonantnih šupljina za učinkovitije pregrijavanje vode. Specifični impuls od ~1000 s mogao bi biti dostižan u sljedećim iteracijama, što bi vodene potisnike čvrsto svrstalo u rang tradicionalnih ionskih motora po učinkovitosti.
• Integracija u konstelacije: 2024. godina označila je prva značajna ponovljena lansiranja vodenog pogona u satelitskim konstelacijama. Na primjer, svaki novi BlackSky satelit za snimanje sada nosi Bradford Comet vodeni potisnik za održavanje orbite, što znači da će deseci identičnih letjelica tijekom svog vijeka koristiti pogon na vodu geekwire.com. Druga generacija klastera Hawkeye 360 (lansirana 2022.–2023.) također koristi pogon na bazi vode za letenje u formaciji. Ovo široko prihvaćanje samo po sebi predstavlja proboj – vodeni pogon više nije samo jednokratni eksperiment, već standardna komponenta u nekim flotama. U budućnosti, mnoge predložene megakonstelacije za IoT i promatranje Zemlje razmatraju zelene opcije pogona, a voda je visoko na tom popisu zbog niske cijene sustava. Kako se proizvodnja ovih potisnika bude povećavala, jedinični troškovi će padati, što će dodatno potaknuti prihvaćanje.
• Nove primjene: Inženjeri pronalaze kreativne nove načine za iskorištavanje svestranosti vode. Jedna ideja u razvoju je kontrola orijentacije temeljena na elektrolizi – korištenje malih količina elektroliziranog plina za precizne mlaznice za orijentaciju, a zatim ponovno spajanje vode, u zatvorenom krugu. Druga je korištenje vode kao radne mase u solarno-termalnom pogonu: koncentriranje sunčeve svjetlosti za izravno zagrijavanje vode do pare za potisak (u biti parni kotao u svemiru koji pokreće Sunce, što bi moglo biti vrlo učinkovito u unutarnjem Sunčevom sustavu). Istraživači također testiraju pogonsko gorivo na bazi vode za landere i hoppers za Mjesec/Mars. NASA-ina misija lunarni Flashlight (iako je na kraju imala problema) razmatrala je vodu kao kandidata za pogonsko gorivo u ranoj fazi dizajna. Gledajući dalje, voda bi mogla biti pogonsko gorivo za nuklearne termalne rakete ili pogone na snop energije, gdje vanjski izvor energije (poput lasera sa Zemlje) zagrijava vodu na letjelici kako bi proizvela potisak reddit.com. Bezopasna priroda vode omogućuje ove nekonvencionalne koncepte koji bi bili nezamislivi s otrovnim ili rijetkim pogonskim gorivima.
• Stručne preporuke: Revolucija pogona na vodu nije prošla nezapaženo kod lidera svemirske industrije. Entuzijastično zagovaranje Chris Hadfielda za Momentusove vodene potisnike spaceref.com, i izjave poput “Siguran sam da je voda gorivo budućnosti” europskih voditelja projekata ariane.group, odražavaju rastući konsenzus da je ova tehnologija tu da ostane. U intervjuima i na konferencijama (poput Small Satellite Conference i Space Propulsion Workshop 2024.), stručnjaci su hvalili ravnotežu sigurnosti i performansi koju nude vodeni sustavi. “Dobre pogonske performanse moraju biti uravnotežene sigurnošću – PTD-1 će zadovoljiti tu potrebu,” rekao je David Mayer iz NASA-e predstavljajući prvi demo vodenog potisnika nasa.gov. Ta izjava sažima zašto je voda stekla popularnost: ona pogađa idealnu ravnotežu između visokih performansi kemijskog pogona i sigurnosti električnog pogona. Planeri svemirskih misija sve češće ponavljaju ovo mišljenje u stručnim publikacijama i panelima.

Dok stojimo u 2025. godini, putanja za satelitske pogone na vodu jasno ide uzlazno. Sljedeći veliki korak vjerojatno će biti vodeća misija koja se uistinu oslanja na pogon na vodu za ostvarenje ključnog cilja – možda lunarni CubeSat koji koristi vodu za ulazak u orbitu oko Mjeseca, ili servisna letjelica koja se autonomno nadopunjava iz skladišta i vuče satelit. Svake godine pomiču se granice. Ako se trenutni trendovi nastave, do kasnih 2020-ih mogli bismo vidjeti motore na bazi vode kako pokreću letjelice do asteroida i natrag, podižu i spuštaju stotine satelita u orbiti, i to uz minimalan utjecaj na okoliš i potpunu mogućnost nadopunjavanja goriva u svemiru. Ono što je započelo kao nekonvencionalna ideja preraslo je u praktičnu tehnologiju koja bi mogla učiniti svemirske operacije pristupačnijima, održivijima i fleksibilnijima nego ikad prije.

Zaključak: Novo doba pokretano H₂O

Pogon satelita na vodu više nije futuristički koncept – on je ovdje, dokazujući se misiju po misiju. U samo nekoliko godina, prešli smo od prvih oblaka vodene pare koji guraju mali CubeSat, do potpuno upravljivih letjelica koje koriste vodu za promjenu orbite i izvođenje složenih operacija. Privlačnost vode kao ultimativnog svemirskog pogonskog goriva leži u njezinoj elegantnoj jednostavnosti. Kako je navedeno u tehnološkom izvješću ESA-e, voda je “nedovoljno iskorišten resurs – sigurna za rukovanje i ekološki prihvatljiva”, a ipak sadrži “dva vrlo zapaljiva pogonska goriva kada se elektrolizira”, u biti sadrži snagu raketnog goriva u bezopasnom obliku esa.int. Ova dvostruka priroda – lako skladištenje kao tekućina, energična upotreba kao plin – daje vodi jedinstvenu prednost.

Svjedočimo konvergenciji čimbenika koji pogone na vodu čine praktičnima: bolji mali električni pumpi i grijači, učinkovitiji solarni paneli za njihovo napajanje, 3D-printani potisnici optimizirani za paru ili plazmu, te rastuća potražnja za malim satelitima kojima je potreban jeftin pogon. Izazovi (ograničen potisak, potrebe za energijom) rješavaju se inovativnim inženjeringom, a uspjesi se gomilaju. Važno je i to što se pogon na vodu uklapa u širi poticaj za održivost u svemiru – smanjenje toksičnih kemikalija, omogućavanje dugovječnosti satelita kroz nadopunjavanje goriva, pa čak i korištenje izvansvemirskih resursa. Voda se tako iz potrošnog materijala za održavanje života pretvara u svestran omogućivač mobilnosti za svemirsku infrastrukturu.

U javnoj mašti, “raketno gorivo” je uvijek bilo nešto egzotično ili opasno. Ideja da voda – ista tvar koju pijemo i u kojoj se kupamo – može slati satelite oko Zemlje ili dalje, je fascinantna. Ona snižava prepreke za ulazak u svemirske pothvate (ne trebaju vam specijalizirana goriva, samo domišljatost), i potiče vizije letjelica koje svraćaju do mjesečevih ledenih rudnika ili asteroidnih rezervoara kako bi napunile svoje spremnike. Tehnologija se još uvijek razvija, ali njezina putanja sugerira da bi pogoni na vodu mogli postati jednako uobičajeni u satelitima kao što su elektromotori na baterije u automobilima. Kako je jedan industrijski direktor u šali rekao, stara šala “samo dodaj vodu” mogla bi se itekako odnositi na budućnost svemirskih putovanja.

Zaključno, pogon satelita na vodu predstavlja promjenu paradigme prema sigurnijim, čišćim i u konačnici opsežnijim svemirskim operacijama. Od malih CubeSata do potencijalnih međuplanetarnih sondi, skromna molekula H₂O dokazuje da ima ono što je potrebno da nas odvede dalje. Kako se zamah (bez namjere igre riječi) nastavlja graditi, nemojte se iznenaditi kada sljedeći naslov glasi: “Letjelice na pogon vode stižu do Mjeseca – i nastavljaju dalje.” Doba vodenih raketa je započelo i donosi ocean mogućnosti za novu generaciju istraživanja svemira spinoff.nasa.gov, spaceref.com.