Satellieten aangedreven door water? De revolutionaire brandstof die ruimtevaart verandert

• Waterstuwkracht voor satellieten kan gebruikmaken van stoomvoortstuwing (resistojet), elektrolyse naar waterstof en zuurstof voor verbranding, of water-plasma/ionenmotoren voor voortstuwing met een hoge ISP.
• De Vigoride van Momentus Space gebruikt een Microwave Electrothermal Thruster (MET) die water met zonne-energie opwarmt tot het plasma wordt en het als een hoog-energetische straal uitwerpt.
• In januari 2023 voerde de Vigoride-5 van Momentus 35 motorontstekingen uit en verhoogde zijn baan met ongeveer 3 km, uitsluitend met waterstuwkracht.
• In 2018 gebruikten de HawkEye 360 Pathfinder-satellieten en de radarsatelliet van Capella Space de Comet-waterthrusters van DSI voor baanonderhoud, waarmee de eerste commerciële in-ruimte toepassing van waterstuwkracht werd gemarkeerd.
• In 2019 werd de AQT-D CubeSat van de Universiteit van Tokio vanuit het ISS ingezet en testte een water-resistojet voor attitudecontrole en kleine baanveranderingen.
• NASA’s Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) missie in 2021 voerde het Hydros water-elektrolyse voortstuwingssysteem op een 6U CubeSat om elektrolysevoortstuwing in de ruimte te demonstreren.
• ArianeGroup plant een ESMS-demonstratie in een baan om de aarde tegen de herfst van 2026 met een dual-mode watermotor die water in ongeveer 90 minuten elektrolyseert en vervolgens een bipropellantsverbranding van 30 seconden uitvoert, waarmee ongeveer 300 seconden Isp wordt bereikt en naar verluidt de voortstuwingskosten tot een derde worden verlaagd.
• De PBR-20 thruster van Pale Blue (1 mN stuwkracht, meer dan 70 s Isp) werd getest in 2019 en 2023, een grotere PBR-50 (10 mN) werd begin 2024 gelanceerd, en het bedrijf plant ’s werelds eerste 1U-formaat waterionenmotor op twee D-Orbit rideshares in 2025.
• In 2024 waren waterthrusters operationeel in satellietvloten, waarbij Hawkeye 360, Capella en BlackSky Gen-2 satellieten Comet-waterstuwkracht gebruikten voor baanonderhoud.
• De WINE-demonstratie van 2019 door UCF en Honeybee Robotics ontgon gesimuleerd asteroïde-ijs om water te winnen en een stoomraket te voeden, waarmee het potentieel voor bijtanken in de ruimte en “leven van het land” werd geïllustreerd.

Stel je een toekomst voor waarin satellieten niet worden aangedreven door giftige brandstoffen of zeldzame gassen, maar door gewoon water. Het klinkt misschien als sciencefiction, maar door water aangedreven satellietmotoren worden snel werkelijkheid. Deze nieuwe voortstuwingssystemen gebruiken H₂O als stuwmiddel – door ofwel oververhitte stoom uit te stoten of water te splitsen in waterstof en zuurstof voor verbranding – om ruimtevaartuigen in een baan te manoeuvreren. De aantrekkingskracht is duidelijk: water is goedkoop, overvloedig, groen, en veel veiliger te hanteren dan traditionele raketbrandstoffen esa.int, nasa.gov. Zoals de gepensioneerde astronaut Chris Hadfield het verwoordde, is het kunnen aandrijven van ruimtevaartuigen met niets meer dan zonne-energie en gedestilleerd water “een grote vrijheid”, vooral omdat water ruim voorhanden is in de ruimte (van maankraters tot komeetijs) spaceref.com. In dit rapport duiken we in hoe wateraangedreven voortstuwing werkt, de voordelen en nadelen, en de nieuwste doorbraken (tot en met 2025) die deze technologie van experimentele demo’s naar mainstream gebruik brengen.

Hoe werken door water aangedreven satellietstuwraketten?

Water zelf brandt niet zoals een conventionele brandstof – het is de reactiemassa die wordt geactiveerd en uitgestoten om stuwkracht te produceren. Er zijn een paar ingenieuze manieren waarop ingenieurs water-aangedreven motoren mogelijk hebben gemaakt:

• Stoomvoortstuwing (elektrothermische stuwraketten): De eenvoudigste benadering is om water te verhitten tot hogedrukstoom en dit via een mondstuk uit te stoten om stuwkracht te genereren. Deze “stoomraket”- of resistojet-ontwerpen gebruiken elektrische verwarmingselementen of microgolfenergie om water te koken. Zo gebruikt het Vigoride-voertuig van Momentus Space een Microwave Electrothermal Thruster (MET) die “water met zonne-energie in de magnetron verwarmt” totdat het in plasma verandert en als een straal met hoge energie wordt uitgestoten spaceref.com. Het is vergelijkbaar met het plaatsen van een mondstuk op een waterkoker of magnetron – de uitgestoten hete damp duwt de satelliet voort. Op stoom gebaseerde stuwraketten leveren weinig stuwkracht, maar zijn zeer veilig en mechanisch eenvoudig. De Japanse startup Pale Blue bewees zo’n systeem in een baan om de aarde in 2023, waarbij een water-resistojet werd gebruikt om de baan van een kleine Sony-satelliet met enkele kilometers aan te passen phys.org. Het ontwerp van Pale Blue houdt water op lage druk vast en verdampt het bij bescheiden temperaturen, een aanpak die twee minuten continu vuren in de ruimte valideerde phys.org.
• Elektrolyse (Waterstofraketmotoren): Een energierijkere methode is om water te splitsen in waterstof- en zuurstofgassen (via elektrolyse) en dat mengsel vervolgens te verbranden in een mini-raketmotor. In wezen draagt de satelliet niet-geperst vloeibaar water mee, waarna elektrische energie van zonnepanelen wordt gebruikt om op aanvraag brandbare gassen te produceren. NASA’s Hydros-motor, ontwikkeld met Tethers Unlimited, was een pionier in deze aanpak spinoff.nasa.gov. Eenmaal in een baan om de aarde elektrolyseert Hydros water tot H₂ en O₂, opgeslagen in blazen, waarna ze in een kamer worden ontstoken voor stoten van stuwkracht spinoff.nasa.gov. Het is “een hybride van elektrische en chemische voortstuwing”, legt Tethers Unlimited CEO Robert Hoyt uit – zonne-energie doet het werk van het splitsen van water, maar de daaropvolgende verbranding zorgt voor een krachtige stoot spinoff.nasa.gov. Europese ingenieurs bij ArianeGroup werken aan een vergelijkbaar systeem: een grote watertank voedt een elektrolyser, waarbij de waterstof/zuurstofgassen na ongeveer 90 minuten generatie worden ontstoken, wat ongeveer 30 seconden stuwkracht per cyclus oplevert ariane.group. Dit cyclische laad-en-verbrandproces kan stuwkrachten leveren die veel hoger zijn dan elektrische ionenmotoren (ArianeGroup schat tot 14× meer stuwkracht per ingevoerde energie dan hall-effect ionenmotoren) esa.int. Het compromis is een matige specifieke impuls – oftewel brandstofefficiëntie – die tussen conventionele chemische en elektrische voortstuwing in valt esa.int. Toch zijn de prestaties indrukwekkend: “Hydrazine heeft een specifieke impuls van 200 s tegenover 300 s voor water,” merkt Jean-Marie Le Cocq van ArianeGroup op, die hun watermotor gunstig vergelijkt met de giftige brandstof die hij zou kunnen vervangen ariane.group.
• Ion- en plasmamotoren die water gebruiken: Water kan ook dienen als stuwstof in geavanceerde elektrische voortstuwingssystemen. In deze ontwerpen wordt waterdamp geïoniseerd of anderszins opgewekt tot plasma, waarna het door elektromagnetische velden wordt versneld om stuwkracht te genereren (net als een xenon-ionenmotor). Zo ontwikkelt Pale Blue een Water Ion Thruster die een microgolfplasmabron gebruikt om watermoleculen te atomiseren en ionen uit te stoten voor stuwkracht phys.org. Dergelijke systemen kunnen een veel hogere specifieke impuls bereiken (500+ seconden) omdat de stuwstof met extreme snelheden wordt uitgestoten reddit.com. Evenzo hebben onderzoekers watergevoede arcjet-motoren (~550 s Isp) en microgolfplasmamotoren (tot 800 s Isp) getest reddit.com – prestaties die vergelijkbaar zijn met of beter zijn dan veel van de meest geavanceerde elektrische thrusters. De uitdaging hier is het beheersen van de plasmageneratie en het voorkomen van elektrodecorrosie door de bijproducten van water. Maar het potentieel is enorm: waterthrusters met hoge Isp zouden water massaefficiënter kunnen maken dan traditionele brandstoffen voor bepaalde missies reddit.com. Dit zijn nog opkomende technologieën; Pale Blue’s eerste demonstraties in een baan om de aarde van een water-ionenmotor staan gepland voor 2025 via twee missies met D-Orbit’s carrier-ruimtevaartuig payloadspace.com. In de toekomst zouden hybride thrusters zelfs modi kunnen combineren – bijvoorbeeld een duaal systeem dat krachtige stoomstoten biedt wanneer nodig en efficiënte ionenvoortstuwing voor langdurige reizen phys.org.

In alle gevallen is het kernidee het gebruik van elektrische energie (van zonnepanelen) om kinetische energie toe te voegen aan een watermassa en deze uit te stoten voor voortstuwing. Water zelf is inert en niet giftig, wat het uniek handig maakt – het kan als vloeistof worden opgeslagen (geen hogedruktanks nodig bij lancering) en zal niet ontploffen of handlers vergiftigen. De voortstuwing wordt pas “geactiveerd” zodra de satelliet veilig in een baan om de aarde is en er stroom beschikbaar is om het water te verhitten of te elektrolyseren. Dit on-demand karakter is precies waarom NASA investeert in op water gebaseerde thrusters voor kleine satellieten: “PTD-1 zal in deze behoefte voorzien met de eerste demonstratie van een op water gebaseerde elektrolyse voortstuwingssysteem in de ruimte,” zei David Mayer, projectmanager voor een testmissie in 2021 nasa.gov. De volgende secties zullen onderzoeken waarom dit concept zo aantrekkelijk is – en welke uitdagingen er nog zijn.

Voordelen van watervoortstuwing

Veiligheid en eenvoud: Traditionele satellietbrandstoffen zoals hydrazine of xenon zijn ofwel zeer giftig, corrosief, of vereisen zware persluchtcilinders. Water daarentegen is “de veiligste raketbrandstof die ik ken,” merkt Mayer op nasa.gov. Het is niet giftig, niet ontvlambaar en stabiel bij kamertemperatuur, waardoor integratie en lancering veel eenvoudiger en goedkoper worden nasa.gov. Geen hazmat-pakken of complexe brandstoflaadprocedures nodig – “je kunt er studenten mee laten werken, en ze zullen zichzelf niet vergiftigen,” grapt de CEO van Tethers Unlimited spinoff.nasa.gov. Deze veiligheidsfactor is vooral cruciaal voor CubeSats die meerijden op raketten met dure primaire ladingen, waar strenge regels vaak explosieven of hogedruktanks aan boord verbieden nasa.gov. Wateraangedreven systemen blijven onschadelijk tot ze in een baan om de aarde worden geactiveerd, wat de veiligheidszorgen op het lanceerterrein vermindert. Dit heeft de deur geopend voor zelfs kleine CubeSats om voortstuwing te hebben, wat voorheen niet mogelijk was vanwege brandstofveiligheidsbeperkingen.

Lage kosten en alomtegenwoordigheid: Water is spotgoedkoop en overal verkrijgbaar. Er is geen sprake van knelpunten in de toeleveringsketen – elke lanceerlocatie ter wereld kan gemakkelijk zuiver water verkrijgen (en wat morsen is geen probleem). “Water is overal op aarde beschikbaar en kan zonder risico worden vervoerd,” benadrukt Nicholas Harmansa van ArianeGroup, die ervan overtuigd is dat “water de brandstof van de toekomst is” ariane.group. Per liter kost water slechts een paar cent, terwijl exotische elektrische stuwstoffen zoals xenongas prijs- en leveringsschommelingen kennen. De hardware voor waterstuwraketten kan ook goedkoper zijn: er is geen behoefte aan drukvaten met dikke wanden of leidingen voor giftige materialen. In het algemeen kan het gebruik van water de kosten van voortstuwingssystemen met een factor drie verlagen ten opzichte van conventionele systemen, volgens schattingen van ArianeGroup ariane.group. De Europese Ruimtevaartorganisatie ontdekte dat een satelliet van 1 ton ongeveer 20 kg aan massa kan besparen door over te schakelen van hydrazine naar een water-elektrolyse-motor, naast “sterk verminderde verwerkings- en tankkosten” esa.intesa.int. Voor commerciële exploitanten betekenen deze besparingen in massa en geld meer nuttige lading en minder risico.

Bijtanken en duurzaamheid in de ruimte: Misschien is het meest opwindende voordeel wel hoe wateraandrijving een duurzame ruimte-infrastructuur mogelijk kan maken. Water is niet alleen veelvoorkomend op aarde – het is overvloedig aanwezig in het hele zonnestelsel. IJslagen op de maan, Mars, asteroïden en manen zoals Europa zijn in feite “ruimtelijke tankstations” die wachten om aangeboord te worden mobilityengineeringtech.com. In tegenstelling tot giftige brandstoffen, waarvoor complexe chemische fabrieken nodig zijn om ze buiten de aarde te reproduceren, kan water worden gewonnen en direct als stuwmiddel worden gebruikt na minimale bewerking. Dit heeft enorme gevolgen voor verkenning van de diepe ruimte: een ruimteschip zou zijn tanks kunnen bijvullen door ijs te winnen op de bestemming en vervolgens eindeloos verder reizen. Een baanbrekende demonstratie van dit concept vond plaats in 2019, toen een team van UCF en Honeybee Robotics het WINE (World Is Not Enough) prototype testte, een kleine lander die gesimuleerd asteroïde-ijs won en gebruikte om stoomraketstuwkracht te genereren en.wikipedia.org. WINE boorde met succes in ijzige regoliet, extraheerde water en sprong in een vacuümkamer op een stoomstraal – waarmee werd bewezen dat een voertuig “van het land kan leven” en zichzelf kan bijtanken voor “eeuwige verkenning” en.wikipedia.org. Op de lange termijn zouden door water aangedreven ruimtevaartuigen van asteroïde naar asteroïde kunnen reizen zonder ooit een bevoorrading vanaf de aarde nodig te hebben en.wikipedia.org. Zelfs bij operaties in een baan om de aarde kijken bedrijven als Orbit Fab naar water als kandidaat voor bijtankdiensten in de ruimte, gezien het gemak waarmee het te hanteren is. Dit alles maakt wateraandrijving tot een hoeksteen van de ruimte-economie die visionairs proberen op te bouwen: “wij zien water als een fundamentele hulpbron die essentieel is voor die economie,” zegt Hoyt, die de volgende generatie Hydros-stuwraketten ontwerpt met bijtankpoorten voor een onbeperkte levensduur spinoff.nasa.gov.

Milieu- en operationele netheid: Als een groene stuwstof produceert water geen schadelijke uitlaatgassen – alleen waterdamp of een spoor van waterstof/zuurstof dat snel verdwijnt. Dit is niet alleen goed voor het milieu op aarde, maar ook voor gevoelige ruimtesystemen. Optische sensoren of stervolgers zullen niet beslaan door residu, en er is geen risico op corrosieve pluiminslag op delicate oppervlakken mobilityengineeringtech.com. Chris Hadfield wijst erop dat op water gebaseerde thrusters ideaal zijn voor onderhoudsmissies zoals het opkrikken van de verouderende Hubble-ruimtetelescoop, omdat ze “[Hubble] niet kunnen besproeien met enig residu van stuwstof” spaceref.com. De zachte, gecontroleerde stuwkracht van een waterplasma-motor kan banen verhogen of verlagen zonder de intense schokken van chemische motoren, waardoor de mechanische belasting tijdens delicate operaties wordt verminderd spaceref.com. Samengevat is waterstuwkracht niet alleen vriendelijker voor degenen die satellieten lanceren en bouwen, maar ook voor de satellieten zelf en hun hemelse buren.

Illustratie van een kleine satelliet die een op water gebaseerde thruster in een baan gebruikt. Voortstuwing op water kan worden bereikt door water elektrisch te verhitten of te elektrolyseren om stuwkracht te produceren, wat een veiliger en “groener” alternatief biedt voor traditionele chemische raketten nasa.govnasa.gov.

Uitdagingen en beperkingen

Als waterstuwkracht zo geweldig is, waarom gebruiken dan niet alle satellieten het al? Zoals bij elke nieuwe technologie zijn er afwegingen en obstakels te overwinnen:

Lagere stuwkracht (in sommige modi): Pure water resistojet-thrusters hebben doorgaans een vrij lage stuwkracht vergeleken met chemische raketten. Water koken kan het maar zo snel uitdrijven (meestal met een specifieke impuls van ongeveer 50–100 seconden voor eenvoudige stoomthrusters reddit.com, blog.satsearch.co). Dit is prima voor kleine CubeSats die zachte aanpassingen doen, maar het betekent dat manoeuvres traag verlopen. Een stoomthruster met een Isp van 50 s levert “veel minder waar voor je geld” qua impuls dan een typische hydrazinethruster met 300 s Isp reddit.com. De industrie pakt dit aan door over te stappen op energieker benaderingen zoals plasmathrusters (500+ s Isp) en water-bipropellant verbranding (~300 s Isp) reddit.com, ariane.group. Toch blijft de stuwkracht-vermogenverhouding een beperkende factor – je hebt veel elektrische energie nodig om betekenisvolle stuwkracht uit water te halen. Op kleine satellieten is het vermogen beperkt, dus is er een limiet aan de stuwkracht, tenzij ze grote zonnepanelen of andere energiebronnen meenemen. Daarom zullen zelfs de beste water-ionenmotoren geschikt zijn voor langzaam verhogen van de baan, niet voor snelle orbitale transfers (voorlopig). Ingenieurs moeten zorgvuldig afwegen of de delta-V en timing-eisen van een missie gehaald kunnen worden met een elektrische waterthruster, of dat een chemisch systeem met hogere stuwkracht nodig is.

Energie- en warmtevraag: Water is misschien makkelijk op te slaan, maar het omzetten in heet gas of plasma vereist veel energie. Elektrolyse is in het bijzonder energie-intensief – water splitsen is van nature inefficiënt, en daarna moeten de gassen nog ontstoken worden. De elektrolyzers en verwarmers voegen complexiteit toe en kunnen faalpunten zijn. Het beheren van de hitte is een ander probleem: kook- of plasmasystemen kunnen erg heet worden, wat lastig is in het vacuüm van de ruimte waar koeling moeilijk is. Hoyt van Tethers Unlimited wees op de materiaalkundige uitdagingen bij het omgaan met “waterstof en zuurstof en oververhitte stoom” – corrosie en vervuiling kunnen een systeem gemakkelijk aantasten spinoff.nasa.gov. Ontwerpers moeten speciale coatings en ultra-puur water gebruiken om elektrodevervuiling te voorkomen en een lange levensduur te garanderen spinoff.nasa.gov. Deze problemen worden geleidelijk opgelost (met betere materialen en door bijvoorbeeld de elektrolyzer te isoleren van de verbrandingskamer), maar het heeft jaren van R&D gekost om een betrouwbare motor te maken. Sterker nog, ondanks dat NASA al sinds de jaren 60 theoretiseert over waterraketten, is pas recent een “praktische water-elektrolysemotor” ontstaan door deze technische hindernissenspinoff.nasa.gov.

Prestaties versus opslagafweging: Water is volumineus. Het heeft een redelijke dichtheid (1 g/mL, vergelijkbaar met veel vloeibare brandstoffen) maar biedt geen eigen chemische energie. Dit betekent dat voor missies met hoge delta-V een watervoorradtank groter moet zijn dan een tank met energetischere stuwstoffen. De redding van water is dat geavanceerde thrusters externe energie kunnen toevoegen om dit te compenseren. Een microgolf-elektrothermische thruster die bijvoorbeeld 5 kW in water pompt, kan ~800 s Isp bereiken reddit.com, waarmee meer prestaties uit elke druppel water worden gehaald. Maar die vermogensniveaus zijn alleen beschikbaar op grotere ruimtevaartuigen. Kleine satellieten zijn mogelijk beperkt tot een lagere Isp, waardoor water voor hen minder efficiënt is qua massa. Er is ook het probleem van waterbeheer in een baan om de aarde: het kan bevriezen als leidingen of tanks niet worden verwarmd, of het kan stuwkrachtinstabiliteit veroorzaken als het onvoorspelbaar verdampt. Ingenieurs beperken dit met zorgvuldige thermische controle en drukregulatie (bijvoorbeeld door water licht onder druk te houden zodat het vloeibaar blijft tot het bedoeld is om te verdampen phys.org). Daarnaast is water bij lancering niet onder druk, maar sommige systemen vereisen dat het in de ruimte onder druk wordt gezet (of dat de geëlektrolyseerde gassen onder druk in tanks worden opgeslagen). Dat herintroduceert enige complexiteit van druksysteem, zij het pas na het bereiken van een baan om de aarde. Missieplanners moeten ook rekening houden met stuwstofverdamping – water in een verwarmde tank kan lekken of verdampen tijdens een langdurige missie als het niet goed is afgedicht en gekoeld.

Vluchtgeschiedenis en Vertrouwen: Vanaf 2025 is waterstuwkracht nog steeds een relatief nieuwe speler in operationele vloten. Veel satellietoperators hanteren een “afwachtende” houding, omdat ze zeker willen weten dat de technologie zich bewezen heeft. Vroege gebruikers zoals HawkEye 360 (die waterstuwers vlogen in 2018) en Sony’s Star Sphere-programma (2023) hebben geholpen om vertrouwen op te bouwen geekwire.com, phys.org. Maar conservatieve klanten hebben misschien meer demonstraties nodig, vooral voor kritieke missies, voordat ze beproefde chemische stuwers laten varen. Er zijn ook kleine haperingen geweest: zo was NASA’s Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) missie in 2021 bedoeld om Tethers’ Hydros-stuwer in een baan om de aarde te bewijzen nasa.gov. Hoewel de missie grotendeels succesvol was, zijn eventuele afwijkingen of ondermaatse prestaties (indien die zich voordeden) lessen waar toekomstige versies op kunnen verbeteren. Het is het vermelden waard dat zelfs geslaagde tests tot nu toe een beperkte duur hebben (enkele minuten stuwtijd). De langetermijnbestendigheid van deze systemen (honderden ontstekingen over meerdere jaren) wordt getest, maar is nog niet volledig gevalideerd in de ruimte. Dit verandert snel nu bedrijven als Momentus hun waterstuwers inmiddels tientallen keren in een baan om de aarde hebben ontstoken nasdaq.com. Elke nieuwe missie vergroot de mogelijkheden en brengt waterstuwkracht dichter bij een gangbare optie. Ondertussen evalueren ingenieurs en toezichthouders deze stuwers zorgvuldig om standaarden en best practices vast te stellen (bijvoorbeeld door ervoor te zorgen dat een “water-aangedreven” satelliet veilig uit de baan kan worden gehaald aan het einde van zijn levensduur door wat water te reserveren voor een laatste deorbit-burn – een vereiste voor het beperken van ruimtepuin).

Kortom, de beperkingen van waterstuwkracht – lagere directe stuwkracht, energiebehoefte en risico’s van een vroege ontwikkelingsfase – betekenen dat het nog geen wondermiddel is voor elk scenario. Maar de snelle vooruitgang van de afgelopen jaren suggereert dat deze uitdagingen één voor één worden overwonnen, zoals we hierna zullen zien in de context van echte missies en spelers.

Vroege Innovaties en Historische Mijlpalen

Het concept om water als ruimtevoortstuwing te gebruiken, circuleert al decennialang. NASA-onderzoekers uit het Apollo-tijdperk beseften dat water kon worden omgezet in waterstof/zuurstof – dezelfde krachtige combinatie die de Space Shuttles aandreef – als er energie beschikbaar was in de ruimte spinoff.nasa.gov. Maar gedurende de 20e eeuw bleef het idee op de tekentafel; chemische raketten met opgeslagen giftige brandstoffen waren simpelweg verder ontwikkeld en leverden meer stuwkracht op voor de technologie van die tijd. Pas met de miniaturisatie van satellieten en vooruitgang in elektrische energie kreeg watervoortstuwing nieuwe relevantie. Hier zijn enkele belangrijke vroege mijlpalen die hebben geleid tot de huidige stand van zaken:

• 2011–2017: De opkomst van CubeSats (piepkleine satellieten gebouwd uit blokjes van 10 cm) creëerde een behoefte aan even kleine, veilige stuwraketten. Onderzoeksgroepen begonnen water opnieuw te beschouwen als een ideale CubeSat-brandstof, aangezien veel lanceerproviders chemische brandstoffen verboden op secundaire ladingen. In 2017 onthulde een team van Purdue University onder leiding van Prof. Alina Alexeenko een microstuwraket genaamd FEMTA (Film-Evaporation MEMS Tunable Array) die ultra-gezuiverd water gebruikt mobilityengineeringtech.com. FEMTA gebruikte capillairen van 10 micron geëtst in silicium; oppervlaktespanning houdt het water op zijn plaats totdat een verwarmingselement het laat koken, waardoor microstralen van damp worden uitgestoten. In vacuümkamertests produceerde een FEMTA-stuwraket regelbare stuwkracht in het bereik van 6–68 µN met een specifieke impuls van ongeveer 70 s futurity.org, sciencedirect.com. Vier FEMTA-stuwraketten (met in totaal ongeveer een theelepel water) konden een 1U CubeSat in minder dan een minuut laten draaien met slechts 0,25 W aan vermogen mobilityengineeringtech.com. Dit was een doorbraak die aantoonde dat zelfs zeer energiezuinige systemen zinvolle attitudecontrole konden uitoefenen met water. Alexeenko benadrukte de aantrekkingskracht van water, niet alleen voor banen rond de aarde, maar ook voor het gebruik van hulpbronnen in de ruimte – “Men denkt dat water overvloedig aanwezig is op de Marsmaan Phobos, waardoor het mogelijk een enorm tankstation in de ruimte wordt… [en] een zeer schone brandstof” mobilityengineeringtech.com.
• 2018: Het eerste operationele gebruik van wateraandrijving in een baan om de aarde vond plaats. Een Amerikaans startupbedrijf, Deep Space Industries (DSI), had de Comet elektrothermische thruster ontwikkeld, een klein apparaat dat water kookt en het uitspuit om kleine satellieten te manoeuvreren. In december 2018 vlogen de Comet-thrusters van DSI op vier commerciële satellieten: drie voor het HawkEye 360 radiofrequentie-constellatie en één voor Capella Space’s radarbeeldvormingsdemo geekwire.com. Deze kleine satellieten gebruikten met succes wateraandrijving om hun banen aan te passen, waarmee het debuut werd gemarkeerd van door water aangedreven motoren die in de ruimte werken. Rond dezelfde tijd werd een Japanse 3U CubeSat genaamd AQT-D (Aqua Thruster-Demonstrator), ontwikkeld aan de Universiteit van Tokio, vanuit het ISS uitgezet. AQT-D testte eind 2019 een water-resistojet-systeem in een baan om de aarde en demonstreerde houding- en kleine baanveranderingen; dit was een vroege test in de ruimte door Japan die de basis legde voor de startup Pale Blue later blog.satsearch.co.
• 2019: NASA’s interesse in wateraandrijving ging van theorie naar praktijk. Tethers Unlimited leverde onder NASA SBIR-contracten en een “Tipping Point”-partnerschap een vluchtklare HYDROS-C thruster voor CubeSatsspinoff.nasa.govspinoff.nasa.gov. NASA integreerde deze in de Pathfinder Technology Demonstrator 1 (PTD-1) missie, een 6U CubeSat. Hoewel de lancering werd uitgesteld tot 2021, was het doel van deze missie om de “eerste demonstratie van een op water gebaseerde elektrolyse voortstuwingssysteem voor ruimtevaartuigen in de ruimte” te zijn nasa.gov. Alleen al de goedkeuring van een wateraandrijving-payload gaf aan dat NASA vertrouwen had in de veiligheid en bruikbaarheid ervan voor kleine missies. In de private sector werd DSI in 2019 overgenomen door Bradford Space geekwire.com, waardoor DSI zich volledig op voortstuwing ging richten. Bradford bleef de Comet-thruster op de markt brengen als een niet-giftig alternatief voor kleine satellieten, en zelfs grote integrators werden geïnteresseerd – LeoStella (de fabrikant van BlackSky’s aardobservatieconstellatie) besloot Comet-waterthrusters te gebruiken voor zijn aankomende satellieten geekwire.com. Tegen het einde van 2019 was het momentum duidelijk: wateraandrijving was van laboratoriumprototypes naar echte ruimtevaartuigen gegaan en trok serieuze investeringen aan.
• 2020–2021: Verschillende belangrijke gebeurtenissen hielden waterstuwraketten in het nieuws. Een startup uit Washington, Momentus Inc., kwam op de proppen met gedurfde plannen voor ruimtetractoren (orbitale transfer-voertuigen) aangedreven door waterplasma-motoren. Momentus, mede opgericht door een Russische ondernemer, kreeg veel aandacht vanwege zijn beloften van “water plasma propulsion”, hoewel regelgevende obstakels de eerste lanceringen tot 2021 vertraagden. Ondertussen werd in 2020 de Japanse startup Pale Blue Inc. afgesplitst van laboratoria van de Universiteit van Tokio, met als doel waterstuwkracht te commercialiseren op de Japanse en wereldwijde markt phys.org. Hun routekaart omvatte kleine resistojet-eenheden en meer geavanceerde ionen- en hall-effectstuwers op water. Begin 2021 lanceerde NASA uiteindelijk PTD-1 (op SpaceX’s Transporter-1 rideshare) met aan boord de Hydros-stuwraket nasa.gov. Tijdens een missie van 4-6 maanden zou PTD-1 baanveranderingen uitvoeren met water als brandstof, om zo de prestaties en betrouwbaarheid te bewijzen die nodig zijn voor toekomstig gebruik nasa.gov. Deze missie was het sluitstuk van bijna tien jaar werk door Tethers en NASA, en toonde aan dat zelfs een satelliet ter grootte van een schoenendoos een “low-cost, high-performance propulsion system” kon hebben met water nasa.gov. In 2021 voltooide het European Space Agency ook een studie naar de haalbaarheid van waterstuwkracht, waarbij het werd geïdentificeerd als een topkeuze voor bepaalde klassen missies (met name 1-ton LEO-satellieten) en bedrijven als het Duitse OMNIDEA-RTG aanzette tot ontwikkelingsinspanningen in Europa esa.intesa.int.

Deze vroege geschiedenis legde de basis door het concept en het vroege gebruik te bewijzen. Vervolgens kijken we naar de huidige spelers die waterstuwkracht opschalen en de missies die de mogelijkheden ervan demonstreren.

Belangrijke spelers die waterstuwkracht vooruit helpen

Tegen 2025 duwt een bruisend ecosysteem van bedrijven en ruimtevaartorganisaties waterstuwkracht van demonstratie naar daadwerkelijke inzet. Hier zijn enkele van de opmerkelijke organisaties en hun bijdragen:

• Tethers Unlimited (VS) & NASA: Tethers Unlimited (TUI) was een pionier met zijn Hydros water-elektrolyse thrusters, ontwikkeld via NASA SBIR-financiering spinoff.nasa.gov. In samenwerking met NASA Ames en Glenn vloog TUI de Hydros-C op NASA’s PTD-1 missie, waarmee het een baanbreker was op het gebied van watervoortstuwing in CubeSats spinoff.nasa.gov. TUI bouwde ook grotere Hydros-M eenheden voor 50–200 kg satellieten onder een NASA Tipping Point-contract, en leverde thrusters aan Millennium Space Systems voor testen spinoff.nasa.gov. De voortdurende steun van NASA (via programma’s zoals Small Spacecraft Technology en de aankomende On-orbit Servicing missies) geeft aan dat het agentschap sterk gelooft in water als drijfgas voor veilige, hervulbare ruimtevaartuigen. TUI’s CEO Hoyt voorziet dat waterthrusters uiteindelijk worden uitgerust met bijvulpoorten, zodat ze kunnen worden bijgevuld vanuit Orbit Fab-depots of mijnbouwoperaties op asteroïden spinoff.nasa.gov.
• Momentus Inc. (VS): Momentus heeft een uniek Microwave Electrothermal Thruster (MET) ontwikkeld die water gebruikt om plasma-jets te creëren, en heeft deze geïntegreerd in het Vigoride orbital transfer vehicle. Ondanks een hobbelige weg (inclusief Amerikaanse regelgevende controle en een vertraagde SPAC-fusie), heeft Momentus in 2022–2023 met succes verschillende Vigoride-demo’s uitgevoerd. Tijdens de Vigoride-5-missie in januari 2023 “testte Momentus zijn MET-thruster in een baan om de aarde met 35 ontstekingen”, waarmee de prestaties van de thruster in verschillende gebruikssituaties werden gevalideerd nasdaq.com. In één test verhoogde Vigoride-5 zijn baan met ongeveer 3 km door alleen waterstuwkracht te gebruiken spaceref.com. Bestuurslid Chris Hadfield is een uitgesproken voorstander geweest en benadrukte dat “we veel meer water in ons zonnestelsel vinden” om als stuwstof te gebruiken en dat de MET van Momentus in feite “een mondstuk op een magnetron” is die zelfs water in plasma kan omzetten voor stuwkracht spaceref.com. Momentus biedt nu shuttle-diensten in de ruimte aan, waarbij het lage waterverbruik wordt benut om mogelijk op prijs te concurreren. Ze hebben ook ambitieuze projecten voorgesteld, zoals het gebruik van een op water gebaseerde sleepboot om de baan van de Hubble-telescoop te verhogen om zijn levensduur te verlengen spaceref.com. Hoewel Momentus zijn commerciële levensvatbaarheid nog moet bewijzen, heeft het onmiskenbaar de technologie vooruit geholpen door meerdere keren een schaalbaar waterstuwsysteem in een baan om de aarde te demonstreren.
• Pale Blue (Japan): Een startup ontstaan aan de Universiteit van Tokio, Pale Blue is de naam om in de gaten te houden op het gebied van wateraandrijving in Azië. In maart 2023 stuwde Pale Blue’s water-resistojetthruster Sony’s EYE-satelliet (van het Star Sphere-project) – de eerste in de ruimte uitgevoerde ontsteking van een privé-ontwikkelde Japanse watermotor phys.org. De thruster voerde een verbranding van twee minuten uit die de baan van de CubeSat zoals gepland veranderde, een grote mijlpaal voor het bedrijf phys.org. Pale Blue biedt een reeks thrusters aan: van de PBR-serie (10, 20, 50) resistojetmodules voor kleine satellieten, tot de aankomende PBI waterionenthruster en zelfs een geplande water Hall-effect thruster (PBH) tegen 2028 blog.satsearch.co. Hun PBR-20 thruster (1 mN stuwkracht, >70 s Isp) werd getest in vluchten in 2019 en 2023, en een grotere PBR-50 (10 mN stuwkracht) werd begin 2024 gelanceerd voor zijn eerste missie blog.satsearch.co. In 2025 staat Pale Blue gepland om ’s werelds eerste waterionenmotor ter grootte van 1U te demonstreren op twee D-Orbit rideshare-missies (juni en oktober) payloadspace.com. De Japanse overheid steunt Pale Blue sterk – een programma uit 2024 kende het bedrijf tot $27 miljoen toe om zijn op water gebaseerde aandrijving voor commerciële en defensietoepassingen te ontwikkelen (wat wijst op nationale interesse in niet-giftige aandrijving voor satellieten). Met partnerschappen (zoals met het Italiaanse D-Orbit) en aanzienlijke financiering wil Pale Blue de markt voor kleine satelliet-aandrijving verstoren met veilige, navulbare watersystemen.
• Bradford Space (VS/Europa): Na de overname van Deep Space Industries in 2019, erfde Bradford Space de Comet-waterstuwraket en heeft deze sindsdien geleverd aan meerdere satellietmissies. De Comet wordt gepresenteerd als “’s werelds eerste operationele wateraandrijvingssysteem” en is geïmplementeerd door verschillende klanten geekwire.com. Met name de HawkEye 360 pathfinder-satellieten en de Whitney-demo-satelliet van Capella in 2018 gebruikten elk Comet-stuwraketten voor baanonderhoud geekwire.com. De in Seattle gevestigde fabrikant LeoStella koos ook voor Comet-motoren voor de tweede generatie BlackSky-beeldsatellieten die het bouwt, wat duidt op vertrouwen in de betrouwbaarheid van Comet geekwire.com. De Comet-stuwraket levert ongeveer 17 mN stuwkracht en 175 s Isp blog.satsearch.co, waarbij een elektrothermisch verwarmingselement wordt gebruikt om waterdamp uit te stoten. Bradford brengt het op de markt als een “lanceringsveilige” vervanger voor hydrazinesystemen op kleine en middelgrote satellieten blog.satsearch.co. Met kantoren in de VS en Europa integreert Bradford de Comet-technologie ook in toekomstige deep-space-missies (bijvoorbeeld hun voorgestelde Xplorer ruimtevaartuigbus voor asteroïdemissies zou wateraandrijving kunnen gebruiken om te manoeuvreren in de diepe ruimte geekwire.com). Nu constellaties zich uitbreiden, positioneert Bradfords productie van beproefde waterstuwraketten het bedrijf als een belangrijke leverancier voor bedrijven die op grote schaal niet-gevaarlijke voortstuwing willen.
• ArianeGroup & Europese partners (EU): In Europa heeft de grote lucht- en ruimtevaartprime ArianeGroup het voortouw genomen op het gebied van watergebaseerde voortstuwing, met als doel om satellieten van de volgende generatie in LEO en MEO uit te rusten. Op hun locatie in Lampoldshausen, Duitsland, heeft het team van ArianeGroup een hybride elektrisch-chemische watermotor gebouwd (zeer vergelijkbaar met het Hydros-concept van Tethers) ariane.group. Eind 2023 maakten ze details bekend: het systeem kan water elektrolyseren in ongeveer 90 minuten en vervolgens een bipropellantaandrijving van 30 seconden uitvoeren, met een totale specifieke impuls van ongeveer 300 seconden ariane.group. Het ontwerp is modulair en schaalbaar – ze kunnen het aantal elektrolysecellen, de tankgrootte of het aantal stuwkamertjes vergroten om aan verschillende satellietvereisten te voldoen ariane.group. ArianeGroup beweert dat het systeem “drie keer minder kostbaar” kan zijn dan de huidige chemische voortstuwing voor constellaties ariane.group. Met steun van ESA en DLR (het Duitse ruimteagentschap) plant ArianeGroup een demonstratie in een baan om de aarde tegen najaar 2026 op de ESMS-satelliet, die de watermotor zal gebruiken voor baanveranderingen en stationkeeping ariane.group. Deze demonstratie zal de werking van de elektrolyser in microzwaartekracht en de prestaties van de dual-mode motor in de ruimte valideren. De investering van Europa geeft aan dat men watervoortstuwing ziet als een concurrerend en duurzaam alternatief voor satellietnetwerken, vooral gezien de komende regelgeving die “groene” stuwstoffen verplicht om lanceerrisico’s te verminderen.
• Andere opmerkelijke startups: Naast de grote namen hierboven, zijn er wereldwijd talloze startups die innoveren op het gebied van wateraandrijving. Aurora Propulsion Technologies (Finland) biedt kleine ARM-serie waterstuwers voor CubeSats, waaronder modules voor volledige 3-assige controle van 1U–12U satellieten met behulp van piepkleine watermicrojets blog.satsearch.co. SteamJet Space Systems (VK) heeft de toepasselijk genaamde Steam Thruster One en “TunaCan” thruster ontwikkeld, compacte elektrothermische watermotoren die passen in het ongebruikte volume van CubeSat-deployers blog.satsearch.co. Deze zijn vluchtbewezen op ten minste één CubeSat-missie, waarmee wordt aangetoond dat zelfs nanosatellieten baanmanoeuvres kunnen uitvoeren met een beetje verwarmd water blog.satsearch.co. In Frankrijk heeft ThrustMe (bekend van jodium elektrische thrusters) water als stuwstof onderzocht in enkele concepten, en in Italië overwegen door ESA gefinancierde startups ook water voor kleine bovenste trappen van draagraketten of orbitale sleepboten. Daarnaast is een interessante nieuwkomer URA Thrusters, dat een reeks wateraangedreven systemen heeft geschetst – van een Hall-effect thruster die waterdamp of zuurstof kan gebruiken blog.satsearch.co, tot “ICE” elektrolyse thrusters die water op MEMS-schaal splitsen en verbranden combineren blog.satsearch.co, tot een Hydra-hybride die een Hall-thruster koppelt aan een chemische motor voor flexibele prestaties blog.satsearch.co. Hoewel sommige hiervan nog op de tekentafel liggen, onderstreept de breedte van de ontwikkelingen één punt: wateraandrijving is geen eenmalige nieuwigheid, maar een brede technologische beweging die wereldwijd innovators aantrekt.

Een vluchtprototype van Tethers Unlimited’s HYDROS-C wateraandrijvingssysteem voor CubeSats. Deze compacte eenheid bevat watertanks, een elektrolyser, gasblazen en een raketmondstuk spinoff.nasa.gov. Dergelijke systemen blijven inert tot ze in een baan om de aarde zijn, waarna zonne-energie wordt gebruikt om water te splitsen in waterstof/zuurstof stuwstoffen voor voortstuwing.

Missies en mijlpalen: Wateraandrijving in actie

Recente ruimtemissies hebben de haalbaarheid van op water aangedreven voortstuwing bewezen en blijven hun mogelijkheden uitbreiden. Hieronder volgt een tijdlijn van opmerkelijke missies en demonstraties die watervoortstuwing laten zien:

• 2018 – Eerste gebruik in een baan om de aarde: HawkEye 360 Pathfinder satellieten (3 in formatie) en een Capella Space radarsatelliet maken elk gebruik van DSI’s Comet waterstuwraketten voor baanonderhoud na lancering in december 2018 geekwire.com. Dit werden de eerste commerciële satellieten die op waterbrandstof werkten, voerden met succes manoeuvres uit en valideerden de stuwraket in de ruimte.
• 2019 – ISS-uitgebrachte demonstratie: De AQT-D (Aquarius) 3U CubeSat van de Universiteit van Tokio, gelanceerd vanaf het International Space Station, vuurt zijn water-resistojetstuwraketten af in een baan om de aarde. Het systeem bereikt attitudecontrole en kleine baanveranderingen, waarmee het de eerste Japanse demonstratie van watervoortstuwing in de ruimte markeert. Deze missie bewees dat een multi-nozzle waterstuwraket kan werken in microzwaartekracht en legde de basis voor latere ontwerpen van Pale Blue blog.satsearch.co.
• 2021 – NASA PTD-1: Pathfinder Technology Demonstrator-1, een NASA 6U CubeSat, voert de eerste water-elektrolyse voortstuwingstest in een baan om de aarde uit. Met ongeveer 0,5 liter water aan boord voert de Hydros-motor van PTD-1 geprogrammeerde stuwmanoeuvres uit, waarmee wordt aangetoond dat het splitsen van water in H₂/O₂ en het verbranden ervan een satelliet zoals verwacht kan voortstuwen nasa.gov. Deze missie, die enkele maanden duurde, bevestigt de prestaties, veiligheid en herstartmogelijkheid van het systeem, waardoor kleine satellieten een nieuw bewezen optie voor baancontrole krijgen.
• 2022 – Vigoride-debuut: Momentus lanceert Vigoride-3 (zijn eerste orbitale servicevoertuig) in mei 2022. Hoewel de eerste stuwrakettesten beperkt zijn (het voertuig ondervond enkele anomalieën tijdens de eerste operaties spacenews.com), vormt de missie de basis voor incrementele tests van de op water gebaseerde MET. Momentus legt contact en leert het nieuwe voortstuwingssysteem te bedienen in de echte ruimteomgeving news.satnews.com, waarmee verbeteringen voor volgende vluchten worden voorbereid.
• 2023 – Meerdere successen: Dit jaar is een keerpunt met verschillende overwinningen voor watervoortstuwing:
  • Momentus Vigoride-5 (jan 2023): Voert met succes 35 stuwerringen van zijn water-MET uit in een baan om de aarde, waarbij het zijn baan verhoogt en de oriëntatie aanpast met alleen waterplasma-jets nasdaq.com. Dit is een belangrijk bewijs dat een groter voertuig (~250 kg) waterstuwkracht kan gebruiken voor betekenisvolle baanveranderingen.
  • Momentus Vigoride-6 (apr 2023): Zet de tests voort en voltooit zelfs een klantbaaninvoeging (hoewel een software-timingprobleem leidde tot een kleine fout in de baanhelling) nasdaq.com. Vigoride-6 blijft operationeel, wat de betrouwbaarheid van het voortstuwingssysteem verder bevestigt.
  • Pale Blue EYE Demo (mrt 2023): Sony’s EYE CubeSat voert een baanverhogingsmanoeuvre uit met Pale Blue’s waterstuwmotor gedurende ~120 seconden phys.org. Het succes van deze demonstratie – waarbij de satelliet dichter bij zijn doelbaan voor aardfotografie wordt gebracht – bevestigt de orbitale functionaliteit van de stuwmotor en wordt algemeen gezien als Japan’s intrede in waterstuwkracht phys.org.
  • EQUULEUS bij de Maan (eind 2022–2023): Hoewel het niet breed werd uitgemeten in de reguliere media, is het vermeldenswaard dat EQUULEUS, een JAXA-Universiteit van Tokyo CubeSat gelanceerd naar de Maan op Artemis I (nov 2022), een water-resistojet-systeem aan boord had voor baanaanpassingen sciencedirect.com. Het gebruikte waterstuwers om met succes koerscorrecties uit te voeren op weg naar het aarde-maan Lagrangepunt, waarmee waterstuwkracht in cislunaire ruimte werd aangetoond – een primeur voor operaties buiten LEO.
• 2024 – Opschalen: Waterstuwkracht begint op meer operationele satellieten te verschijnen:
  • Vlootuitrol: De volgende batches satellieten van Hawkeye 360 en de nieuwere SAR-satellieten van Capella blijven watergebaseerde Comet-stuwers gebruiken in routinematige dienst, onder ondersteuning van Bradford. Bovendien bevatten BlackSky’s Gen-2-satellieten die in 2024 zijn gelanceerd, de Comet-waterstuwkracht voor baanonderhoud van het aardobservatieconstellatie geekwire.com.
  • Nieuwe Thruster Lanceringen: Pale Blue’s grotere PBR-50 thrusters maken hun eerste lancering begin 2024 op een smallsat rideshare (exacte missie niet bekendgemaakt), met als doel ~10 mN stuwkracht te leveren voor een microsat in een baan om de aarde blog.satsearch.co. Dit begint de kwalificatie van waterstuwkracht voor grotere smallsat-klassen.
  • Infrastructuur: Bedrijven zoals Orbit Fab kondigen plannen aan om water tot een van de brandstofopties te maken voor hun voorgestelde orbitale brandstofdepots, en NASA’s TALOS-project overweegt watergebaseerde “drop tanks” voor deep space sleepboten – wat een bredere acceptatie weerspiegelt dat water de komende jaren deel zal uitmaken van de ruimtelogistieke keten.
• 2025 – Aankomend en Lopend: Spannende missies staan op de planning:
  • Pale Blue D-Orbit Vluchten: De eerste water-ion thruster (PBI) zal in het midden en einde van 2025 worden getest op D-Orbit’s Ion Satellite Carrier payloadspace.com. Deze tests zullen de hoogrendement stuwkracht meten en de weg vrijmaken voor commerciële ionenunits die water gebruiken in plaats van xenon of krypton.
  • JAXA RAISE-4 Experiment: Het Japanse ruimteagentschap is van plan om in 2025 de RAISE-4 technologische demonstratiesatelliet te lanceren, die naar verwachting Pale Blue’s nieuwste voortstuwingssysteem (mogelijk de verbeterde PBI) zal dragen voor tests in een lage baan om de aarde blog.satsearch.co.
  • Momentus Commercialisering: Momentus verwacht over te gaan van puur testen naar operationele missies, waarbij ze klantladingen vervoeren. Tegen 2025 willen ze beginnen met het aanbieden van orbit-raising diensten — bijvoorbeeld het brengen van kleine satellieten van een rideshare drop-off baan naar een gewenste hogere baan — uitsluitend met waterstuwkracht. Dit zal een lakmoesproef zijn voor de economische haalbaarheid van waterthrusters in echte missies.
  • ESA Water Engine Demo: In Europa beginnen de laatste voorbereidingen voor de Spectrum Monitoring Satellite (ESMS) missie die gepland staat voor 2026, en waarvan in 2025 het waterstuwkrachtsysteem geïntegreerd en op de grond getest zal worden ariane.group. Als alles goed gaat, wordt deze missie de eerste commerciële satelliet op volledige schaal die vertrouwt op water voor primaire voortstuwing (en niet alleen als demonstratie-eenheid).

Deze tijdlijn toont een duidelijke versnelling: van eenmalige experimenten een paar jaar geleden naar meerdere ruimtevaartuigen die vandaag op water vertrouwen, en nog veel meer in de pijplijn. Elk succes bouwt vertrouwen en ervaring op, wat op zijn beurt meer gebruikers aantrekt. Halverwege de jaren 2020 beweegt waterstuwkracht zich uit de experimentele fase en wordt het onderdeel van de gereedschapskist van missiedesigners.

Artist’s rendering van een kleine satelliet (Sony’s EYE cubesat) die in 2023 een Pale Blue watergebaseerde resistojet-stuwmotor gebruikte om zijn baan aan te passen phys.orgphys.org. De demonstratie markeerde het eerste gebruik van wateraandrijving in de ruimte door een Japanse startup, en de baanverandering van de satelliet bevestigde de prestaties van de stuwmotor.

De nieuwste doorbraken (2024–2025) en wat er volgt

De afgelopen twee jaar hebben snelle vooruitgang laten zien, en de trend zal zich voortzetten. Recente nieuwsberichten en ontwikkelingen in 2024–2025 laten zien hoe wateraandrijving nieuwe hoogten bereikt:

• Financiering en steun vanuit de industrie: Overheidsinstanties investeren in waterstuwraketten vanwege de strategische waarde van niet-giftige aandrijving. In 2024 kende het Japanse METI Pale Blue een subsidie van meerdere miljarden yen toe (tot ~$27 miljoen) om hun wateraandrijftechnologie op te schalen voor commerciële en defensiesatellieten spacenews.com. Deze injectie zal Pale Blue helpen om het stuwniveau te verhogen en grotere systemen te ontwikkelen die geschikt zijn voor grotere satellieten. Ook de Europese Horizon-programma’s financieren groene stuwstofoplossingen, waarbij watergebaseerde ontwerpen centraal staan, zoals blijkt uit de steun van ESA voor de ArianeGroup-demonstratie in 2026 ariane.group. Zelfs het Amerikaanse DoD heeft interesse getoond in veilige CubeSat-aandrijving voor Space Force-projecten, waarbij de veiligheid van water een belangrijk verkoopargument is.
• Krachtigere Thrusters: Op technologisch vlak werken ontwikkelaars aan watermotoren met meer vermogen en betere prestaties. Een doorbraak die aan de horizon gloort, zijn water Hall-effect thrusters – deze combineren de efficiëntie van Hall-plasma-motoren met water als stuwstof. De geplande PBH-thruster van Pale Blue voor 2028 is hiervan een voorbeeld blog.satsearch.co, en het conceptuele Hydra-systeem van URA Thrusters (dubbele Hall + chemisch) is een ander voorbeeld blog.satsearch.co. Als deze worden gerealiseerd, kunnen ze missies uitvoeren die nu alleen mogelijk zijn met chemische voortstuwing of grote elektrische thrusters, zoals snelle baanwisselingen of interplanetaire trajecten, maar dan met het voordeel van eenvoudig bijtanken met water. Daarnaast onderzoeken Momentus en anderen hoe ze de ISP van hun MET’s verder kunnen verhogen, mogelijk door hogere microgolf-frequenties of nieuwe resonantieholtes te gebruiken om water efficiënter te verhitten. Een specifieke impuls van ~1000 s zou in de volgende iteraties haalbaar kunnen zijn, waarmee waterthrusters qua efficiëntie in de buurt komen van traditionele ionenmotoren.
• Integratie in Constellaties: 2024 markeerde de eerste significante herhaalde inzet van watervoortstuwing in satellietconstellaties. Zo is elke nieuwe BlackSky-beeldsatelliet nu uitgerust met een Bradford Comet-waterthruster voor baanbehoud, wat betekent dat tientallen identieke ruimtevaartuigen gedurende hun levensduur op waterstuwstof zullen werken geekwire.com. Ook de tweede generatie cluster van Hawkeye 360 (gelanceerd 2022–2023) gebruikt watergebaseerde voortstuwing voor formatievluchten. Deze brede toepassing is op zichzelf al een doorbraak – watervoortstuwing is niet langer slechts een eenmalig experiment, maar een standaardonderdeel in sommige vloten. In de toekomst overwegen veel voorgestelde megaconstellaties voor IoT en aardobservatie groene voortstuwingsopties, en water staat hoog op die lijst vanwege de lage systeemkosten. Naarmate de productie van deze thrusters toeneemt, zullen de eenheidskosten dalen, wat de adoptie verder zal stimuleren.
• Nieuwe toepassingen: Ingenieurs vinden creatieve, nieuwe manieren om de veelzijdigheid van water te benutten. Een idee in ontwikkeling is elektrolyse-gebaseerde attitudecontrole – waarbij kleine hoeveelheden geëlektrolyseerd gas worden gebruikt voor precieze attitude-jets, waarna het water weer wordt gecombineerd in een gesloten systeem. Een andere toepassing is het gebruik van water als werkmassa in zonthermische voortstuwing: zonlicht wordt geconcentreerd om water direct te verhitten tot stoom voor stuwkracht (in wezen een stoomketel in de ruimte, aangedreven door de zon, wat zeer efficiënt kan zijn in het binnenste zonnestelsel). Onderzoekers testen ook water-gebaseerde stuwstof voor landers en hoppers voor de Maan/Mars. NASA’s Lunar Flashlight-missie (hoewel deze uiteindelijk problemen had) overwoog in een vroeg stadium water als kandidaat-stuwstof. En verder vooruitkijkend zou water de stuwstof kunnen zijn voor nucleair thermische raketten of aangedreven-energie voortstuwing, waarbij een externe energiebron (zoals een op de grond gebaseerde laser) het water op een ruimtevaartuig verhit om stuwkracht te produceren reddit.com. Door de onschadelijke aard van water zijn deze buiten-de-gebaande-paden-concepten mogelijk, die ondenkbaar zouden zijn met giftige of zeldzame stuwstoffen.
• Erkenning door experts: De waterstuwstofrevolutie is niet onopgemerkt gebleven bij leiders in de ruimtevaartindustrie. Chris Hadfield’s enthousiaste promotie van de waterstuwers van Momentus spaceref.com, en citaten als “Ik weet zeker dat water de brandstof van de toekomst is” van Europese projectmanagers ariane.group, weerspiegelen een groeiende consensus dat deze technologie blijvend is. In interviews en op conferenties (zoals de Small Satellite Conference en de Space Propulsion Workshop in 2024) hebben experts de balans tussen veiligheid en prestaties die watersystemen bieden geprezen. “Goede voortstuwingsprestaties moeten worden gebalanceerd door veiligheid – PTD-1 zal aan deze behoefte voldoen,” zei NASA’s David Mayer bij de introductie van de eerste demonstratie van een waterstuwstofmotor nasa.gov. Die uitspraak vat goed samen waarom water aan populariteit wint: het vormt het perfecte compromis tussen de hoge prestaties van chemische voortstuwing en de veiligheid van elektrische voortstuwing. Planners van ruimtemissies laten deze mening steeds vaker horen in vakbladen en paneldiscussies.

Terwijl we in 2025 staan, wijst de ontwikkeling van door water aangedreven satellietaandrijvingen duidelijk omhoog. De volgende grote stap is waarschijnlijk een vlaggenschipmissie die echt vertrouwt op wateraandrijving voor een cruciaal doel – misschien een maan-CubeSat die water gebruikt om in een baan rond de maan te komen, of een onderhoudsvaartuig dat autonoom bijtankt bij een depot en een satelliet sleept. Elk jaar worden de grenzen verlegd. Als de huidige trends zich voortzetten, zouden we tegen het einde van de jaren 2020 watergebaseerde motoren ruimtevaartuigen naar asteroïden en terug kunnen zien aandrijven, honderden satellieten in een baan kunnen laten stijgen en dalen, en dat alles met minimale milieubelasting en volledige bijtankbaarheid in de ruimte. Wat begon als een onconventioneel idee is uitgegroeid tot een praktische technologie die ruimteoperaties betaalbaarder, duurzamer en flexibeler kan maken dan ooit tevoren.

Conclusie: Een nieuw tijdperk aangedreven door H₂O

Door water aangedreven satellietvoortstuwing is niet langer een futuristisch concept – het is er, en bewijst zichzelf missie na missie. In een paar jaar tijd zijn we gegaan van de eerste stootjes waterdamp die een kleine CubeSat duwden, naar volledig manoeuvreerbare ruimtevaartuigen die water gebruiken om van baan te veranderen en complexe operaties uit te voeren. De aantrekkingskracht van water als ultieme ruimtebrandstof ligt in zijn elegante eenvoud. Zoals het technologieverslag van ESA opmerkte, is water “een onderbenutte hulpbron – veilig te hanteren en groen”, maar bevat het “twee zeer brandbare stuwstoffen zodra het is geëlektrolyseerd”, waarmee het in wezen de kracht van raketbrandstof in een onschuldige vorm verpakt esa.int. Deze dubbele aard – eenvoudige opslag als vloeistof, energiek gebruik als gas – geeft water een uniek voordeel.

We zijn getuige van een samenkomst van factoren die wateraandrijving praktisch maken: betere kleine elektrische pompen en verwarmingselementen, efficiëntere zonnepanelen om ze van stroom te voorzien, 3D-geprinte thrusters geoptimaliseerd voor stoom of plasma, en een groeiende vraag naar kleine satellieten die goedkope voortstuwing nodig hebben. De uitdagingen (beperkte stuwkracht, stroombehoefte) worden aangepakt met innovatieve techniek, en de successen stapelen zich op. Belangrijk is dat wateraandrijving aansluit bij de bredere drang naar duurzaamheid in de ruimte – het verminderen van giftige chemicaliën, het mogelijk maken van een langere levensduur van satellieten door bijtanken, en zelfs het benutten van buitenaardse hulpbronnen. Het transformeert water van slechts een verbruiksartikel voor levensonderhoud tot een veelzijdige mobiliteitsversterker voor ruimte-infrastructuur.

In de publieke verbeelding is “raketbrandstof” altijd iets exotisch of gevaarlijks geweest. Het idee dat water – dezelfde stof die we drinken en waarin we baden – satellieten rond de aarde of verder kan laten vliegen, spreekt tot de verbeelding. Het verlaagt de drempel voor ruimte-initiatieven (je hebt geen gespecialiseerde brandstoffen nodig, alleen vindingrijkheid), en het roept visioenen op van ruimtevaartuigen die bij maanijsmijnen of asteroïdereservoirs stoppen om hun tanks bij te vullen. De technologie is nog in ontwikkeling, maar de ontwikkeling suggereert dat door water aangedreven aandrijvingen net zo gewoon kunnen worden in satellieten als elektromotoren in auto’s. Zoals een industrie-executive grapte, zou de oude grap “gewoon water toevoegen” zomaar van toepassing kunnen zijn op de toekomst van ruimtevaart.

Tot slot vertegenwoordigt door water aangedreven satellietvoortstuwing een paradigmaverschuiving naar veiligere, schonere en uiteindelijk meer uitgebreide ruimteoperaties. Van kleine CubeSats tot potentiële interplanetaire sondes, het bescheiden H₂O-molecuul bewijst dat het alles in huis heeft om ons verder te brengen. Naarmate het momentum (en geen woordspeling bedoeld) blijft toenemen, moet je niet verbaasd zijn als de volgende krantenkop luidt: “Ruimteschepen op water bereiken de maan – en gaan verder.” Het tijdperk van de waterraket is aangebroken en biedt een oceaan aan mogelijkheden voor de volgende generatie ruimteverkenning spinoff.nasa.gov, spaceref.com.