Sateliti alimentați cu apă? Propulsorul revoluționar care schimbă zborul spațial

• Propulsia cu apă pentru sateliți poate folosi propulsie cu abur (resistojet), electroliză pentru obținerea de hidrogen și oxigen pentru combustie sau propulsoare cu plasmă/ioni de apă pentru propulsie cu ISP ridicat.
• Vigoride de la Momentus Space folosește un Propulsor Electrotermic cu Microunde (MET) care încălzește apa cu energie solară prin microunde, fierbând-o până devine plasmă și ejectând-o sub formă de jet de energie mare.
• În ianuarie 2023, Vigoride-5 al Momentus a efectuat 35 de aprinderi ale propulsorului și și-a ridicat orbita cu aproximativ 3 km folosind doar propulsie cu apă.
• În 2018, sateliții HawkEye 360 Pathfinder și satelitul radar al Capella Space au folosit propulsoarele cu apă Comet de la DSI pentru menținerea orbitei, marcând prima utilizare comercială în spațiu a propulsiei cu apă.
• În 2019, CubeSat-ul AQT-D al Universității din Tokyo a fost lansat de pe ISS și a testat un resistojet cu apă pentru controlul atitudinii și mici modificări orbitale.
• Misiunea Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) a NASA din 2021 a transportat sistemul de propulsie cu electroliză a apei Hydros pe un CubeSat 6U pentru a demonstra propulsia cu electroliză în spațiu.
• ArianeGroup plănuiește o demonstrație ESMS în orbită până în toamna lui 2026 cu un motor cu apă cu mod dual care electrolizează apa în aproximativ 90 de minute, apoi realizează o ardere bipropelant de 30 de secunde, atingând aproximativ 300 de secunde Isp și reducând, conform rapoartelor, costurile de propulsie cu până la o treime.
• Propulsorul PBR-20 de la Pale Blue (1 mN tracțiune, peste 70 s Isp) a fost testat în 2019 și 2023, un PBR-50 mai mare (10 mN) a fost lansat la începutul lui 2024, iar compania plănuiește primul motor cu ioni pe apă de dimensiunea 1U din lume pe două rideshare-uri D-Orbit în 2025.
• Până în 2024, propulsoarele cu apă au intrat în flotele operaționale, sateliții Hawkeye 360, Capella și BlackSky Gen-2 folosind propulsia cu apă Comet pentru menținerea orbitei.
• Demonstrația WINE din 2019 realizată de UCF și Honeybee Robotics a extras apă din gheață de asteroid simulată pentru a alimenta un propulsor cu abur, ilustrând potențialul realimentării în spațiu și al “exploatării resurselor locale”.

Imaginează-ți un viitor în care sateliții sunt propulsați nu de combustibili toxici sau gaze rare, ci de simpla apă. Poate părea science fiction, dar propulsia sateliților cu apă devine rapid realitate. Aceste sisteme de propulsie inovatoare folosesc H₂O ca propulsor – fie ejectând abur supraîncălzit, fie descompunând apa în hidrogen și oxigen pentru combustie – pentru a manevra navele spațiale pe orbită. Atracția este clară: apa este ieftină, abundentă, ecologică și mult mai sigură de manipulat decât combustibilii tradiționali pentru rachete esa.int, nasa.gov. După cum a spus astronautul retras Chris Hadfield, posibilitatea de a propulsa nave spațiale doar cu energie solară și apă distilată este “o mare libertate”, mai ales deoarece apa este larg disponibilă în spațiu (de la craterele lunare la gheața cometelor) spaceref.com. În acest raport, vom explora cum funcționează propulsia cu apă, avantajele și dezavantajele sale, precum și cele mai noi progrese (până în 2025) care duc această tehnologie de la demonstrații experimentale la utilizare pe scară largă.

Cum funcționează propulsoarele de satelit alimentate cu apă?

Apa singură nu arde ca un combustibil convențional – este masa de reacție care este energizată și expulzată pentru a produce tracțiune. Există câteva moduri ingenioase prin care inginerii au făcut posibile motoarele alimentate cu apă:

• Propulsie cu abur (propulsoare electrotermale): Cea mai simplă abordare este de a încălzi apa până devine abur la presiune înaltă și de a o evacua printr-o duză pentru a produce tracțiune. Aceste modele de “rachetă cu abur” sau resistojet folosesc încălzitoare electrice sau energie cu microunde pentru a fierbe apa. De exemplu, vehiculul Vigoride al Momentus Space folosește un propulsor electrotermal cu microunde (MET) care “încălzește apa cu ajutorul energiei solare” până când aceasta fierbe și se transformă în plasmă, fiind expulzată sub formă de jet de energie înaltă spaceref.com. Este asemănător cu a pune o duză pe un ceainic sau un cuptor cu microunde – vaporii fierbinți expulzați împing satelitul. Propulsoarele pe bază de abur au tracțiune redusă, dar sunt foarte sigure și mecanic simple. Startup-ul japonez Pale Blue a demonstrat un astfel de sistem pe orbită în 2023, folosind un resistojet cu apă pentru a ajusta orbita unui mic satelit Sony cu câțiva kilometri phys.org. Designul Pale Blue păstrează apa la presiune joasă și o vaporizează la temperaturi moderate, o abordare care a validat două minute de funcționare continuă în spațiu phys.org.
• Electroliză (motoare de rachetă cu apă): O metodă mai energetică este să separe apa în gaze de hidrogen și oxigen (prin electroliză) și apoi să ardă acest amestec într-un mini-motor de rachetă. Practic, satelitul transportă apă lichidă nepresurizată, apoi folosește energie electrică de la panourile solare pentru a produce gaze combustibile la cerere. Motorul Hydros al NASA, dezvoltat împreună cu Tethers Unlimited, a deschis această cale spinoff.nasa.gov. Odată ajuns pe orbită, Hydros electrolizează apa în H₂ și O₂ stocate în vezicule, apoi le aprinde într-o cameră pentru impulsuri de tracțiune spinoff.nasa.gov. Este „un hibrid între propulsia electrică și cea chimică”, explică Robert Hoyt, CEO Tethers Unlimited – energia solară face separarea apei, dar combustia rezultată oferă un impuls puternic spinoff.nasa.gov. Inginerii europeni de la ArianeGroup au un sistem similar în dezvoltare: un rezervor mare de apă alimentează un electrolizor, iar gazele de hidrogen/oxigen sunt aprinse după aproximativ 90 de minute de generare, oferind aproximativ 30 de secunde de tracțiune per ciclu ariane.group. Acest proces ciclic de încărcare și ardere poate furniza niveluri de tracțiune mult mai mari decât thruster-ele electrice cu ioni (ArianeGroup estimează până la de 14 ori mai multă tracțiune per energie de intrare decât thruster-ele cu efect Hall) esa.int. Compromisul este un impuls specific moderat – adică eficiența combustibilului – care se situează între propulsia chimică convențională și cea electrică esa.int. Totuși, performanța este impresionantă: „Hidrazina are un impuls specific de 200 s față de 300 s pentru apă,” remarcă Jean-Marie Le Cocq de la ArianeGroup, comparând favorabil motorul lor cu apă cu combustibilul toxic pe care l-ar putea înlocui ariane.group.
• Motoare ionice și cu plasmă folosind apă: Apa poate servi, de asemenea, drept combustibil în sisteme avansate de propulsie electrică. În aceste proiecte, vaporii de apă sunt ionizați sau excitați în plasmă, apoi accelerați de câmpuri electromagnetice pentru a genera tracțiune (asemănător cu un motor ionic cu xenon). De exemplu, Pale Blue dezvoltă un Motor Ionic cu Apă care folosește o sursă de plasmă cu microunde pentru a atomiza moleculele de apă și a expulza ioni pentru tracțiune phys.org. Astfel de sisteme pot atinge un impuls specific mult mai mare (peste 500 de secunde) deoarece combustibilul este expulzat la viteze extreme reddit.com. În mod similar, cercetătorii au testat motoare arcjet alimentate cu apă (~550 s Isp) și motoare cu plasmă pe bază de microunde (până la 800 s Isp) reddit.com – performanțe comparabile sau chiar superioare multor propulsoare electrice de ultimă generație. Provocarea aici este gestionarea generării plasmei și prevenirea coroziunii electrozilor cauzate de produșii secundari ai apei. Însă potențialul este uriaș: motoarele cu apă cu impuls specific ridicat ar putea face ca apa să fie mai eficientă din punct de vedere al masei decât combustibilii tradiționali pentru anumite misiuni reddit.com. Acestea sunt încă tehnologii emergente; primele demonstrații pe orbită ale unui motor ionic cu apă de la Pale Blue sunt programate pentru 2025 prin două misiuni cu nava transportatoare D-Orbit payloadspace.com. În viitor, motoarele hibride ar putea chiar combina moduri – de exemplu, un sistem dual care oferă impulsuri cu abur de mare tracțiune la nevoie și propulsie ionică eficientă pentru croaziere de lungă durată phys.org.

În toate cazurile, ideea de bază este utilizarea energiei electrice (provenite de la panouri solare) pentru a adăuga energie cinetică masei de apă și a o expulza pentru propulsie. Apa în sine este inertă și netoxică, ceea ce o face deosebit de convenabilă – poate fi stocată ca lichid (nu sunt necesare rezervoare de înaltă presiune la lansare) și nu va exploda sau otrăvi operatorii. Propulsia se „activează” doar după ce satelitul este în siguranță pe orbită și este disponibilă energie pentru a încălzi sau electroliza apa. Această natură la cerere este exact motivul pentru care NASA a investit în propulsoare pe bază de apă pentru sateliți mici: „PTD-1 va răspunde acestei nevoi cu prima demonstrație a unui sistem de propulsie spațială pe bază de electroliză a apei în spațiu,” a declarat David Mayer, manager de proiect pentru o misiune de testare din 2021 nasa.gov. Secțiunile următoare vor explora de ce acest concept este atât de atractiv – și ce provocări mai rămân.

Beneficiile propulsiei cu apă

Siguranță și Simplitate: Propulsoarele tradiționale pentru sateliți, precum hidrazina sau xenonul, sunt fie extrem de toxice, corozive, fie necesită presurizare ridicată. Apa, în schimb, este „cel mai sigur combustibil de rachetă pe care îl cunosc,” notează Mayer nasa.gov. Este netoxică, neinflamabilă și stabilă la temperatura camerei, ceea ce face integrarea și lansarea mult mai simple și mai ieftine nasa.gov. Nu sunt necesare costume de protecție sau proceduri complexe de încărcare a combustibilului – „poți lăsa studenții să se joace cu ea și nu se vor otrăvi,” glumește CEO-ul Tethers Unlimited spinoff.nasa.gov. Acest factor de siguranță este deosebit de important pentru CubeSat-urile care împart racheta cu încărcături principale scumpe, unde regulile stricte interzic adesea explozibilii sau rezervoarele de înaltă presiune la bord nasa.gov. Sistemele alimentate cu apă rămân inofensive până la activarea lor pe orbită, reducând preocupările legate de siguranța lansării. Acest lucru a deschis calea chiar și pentru CubeSat-urile foarte mici să aibă propulsie, ceea ce anterior era interzis din cauza restricțiilor de siguranță a combustibilului.

Cost redus și ubicuitate: Apa este extrem de ieftină și disponibilă universal. Nu există blocaje în lanțul de aprovizionare – orice rampă de lansare din lume poate obține cu ușurință apă pură (și poate vărsa o parte fără incidente). „Apa este disponibilă peste tot pe Pământ și poate fi transportată fără riscuri,” subliniază Nicholas Harmansa de la ArianeGroup, care este încrezător că „apa este combustibilul viitorului” ariane.group. Per litru, apa costă câțiva bani, în timp ce propulsorii electrici exotici precum gazul xenon au înregistrat fluctuații de preț și aprovizionare. Echipamentele pentru propulsoarele cu apă pot fi, de asemenea, mai ieftine: nu este nevoie de rezervoare cu pereți groși sau instalații pentru materiale toxice. Per ansamblu, utilizarea apei poate reduce costurile sistemului de propulsie de până la trei ori comparativ cu sistemele convenționale, conform estimărilor ArianeGroup ariane.group. Agenția Spațială Europeană a constatat că un satelit de 1 tonă ar putea economisi aproximativ 20 kg de masă prin trecerea de la hidrazină la un motor cu electroliză a apei, pe lângă „costuri de manipulare și alimentare mult reduse” esa.intesa.int. Pentru operatorii comerciali, aceste economii de masă și bani se traduc în mai multă încărcătură utilă și mai puține riscuri.

Realimentarea și sustenabilitatea în spațiu: Poate cel mai interesant beneficiu este modul în care propulsia pe bază de apă ar putea permite o infrastructură spațială sustenabilă. Apa nu este doar comună pe Pământ – este abundentă în întregul sistem solar. Depozitele de gheață de pe Lună, Marte, asteroizi și pe sateliți precum Europa sunt practic „stații de alimentare spațiale” care așteaptă să fie exploatate mobilityengineeringtech.com. Spre deosebire de combustibilii toxici care ar necesita fabrici chimice complexe pentru a fi reproduși în afara Pământului, apa poate fi extrasă și folosită direct ca propulsor după o procesare minimă. Acest lucru are implicații uriașe pentru explorarea spațiului îndepărtat: o navă spațială și-ar putea reumple rezervoarele recoltând gheață la destinație și apoi să-și continue călătoria la nesfârșit. O demonstrație de pionierat a acestui concept a avut loc în 2019, când o echipă de la UCF și Honeybee Robotics a testat prototipul WINE (World Is Not Enough), un mic lander care a extras gheață simulată de asteroid și a folosit-o pentru a genera tracțiune cu abur de rachetă en.wikipedia.org. WINE a forat cu succes regolit înghețat, a extras apă și a sărit într-o cameră de vid pe un jet de abur – demonstrând că un vehicul ar putea „trăi din resursele locale” și să se realimenteze singur pentru „explorare eternă” en.wikipedia.org. Pe termen lung, navele spațiale alimentate cu apă ar putea călători de la un asteroid la altul fără a avea nevoie vreodată de realimentare de pe Pământ en.wikipedia.org. Chiar și în operațiunile din apropierea Pământului, companii precum Orbit Fab privesc apa ca pe un candidat pentru servicii de realimentare orbitală, având în vedere cât de ușor este de manipulat. Toate acestea fac din propulsia pe bază de apă o piatră de temelie pentru economia spațială pe care vizionarii încearcă să o construiască: „vedem apa ca pe o resursă fundamentală, esențială pentru acea economie,” spune Hoyt, care proiectează propulsoare Hydros de nouă generație cu porturi de realimentare pentru o durată de viață nelimitată spinoff.nasa.gov.

Curățenie de mediu și operațională: Ca un propulsor ecologic, apa nu produce gaze de eșapament toxice – doar vapori de apă sau urme de hidrogen/oxigen care se disipă rapid. Acest lucru este benefic nu doar pentru mediul Pământului, ci și pentru sistemele sensibile ale navelor spațiale. Senzorii optici sau star-trackerele nu vor fi aburiți de reziduuri, iar nu există riscul ca jetul coroziv să afecteze suprafețele delicate mobilityengineeringtech.com. Chris Hadfield subliniază că propulsoarele pe bază de apă sunt ideale pentru misiuni de mentenanță, precum ridicarea pe orbită a Telescopului Spațial Hubble îmbătrânit, deoarece acestea „nu pot pulveriza [Hubble] cu niciun fel de reziduu de la combustibil” spaceref.com. Propulsia blândă și controlată a unui motor cu plasmă de apă poate ridica sau coborî orbitele fără șocurile intense ale motoarelor chimice, reducând stresul mecanic în timpul operațiunilor delicate spaceref.com. În concluzie, propulsia cu apă nu este doar mai prietenoasă pentru cei care lansează și construiesc sateliți, ci și pentru sateliții înșiși și vecinii lor cerești.

Ilustrație a unui satelit mic folosind un propulsor pe bază de apă pe orbită. Propulsia alimentată cu apă poate fi realizată prin încălzirea electrică sau electroliza apei pentru a produce tracțiune, oferind o alternativă mai sigură și „mai verde” la rachetele chimice tradiționale nasa.govnasa.gov.

Provocări și limitări

Dacă propulsia cu apă este atât de grozavă, de ce nu o folosesc deja toți sateliții? Ca în cazul oricărei tehnologii noi, există compromisuri și obstacole de depășit:

Tracțiune redusă (în unele moduri): Propulsoarele resistojet cu apă pură tind să aibă o tracțiune destul de scăzută comparativ cu rachetele chimice. Fierberea apei permite expulzarea acesteia doar până la o anumită viteză (de obicei rezultând un impuls specific de ordinul a 50–100 secunde pentru propulsoarele simple cu abur reddit.com, blog.satsearch.co). Acest lucru este potrivit pentru CubeSat-uri mici care fac ajustări ușoare, dar înseamnă că manevrele sunt lente. Un propulsor cu abur de 50 s Isp oferă „mult mai puțină eficiență pentru cost” din punct de vedere al impulsului decât un propulsor tipic cu hidrazină de 300 s Isp reddit.com. Industria abordează această problemă trecând la metode cu energie mai mare, precum propulsoarele cu plasmă (Isp de peste 500 s) și combustia bipropelantă cu apă (~300 s Isp) reddit.com, ariane.group. Totuși, raportul tracțiune/putere rămâne un factor limitativ – este nevoie de suficientă putere electrică pentru a obține o tracțiune semnificativă din apă. Pe sateliții mici, puterea este limitată, deci există un plafon pentru tracțiune, cu excepția cazului în care aceștia poartă panouri solare mari sau alte surse de energie. Acesta este motivul pentru care chiar și cele mai bune motoare cu apă-ion vor fi potrivite pentru ridicarea lentă a orbitei, nu pentru transferuri orbitale rapide (cel puțin deocamdată). Inginerii trebuie să cântărească cu atenție dacă cerințele de delta-V și de timp ale unei misiuni pot fi îndeplinite cu un propulsor electric cu apă sau dacă este necesar un sistem chimic cu tracțiune mai mare.

Cerințe de energie și termice: Apa poate fi ușor de stocat, dar transformarea ei în gaz fierbinte sau plasmă necesită multă energie. Electroliza, în special, consumă multă energie – descompunerea apei este inerent ineficientă, iar apoi trebuie să aprinzi gazele. Electrolizoarele și încălzitoarele adaugă complexitate și pot fi puncte de defectare. Gestionarea căldurii este o altă problemă: sistemele de fierbere sau plasmă pot funcționa la temperaturi ridicate, ceea ce este dificil în vidul spațiului, unde răcirea este dificilă. Hoyt de la Tethers Unlimited a menționat provocările legate de materiale în gestionarea „hidrogenului și oxigenului și a aburului supraîncălzit” – coroziunea și contaminarea pot degrada cu ușurință un sistem spinoff.nasa.gov. Proiectanții trebuie să folosească acoperiri speciale și apă ultra-pură pentru a evita depunerile pe electrozi și pentru a asigura o durată lungă de viață spinoff.nasa.gov. Aceste probleme sunt rezolvate treptat (cu materiale mai bune și prin izolarea electrolizorului de camera de ardere, de exemplu), dar a fost nevoie de ani de cercetare și dezvoltare pentru a realiza un motor fiabil. De fapt, deși NASA a teoretizat despre rachetele cu apă încă din anii 1960, abia recent a apărut un „motor practic cu electroliză a apei” datorită acestor obstacole tehnicespinoff.nasa.gov.

Compromisul performanță vs. stocare: Apa este voluminoasă. Are o densitate decentă (1 g/mL, similară cu multe combustibili lichizi), dar nu oferă energie chimică proprie. Asta înseamnă că pentru misiuni cu delta-V mare, un rezervor de propulsor cu apă ar putea trebui să fie mai mare decât un rezervor cu propulsori mai energetici. Salvarea apei este că propulsoarele avansate pot introduce energie externă pentru a compensa acest lucru. De exemplu, un propulsor electrotermic cu microunde care furnizează 5 kW în apă poate atinge ~800 s Isp reddit.com, obținând practic mai multă performanță din fiecare picătură de apă. Dar aceste niveluri de putere sunt disponibile doar pe nave spațiale mai mari. Sateliții mici ar putea fi limitați la Isp mai mic, făcând apa mai puțin eficientă ca masă pentru ei. Există și problema gestionării apei pe orbită: poate îngheța dacă conductele sau rezervoarele nu sunt încălzite, sau poate cauza instabilități de tracțiune dacă se transformă imprevizibil în vapori. Inginerii atenuează acest lucru prin control termic atent și reglarea presiunii (de exemplu, menținând apa ușor presurizată pentru a rămâne lichidă până când se dorește vaporizarea phys.org). În plus, deși apa nu este presurizată la lansare, unele sisteme necesită presurizarea ei în spațiu (sau stocarea gazelor electrolizate în rezervoare sub presiune). Aceasta reintroduce o parte din complexitatea sistemelor presurizate, deși după atingerea orbitei. Planificatorii de misiuni trebuie să ia în considerare și evaporarea propulsorului – apa dintr-un rezervor încălzit ar putea să se scurgă sau să se evapore pe durata unei misiuni lungi dacă nu este etanșată și răcită corespunzător.

Moștenire și Încredere în Zbor: Începând cu 2025, propulsia pe bază de apă este încă un jucător relativ nou în flotele operaționale. Mulți operatori de sateliți adoptă o abordare de tip „așteaptă și vezi”, dorind să fie siguri că tehnologia este dovedită. Pionieri precum HawkEye 360 (care a folosit propulsoare cu apă în 2018) și programul Star Sphere al Sony (2023) au contribuit la creșterea încrederii geekwire.com, phys.org. Însă clienții conservatori ar putea avea nevoie de mai multe demonstrații, mai ales pentru misiuni critice, înainte de a renunța la propulsoarele chimice consacrate. Au existat și mici probleme: de exemplu, misiunea Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) a NASA din 2021 a avut ca scop demonstrarea propulsorului Hydros al Tethers pe orbită nasa.gov. Deși misiunea a fost în mare parte un succes, orice anomalii sau performanțe sub așteptări (dacă au existat) sunt lecții din care versiunile viitoare vor învăța. Merită menționat că chiar și testele de succes au avut până acum o durată limitată (minute de funcționare). Rezistența pe termen lung a acestor sisteme (sute de porniri pe parcursul anilor) este testată, dar nu este încă pe deplin validată în spațiu. Acest lucru se schimbă rapid, deoarece companii precum Momentus și-au pornit deja propulsoarele cu apă de zeci de ori pe orbită nasdaq.com. Fiecare nouă misiune extinde limitele, aducând propulsia cu apă tot mai aproape de o opțiune mainstream. Între timp, inginerii și autoritățile de reglementare evaluează cu atenție aceste propulsoare pentru a stabili standarde și bune practici (de exemplu, asigurându-se că un satelit „alimentat cu apă” poate fi deorbitat în siguranță la sfârșitul vieții, rezervând o cantitate de apă pentru o ultimă manevră de deorbitare – o cerință pentru reducerea deșeurilor spațiale).

Pe scurt, limitările propulsiei cu apă – tracțiune imediată mai mică, necesități energetice și riscul asociat stadiului incipient de dezvoltare – înseamnă că nu este încă o soluție universală pentru orice scenariu. Însă progresul rapid din ultimii ani sugerează că aceste provocări sunt depășite una câte una, așa cum vom explora în continuare în contextul misiunilor și actorilor reali.

Inovații timpurii și repere istorice

Conceptul de utilizare a apei ca propulsor spațial a circulat de zeci de ani. Cercetătorii NASA din era Apollo au recunoscut că apa ar putea fi transformată în hidrogen/oxigen – aceeași combinație puternică ce a alimentat navetele spațiale – dacă ar exista energie disponibilă în spațiu spinoff.nasa.gov. Dar, de-a lungul secolului XX, ideea a rămas doar pe hârtie; rachetele chimice cu combustibili toxici stocabili erau pur și simplu mai mature și ofereau o tracțiune mai mare pentru tehnologia vremii. Abia odată cu miniaturizarea sateliților și progresele în domeniul energiei electrice, propulsia cu apă a căpătat o nouă relevanță. Iată câteva repere timpurii cheie care au condus la stadiul actual:

• 2011–2017: Ascensiunea CubeSat-urilor (sateliți minusculi construiți din cuburi de 10 cm) a creat nevoia unor propulsoare la fel de mici și sigure. Grupuri de cercetare au început să reanalizeze apa ca propulsor ideal pentru CubeSat, deoarece mulți furnizori de lansare au interzis combustibilii chimici la încărcăturile secundare. În 2017, o echipă de la Universitatea Purdue condusă de prof. Alina Alexeenko a prezentat un micropropulsor numit FEMTA (Film-Evaporation MEMS Tunable Array) care folosește apă ultra-purificată mobilityengineeringtech.com. FEMTA utilizează capilare de 10 microni gravate în siliciu; tensiunea superficială menține apa pe loc până când un încălzitor o fierbe, ejectând micro-jeturi de vapori. În teste de cameră de vid, un propulsor FEMTA a produs o tracțiune controlabilă în intervalul 6–68 µN cu un impuls specific de aproximativ 70 s futurity.org, sciencedirect.com. Patru propulsoare FEMTA (cu aproximativ o linguriță de apă în total) puteau roti un CubeSat 1U în mai puțin de un minut folosind doar 0,25 W de putere mobilityengineeringtech.com. Aceasta a fost o descoperire care a arătat că chiar și sistemele cu putere foarte redusă pot oferi un control de atitudine semnificativ folosind apă. Alexeenko a subliniat atractivitatea apei nu doar pentru orbitele terestre, ci și pentru utilizarea resurselor în spațiu – „Se crede că apa este abundentă pe luna marțiană Phobos, ceea ce o face potențial o uriașă stație de alimentare în spațiu… [și] un propulsor foarte curat” mobilityengineeringtech.com.
• 2018: Prima utilizare operațională a propulsiei cu apă pe orbită a avut loc. O startup americană, Deep Space Industries (DSI), a dezvoltat propulsorul electrotermic Comet, un dispozitiv mic care fierbe apa și o evacuează pentru manevrarea smallsat-urilor. În decembrie 2018, propulsoarele Comet ale DSI au zburat pe patru sateliți comerciali: trei pentru constelația de radio-frecvență HawkEye 360 și unul pentru demonstrația de imagistică radar a Capella Space geekwire.com. Acești sateliți mici au folosit cu succes propulsia cu apă pentru a-și ajusta orbitele, marcând debutul motoarelor alimentate cu apă care funcționează în spațiu. Aproximativ în același timp, un CubeSat japonez 3U numit AQT-D (Aqua Thruster-Demonstrator), dezvoltat la Universitatea din Tokyo, a fost lansat de pe ISS. AQT-D a testat un sistem resistojet cu apă pe orbită la sfârșitul anului 2019, demonstrând modificări de atitudine și mici schimbări de orbită; acesta a fost un test timpuriu în spațiu realizat de Japonia, care a pus bazele pentru startup-ul Pale Blue ulterior blog.satsearch.co.
• 2019: Interesul NASA pentru propulsia cu apă a trecut de la teorie la practică. Tethers Unlimited, prin contracte NASA SBIR și un parteneriat „Tipping Point”, a livrat un propulsor HYDROS-C pregătit de zbor pentru CubeSat-urispinoff.nasa.govspinoff.nasa.gov. NASA a integrat acest sistem în misiunea Pathfinder Technology Demonstrator 1 (PTD-1), un CubeSat 6U. Deși lansarea a fost amânată până în 2021, această misiune și-a propus să fie „prima demonstrație a unui sistem de propulsie spațială pe bază de electroliză a apei în spațiu” nasa.gov. Simplul fapt că a fost aprobat un payload de propulsie cu apă a indicat încrederea NASA în siguranța și utilitatea acesteia pentru misiuni mici. În sectorul privat, DSI a fost achiziționată de Bradford Space în 2019 geekwire.com, ceea ce a dus la concentrarea DSI exclusiv pe propulsie. Bradford a continuat să promoveze propulsorul Comet ca o alternativă netoxică pentru sateliții mici, iar chiar și marii integratori au luat notă – LeoStella (producătorul constelației de observație a Pământului BlackSky) a decis să adopte propulsoarele cu apă Comet pentru viitorii săi sateliți geekwire.com. Până la sfârșitul anului 2019, impulsul era clar: propulsia cu apă trecuse de la prototipuri de laborator la nave spațiale reale și atrăgea investiții serioase.
• 2020–2021: Mai multe evenimente semnificative au menținut propulsoarele cu apă în atenția publicului. Un startup din Washington, Momentus Inc., a apărut cu planuri îndrăznețe pentru remorchere spațiale (vehicule de transfer orbital) alimentate de motoare cu plasmă de apă. Cofondată de un antreprenor rus, Momentus a atras atenția prin promisiunile sale privind „propulsia cu plasmă de apă”, deși obstacolele de reglementare au întârziat primele lansări până în 2021. Între timp, în 2020, startup-ul japonez Pale Blue Inc., desprins din laboratoarele Universității din Tokyo, și-a propus să comercializeze propulsia cu apă pe piața japoneză și globală phys.org. Planul lor includea unități mici de tip resistojet și propulsoare mai avansate cu ioni și efect Hall folosind apă. La începutul anului 2021, NASA a lansat în sfârșit PTD-1 (pe zborul partajat SpaceX Transporter-1) care transporta propulsorul Hydros nasa.gov. Pe parcursul unei misiuni de 4-6 luni, PTD-1 urma să efectueze schimbări de orbită folosind combustibil pe bază de apă, demonstrând performanța și fiabilitatea necesare pentru utilizări viitoare nasa.gov. Această misiune a reprezentat încununarea a aproape un deceniu de muncă din partea Tethers și NASA, arătând că chiar și un satelit de dimensiunea unei cutii de pantofi poate avea un „sistem de propulsie cu cost redus și performanță ridicată” folosind apă nasa.gov. În 2021, Agenția Spațială Europeană a finalizat, de asemenea, un studiu privind viabilitatea propulsiei cu apă, identificând-o ca o opțiune de top pentru anumite clase de misiuni (în special sateliți LEO de 1 tonă) și determinând companii precum OMNIDEA-RTG din Germania să înceapă eforturi de dezvoltare în Europa esa.intesa.int.

Această istorie timpurie a pregătit terenul prin demonstrarea conceptului și a adopției timpurii. În continuare, vom analiza actorii actuali care dezvoltă la scară propulsia cu apă și misiunile care îi evidențiază capacitățile.

Principalii actori care impulsionează propulsia cu apă

Până în 2025, un ecosistem dinamic de companii și agenții spațiale împinge propulsia pe bază de apă de la demonstrație la implementare. Iată câteva dintre organizațiile notabile și contribuțiile lor:

• Tethers Unlimited (SUA) & NASA: Tethers Unlimited (TUI) a fost un pionier cu propulsoarele sale cu electroliză a apei Hydros, dezvoltate prin finanțare NASA SBIR spinoff.nasa.gov. În parteneriat cu NASA Ames și Glenn, TUI a lansat Hydros-C pe misiunea PTD-1 a NASA, devenind un deschizător de drumuri în propulsia cu apă pentru CubeSat-uri spinoff.nasa.gov. TUI a construit, de asemenea, unități Hydros-M mai mari pentru sateliți de 50–200 kg în cadrul unui contract NASA Tipping Point, livrând propulsoare către Millennium Space Systems pentru testare spinoff.nasa.gov. Sprijinul continuu al NASA (prin programe precum Small Spacecraft Technology și viitoarele misiuni On-orbit Servicing) indică o încredere puternică a agenției în propulsia cu apă pentru nave spațiale sigure și reîncărcabile. CEO-ul TUI, Hoyt, prevede ca propulsoarele cu apă să fie în cele din urmă echipate cu porturi de realimentare, capabile să se alimenteze de la depozitele Orbit Fab sau din operațiuni de minerit pe asteroizi spinoff.nasa.gov.
• Momentus Inc. (SUA): Momentus a dezvoltat un Propulsor Electrotermic cu Microunde (MET) unic, care folosește apa pentru a crea jeturi de plasmă, și l-a integrat în vehiculul de transfer orbital Vigoride. În ciuda unui parcurs dificil (inclusiv supraveghere din partea autorităților de reglementare din SUA și o fuziune SPAC întârziată), Momentus a reușit să lanseze cu succes mai multe demonstrații Vigoride în 2022–2023. În timpul misiunii Vigoride-5 din ianuarie 2023, Momentus „a testat propulsorul MET pe orbită cu 35 de aprinderi”, validând performanța propulsorului în diverse scenarii de utilizare nasdaq.com. Într-unul dintre teste, Vigoride-5 și-a ridicat orbita cu aproximativ 3 km folosind doar propulsia pe bază de apă spaceref.com. Membrul consiliului de administrație al companiei, Chris Hadfield, a fost un susținător vocal, subliniind că „descoperim mult mai multă apă în sistemul nostru solar” ce poate fi folosită ca propulsant și că MET-ul Momentus este practic „o duză pe un cuptor cu microunde” care poate chiar transforma apa în plasmă pentru propulsie spaceref.com. Momentus oferă acum servicii de transport spațial, valorificând costul redus al apei pentru a putea concura la preț. De asemenea, au propus proiecte ambițioase, precum utilizarea unui remorcher pe bază de apă pentru a ridica orbita Telescopului Hubble și a-i prelungi viața spaceref.com. Deși Momentus își dovedește încă viabilitatea comercială, compania a avansat incontestabil tehnologia, demonstrând de mai multe ori pe orbită un sistem de propulsie cu apă scalabil.
• Pale Blue (Japonia): O startup fondat la Universitatea din Tokyo, Pale Blue este numele de urmărit în propulsia cu apă din Asia. În martie 2023, propulsorul cu rezistojet pe apă al Pale Blue a propulsat satelitul EYE al Sony (din proiectul Star Sphere) – prima activare pe orbită a unui motor japonez cu apă dezvoltat privat phys.org. Propulsorul a efectuat o ardere de două minute care a schimbat orbita CubeSat-ului conform planului, un mare reper pentru companie phys.org. Pale Blue oferă o gamă de propulsoare: de la modulele rezistojet PBR- seria (10, 20, 50) pentru sateliți mici, la viitorul propulsor cu ioni pe apă PBI și chiar un planificat propulsor Hall cu apă (PBH) până în 2028 blog.satsearch.co. Propulsorul lor PBR-20 (1 mN tracțiune, >70 s Isp) a fost testat în zboruri din 2019 și 2023, iar un PBR-50 mai mare (10 mN tracțiune) a fost lansat la începutul lui 2024 pentru prima sa misiune blog.satsearch.co. În 2025, Pale Blue este programat să demonstreze primul motor cu ioni pe apă de dimensiunea 1U din lume pe două misiuni rideshare D-Orbit (iunie și octombrie) payloadspace.com. Guvernul japonez susține puternic Pale Blue – un program din 2024 a acordat companiei până la 27 de milioane de dolari pentru a avansa propulsia pe bază de apă pentru aplicații comerciale și de apărare (semnalând interesul național pentru propulsia netoxică pentru sateliți). Cu parteneriate (cum ar fi cu firma italiană D-Orbit) și finanțare semnificativă, Pale Blue își propune să revoluționeze piața de propulsie pentru smallsat cu sisteme sigure și reîncărcabile pe bază de apă.
• Bradford Space (SUA/Europa): După achiziționarea Deep Space Industries în 2019, Bradford Space a moștenit Comet water thruster și de atunci l-a furnizat pentru mai multe misiuni satelitare. Comet este prezentat ca „primul sistem operațional de propulsie cu apă din lume” și a fost implementat de mai mulți clienți geekwire.com. Notabil, satelitul pathfinder HawkEye 360 și satelitul demonstrativ Whitney al Capella în 2018 au folosit fiecare propulsoare Comet pentru menținerea orbitei geekwire.com. Producătorul din Seattle, LeoStella, a ales de asemenea motoare Comet pentru sateliții de imagistică BlackSky de generație a doua pe care îi construiește, indicând încredere în fiabilitatea Comet geekwire.com. Propulsorul Comet oferă aproximativ 17 mN tracțiune și 175 s Isp blog.satsearch.co, folosind un încălzitor electrotermic pentru a expulza vaporii de apă. Bradford îl promovează ca o alternativă „sigură la lansare” pentru sistemele cu hidrazină de pe sateliții mici și medii blog.satsearch.co. Cu birouri în SUA și Europa, Bradford integrează de asemenea tehnologia Comet în viitoarele proiecte de misiuni spațiale profunde (de exemplu, platforma spațială propusă Xplorer pentru misiuni către asteroizi ar putea folosi propulsia cu apă pentru manevre în spațiul profund geekwire.com). Pe măsură ce constelațiile se înmulțesc, producția de propulsoare cu apă testate în zbor de către Bradford o poziționează ca furnizor cheie pentru companiile care doresc propulsie nepericuloasă la scară largă.
• ArianeGroup & partenerii europeni (UE): În Europa, marele contractor aerospațial ArianeGroup a preluat conducerea în domeniul propulsiei pe bază de apă, având ca scop echiparea sateliților LEO și MEO de nouă generație. La sediul lor din Lampoldshausen, Germania, echipa ArianeGroup a construit un motor hibrid electric-chimic pe bază de apă (foarte asemănător cu conceptul Hydros al Tethers) ariane.group. Până la sfârșitul anului 2023 au dezvăluit detalii: sistemul poate electroliza apa în aproximativ 90 de minute și apoi efectua o ardere bipropelant de 30 de secunde, cu un impuls specific total de aproximativ 300 de secunde ariane.group. Designul este modular și scalabil – pot crește numărul de celule ale electrolizorului, dimensiunea rezervorului sau numărul camerelor de propulsie pentru a răspunde diferitelor cerințe ale sateliților ariane.group. ArianeGroup susține că sistemul ar putea fi „de trei ori mai puțin costisitor” decât propulsia chimică actuală pentru constelații ariane.group. Cu sprijinul ESA și DLR (agenția spațială germană), ArianeGroup plănuiește o demonstrație pe orbită până în toamna 2026 pe satelitul ESMS, care va folosi motorul pe bază de apă pentru ajustări de orbită și menținerea poziției ariane.group. Această demonstrație va valida funcționarea electrolizorului în microgravitație și performanța motorului dual-mod în spațiu. Investiția Europei arată că ei văd propulsia pe bază de apă ca o alternativă competitivă și sustenabilă pentru rețelele de sateliți, mai ales având în vedere reglementările viitoare care impun propulsanți „verzi” pentru a reduce riscurile la lansare.
• Alte startup-uri remarcabile: Dincolo de numele mari de mai sus, numeroase startup-uri din întreaga lume inovează în domeniul propulsiei cu apă. Aurora Propulsion Technologies (Finlanda) oferă mici thruster-e cu apă din seria ARM pentru CubeSat-uri, inclusiv module pentru control complet pe 3 axe al sateliților 1U–12U folosind microjeturi de apă minuscule blog.satsearch.co. SteamJet Space Systems (Marea Britanie) a dezvoltat Steam Thruster One și thruster-ul “TunaCan”, care sunt motoare electrotermale compacte cu apă ce se potrivesc în volumul neutilizat al lansatoarelor CubeSat blog.satsearch.co. Acestea au fost dovedite în zbor pe cel puțin o misiune CubeSat, demonstrând că chiar și nano-sateliții pot efectua manevre orbitale cu puțină apă încălzită blog.satsearch.co. În Franța, ThrustMe (cunoscut pentru thruster-ele electrice cu iod) a explorat apa ca propulsor în unele concepte, iar în Italia, startup-uri finanțate de ESA iau în considerare de asemenea apa pentru treptele superioare ale micilor lansatoare sau pentru remorchere orbitale. În plus, un participant interesant este URA Thrusters, care a prezentat o gamă de sisteme propulsate cu apă – de la un thruster cu efect Hall ce poate folosi vapori de apă sau oxigen blog.satsearch.co, la thruster-ele cu electroliză “ICE” ce combină separarea apei la scară MEMS și combustia blog.satsearch.co, până la un hibrid Hydra ce asociază un thruster Hall cu un motor chimic pentru performanță flexibilă blog.satsearch.co. Deși unele dintre acestea sunt încă în faza de proiect, amploarea dezvoltării subliniază un aspect: propulsia cu apă nu este o noutate singulară, ci o mișcare tehnologică amplă care atrage inovatori din întreaga lume.

Un prototip de zbor al sistemului de propulsie cu apă HYDROS-C de la Tethers Unlimited pentru CubeSat-uri. Această unitate compactă conține rezervoare de apă, un electrolizor, vezici de gaz și o duză de rachetă spinoff.nasa.gov. Astfel de sisteme rămân inerte până la atingerea orbitei, când energia solară este folosită pentru a separa apa în propulsori hidrogen/oxigen pentru tracțiune.

Misiuni și repere: Propulsia cu apă în acțiune

Misiunile spațiale actuale din ultimii ani au demonstrat fezabilitatea propulsiei cu apă și continuă să își extindă capabilitățile. Mai jos este o cronologie a misiunilor și demonstrațiilor notabile care evidențiază propulsia cu apă:

• 2018 – Prima utilizare pe orbită: Satelitul HawkEye 360 Pathfinder (3 în formație) și un satelit radar Capella Space utilizează fiecare propulsoarele cu apă Comet de la DSI pentru menținerea pe orbită după lansarea din decembrie 2018 geekwire.com. Acestea au devenit primele sateliți comerciali care au funcționat cu propulsie pe bază de apă, efectuând manevre cu succes și validând propulsorul în spațiu.
• 2019 – Demonstrație lansată de pe ISS: CubeSat-ul 3U AQT-D (Aquarius) al Universității din Tokyo, lansat de pe Stația Spațială Internațională, își folosește propulsoarele cu apă de tip resistojet pe orbită. Sistemul realizează controlul atitudinii și mici modificări orbitale, marcând prima demonstrație japoneză în spațiu a propulsiei cu apă. Această misiune a dovedit că un propulsor cu apă cu mai multe duze poate funcționa în microgravitație și a pus bazele pentru designurile ulterioare ale Pale Blue blog.satsearch.co.
• 2021 – NASA PTD-1: Pathfinder Technology Demonstrator-1, un CubeSat NASA 6U, realizează primul test de propulsie cu electroliză a apei pe orbită. Având la bord aproximativ 0,5 litri de apă, motorul Hydros al PTD-1 efectuează manevre de propulsie programate, demonstrând că descompunerea apei în H₂/O₂ și arderea acestora poate propulsa un satelit conform așteptărilor nasa.gov. Această misiune, care a durat câteva luni, a verificat performanța, siguranța și capacitatea de repornire a sistemului, oferind sateliților mici o nouă opțiune dovedită pentru controlul pe orbită.
• 2022 – Debutul Vigoride: Momentus lansează Vigoride-3 (primul său vehicul de serviciu orbital) în mai 2022. Deși testele inițiale ale propulsorului sunt limitate (vehiculul a întâmpinat unele anomalii în primele operațiuni spacenews.com), misiunea pregătește terenul pentru testări incrementale ale MET pe bază de apă. Momentus stabilește contactul și învață să opereze noua propulsie în mediul real spațial news.satnews.com, pregătind îmbunătățiri pentru zborurile următoare.
• 2023 – Multiple succese: Acest an reprezintă un punct de cotitură cu mai multe victorii ale propulsiei cu apă:
  • Momentus Vigoride-5 (ian. 2023): Efectuează cu succes 35 de aprinderi ale propulsorului cu MET pe bază de apă pe orbită, ridicându-și orbita și ajustând atitudinea folosind doar jeturi de plasmă de apă nasdaq.com. Aceasta este o dovadă majoră că un vehicul mai mare (~250 kg) poate folosi propulsia cu apă pentru modificări semnificative ale orbitei.
  • Momentus Vigoride-6 (apr. 2023): Continuă testarea și chiar finalizează o inserție pe orbită pentru un client (deși o problemă de sincronizare software a dus la o mică eroare de înclinație a orbitei) nasdaq.com. Vigoride-6 rămâne operațional, validând în continuare fiabilitatea sistemului de propulsie.
  • Pale Blue EYE Demo (mart. 2023): EYE CubeSat de la Sony efectuează o manevră de ridicare a orbitei folosind propulsorul cu apă Pale Blue timp de ~120 de secunde phys.org. Succesul acestei demonstrații – care a apropiat satelitul de orbita țintă pentru fotografierea Pământului – confirmă funcționalitatea orbitală a propulsorului și este raportat pe scară largă ca intrarea Japoniei în propulsia cu apă phys.org.
  • EQUULEUS la Lună (sfârșit 2022–2023): Deși nu a fost foarte mediatizat în presa generalistă, merită menționat că EQUULEUS, un CubeSat JAXA-Universitatea din Tokyo lansat spre Lună pe Artemis I (nov. 2022), a transportat un sistem resistojet cu apă pentru ajustări de traiectorie sciencedirect.com. A folosit propulsoare cu apă pentru a efectua cu succes corecții de curs pe drumul spre punctul Lagrange Pământ-Lună, demonstrând propulsia cu apă în spațiul cislunar – o premieră pentru operațiuni dincolo de LEO.
• 2024 – Extinderea: Propulsia cu apă începe să apară pe mai multe sateliți operaționali:
  • Implementări în flotă: Următoarele serii de sateliți Hawkeye 360 și noii sateliți SAR ai Capella continuă să folosească propulsoare Comet pe bază de apă în serviciu de rutină, cu sprijinul Bradford. Mai mult, sateliții Gen-2 ai BlackSky lansați în 2024 încorporează propulsia cu apă Comet pentru menținerea pe orbită a constelației de imagistică a Pământului geekwire.com.
  • Lansări noi de propulsoare: Propulsoarele mai mari PBR-50 de la Pale Blue au prima lor lansare la începutul lui 2024 pe un rideshare smallsat (misiunea exactă nu este dezvăluită), având ca scop furnizarea a ~10 mN tracțiune pentru un microsatelit pe orbită blog.satsearch.co. Aceasta marchează începutul calificării propulsiei cu apă pentru clasele mai mari de smallsat.
  • Infrastructură: Companii precum Orbit Fab anunță planuri de a face din apă una dintre opțiunile de combustibil pentru depozitele lor propuse de combustibil orbital, iar proiectul TALOS al NASA ia în considerare „rezervoare detașabile” pe bază de apă pentru remorchere spațiale de adâncime – reflectând o acceptare mai largă că apa va face parte din lanțul logistic spațial în anii următori.
• 2025 – În curs și viitoare: Misiuni interesante sunt pe agendă:
  • Zboruri Pale Blue D-Orbit: Primul propulsor cu ioni pe bază de apă (PBI) va fi testat în zbor pe Ion Satellite Carrier al D-Orbit la mijlocul și sfârșitul lui 2025 payloadspace.com. Aceste teste vor măsura tracțiunea de înaltă eficiență și vor deschide calea pentru unități comerciale cu ioni care folosesc apă în loc de xenon sau krypton.
  • Experimentul JAXA RAISE-4: Agenția spațială a Japoniei plănuiește să lanseze satelitul demonstrativ tehnologic RAISE-4 în 2025, care este programat să transporte cel mai nou sistem de propulsie al Pale Blue (posibil versiunea îmbunătățită PBI) pentru testare pe orbită joasă a Pământului blog.satsearch.co.
  • Momentus – Comercializare: Momentus se așteaptă să treacă de la testare pură la misiuni operaționale, oferind transport de încărcături pentru clienți. Până în 2025, ei își propun să înceapă să ofere servicii de ridicare pe orbită — de exemplu, transportând sateliți mici de pe o orbită de drop-off la una mai înaltă dorită — folosind exclusiv propulsie cu apă. Aceasta va fi un test decisiv al viabilității economice a propulsoarelor cu apă în misiuni reale.
  • Demonstrație motor cu apă ESA: În Europa, încep pregătirile finale pentru misiunea Spectrum Monitoring Satellite (ESMS) programată pentru 2026, care până în 2025 va avea sistemul de propulsie cu apă integrat și supus testelor la sol ariane.group. Dacă totul decurge bine, această misiune va deveni primul satelit comercial la scară completă care se bazează pe apă pentru propulsia principală (nu doar ca unitate demonstrativă).

Această cronologie arată o accelerare clară: de la experimente izolate acum câțiva ani la mai multe nave spațiale care se bazează pe apă astăzi și multe altele în pregătire. Fiecare succes construiește încredere și experiență, ceea ce atrage la rândul său mai mulți utilizatori. Până la mijlocul anilor 2020, propulsia cu apă iese din faza experimentală și intră în trusa de instrumente a proiectanților de misiuni.

Randare artistică a unui satelit mic (cubesat-ul EYE al Sony), care în 2023 a folosit un propulsor resistojet pe bază de apă de la Pale Blue pentru a-și ajusta orbita phys.orgphys.org. Demonstrația a marcat prima utilizare în spațiu a propulsiei cu apă de către o startup japoneză, iar schimbarea orbitei satelitului a confirmat performanța propulsorului.

Cele mai recente descoperiri (2024–2025) și ce urmează

Ultimii doi ani au înregistrat progrese rapide, iar această tendință va continua. Știri și dezvoltări recente din 2024–2025 evidențiază modul în care propulsia cu apă atinge noi culmi:

• Finanțare și sprijin din industrie: Recunoscând valoarea strategică a propulsiei netoxice, agențiile guvernamentale investesc în propulsoare cu apă. În 2024, METI din Japonia a acordat companiei Pale Blue un grant de mai multe miliarde de yeni (până la ~$27M) pentru a-și extinde tehnologia de propulsie cu apă pentru sateliți comerciali și de apărare spacenews.com. Această infuzie va ajuta Pale Blue să crească nivelurile de tracțiune și să dezvolte sisteme mai mari potrivite pentru sateliți mai mari. Programele Horizon ale Europei finanțează, de asemenea, soluții de propulsie ecologică, cu proiecte pe bază de apă în prim-plan, așa cum reiese din sprijinul ESA pentru demonstrația ArianeGroup din 2026 ariane.group. Chiar și Departamentul Apărării al SUA și-a arătat interesul pentru propulsia sigură a CubeSat-urilor pentru proiectele Space Force, unde siguranța apei este un argument de vânzare.
• Propulsoare de putere mai mare: Pe frontul tehnologic, dezvoltatorii împing motoarele pe apă către o putere și performanță mai ridicate. O descoperire aflată la orizont este propulsorul Hall cu apă – care combină eficiența motoarelor cu plasmă Hall cu propulsantul pe bază de apă. Propulsorul PBH planificat de Pale Blue pentru 2028 este un exemplu blog.satsearch.co, iar sistemul conceptual Hydra de la URA Thrusters (dual Hall + chimic) este un altul blog.satsearch.co. Dacă vor fi realizate, acestea ar putea gestiona misiuni pe care în prezent doar propulsia chimică sau propulsoarele electrice mari le pot face, cum ar fi transferurile rapide de orbită sau traiectoriile interplanetare, dar cu avantajul realimentării ușoare cu apă. În plus, Momentus și alții studiază cum să crească și mai mult ISP-ul MET-urilor lor, posibil prin utilizarea unor frecvențe de microunde mai mari sau a unor cavități rezonante noi pentru a supraîncălzi apa mai eficient. Un impuls specific de ~1000 s ar putea fi la îndemână în următoarele iterații, ceea ce ar plasa ferm propulsoarele pe apă în liga propulsoarelor ionice tradiționale în ceea ce privește eficiența.
• Integrarea în constelații: 2024 a marcat primele implementări repetate semnificative ale propulsiei pe apă în constelațiile de sateliți. De exemplu, fiecare nou satelit de imagistică BlackSky este acum echipat cu un propulsor pe apă Bradford Comet pentru menținerea orbitei, ceea ce înseamnă că zeci de nave spațiale identice vor funcționa pe bază de apă de-a lungul duratei lor de viață geekwire.com. Clusterul de generație a doua al Hawkeye 360 (lansat 2022–2023) folosește, de asemenea, propulsie pe bază de apă pentru zborul în formație. Această adoptare pe scară largă este o descoperire în sine – propulsia pe apă nu mai este doar un experiment izolat, ci o componentă standard în unele flote. În viitor, multe megaconstelații propuse pentru IoT și observația Pământului iau în considerare opțiuni de propulsie ecologică, iar apa este în fruntea listei datorită costului redus al sistemului. Pe măsură ce producția acestor propulsoare crește, costul pe unitate va scădea, încurajând și mai mult adoptarea.
• Aplicații noi: Inginerii găsesc modalități creative noi de a exploata versatilitatea apei. O idee aflată în dezvoltare este controlul atitudinii pe bază de electroliză – folosind cantități foarte mici de gaz electrolizat pentru jeturi de atitudine precise, apoi recombinând apa, într-un circuit închis. O altă idee este utilizarea apei ca masă de lucru în propulsia solar-termică: concentrează lumina solară pentru a încălzi direct apa până la abur pentru propulsie (practic o centrală cu abur în spațiu alimentată de Soare, care ar putea fi foarte eficientă în sistemul solar interior). Cercetătorii testează, de asemenea, propulsor pe bază de apă pentru landere și hoppers pentru Lună/Marte. Misiunea Flashlight a NASA pentru Lună (deși în cele din urmă a avut probleme) a luat în considerare apa ca propulsor candidat încă din faza de proiectare. Și privind mai departe, apa ar putea fi propulsorul pentru rachete termonucleare sau propulsie cu energie transmisă, unde o sursă externă de energie (cum ar fi un laser de la sol) încălzește apa de pe o navă spațială pentru a produce tracțiune reddit.com. Natura benignă a apei permite aceste concepte neconvenționale care ar fi de neconceput cu propulsori toxici sau rari.
• Aprobări din partea experților: Revoluția propulsiei cu apă nu a trecut neobservată de liderii industriei spațiale. Susținerea entuziastă a lui Chris Hadfield pentru propulsoarele cu apă Momentus spaceref.com, și citate precum „Sunt sigur că apa este combustibilul viitorului” din partea managerilor de proiect europeni ariane.group, reflectă un consens tot mai larg că această tehnologie este aici pentru a rămâne. În interviuri și conferințe (precum Small Satellite Conference și Space Propulsion Workshop în 2024), experții au lăudat echilibrul dintre siguranță și performanță pe care îl oferă sistemele pe bază de apă. „O bună performanță propulsivă trebuie să fie echilibrată de siguranță – PTD-1 va răspunde acestei nevoi,” a spus David Mayer de la NASA la prezentarea primei demonstrații cu propulsor pe bază de apă nasa.gov. Această afirmație surprinde perfect de ce apa a câștigat teren: atinge punctul ideal între performanța ridicată a propulsiei chimice și siguranța propulsiei electrice. Planificatorii de misiuni spațiale reiau din ce în ce mai mult acest sentiment în publicații de specialitate și paneluri.

Pe măsură ce ne aflăm în 2025, traiectoria pentru propulsoarele satelitare alimentate cu apă este clar ascendentă. Următorul mare pas va fi probabil o misiune emblematică ce se bazează cu adevărat pe propulsia cu apă pentru un obiectiv critic – poate un CubeSat lunar care folosește apa pentru a intra pe orbită în jurul Lunii, sau o navă de service care se realimentează autonom de la un depozit și remorchează un satelit. În fiecare an, limitele sunt împinse tot mai departe. Dacă tendințele actuale continuă, până la sfârșitul anilor 2020 am putea vedea motoare pe bază de apă propulsând nave spațiale către asteroizi și înapoi, ridicând și coborând sute de sateliți pe orbită, și făcând acest lucru cu impact minim asupra mediului și cu realimentare completă în spațiu. Ceea ce a început ca o idee neconvențională a devenit o tehnologie practică ce ar putea face operațiunile spațiale mai accesibile, sustenabile și flexibile ca niciodată.

Concluzie: O nouă eră propulsată de H₂O

Propulsia satelitară cu apă nu mai este un concept futurist – este aici, dovedindu-se misiune după misiune. În doar câțiva ani, am trecut de la primele pufuri de vapori de apă care împingeau un mic CubeSat, la nave spațiale complet manevrabile care folosesc apa pentru a schimba orbitele și a efectua operațiuni complexe. Farmecul apei ca propulsant spațial suprem constă în simplitatea sa elegantă. După cum a menționat raportul tehnologic al ESA, apa este „o resursă subutilizată – sigură de manipulat și ecologică”, dar conține „doi propulsanți foarte combustibili odată electrolizați”, practic având forța combustibilului de rachetă într-o formă benignă esa.int. Această dublă natură – depozitare ușoară ca lichid, utilizare energetică ca gaz – oferă apei un avantaj unic.

Asistăm la o convergență de factori care fac propulsia cu apă practică: pompe și încălzitoare electrice mici mai bune, panouri solare mai eficiente pentru alimentarea acestora, duze imprimate 3D optimizate pentru abur sau plasmă și o cerere în creștere pentru sateliți mici care au nevoie de propulsie cu cost redus. Provocările (forță limitată, necesar de energie) sunt abordate prin inginerie inovatoare, iar succesele se adună. Important, propulsia cu apă se aliniază cu impulsul mai larg pentru sustenabilitate în spațiu – reducerea substanțelor chimice toxice, creșterea duratei de viață a sateliților prin realimentare și chiar utilizarea resurselor extraterestre. Transformă apa dintr-un simplu consumabil pentru susținerea vieții într-un facilitator de mobilitate versatil pentru infrastructura spațială.

În imaginația publicului, „combustibilul de rachetă” a fost întotdeauna ceva exotic sau periculos. Ideea că apa – aceeași substanță pe care o bem și cu care ne spălăm – ar putea trimite sateliți în jurul Pământului sau chiar mai departe este captivantă. Ea scade bariera de intrare pentru inițiativele spațiale (nu ai nevoie de combustibili specializați, doar de ingeniozitate) și stârnește viziuni cu nave spațiale care opresc la minele de gheață lunare sau la rezervoare de pe asteroizi pentru a-și umple rezervoarele. Tehnologia este încă în evoluție, dar traiectoria sa sugerează că propulsoarele cu apă ar putea deveni la fel de obișnuite în sateliți precum motoarele electrice pe baterii în mașini. După cum a glumit un director din industrie, vechea expresie „doar adaugă apă” s-ar putea aplica viitorului călătoriilor spațiale.

În concluzie, propulsia sateliților alimentată cu apă reprezintă o schimbare de paradigmă către operațiuni spațiale mai sigure, mai curate și, în cele din urmă, mai extinse. De la mici CubeSat-uri până la potențiale sonde interplanetare, umila moleculă de H₂O dovedește că are ceea ce trebuie pentru a ne duce mai departe. Pe măsură ce avântul (fără joc de cuvinte) continuă să crească, nu fiți surprinși când următorul titlu va fi: „Nave spațiale alimentate cu apă ajung pe Lună – și merg mai departe.” Epoca rachetei cu apă a început și oferă un ocean de posibilități pentru noua generație de explorare spațială spinoff.nasa.gov, spaceref.com.