Satelliter drivna av vatten? Det revolutionerande drivmedlet som förändrar rymdfarten

Vattenframdrivning för satelliter kan använda ångframdrivning (resistojet), elektrolys till väte och syre för förbränning, eller vatten-plasma/jonmotorer för framdrivning med hög ISP.
Momentus Space’s Vigoride använder en mikrovågselektrotermisk thruster (MET) som med hjälp av solenergi mikrovågsupphettar vatten till plasma och skjuter ut det som en högenergetisk stråle.
I januari 2023 genomförde Momentus Vigoride-5 35 motorstarter och höjde sin omloppsbana med cirka 3 km enbart med vattenframdrivning.
År 2018 använde HawkEye 360 Pathfinder-satelliter och Capella Space’s radarsatellit DSI:s Comet-vattendrivsystem för omloppsunderhåll, vilket markerade den första kommersiella användningen av vattenframdrivning i rymden.
År 2019 släppte Tokyos universitets AQT-D CubeSat ut från ISS och testade en vattenresistojet för att kontrollera attityd och göra små omloppsändringar.
NASAs Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) uppdrag 2021 bar med sig Hydros vattenelektrolysdrivsystem på en 6U CubeSat för att demonstrera elektrolysframdrivning i rymden.
ArianeGroup planerar en ESMS-demonstration i omloppsbana till hösten 2026 med en dubbel-läges vattenmotor som elektrolyserar vatten på cirka 90 minuter och sedan gör en 30-sekunders bipropellantbränning, vilket uppnår ungefär 300 sekunders Isp och enligt uppgift minskar framdrivningskostnaderna med upp till en tredjedel.
Pale Blues PBR-20 thruster (1 mN dragkraft, över 70 s Isp) testades 2019 och 2023, en större PBR-50 (10 mN) sköts upp i början av 2024, och företaget planerar världens första 1U-stora vattenjonmotor på två D-Orbit rideshares 2025.
År 2024 hade vattenmotorer tagit steget in i operativa flottor, med Hawkeye 360, Capella och BlackSky Gen-2-satelliter som använde Comet-vattenframdrivning för omloppsunderhåll.
2019 års WINE-demonstration av UCF och Honeybee Robotics utvann simulerad asteroidis för att extrahera vatten och driva en ångraket, vilket illustrerar potentialen för tankning i rymden och att ”leva av det som finns på plats”.

Föreställ dig en framtid där satelliter drivs inte av giftiga bränslen eller sällsynta gaser, utan av vanligt gammalt vatten. Det kan låta som science fiction, men vattendrivna satellitmotorer håller snabbt på att bli verklighet. Dessa nya framdrivningssystem använder H₂O som drivmedel – antingen genom att spruta ut överhettad ånga eller genom att spjälka vatten till väte och syre för förbränning – för att manövrera rymdfarkoster i omloppsbana. Lockelsen är tydlig: vatten är billigt, rikligt, miljövänligt, och mycket säkrare att hantera än traditionella raketbränslen ^[1], ^[2]. Som den pensionerade astronauten Chris Hadfield uttryckte det, är möjligheten att driva rymdfarkoster med inget annat än solenergi och destillerat vatten ”en stor frihet”, särskilt eftersom vatten är allmänt tillgängligt i rymden (från månkratrar till kometis) ^[3]. I denna rapport kommer vi att fördjupa oss i hur vattendriven framdrivning fungerar, dess fördelar och nackdelar, samt de senaste genombrotten (fram till 2025) som förvandlar denna teknik från experimentella tester till mainstream-användning.

Hur fungerar vattendrivna satellitdrivsystem?

Vatten brinner inte av sig självt som ett konventionellt bränsle – det är reaktionsmassan som tillförs energi och slungas ut för att skapa drivkraft. Det finns några geniala sätt som ingenjörer har gjort vattenbaserade motorer möjliga på:

Ångdrift (elektrotermiska thrustrar): Det enklaste tillvägagångssättet är att hetta upp vatten till högtrycksånga och släppa ut det genom ett munstycke för att skapa drivkraft. Dessa “ångraket”- eller resistojetsdesigner använder elektriska värmare eller mikrovågsenergi för att koka vatten. Till exempel använder Momentus Space’s Vigoride-farkost en mikrovågselektrotermisk thruster (MET) som “mikrovågsbehandlar vatten med solenergi” tills det kokar till plasma och skjuts ut som en högenergetisk stråle ^[4]. Det är som att sätta ett munstycke på en vattenkokare eller mikrovågsugn – den utkastade heta ångan skjuter satelliten framåt. Ångbaserade thrustrar har låg dragkraft men är mycket säkra och mekaniskt enkla. Japans startup Pale Blue bevisade ett sådant system i omloppsbana 2023, genom att använda en vattenresistojet för att justera en liten Sony-satellits bana med några kilometer ^[5]. Pale Blues design håller vatten vid lågt tryck och förångar det vid måttliga temperaturer, ett tillvägagångssätt som validerade två minuters kontinuerlig drift i rymden ^[6].
Elektrolys (vattenraketmotorer): En mer energirik metod är att dela upp vatten i väte- och syrgas (via elektrolys) och sedan bränna den blandningen i en liten raketmotor. I princip bär satelliten med sig otrycksatt flytande vatten, och använder sedan elektrisk kraft från solpaneler för att producera brännbara gaser vid behov. NASAs Hydros-motor, utvecklad tillsammans med Tethers Unlimited, var banbrytande för detta tillvägagångssätt ^[7]. Väl i omloppsbana elektrolyserar Hydros vatten till H₂ och O₂ som lagras i blåsor, och antänds sedan i en kammare för korta kraftpulser ^[8]. Det är “en hybrid av elektrisk och kemisk framdrivning”, förklarar Tethers Unlimiteds VD Robert Hoyt – solenergi gör jobbet att spjälka vatten, men den efterföljande förbränningen ger en kraftfull knuff ^[9]. Europeiska ingenjörer vid ArianeGroup har ett liknande system på gång: en stor vattentank matar en elektrolysör, där väte/syrgas antänds efter cirka 90 minuters generering, vilket ger ungefär 30 sekunders dragkraft per cykel ^[10]. Denna cykliska ladda-och-bränn-process kan leverera dragkraftsnivåer som är mycket högre än elektriska jonmotorer (ArianeGroup uppskattar upp till 14× mer dragkraft per tillförd effekt än hall-effekt-jonmotorer) ^[11]. Avvägningen är måttlig specifik impuls – det vill säga bränsleeffektivitet – som hamnar mellan konventionell kemisk och elektrisk framdrivning ^[12]. Ändå är prestandan imponerande: “Hydrazin har en specifik impuls på 200 s jämfört med 300 s för vatten,” noterar ArianeGroups Jean-Marie Le Cocq, och jämför deras vattenmotor positivt med det giftiga bränsle den kan ersätta ^[13].
Jon- och plasmatrustrar som använder vatten: Vatten kan också fungera som drivmedel i avancerade elektriska framdrivningssystem. I dessa konstruktioner joniseras vattenånga eller exciteras på annat sätt till plasma, som sedan accelereras av elektromagnetiska fält för att generera dragkraft (ungefär som en xenonjonmotor). Till exempel utvecklar Pale Blue en Water Ion Thruster som använder en mikrovågsplasmakälla för att atomisera vattenmolekyler och slunga ut joner för dragkraft ^[14]. Sådana system kan uppnå mycket högre specifik impuls (500+ sekunder) eftersom drivmedlet slungas ut i extrema hastigheter ^[15]. På liknande sätt har forskare testat vattenmatade bågstråletrustrar (~550 s Isp) och mikrovågsplasmatrustrar (upp till 800 s Isp) ^[16] – prestanda i nivå med eller överträffande många toppmoderna elektriska trustrar. Utmaningen här är att hantera plasmaproduktionen och förhindra elektrodkorrosion från vattnets biprodukter. Men potentialen är enorm: vatten-trustrar med hög Isp skulle kunna göra vatten mer masseffektivt än traditionella bränslen för vissa uppdrag ^[17]. Detta är fortfarande framväxande teknologier; Pale Blues första demonstrationer i omloppsbana av en vattenjonmotor är planerade till 2025 via två uppdrag med D-Orbits bärarfarkost ^[18]. I framtiden kan hybrida trustrar till och med kombinera lägen – t.ex. ett dubbelsystem som erbjuder högdragande ångpulser vid behov och effektiv jonframdrivning för långvarig kryssning ^[19].

I samtliga fall är kärnidén att använda elektrisk energi (från solpaneler) för att tillföra rörelseenergi till vattenmassan och slunga ut den för framdrivning. Vatten i sig är inert och icke-toxiskt, vilket gör det unikt bekvämt – det kan lagras som vätska (inga högtryckstankar behövs vid uppskjutning) och kommer inte att explodera eller förgifta hanterare. Framdrivningen “vaknar” först när satelliten är säkert i omloppsbana och kraft finns tillgänglig för att värma eller elektrolysera vattnet. Denna behovsstyrda egenskap är exakt varför NASA har investerat i vattenbaserade thrusters för små satelliter: “PTD-1 kommer att möta detta behov med den första demonstrationen av ett vattenbaserat elektrolysraketsystem i rymden,” säger David Mayer, projektledare för ett testuppdrag 2021 ^[20]. Nästa avsnitt kommer att utforska varför detta koncept är så attraktivt – och vilka utmaningar som fortfarande återstår.

Fördelar med vattenframdrivning

Säkerhet och enkelhet: Traditionella satellitdrivmedel som hydrazin eller xenon är antingen mycket giftiga, frätande eller kräver tung trycksättning. Vatten, däremot, är “det säkraste raketbränslet jag känner till,” noterar Mayer ^[21]. Det är icke-toxiskt, icke-brännbart och stabilt i rumstemperatur, vilket gör integration och uppskjutning mycket enklare och billigare ^[22]. Inga skyddsdräkter eller komplicerade bränslepåfyllningsprocedurer behövs – “du kan låta studenter leka med det, och de kommer inte att förgifta sig själva,” skämtar Tethers Unlimiteds VD ^[23]. Denna säkerhetsfaktor är särskilt avgörande för CubeSats som samåker på raketer med dyra huvudlaster, där strikta regler ofta förbjuder ombordexplosiver eller högtryckstankar ^[24]. Vattenbaserade system förblir ofarliga tills de aktiveras i omloppsbana, vilket minskar säkerhetsriskerna. Detta har öppnat dörren för att även små CubeSats kan ha framdrivning, vilket tidigare var otillåtet på grund av bränslesäkerhetsrestriktioner.

Låga kostnader och allestädes närvaro: Vatten är otroligt billigt och finns tillgängligt överallt. Det finns inga flaskhalsar i leveranskedjan – vilken uppskjutningsplats som helst i världen kan enkelt få tag på rent vatten (och spilla lite utan problem). “Vatten finns överallt på jorden och kan transporteras utan risk,” betonar ArianeGroups Nicholas Harmansa, som är övertygad om att “vatten är framtidens bränsle” ^[25]. Per liter kostar vatten bara några ören, medan exotiska elektriska drivmedel som xenongas har haft pris- och tillgångsfluktuationer. Utrustningen för vattenbaserade thrusters kan också vara billigare: inget behov av tryckkärl med tjocka väggar eller rörsystem för giftiga material. Sammantaget kan användning av vatten minska kostnaderna för framdrivningssystem med en faktor tre jämfört med konventionella system, enligt ArianeGroups uppskattningar ^[26]. Europeiska rymdorganisationen fann att en satellit på 1 ton kunde spara cirka 20 kg i massa genom att byta från hydrazin till en vattenelektrolys-motor, utöver “kraftigt minskade hanterings- och tankningskostnader” ^[27]^[28]. För kommersiella operatörer innebär dessa besparingar i massa och pengar mer nyttolast och mindre risk.

Tankning och hållbarhet i rymden: Kanske den mest spännande fördelen är hur vattenframdrivning skulle kunna möjliggöra en hållbar rymdinfrastruktur. Vatten är inte bara vanligt på jorden – det är rikligt förekommande i hela solsystemet. Isavlagringar på månen, Mars, asteroider och månar som Europa är i princip ”rymdmackar” som väntar på att utnyttjas ^[29]. Till skillnad från giftiga bränslen som skulle kräva komplexa kemiska fabriker för att återskapas utanför jorden, kan vatten brytas och användas direkt som drivmedel efter minimal bearbetning. Detta har enorma konsekvenser för utforskning av djupare rymden: ett rymdskepp skulle kunna fylla på sina tankar genom att utvinna is på en destination och sedan resa vidare på obestämd tid. En banbrytande demonstration av detta koncept kom 2019 när ett team från UCF och Honeybee Robotics testade WINE (World Is Not Enough)-prototypen, en liten landare som bröt simulerad asteroidis och använde den för att generera ångraketdrift^[30]. WINE borrade framgångsrikt i isig regolit, utvann vatten och hoppade i en vakuumkammare på en ångstråle – vilket bevisade att ett fordon kunde ”leva av marken” och tanka sig självt för ”evig utforskning” ^[31]. På lång sikt skulle vattendrivna rymdfarkoster kunna färdas från asteroid till asteroid utan att någonsin behöva påfyllning från jorden ^[32]. Även i närjordsoperationer sneglar företag som Orbit Fab på vatten som en kandidat för tankningstjänster i omloppsbana, eftersom det är så lätt att hantera. Allt detta gör vattenframdrivning till en hörnsten för den rymdekonomi som visionärer försöker bygga: ”vi ser vatten som en grundläggande resurs som är nyckeln till den ekonomin,” säger Hoyt, som designar nästa generations Hydros-thrustrar med tankningsportar för obegränsad livslängd ^[33].

Miljömässig och operativ renlighet: Som ett grönt drivmedel producerar vatten inga giftiga avgaser – bara vattenånga eller spår av väte/syre som snabbt försvinner. Detta är bra inte bara för jordens miljö utan även för känsliga rymdfarkostsystem. Optiska sensorer eller stjärnspårare blir inte immiga av rester, och det finns ingen risk för att frätande plymer träffar känsliga ytor ^[34]. Chris Hadfield påpekar att vattenbaserade thrustrar är idealiska för serviceuppdrag som att lyfta det åldrande Hubble-teleskopet, eftersom de “inte kan spraya [Hubble] med någon form av rester från drivmedel” ^[35]. Den mjuka, kontrollerade kraften från en vattenplasmamotor kan höja eller sänka banor utan de kraftiga stötarna från kemiska motorer, vilket minskar den mekaniska påfrestningen under känsliga operationer ^[36]. Sammanfattningsvis är vattenframdrivning inte bara vänligare mot dem som skjuter upp och bygger satelliter, utan även mot satelliterna själva och deras himmelska grannar.

Illustration av en liten satellit som använder en vattenbaserad thruster i omloppsbana. Framdrivning med vatten kan uppnås genom att elektriskt hetta upp eller elektrolysera vatten för att skapa kraft, vilket erbjuder ett säkrare och “grönare” alternativ till traditionella kemiska raketer ^[37]^[38].

Utmaningar och begränsningar

Om vattenframdrivning är så bra, varför använder inte alla satelliter det redan? Som med all ny teknik finns det kompromisser och hinder att övervinna:

Lägre dragkraft (i vissa lägen): Rent vatten-resistojetthrustrar tenderar att ha ganska låg dragkraft jämfört med kemiska raketer. Att koka vatten kan bara driva ut det så snabbt (vanligtvis med en specifik impuls på omkring 50–100 sekunder för enkla ångthrustrar ^[39], ^[40]). Detta fungerar bra för små CubeSats som gör försiktiga justeringar, men det innebär att manövrer går långsamt. En ångthruster med 50 s Isp ger “mycket sämre valuta för pengarna” impuls-mässigt än en typisk hydrazin-thruster med 300 s Isp ^[41]. Branschen hanterar detta genom att gå över till mer högenergetiska metoder som plasmatrustrar (500+ s Isp) och vatten-bipropellantförbränning (~300 s Isp) ^[42], ^[43]. Ändå är dragkraft-till-effekt-förhållandet en begränsande faktor – du behöver gott om elektrisk kraft för att få meningsfull dragkraft från vatten. På små satelliter är kraften begränsad, så det finns ett tak för dragkraften om de inte har stora solpaneler eller andra kraftkällor. Det är därför även de bästa vattenjonmotorerna kommer att vara lämpliga för långsam höjning av banan, inte snabba omloppsöverföringar (än så länge). Ingenjörer måste noggrant väga om en missions delta-V och tidskrav kan uppfyllas med en elektrisk vattenthruster eller om ett kemiskt system med högre dragkraft behövs.

Energi- och värmebehov: Vatten är kanske lätt att lagra, men att omvandla det till het gas eller plasma kräver mycket energi. Elektrolys är särskilt energikrävande – att spjälka vatten är i grunden ineffektivt, och sedan måste man ändå antända gaserna. Elektrolysatorerna och värmarna ökar komplexiteten och kan bli felkällor. Att hantera värmen är ett annat problem: kokande eller plasmasystem kan bli mycket varma, vilket är svårt i rymdens vakuum där kylning är besvärligt. Tethers Unlimiteds Hoyt påpekade materialutmaningarna med att hantera ”väte och syre och överhettad ånga” – korrosion och föroreningar kan lätt försämra ett system ^[44]. Konstruktörer måste använda speciella beläggningar och ultraprent vatten för att undvika elektrodnedsmutsning och säkerställa lång livslängd ^[45]. Dessa problem löses gradvis (med bättre material och genom att isolera elektrolysatorn från förbränningskammaren, till exempel), men det har tagit år av forskning och utveckling för att skapa en pålitlig motor. Faktum är att trots att NASA teoretiserat om vattenraketer sedan 1960-talet, har en ”praktisk vatten-elektrolysmotor” först nyligen dykt upp på grund av dessa tekniska hinder^[46].

Prestanda kontra lagringskompromiss: Vatten är skrymmande. Det har hygglig densitet (1 g/mL, liknande många flytande bränslen) men erbjuder ingen egen kemisk energi. Det innebär att för uppdrag med högt delta-V kan en vattendrivmedelstank behöva vara större än en tank med mer energirika drivmedel. Vattnets räddning är att avancerade thrustrar kan tillföra extern energi för att kompensera för detta. Till exempel kan en mikrovågselektrotermisk thruster som tillför 5 kW till vatten uppnå ~800 s Isp ^[47], vilket effektivt pressar ut mer prestanda ur varje droppe vatten. Men dessa effektnivåer finns bara på större rymdfarkoster. Små satelliter kan vara begränsade till lägre Isp, vilket gör vatten mindre effektivt per massa för dem. Det finns också problemet med vattenhantering i omloppsbana: det kan frysa om ledningar eller tankar inte är uppvärmda, eller orsaka draginstabilitet om det oväntat förångas. Ingenjörer motverkar detta med noggrann termisk kontroll och tryckreglering (t.ex. genom att hålla vattnet lätt trycksatt så att det förblir flytande tills det ska förångas ^[48]). Dessutom, även om vatten inte är trycksatt vid uppskjutning, kräver vissa system att det trycksätts i rymden (eller att de elektrolyserade gaserna lagras i trycktankar). Det återinför viss komplexitet från trycksatta system, men först efter att man nått omloppsbana. Uppdragsplanerare måste också ta hänsyn till drivmedelsavkokning – vatten i en uppvärmd tank kan läcka eller avdunsta under ett långt uppdrag om det inte är ordentligt förseglat och kylt.

Flyghistorik och Förtroende: Från och med 2025 är vattenframdrivning fortfarande en relativt ny aktör i operativa flottor. Många satellitoperatörer intar en ”vänta och se”-strategi, då de vill vara säkra på att tekniken är beprövad. Tidiga användare som HawkEye 360 (som flög vatten-thrustrar 2018) och Sonys Star Sphere-program (2023) har bidragit till att bygga förtroende ^[49], ^[50]. Men konservativa kunder kan behöva fler demonstrationer, särskilt för kritiska uppdrag, innan de överger beprövade kemiska thrustrar. Det har också förekommit mindre problem: till exempel syftade NASAs Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) uppdrag 2021 till att bevisa Tethers Hydros-thruster i omloppsbana ^[51]. Även om uppdraget till stor del var framgångsrikt, är eventuella avvikelser eller underprestationer (om några uppstod) lärdomar som framtida versioner kommer att förbättra. Det är värt att notera att även framgångsrika tester hittills har haft begränsad varaktighet (minuter av drift). Långtidsuthålligheten hos dessa system (hundratals tändningar över flera år) testas men är ännu inte helt validerad i rymden. Detta förändras snabbt då företag som Momentus nu har avfyrat sina vatten-thrustrar dussintals gånger i omloppsbana ^[52]. Varje nytt uppdrag utvidgar gränserna och för vattenframdrivning närmare ett mainstream-alternativ. Under tiden utvärderar ingenjörer och tillsynsmyndigheter noggrant dessa thrustrar för att fastställa standarder och bästa praxis (till exempel att säkerställa att en ”vattenbränsledriven” satellit säkert kan avbrytas i slutet av livslängden genom att reservera lite vatten för en sista deorbit-bränning – ett krav för att minska rymdskrot).

Sammanfattningsvis innebär begränsningarna med vattenframdrivning – lägre omedelbar dragkraft, energibehov och risker i ett tidigt utvecklingsskede – att det ännu inte är en universallösning för alla scenarier. Men de snabba framstegen de senaste åren tyder på att dessa utmaningar övervinns en efter en, vilket vi utforskar härnäst i samband med faktiska uppdrag och aktörer.

Tidiga innovationer och historiska milstolpar

Begreppet att använda vatten som rymdframdrivningsmedel har funnits i decennier. NASA-forskare under Apollo-eran insåg att vatten kunde omvandlas till väte/syre – samma kraftfulla kombination som drev rymdfärjorna – om man hade energi tillgänglig i rymden ^[53]. Men under 1900-talet förblev idén på ritbordet; kemiska raketer med lagringsbara, giftiga bränslen var helt enkelt mer utvecklade och gav högre dragkraft för den tidens teknik. Det var inte förrän miniatyriseringen av satelliter och framsteg inom elförsörjning som vattenframdrivning fick ny relevans. Här är några viktiga tidiga milstolpar fram till dagens situation:

2011–2017: Uppkomsten av CubeSats (små satelliter byggda av 10 cm-kuber) skapade ett behov av lika små, säkra thrustrar. Forskargrupper började återigen se vatten som ett idealiskt framdrivningsmedel för CubeSats eftersom många uppskjutningsleverantörer förbjöd kemiska bränslen på sekundära laster. År 2017 presenterade ett team vid Purdue University lett av professor Alina Alexeenko en mikrothruster kallad FEMTA (Film-Evaporation MEMS Tunable Array) som använder ultrarenat vatten ^[54]. FEMTA använde 10-mikron kapillärer etsade i kisel; ytspänning håller vattnet på plats tills en värmare kokar det, vilket skjuter ut mikrojettar av ånga. I vakuumkammartester producerade en FEMTA-thruster kontrollerbar dragkraft i intervallet 6–68 µN med specifik impuls runt 70 s ^[55], ^[56]. Fyra FEMTA-thrustrar (med totalt ungefär en tesked vatten) kunde rotera en 1U CubeSat på under en minut med endast 0,25 W effekt ^[57]. Detta var ett genombrott som visade att även mycket lågströmsystem kunde ge meningsfull attitydkontroll med vatten. Alexeenko lyfte fram vattnets attraktionskraft inte bara för jordbanor utan även för resursanvändning i rymden – “Vatten tros vara rikligt på Marsmånen Phobos, vilket gör det till en potentiellt enorm bensinstation i rymden… [och] ett mycket rent framdrivningsmedel” ^[58].
2018: Den första operativa användningen av vattenbaserad framdrivning i omloppsbana ägde rum. Ett amerikanskt startupföretag, Deep Space Industries (DSI), hade utvecklat Comet elektrotermiska thruster, en liten enhet som kokar vatten och skjuter ut det för att manövrera småsatelliter. I december 2018 flög DSI:s Comet-thrustrar på fyra kommersiella satelliter: tre för HawkEye 360:s radiofrekvenskonstellation och en för Capella Space:s radaravbildningsdemo ^[59]. Dessa små satelliter använde framgångsrikt vattenbaserad framdrivning för att justera sina banor, vilket markerade debuten för vattenbränsledrivna motorer i rymden. Ungefär samtidigt skickades en japansk 3U CubeSat vid namn AQT-D (Aqua Thruster-Demonstrator), utvecklad vid Tokyos universitet, ut från ISS. AQT-D testade ett vatten-resistojet-system i omloppsbana i slutet av 2019 och demonstrerade attityd- och små banändringar; detta var ett tidigt test i rymden av Japan som lade grunden för startupen Pale Blue senare ^[60].
2019: NASAs intresse för vattenbaserad framdrivning gick från teori till praktik. Tethers Unlimited, under NASA SBIR-kontrakt och ett “Tipping Point”-partnerskap, levererade en flygfärdig HYDROS-C thruster för CubeSats^[61]^[62]. NASA integrerade denna i Pathfinder Technology Demonstrator 1 (PTD-1)-uppdraget, en 6U CubeSat. Även om uppskjutningen försenades till 2021, var målet med detta uppdrag att vara den “första demonstrationen av ett vattenbaserat elektrolysdrivet rymdfarkostframdrivningssystem i rymden” ^[63]. Själva godkännandet av en vattenbaserad framdrivningslast visade NASAs förtroende för dess säkerhet och användbarhet för små uppdrag. Inom den privata sektorn förvärvades DSI av Bradford Space 2019 ^[64], vilket gjorde att DSI:s fokus helt gick över till framdrivning. Bradford fortsatte att marknadsföra Comet-thrustern som ett icke-toxiskt alternativ för små satelliter, och även stora integratörer uppmärksammade detta – LeoStella (tillverkaren av BlackSkys jordobservationskonstellation) beslutade att använda Comet-vattenthrustrar för sina kommande satelliter ^[65]. Vid slutet av 2019 var det tydligt: vattenbaserad framdrivning hade gått från laboratorieprototyper till verkliga rymdfarkoster och lockade till sig seriösa investeringar.
2020–2021: Flera betydande händelser höll vatten-thrustrar i rampljuset. Ett Washington-baserat startupföretag, Momentus Inc., dök upp med djärva planer på rymdbogserare (orbital transfer vehicles) drivna av vattenplasmamotorer. Momentus, som grundades av en rysk entreprenör, fick uppmärksamhet för sina löften om “water plasma propulsion”, även om regulatoriska hinder försenade de första uppskjutningarna till 2021. Under tiden, år 2020, startade det japanska startupföretaget Pale Blue Inc. som en avknoppning från Tokyos universitets laboratorier, med målet att kommersialisera vattenframdrivning på den japanska och globala marknaden ^[66]. Deras färdplan inkluderade små resistojet-enheter och mer avancerade jon- och hall-effekt-thrustrar som använder vatten. I början av 2021 sköt NASA äntligen upp PTD-1 (på SpaceX:s Transporter-1 rideshare) med Hydros-thrustern ombord ^[67]. Under ett 4–6 månader långt uppdrag skulle PTD-1 genomföra banändringar med vatten som bränsle, för att bevisa prestanda och tillförlitlighet för framtida användning ^[68]. Detta uppdrag var en höjdpunkt efter nästan ett decennium av arbete av Tethers och NASA, och visade att även en satellit i skokartongsstorlek kunde ha ett “low-cost, high-performance propulsion system” med vatten ^[69]. 2021 slutförde även Europeiska rymdorganisationen en studie om vattenframdrivningens genomförbarhet, och identifierade det som ett toppval för vissa typer av uppdrag (särskilt 1-tons LEO-satelliter) och inspirerade företag som tyska OMNIDEA-RTG att inleda utvecklingsinsatser i Europa ^[70]^[71].

Denna tidiga historia lade grunden genom att bevisa konceptet och tidig användning. Nästa steg är att titta på de nuvarande aktörerna som skalar upp vattenframdrivning och de uppdrag som visar dess kapacitet.

Nyckelaktörer som driver vattenframdrivning framåt

Till 2025 driver ett livligt ekosystem av företag och rymdorganisationer vattenbaserad framdrivning från demonstration till implementering. Här är några av de mest framstående organisationerna och deras bidrag:

Tethers Unlimited (USA) & NASA: Tethers Unlimited (TUI) var en pionjär med sina Hydros vattenelektrolysdrivsystem, utvecklade via NASA SBIR-finansiering ^[72]. I samarbete med NASA Ames och Glenn flög TUI Hydros-C på NASAs PTD-1-uppdrag, vilket gjorde det till en föregångare inom vattenbaserad framdrivning i CubeSats ^[73]. TUI byggde också större Hydros-M-enheter för satelliter på 50–200 kg under ett NASA Tipping Point-kontrakt, och levererade drivsystem till Millennium Space Systems för testning ^[74]. NASAs fortsatta stöd (genom program som Small Spacecraft Technology och de kommande On-orbit Servicing-uppdragen) visar på starkt förtroende för vatten som drivmedel för säkra, påfyllningsbara rymdfarkoster. TUIs VD Hoyt föreställer sig att vattenbaserade drivsystem i framtiden utrustas med påfyllningsportar, som kan fyllas på från Orbit Fab-depåer eller asteroidbrytningsoperationer ^[75].
Momentus Inc. (USA): Momentus har utvecklat en unik Microwave Electrothermal Thruster (MET) som använder vatten för att skapa plasmastrålar, och har integrerat den i Vigoride-fordonet för omloppsöverföring. Trots en skakig väg (inklusive amerikansk tillsynsgranskning och en försenad SPAC-sammanslagning) lyckades Momentus genomföra flera Vigoride-demonstrationer under 2022–2023. Under sitt Vigoride-5-uppdrag i januari 2023 “testade Momentus sin MET-thruster i omloppsbana med 35 avfyrningar”, vilket bekräftade thrusters prestanda i olika användningsfall ^[76]. I ett test höjde Vigoride-5 sin omloppsbana med cirka 3 km med enbart vattenbaserad framdrivning ^[77]. Styrelseledamoten Chris Hadfield har varit en högljudd förespråkare och påpekat att “vi hittar mycket mer vatten i vårt solsystem” att använda som drivmedel och att Momentus’ MET i princip är “ett munstycke på en mikrovågsugn” som till och med kan omvandla vatten till plasma för framdrivning ^[78]. Momentus erbjuder nu rymdskytteltjänster och utnyttjar den låga kostnaden för vatten för att potentiellt konkurrera med priset. De har också föreslagit ambitiösa projekt, som att använda en vattenbaserad bogserare för att höja Hubble-teleskopets omloppsbana för att förlänga dess livslängd ^[79]. Även om Momentus fortfarande bevisar sin kommersiella livskraft har de utan tvekan drivit teknologin framåt genom att demonstrera ett skalbart vattenbaserat framdrivningssystem i omloppsbana flera gånger.
Pale Blue (Japan): En startup som har sitt ursprung vid Tokyos universitet, Pale Blue är det namnet att hålla ögonen på inom vattenframdrivning i Asien. I mars 2023 drev Pale Blues vatten-resistojet-thruster Sonys EYE-satellit (från Star Sphere-projektet) – den första uppskjutningen i omloppsbana av en privatutvecklad japansk vattenmotor ^[80]. Thruster-motorn genomförde en två minuter lång bränning som ändrade CubeSatens omloppsbana enligt plan, en stor milstolpe för företaget ^[81]. Pale Blue erbjuder ett utbud av thrusters: från PBR-serien (10, 20, 50) resistojet-moduler för små satelliter, till den kommande PBI vattenjon-thrustern och till och med en planerad vatten Hall-effekt-thruster (PBH) till 2028^[82]. Deras PBR-20 thruster (1 mN dragkraft, >70 s Isp) testades under flygningar 2019 och 2023, och en större PBR-50 (10 mN dragkraft) sköts upp i början av 2024 för sin första mission ^[83]. År 2025 är det planerat att Pale Blue ska demonstrera världens första vattenjonmotor i 1U-storlek på två D-Orbit rideshare-uppdrag (juni och oktober) ^[84]. Den japanska regeringen stöttar Pale Blue starkt – ett program 2024 tilldelade företaget upp till 27 miljoner dollar för att utveckla dess vattenbaserade framdrivning för kommersiella och militära tillämpningar (vilket signalerar nationellt intresse för giftfri framdrivning för satelliter). Med partnerskap (som med det italienska företaget D-Orbit) och betydande finansiering siktar Pale Blue på att förändra småsatellitmarknaden för framdrivning med säkra, påfyllningsbara vattensystem.
Bradford Space (USA/Europa): Efter att ha förvärvat Deep Space Industries 2019, ärvde Bradford Space Comet-vattendrivsystemet och har sedan dess levererat det till flera satellitmissioner. Comet marknadsförs som “världens första operativa vattendrivsystem” och har implementerats av flera kunder ^[85]. Särskilt HawkEye 360:s pathfinder-satelliter och Capellas Whitney-demonstrationssatellit 2018 använde Comet-drifter för banunderhåll ^[86]. Den Seattle-baserade tillverkaren LeoStella valde också Comet-motorer för andra generationens BlackSky-avbildningssatelliter som de bygger, vilket tyder på förtroende för Comets tillförlitlighet ^[87]. Comet-driften ger cirka 17 mN dragkraft och 175 s Isp ^[88], och använder en elektrotermisk värmare för att driva ut vattenånga. Bradford marknadsför den som ett “uppskjutningssäkert” alternativ till hydrazinsystem på små och medelstora satelliter ^[89]. Med kontor i USA och Europa integrerar Bradford också Comet-teknologin i framtida djup-rumdsuppdragsdesigner (t.ex. deras föreslagna Xplorer-rymdfarkostbuss för asteroiduppdrag kan använda vattendrift för att manövrera i rymden ^[90]). När konstellationer blir allt vanligare, positionerar Bradfords produktion av flygbeprövade vattendrifter företaget som en nyckelleverantör för företag som vill ha icke-farlig framdrivning i stor skala.
ArianeGroup & europeiska partners (EU): I Europa har den stora rymdentreprenören ArianeGroup tagit ledningen inom vattenbaserad framdrivning, med målet att utrusta nästa generations LEO- och MEO-satelliter. På deras anläggning i Lampoldshausen i Tyskland har ArianeGroups team byggt en hybrid elektrisk-kemisk vattenmotor (mycket lik Tethers Hydros-koncept) ^[91]. I slutet av 2023 avslöjade de detaljer: systemet kan elektrolysera vatten på cirka 90 minuter och sedan genomföra en 30 sekunders bipropellant-bränning, med en total specifik impuls på runt 300 sekunder ^[92]. Designen är modulär och skalbar – de kan öka antalet elektrolysceller, tankstorlek eller antal förbränningskammare för att möta olika satellitkrav ^[93]. ArianeGroup hävdar att systemet kan vara ”tre gånger billigare” än nuvarande kemisk framdrivning för konstellationer ^[94]. Med stöd från ESA och DLR (tyska rymdmyndigheten) planerar ArianeGroup en demonstration i omloppsbana till hösten 2026 på ESMS-satelliten, som kommer att använda vattenmotorn för banjusteringar och positionshållning ^[95]. Denna demonstration kommer att validera elektrolysatorns funktion i mikrogravitation och prestandan hos den tvålägesmotorn i rymden. Europas investering signalerar att de ser vattenframdrivning som ett konkurrenskraftigt och hållbart alternativ för satellitnätverk, särskilt med tanke på kommande regleringar som kräver ”gröna” drivmedel för att minska startrisker.
Andra anmärkningsvärda startups: Utöver de stora namnen ovan finns det många startups runt om i världen som är innovativa inom vattenframdrivning. Aurora Propulsion Technologies (Finland) erbjuder små ARM-seriens vatten-thrusters för CubeSats, inklusive moduler för full 3-axlig kontroll av 1U–12U satelliter med hjälp av små vattenmikrojetar ^[96]. SteamJet Space Systems (Storbritannien) har utvecklat de passande namngivna Steam Thruster One och “TunaCan”-thruster, som är kompakta elektrotermiska vattenmotorer som passar in i det outnyttjade utrymmet i CubeSat-utskjutare ^[97]. Dessa har blivit flygverifierade på åtminstone ett CubeSat-uppdrag, vilket visar att även nanosatelliter kan utföra banmanövrar med lite uppvärmt vatten ^[98]. I Frankrike har ThrustMe (kända för jod-elektriska thrusters) utforskat vatten som drivmedel i vissa koncept, och i Italien överväger ESA-finansierade startups också vatten för små övre raketsteg eller orbitala bogserbåtar. Dessutom är en intressant aktör URA Thrusters, som har presenterat en serie vattenbaserade framdrivningssystem – från en Hall-effekt thruster som kan använda vattenånga eller syre ^[99], till “ICE”-elektrolys-thrusters som kombinerar MEMS-skala vattendelning och förbränning ^[100], till en Hydra-hybrid som parar ihop en Hall-thruster med en kemisk motor för flexibel prestanda ^[101]. Även om vissa av dessa fortfarande är på ritbordet, understryker bredden av utveckling en poäng: vattenframdrivning är inte en enstaka nyhet, utan en bred teknologisk rörelse som lockar innovatörer världen över.

En flygprototyp av Tethers Unlimiteds HYDROS-C vattenframdrivningssystem för CubeSats. Denna kompakta enhet innehåller vattentankar, en elektrolysör, gasblåsor och ett raketmunstycke ^[102]. Sådana system förblir inaktiva tills de når omloppsbana, då solenergi används för att spjälka vatten till väte/syre-drivmedel för framdrivning.

Uppdrag och milstolpar: Vattenframdrivning i praktiken

Faktiska rymduppdrag under de senaste åren har bevisat möjligheten med vattenbaserade drivsystem och fortsätter att driva deras kapacitet framåt. Nedan följer en tidslinje över anmärkningsvärda uppdrag och demonstrationer som visar vattenframdrivning:

2018 – Första användningen i omloppsbana:HawkEye 360 Pathfinder-satelliter (3 i formation) och en Capella Space-radarsatellit använder var och en DSI:s Comet-vattendrivsystem för omloppsunderhåll efter uppskjutning i december 2018 ^[103]. Dessa blev de första kommersiella satelliterna att drivas med vatten som drivmedel, genomförde manövrar framgångsrikt och validerade drivsystemet i rymden.
2019 – ISS-utplacerad demonstration: Tokyos universitets AQT-D (Aquarius) 3U CubeSat, utplacerad från den internationella rymdstationen, avfyrar sina vattenresistojetraketer i omloppsbana. Systemet uppnår attitydkontroll och små omloppsändringar, vilket markerar Japans första demonstration av vattenframdrivning i rymden. Detta uppdrag bevisade att en flermunstycks-vattendrivsystem kunde fungera i mikrogravitation och lade grunden för Pale Blues senare konstruktioner ^[104].
2021 – NASA PTD-1:Pathfinder Technology Demonstrator-1, en NASA 6U CubeSat, genomför det första vattenelektrolysdrivtestet i omloppsbana. Med cirka 0,5 liter vatten utför PTD-1:s Hydros-motor programmerade dragmanövrar och visar att uppdelning av vatten i H₂/O₂ och förbränning av det kan driva en satellit som förväntat ^[105]. Detta uppdrag, som varade i flera månader, verifierar systemets prestanda, säkerhet och återstartsförmåga, och ger små satelliter ett nytt beprövat alternativ för omloppskontroll.
2022 – Vigoride-debut: Momentus skjuter upp Vigoride-3 (sitt första orbitala servicefordon) i maj 2022. Även om de inledande testerna av drivsystemet är begränsade (fordonet upplevde vissa anomalier i de tidiga operationerna ^[106]), banar uppdraget väg för stegvis testning av det vattenbaserade MET. Momentus etablerar kontakt och lär sig att använda den nya framdrivningen i den verkliga rymdmiljön ^[107], vilket möjliggör förbättringar för kommande flygningar.
2023 – Flera framgångar: Detta år är en vändpunkt med flera segrar för vattenframdrivning:
- Momentus Vigoride-5 (jan 2023): Utför framgångsrikt 35 thruster-fyrningar av sitt vatten-MET i omloppsbana, höjer sin omloppsbana och justerar attityden med enbart vattenplasmajetstrålar ^[108]. Detta är ett viktigt bevis på att ett större fordon (~250 kg) kan använda vattenframdrivning för meningsfulla omloppsändringar.
- Momentus Vigoride-6 (apr 2023): Fortsätter tester och genomför till och med en kunds omloppsinsättning (även om ett mjukvarutidsproblem ledde till ett litet fel i omloppslutningen) ^[109]. Vigoride-6 är fortsatt operativ, vilket ytterligare bekräftar framdrivningssystemets tillförlitlighet.
- Pale Blue EYE Demo (mar 2023):Sonys EYE CubeSat utför en omloppshöjande manöver med Pale Blues vatten-thruster i cirka 120 sekunder ^[110]. Framgången med denna demonstration – som förde satelliten närmare dess målomloppsbana för jordfotografering – bekräftar thrusterens funktionalitet i omloppsbana och rapporteras allmänt som Japans inträde i vattenframdrivning ^[111].
- EQUULEUS vid Månen (slutet av 2022–2023): Även om det inte har uppmärksammats mycket i vanliga medier, är det värt att notera EQUULEUS, en JAXA-Tokyo Universitets CubeSat som skickades till Månen på Artemis I (nov 2022), hade ett vattenresistojet-system för banjusteringar ^[112]. Den använde vatten-thrustrar för att framgångsrikt utföra kurskorrigeringar på väg till jord-måne-Lagrangepunkten, vilket demonstrerade vattenframdrivning i cislunar rymd – en första för operationer bortom LEO.
2024 – Uppskalning: Vattenframdrivning börjar dyka upp på fler operativa satelliter:
- Flottutplaceringar: Hawkeye 360:s nästa omgångar av satelliter och Capellas nyare SAR-satelliter fortsätter att använda vattenbaserade Comet-thrustrar i rutinmässig drift, med stöd av Bradford. Dessutom har BlackSkys Gen-2-satelliter som sköts upp 2024, Comet-vattenframdrivning för omloppsunderhåll av jordobservationskonstellationen ^[113].
- Nya thrusterlanseringar: Pale Blues större PBR-50 thrusters får sin första uppskjutning i början av 2024 på en småsatellit-rideshare (exakt uppdrag ej avslöjat), med målet att leverera ~10 mN dragkraft för en mikrosatellit i omloppsbana ^[114]. Detta inleder kvalificeringen av vattenbaserad framdrivning för större småsatellitklasser.
- Infrastruktur: Företag som Orbit Fab tillkännager planer på att göra vatten till ett av bränslealternativen för sina föreslagna propellantdepåer i omloppsbana, och NASAs TALOS-projekt överväger vattenbaserade ”dropptankar” för rymdbogserare för djup rymd – vilket speglar en bredare acceptans av att vatten kommer att bli en del av rymdlogistikkedjan de kommande åren.
2025 – Kommande och pågående: Spännande uppdrag står på agendan:
- Pale Blue D-Orbit-flygningar: Den första vattenjon-thrustern (PBI) kommer att flygtestas på D-Orbits Ion Satellite Carrier under mitten och slutet av 2025 ^[115]. Dessa tester kommer att mäta den högeffektiva dragkraften och bana väg för kommersiella jon-enheter som använder vatten istället för xenon eller krypton.
- JAXA RAISE-4-experiment: Japans rymdmyndighet planerar att skjuta upp teknikdemonstrationssatelliten RAISE-4 år 2025, som är tänkt att bära Pale Blues senaste framdrivningssystem (möjligen den förbättrade PBI) för testning i låg omloppsbana runt jorden ^[116].
- Momentus kommersialisering: Momentus förväntar sig att gå från rena tester till operativa uppdrag, och erbjuder att transportera kunders nyttolaster. Till 2025 siktar de på att börja erbjuda tjänster för höjning av omloppsbana — till exempel att ta små satelliter från en rideshare-uppskjutningsbana till en önskad högre bana — enbart med vattenbaserad framdrivning. Detta blir ett lackmustest för vatten-thrusterns ekonomiska livskraft i verkliga uppdrag.
- ESA:s vattenmotordemo: I Europa inleds de sista förberedelserna för Spectrum Monitoring Satellite (ESMS)-uppdraget som ska ske 2026, och som till 2025 kommer att ha sitt vattenbaserade framdrivningssystem integrerat och genomgå marktester ^[117]. Om allt går väl blir detta uppdrag den första fullskaliga kommersiella satelliten som förlitar sig på vatten för primär framdrivning (inte bara som en demomodul).

Denna tidslinje visar en tydlig acceleration: från enstaka experiment för några år sedan till flera rymdfarkoster som idag förlitar sig på vatten, och många fler på väg. Varje framgång bygger förtroende och erfarenhet, vilket i sin tur lockar fler användare. Vid mitten av 2020-talet är vattenbaserad framdrivning på väg ut ur experimentfasen och in i verktygslådan för uppdragsdesigners.

Konstnärlig återgivning av en liten satellit (Sonys EYE cubesat) som 2023 använde en Pale Blue vattenbaserad resistojet-thruster för att justera sin omloppsbana ^[118]^[119]. Demonstrationen markerade den första användningen av vattenframdrivning i rymden av en japansk startup, och satellitens omloppsbaneförändring bekräftade thruster-prestandan.

De senaste genombrotten (2024–2025) och vad som väntar härnäst

De senaste två åren har sett snabba framsteg, och trenden ser ut att fortsätta. Senaste nyheter och utvecklingar under 2024–2025 visar hur vattenframdrivning når nya höjder:

Finansiering och branschstöd: Genom att erkänna det strategiska värdet av icke-toxisk framdrivning investerar statliga myndigheter i vatten-thrustrar. År 2024 tilldelade Japans METI Pale Blue ett bidrag på flera miljarder yen (upp till ~$27M) för att skala upp sin vattenframdrivningsteknik för kommersiella och militära satelliter ^[120]. Denna investering kommer att hjälpa Pale Blue att öka dragkraftsnivåerna och utveckla större system som passar för större satelliter. Europas Horizon-program finansierar på liknande sätt gröna drivmedelslösningar, med vattenbaserade designer i fokus, vilket visas av ESAs stöd till ArianeGroups demo 2026 ^[121]. Även det amerikanska försvarsdepartementet har visat intresse för säker CubeSat-framdrivning för Space Force-projekt, där vattnets säkerhet är en säljpunkt.
Kraftfullare thrusters: På teknikfronten driver utvecklare vattenmotorer mot högre effekt och prestanda. Ett genombrott vid horisonten är vattenbaserade Hall-effekt-thrusters – som kombinerar effektiviteten hos Hall-plasmamotorer med vatten som drivmedel. Pale Blues planerade PBH-thruster för 2028 är ett exempel ^[122], och URA Thrusters konceptuella Hydra-system (dubbel Hall + kemisk) är ett annat ^[123]. Om de förverkligas kan dessa hantera uppdrag som idag bara kemiska framdrivningssystem eller stora elektriska thrusters klarar, såsom snabba omloppsbaneförflyttningar eller interplanetära banor, men med fördelen av enkel påfyllning via vatten. Dessutom undersöker Momentus och andra hur de kan öka ISP för sina MET:er ytterligare, möjligen genom att använda högre mikrovågsfrekvenser eller nya resonanskaviteter för att superhetta vatten mer effektivt. En specifik impuls på ~1000 s kan vara inom räckhåll i nästa iterationer, vilket skulle placera vatten-thrusters i samma liga som traditionella jonmotorer när det gäller effektivitet.
Integration i konstellationer: 2024 markerade de första betydande upprepade användningarna av vattenframdrivning i satellitkonstellationer. Till exempel har varje ny BlackSky-avbildningssatellit nu en Bradford Comet-vattenthruster för banhållning, vilket innebär att dussintals identiska rymdfarkoster kommer att använda vatten som drivmedel under sin livstid ^[124]. Hawkeye 360:s andra generationskluster (uppskjutna 2022–2023) använder också vattenbaserad framdrivning för formationsflygning. Denna breda användning är ett genombrott i sig – vattenframdrivning är inte längre bara ett enstaka experiment, utan en standardkomponent i vissa flottor. Framöver överväger många föreslagna megakonstellationer för IoT och jordobservation gröna framdrivningsalternativ, och vatten står högt på listan tack vare dess låga systemkostnad. När produktionen av dessa thrusters ökar kommer styckpriset att sjunka, vilket ytterligare uppmuntrar till användning.
Nya tillämpningar: Ingenjörer hittar kreativa nya sätt att utnyttja vattnets mångsidighet. En idé under utveckling är elektrolysbaserad attitydkontroll – att använda små mängder elektrolyserad gas för precisa attitydstrålar, och sedan återkombinera vattnet i ett slutet system. En annan är att använda vatten som arbetsmassa i soltermisk framdrivning: koncentrera solljus för att direkt hetta upp vatten till ånga för drivkraft (i princip en ångpanna i rymden som drivs av solen, vilket kan vara mycket effektivt i det inre solsystemet). Forskare testar också vattenbaserat drivmedel för landare och hoppare för Månen/Mars. NASAs månuppdrag Flashlight (även om det till slut hade problem) övervägde vatten som ett kandidatdrivmedel tidigt i sin design. Och om man ser längre fram, kan vatten vara drivmedel för kärntermiska raketer eller strålenergiframdrivning, där en extern energikälla (som en markbaserad laser) hettar upp vattnet på ett rymdfarkost för att skapa drivkraft ^[125]. Vattnets ofarliga natur möjliggör dessa okonventionella koncept som vore otänkbara med giftiga eller sällsynta drivmedel.
Experters rekommendationer: Vattenframdrivningsrevolutionen har inte gått obemärkt förbi av ledare inom rymdindustrin. Chris Hadfields entusiastiska förespråkande av Momentus vatten-thrusters ^[126], och citat som “Jag är säker på att vatten är framtidens bränsle” från europeiska projektledare ^[127], speglar en växande samsyn om att denna teknik är här för att stanna. I intervjuer och konferenser (såsom Small Satellite Conference och Space Propulsion Workshop 2024) har experter hyllat balansen mellan säkerhet och prestanda som vattensystem erbjuder. “God framdrivningsprestanda måste balanseras med säkerhet – PTD-1 kommer att möta detta behov,” sade NASAs David Mayer när han introducerade den första demonstrationen av vatten-thruster ^[128]. Det uttalandet fångar på ett bra sätt varför vatten har fått genomslag: det träffar den perfekta balansen mellan den höga prestandan hos kemisk framdrivning och säkerheten hos elektrisk framdrivning. Rymduppdragsplanerare uttrycker allt oftare denna åsikt i branschtidningar och paneler.

När vi står här år 2025 pekar utvecklingen för vattenbaserade satellitdrivsystem tydligt uppåt. Nästa stora steg är sannolikt en flaggskeppsmission som verkligen förlitar sig på vattendrift för ett avgörande mål – kanske en mån-CubeSat som använder vatten för att gå in i omloppsbana runt Månen, eller ett servicefartyg som autonomt tankar från ett depå och bogserar en satellit. Varje år tänjs gränserna. Om nuvarande trender fortsätter, kan vi i slutet av 2020-talet se vattenbaserade motorer driva rymdfarkoster till asteroider och tillbaka, höja och sänka hundratals satelliter i omloppsbana, och göra detta med minimal miljöpåverkan och full möjliggörande av tankning i rymden. Det som började som en okonventionell idé har vuxit till en praktisk teknik som kan göra rymdverksamhet mer prisvärd, hållbar och flexibel än någonsin tidigare.

Slutsats: En ny era driven av H₂O

Vattenbaserad satellitdrift är inte längre ett futuristiskt koncept – det är här, och bevisar sig själv mission för mission. På bara några år har vi gått från de första puffarna av vattenånga som knuffar en liten CubeSat, till fullt manövrerbara rymdfarkoster som använder vatten för att byta omloppsbana och utföra komplexa operationer. Lockelsen med vatten som det ultimata rymdbränslet ligger i dess eleganta enkelhet. Som ESA:s teknologirapport noterade är vatten ”en underutnyttjad resurs – säker att hantera och grön”, men innehåller ”två mycket brännbara drivmedel när det elektrolyseras”, vilket i princip ger samma kraft som raketbränsle i en ofarlig form ^[129]. Denna dubbla natur – enkel lagring som vätska, energirik användning som gas – ger vatten en unik fördel.

Vi bevittnar en sammansmältning av faktorer som gör vattendrift praktiskt: bättre små elektriska pumpar och värmare, effektivare solpaneler för att driva dem, 3D-printade thrusters optimerade för ånga eller plasma, och en växande efterfrågan på små satelliter som behöver billig drift. Utmaningarna (begränsad dragkraft, effektbehov) hanteras med innovativ ingenjörskonst, och framgångarna staplas på hög. Viktigt är att vattendrift ligger i linje med den bredare strävan efter hållbarhet i rymden – minskade giftiga kemikalier, möjliggörande av satellitlivslängd genom tankning, och till och med användning av utomjordiska resurser. Det förvandlar vatten från bara en livsuppehållande förbrukningsvara till en mångsidig möjliggörare för rörlighet för rymdinfrastruktur.

I allmänhetens fantasi har ”raketbränsle” alltid varit något exotiskt eller farligt. Tanken att vatten – samma ämne vi dricker och badar i – skulle kunna skicka satelliter runt jorden eller längre ut är fängslande. Det sänker tröskeln för rymdprojekt (du behöver inte specialbränslen, bara uppfinningsrikedom), och det väcker visioner om rymdfarkoster som stannar vid månens isgruvor eller asteroidreservoarer för att fylla på tankarna. Teknologin utvecklas fortfarande, men dess utveckling antyder att vattenbaserade drivsystem kan bli lika vanliga i satelliter som batteridrivna motorer är i bilar. Som en branschexpert skämtsamt sa, kan det gamla skämtet ”tillsätt bara vatten” mycket väl gälla för framtidens rymdresor.

Sammanfattningsvis representerar vattenbaserad satellitframdrivning ett paradigmskifte mot säkrare, renare och i slutändan mer omfattande rymdoperationer. Från små CubeSats till potentiella interplanetära sonder visar den ödmjuka H₂O-molekylen att den har det som krävs för att ta oss längre. Eftersom momentumet (och ingen ordvits avsedd) fortsätter att öka, bli inte förvånad när nästa rubrik lyder: “Spacecraft Fueled by Water Reach the Moon – and Keep Going.” Vattenraketens tidsålder har grytt, och den rymmer ett hav av möjligheter för nästa generation av rymdutforskning ^[130], ^[131].

Refuelling a Satellite in Orbit using a Crewed Tanker | SpaceFlight Simulator

Watch this video on YouTube.

References