Супутники на воді? Революційне паливо, що змінює космічні польоти

Водяна тяга для супутників може використовувати парову тягу (резистоджет), електроліз для отримання водню та кисню для згоряння або водно-плазмові/іонні двигуни для тяги з високим питомим імпульсом (ISP).
Vigoride компанії Momentus Space використовує мікрохвильовий електротермічний двигун (MET), який за допомогою сонячної енергії нагріває воду мікрохвилями, перетворюючи її на плазму та викидаючи у вигляді високоенергетичного струменя.
У січні 2023 року Vigoride-5 від Momentus здійснив 35 включень двигуна і підняв свою орбіту приблизно на 3 км, використовуючи лише водяну тягу.
У 2018 році супутники HawkEye 360 Pathfinder і радарний супутник Capella Space використовували водяні двигуни Comet від DSI для підтримки орбіти, що стало першим комерційним використанням водяної тяги у космосі.
У 2019 році CubeSat AQT-D Токійського університету, випущений з МКС, випробував водяний резистоджет для керування орієнтацією та невеликих змін орбіти.
Місія Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) NASA у 2021 році мала на борту водяний електролізний рушій Hydros на 6U CubeSat для демонстрації електролізної тяги у космосі.
ArianeGroup планує демонстрацію ESMS на орбіті до осені 2026 року з дворежимним водяним двигуном, який електролізує воду приблизно за 90 хвилин, а потім здійснює 30-секундний двокомпонентний імпульс, досягаючи приблизно 300 секунд ISP і, за повідомленнями, знижуючи вартість тяги до третини.
Водяний двигун Pale Blue PBR-20 (1 мН тяги, понад 70 с ISP) був випробуваний у 2019 та 2023 роках, більший PBR-50 (10 мН) запущено на початку 2024 року, а компанія планує перший у світі водяний іонний двигун розміром 1U на двох rideshare-місіях D-Orbit у 2025 році.
Станом на 2024 рік водяні двигуни вже використовуються у робочих супутникових групах: супутники Hawkeye 360, Capella та BlackSky Gen-2 застосовують водяну тягу Comet для підтримки орбіти.
У 2019 році демонстрація WINE від UCF та Honeybee Robotics добувала воду з імітованого астероїдного льоду для живлення парового ракетного двигуна, ілюструючи потенціал дозаправки у космосі та “життя за рахунок місцевих ресурсів”.

Уявіть майбутнє, де супутники рухаються не завдяки токсичному паливу чи рідкісним газам, а звичайною водою. Це може звучати як наукова фантастика, але водяні двигуни для супутників стрімко стають реальністю. Ці новітні системи тяги використовують H₂O як робоче тіло – або викидаючи перегріту пару, або розкладаючи воду на водень і кисень для згоряння – щоб маневрувати космічними апаратами на орбіті. Переваги очевидні: вода дешева, доступна, екологічна і значно безпечніша у використанні, ніж традиційне ракетне паливо ^[1], ^[2]. Як сказав астронавт у відставці Кріс Хедфілд, можливість рухати космічні апарати лише за допомогою сонячної енергії та дистильованої води – “велика свобода”, особливо враховуючи, що вода широко доступна у космосі (від місячних кратерів до криги комет) ^[3]. У цьому огляді ми розглянемо, як працює водяна тяга, її переваги та недоліки, а також останні досягнення (до 2025 року), які переводять цю технологію з експериментальних демонстрацій у масове використання.

Як працюють водяні двигуни для супутників?

Одна лише вода не горить, як звичайне паливо – це реактивна маса, яку енергійно викидають для створення тяги. Існує кілька винахідливих способів, якими інженери зробили можливими двигуни на воді:

Парова тяга (електротермічні двигуни): Найпростіший підхід – нагрівати воду до стану високотискової пари та викидати її через сопло для створення тяги. Такі конструкції “парових ракет” або резистоджетів використовують електричні нагрівачі або мікрохвильову енергію для кип’ятіння води. Наприклад, апарат Vigoride компанії Momentus Space використовує мікрохвильовий електротермічний двигун (MET), який “нагріває воду мікрохвилями за допомогою сонячної енергії”, поки вона не перетвориться на плазму, що викидається як високоенергетичний струмінь ^[4]. Це схоже на те, як поставити сопло на чайник або мікрохвильову піч – гаряча пара, що викидається, штовхає супутник. Парові двигуни мають невелику тягу, але дуже безпечні та механічно прості. Японський стартап Pale Blue випробував таку систему на орбіті у 2023 році, використовуючи водяний резистоджет для корекції орбіти невеликого супутника Sony на кілька кілометрів ^[5]. Конструкція Pale Blue зберігає воду під низьким тиском і випаровує її при помірних температурах, що дозволило провести двохвилинний безперервний запуск у космосі ^[6].
Електроліз (водяні ракетні двигуни): Більш енергійний метод — це розщеплення води на водень і кисень (за допомогою електролізу), а потім спалювання цієї суміші в міні-ракетному двигуні. По суті, супутник перевозить не під тиском рідку воду, а потім використовує електроенергію від сонячних панелей для виробництва горючих газів за потребою. Двигун NASA Hydros, розроблений спільно з Tethers Unlimited, став піонером цього підходу ^[7]. Опинившись на орбіті, Hydros електролізує воду на H₂ і O₂, які зберігаються в балонах, а потім запалює їх у камері для створення імпульсів тяги ^[8]. Це «гібрид електричної та хімічної тяги», пояснює генеральний директор Tethers Unlimited Роберт Хойт — сонячна енергія розщеплює воду, але результатом згоряння є потужний поштовх ^[9]. Європейські інженери з ArianeGroup працюють над подібною системою: великий бак з водою подає рідину в електролізер, а воднево-кисневі гази запалюються після приблизно 90 хвилин генерації, забезпечуючи близько 30 секунд тяги за цикл ^[10]. Цей циклічний процес зарядки та спалювання може забезпечити рівень тяги, значно вищий, ніж електричні іонні двигуни (ArianeGroup оцінює до 14× більше тяги на одиницю вхідної потужності, ніж іонні двигуни з ефектом Холла) ^[11]. Компроміс — це помірний питомий імпульс, тобто ефективність використання пального, який знаходиться між традиційною хімічною та електричною тягою ^[12]. Проте, характеристики вражають: «Гідразин має питомий імпульс 200 с проти 300 с для води», зазначає Жан-Марі Ле Кок з ArianeGroup, порівнюючи їхній водяний двигун на користь заміни токсичного пального ^[13].
Іонні та плазмові двигуни на воді: Вода також може використовуватися як робоче тіло в передових електричних системах руху. У цих конструкціях водяна пара іонізується або іншим чином збуджується до стану плазми, після чого прискорюється електромагнітними полями для створення тяги (подібно до іонного двигуна на ксеноні). Наприклад, компанія Pale Blue розробляє іонний водяний двигун, який використовує мікрохвильове джерело плазми для атомізації молекул води та викиду іонів для створення тяги ^[14]. Такі системи можуть досягати значно вищого питомого імпульсу (500+ секунд), оскільки робоче тіло викидається з надзвичайно високою швидкістю ^[15]. Аналогічно, дослідники випробовували дугові водяні двигуни (~550 с питомого імпульсу) та мікрохвильові плазмові двигуни (до 800 с питомого імпульсу) ^[16] – показники, які відповідають або навіть перевищують багато сучасних електричних двигунів. Основна проблема тут – керування генерацією плазми та запобігання корозії електродів через побічні продукти води. Але потенціал величезний: водяні двигуни з високим питомим імпульсом можуть зробити воду більш масо-ефективною, ніж традиційне паливо для певних місій ^[17]. Це все ще нові технології; перші демонстрації водяного іонного двигуна Pale Blue на орбіті заплановані на 2025 рік у рамках двох місій з транспортним космічним апаратом D-Orbit ^[18]. У майбутньому гібридні двигуни можуть навіть поєднувати режими – наприклад, подвійна система, яка забезпечує потужні парові імпульси за потреби та ефективний іонний рух для тривалих польотів ^[19].

У всіх випадках основна ідея полягає в використанні електричної енергії (від сонячних панелей) для додавання кінетичної енергії масі води і викиду її для створення тяги. Сама вода є інертною і нетоксичною, що робить її унікально зручною – її можна зберігати у вигляді рідини (не потрібні балони високого тиску при запуску) і вона не вибухне та не отруїть обслуговуючий персонал. Двигун “прокидається” лише тоді, коли супутник безпечно знаходиться на орбіті й доступна енергія для нагрівання або електролізу води. Саме ця робота “на вимогу” і є причиною, чому NASA інвестує у водяні рушії для малих супутників: “PTD-1 задовольнить цю потребу, вперше продемонструвавши у космосі систему електролізу води для руху космічного апарата,” — сказав Девід Маєр, керівник проєкту тестової місії 2021 року ^[20]. У наступних розділах буде розглянуто, чому ця концепція така приваблива – і які виклики ще залишаються.

Переваги водяної тяги

Безпека та простота: Традиційні супутникові палива, такі як гідразин або ксенон, є або дуже токсичними, корозійними, або вимагають сильного стиснення. Вода, навпаки, є “найбезпечнішим ракетним паливом, яке я знаю,” зазначає Маєр ^[21]. Вона нетоксична, невогненебезпечна і стабільна при кімнатній температурі, що значно спрощує і здешевлює інтеграцію та запуск ^[22]. Не потрібні захисні костюми чи складні процедури заправки – “можна дозволити студентам працювати з нею, і вони себе не отруять,” жартує CEO Tethers Unlimited ^[23]. Цей фактор безпеки особливо важливий для CubeSat, які летять разом із дорогими основними вантажами, де суворі правила часто забороняють вибухонебезпечні речовини чи балони високого тиску на борту ^[24]. Водяні системи залишаються безпечними до активації на орбіті, що знижує ризики для стартового майданчика. Це відкрило можливість навіть для найменших CubeSat мати власний рушій, що раніше було неможливо через обмеження щодо безпеки палива.

Низька вартість і повсюдність: Вода надзвичайно дешева і доступна всюди. Жодних вузьких місць у ланцюжку постачання — будь-який стартовий майданчик у світі може легко отримати чисту воду (і пролити трохи без наслідків). «Вода доступна всюди на Землі й може транспортуватися без ризику», підкреслює Ніколя Гарманса з ArianeGroup, який впевнений, що «вода — це паливо майбутнього» ^[25]. За літр вода коштує копійки, тоді як ціни на екзотичні електричні пропеленти, як-от ксеноновий газ, коливаються разом із постачанням. Обладнання для водяних рушіїв також може бути дешевшим: не потрібно важких тискових балонів чи трубопроводів для токсичних матеріалів. Загалом, використання води може зменшити вартість системи рушія втричі порівняно з традиційними системами, за оцінками ArianeGroup ^[26]. Європейське космічне агентство з’ясувало, що супутник масою 1 тонна може зекономити близько 20 кг маси, перейшовши з гідразину на двигун з електролізом води, а також «значно знизити витрати на обслуговування та заправку» ^[27]^[28]. Для комерційних операторів ці заощадження маси й коштів означають більший корисний вантаж і менший ризик.

Заправка у космосі та стійкість: Можливо, найзахопливіша перевага полягає в тому, як водяна тяга може забезпечити стійку космічну інфраструктуру. Вода поширена не лише на Землі – її багато по всій Сонячній системі. Поклади льоду на Місяці, Марсі, астероїдах і супутниках, таких як Європа, по суті є «космічними заправками», які чекають, щоб їх використали ^[29]. На відміну від токсичних палив, для відтворення яких поза Землею потрібні складні хімічні заводи, воду можна добувати і використовувати безпосередньо як паливо після мінімальної обробки. Це має величезне значення для дослідження далекого космосу: космічний апарат може поповнювати свої баки, видобуваючи лід у пункті призначення, і потім подорожувати далі без обмежень. Піонерська демонстрація цієї концепції відбулася у 2019 році, коли команда з UCF та Honeybee Robotics випробувала прототип WINE (World Is Not Enough) – невеликий посадковий апарат, який добував імітований астероїдний лід і використовував його для створення реактивної тяги на парі^[30]. WINE успішно пробурив крижаний реголіт, видобув воду і підстрибнув у вакуумній камері на струмені пари – довівши, що апарат може «жити за рахунок місцевих ресурсів» і заправлятися для «вічного дослідження» ^[31]. У довгостроковій перспективі космічні апарати на водяному паливі зможуть переміщатися від астероїда до астероїда, ніколи не потребуючи поповнення запасів із Землі ^[32]. Навіть у ближньоземних операціях компанії, такі як Orbit Fab, розглядають воду як кандидата для орбітальних заправних сервісів, враховуючи простоту її використання. Усе це робить водяну тягу наріжним каменем космічної економіки, яку намагаються побудувати візіонери: «ми вважаємо воду фундаментальним ресурсом, ключовим для цієї економіки», каже Гойт, який розробляє наступне покоління двигунів Hydros із заправними портами для необмеженого терміну служби ^[33].

Екологічна та експлуатаційна чистота: Як зелений пропелент, вода не виробляє шкідливих викидів – лише водяна пара або сліди водню/кисню, які швидко розсіюються. Це чудово не лише для навколишнього середовища Землі, а й для чутливих систем космічних апаратів. Оптичні сенсори або зоряні трекери не будуть запотівати від залишків, і немає ризику корозійного впливу струменя на делікатні поверхні ^[34]. Кріс Хедфілд зазначає, що двигуни на водяній основі ідеально підходять для сервісних місій, таких як підняття орбіти старіючого телескопа Габбл, оскільки вони “не можуть розпилювати [Габбл] жодними залишками від пропеленту” ^[35]. М’яка, контрольована тяга водяного плазмового двигуна може піднімати або знижувати орбіти без сильних поштовхів хімічних двигунів, зменшуючи механічне навантаження під час делікатних операцій ^[36]. Підсумовуючи, водяна тяга є більш дружньою не лише для тих, хто запускає та будує супутники, а й для самих супутників та їхніх небесних сусідів.

Ілюстрація малого супутника, що використовує водяний двигун на орбіті. Рух на водяному паливі може бути досягнутий шляхом електричного нагрівання або електролізу води для створення тяги, що є безпечнішою та “зеленішою” альтернативою традиційним хімічним ракетам ^[37]^[38].

Виклики та обмеження

Якщо водяна тяга така чудова, чому всі супутники ще не використовують її? Як і з будь-якою новою технологією, існують компроміси та перешкоди, які потрібно подолати:

Низька тяга (в деяких режимах): Реактивні двигуни-резистожети на чистій воді, як правило, мають досить низьку тягу порівняно з хімічними ракетами. Кип’ятіння води дозволяє викидати її лише з певною швидкістю (зазвичай забезпечуючи питомий імпульс порядку 50–100 секунд для простих парових двигунів ^[39], ^[40]). Це підходить для малих CubeSat, які виконують делікатні коригування, але означає, що маневри відбуваються повільно. Паровий двигун із питомим імпульсом 50 с забезпечує «набагато менше ефективності за витрачені кошти» з точки зору імпульсу, ніж типовий гідразиновий двигун із питомим імпульсом 300 с ^[41]. Промисловість вирішує цю проблему, переходячи до більш енергоємних підходів, таких як плазмові двигуни (питомий імпульс 500+ с) і водяна біпаливна комбінація (~300 с) ^[42], ^[43]. Проте співвідношення тяги до потужності залишається обмежувальним фактором – для отримання значної тяги з води потрібна велика електрична потужність. На малих супутниках потужність обмежена, тому існує межа тяги, якщо тільки вони не мають великих сонячних панелей чи інших джерел енергії. Ось чому навіть найкращі водяні іонні двигуни підходять для повільного підняття орбіти, а не для швидких орбітальних переходів (поки що). Інженери повинні ретельно зважувати, чи можуть вимоги місії щодо дельта-V та часу бути виконані за допомогою електричного водяного двигуна, чи потрібна система з більшою тягою на хімічному паливі.

Енергетичні та теплові вимоги: Воду легко зберігати, але для перетворення її на гарячий газ або плазму потрібно багато енергії. Особливо енергоємним є електроліз – розщеплення води за своєю суттю неефективне, і потім ще потрібно запалити гази. Електролізери та нагрівачі додають складності й можуть стати точками відмови. Управління теплом – ще одна проблема: системи кип’ятіння або плазми можуть працювати при високих температурах, що складно у вакуумі космосу, де охолодження ускладнене. Гойт із Tethers Unlimited відзначив матеріалознавчі виклики при роботі з «воднем, киснем і перегрітою парою» – корозія та забруднення можуть легко погіршити роботу системи ^[44]. Конструкторам доводиться використовувати спеціальні покриття та надчисту воду, щоб уникнути забруднення електродів і забезпечити тривалий термін служби ^[45]. Ці проблеми поступово вирішуються (завдяки кращим матеріалам і, наприклад, ізоляції електролізера від камери згоряння), але на створення надійного двигуна пішли роки досліджень і розробок. Насправді, незважаючи на те, що NASA розглядало ідею водяних ракет ще з 1960-х років, лише нещодавно з’явився «практичний двигун на водному електролізі» завдяки подоланню цих технічних труднощів^[46].

Компроміс між продуктивністю та зберіганням: Вода займає багато місця. Вона має пристойну густину (1 г/мл, подібно до багатьох рідких палив), але не містить власної хімічної енергії. Це означає, що для місій з великим дельта-V бак з водяним паливом може бути більшим, ніж бак з енергоємнішим паливом. Порятунок води в тому, що сучасні двигуни можуть подавати зовнішню енергію, щоб компенсувати це. Наприклад, мікрохвильовий електротермічний двигун, що подає 5 кВт у воду, може досягати ~800 с Isp ^[47], фактично витискаючи більше продуктивності з кожної краплі води. Але такі рівні потужності доступні лише на більших космічних апаратах. Малі супутники можуть бути обмежені нижчим Isp, що робить воду менш ефективною за масою для них. Є також проблема керування водою на орбіті: вона може замерзнути, якщо трубопроводи або баки не підігріваються, або може викликати нестабільність тяги, якщо несподівано переходить у пар. Інженери вирішують це за допомогою ретельного терморегулювання та регулювання тиску (наприклад, підтримуючи воду під невеликим тиском, щоб вона залишалася рідкою до моменту випаровування ^[48]). Крім того, хоча вода не знаходиться під тиском під час запуску, деякі системи вимагають її нагнітання в космосі (або зберігання електролізованих газів у баках під тиском). Це знову додає певної складності системам під тиском, хоча й після виходу на орбіту. Планувальники місій також повинні враховувати випаровування палива – вода в нагрітому баку може витікати або випаровуватися під час тривалих місій, якщо бак не герметичний і не охолоджується належним чином.

Досвід польотів і довіра: Станом на 2025 рік водяна тяга все ще є відносно новим гравцем в експлуатаційних флотах. Багато операторів супутників дотримуються підходу «почекаємо-подивимось», бажаючи переконатися, що технологія доведена на практиці. Перші користувачі, такі як HawkEye 360 (які використовували водяні рушії у 2018 році) та програма Sony Star Sphere (2023), допомогли зміцнити довіру ^[49], ^[50]. Але консервативним замовникам може знадобитися більше демонстрацій, особливо для критичних місій, перш ніж відмовитися від перевірених хімічних рушіїв. Були й незначні проблеми: наприклад, місія NASA Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) у 2021 році мала на меті довести працездатність рушія Hydros від Tethers на орбіті ^[51]. Хоча місія загалом була успішною, будь-які аномалії чи недостатня ефективність (якщо такі траплялися) — це уроки, які врахують у майбутніх версіях. Варто зазначити, що навіть успішні випробування поки що мають обмежену тривалість (хвилини роботи). Довгострокова витривалість цих систем (сотні запусків протягом років) тестується, але ще не повністю підтверджена в космосі. Це швидко змінюється, оскільки такі компанії, як Momentus, вже десятки разів запускали свої водяні рушії на орбіті ^[52]. Кожна нова місія розширює межі можливого, наближаючи водяну тягу до мейнстріму. Тим часом інженери та регулятори ретельно оцінюють ці рушії, щоб встановити стандарти та найкращі практики (наприклад, переконатися, що супутник на «водному паливі» може бути безпечно виведений з орбіти наприкінці терміну служби, залишивши трохи води для фінального гальмівного імпульсу — це вимога для зменшення космічного сміття).

Коротко кажучи, обмеження водяної тяги — менша миттєва тяга, потреба в енергії та ризики ранньої стадії розвитку — означають, що це ще не універсальне рішення для всіх сценаріїв. Але стрімкий прогрес останніх років свідчить, що ці виклики поступово долаються, як ми побачимо далі на прикладі реальних місій і гравців.

Перші інновації та історичні віхи

Концепція використання води як ракетного палива для космосу обговорюється вже десятиліттями. Дослідники NASA ще в епоху «Аполлона» усвідомлювали, що воду можна перетворити на водень/кисень – ту ж потужну комбінацію, яка приводила в дію космічні шатли, – якщо в космосі є доступна енергія ^[53]. Але протягом XX століття ця ідея залишалася лише на кресленнях; хімічні ракети на основі токсичних компонентів, які можна зберігати, були просто більш зрілими й забезпечували більшу тягу для тодішніх технологій. Лише з мініатюризацією супутників і розвитком електроживлення водяна тяга набула нового значення. Ось кілька ключових ранніх етапів, що привели до сучасного стану:

2011–2017: Поява CubeSat (малих супутників, зібраних із 10-см кубів) створила потребу в таких же малих і безпечних рушіях. Дослідницькі групи знову звернулися до води як ідеального палива для CubeSat, оскільки багато операторів запусків забороняли хімічні палива для другорядних корисних навантажень. У 2017 році команда з Університету Пердью під керівництвом професорки Аліни Алексієнко представила мікрорушій під назвою FEMTA (Film-Evaporation MEMS Tunable Array), який використовує ультрачисту воду ^[54]. FEMTA використовує капіляри розміром 10 мікрон, витравлені в кремнії; поверхневий натяг утримує воду на місці, поки нагрівач не закип’ятить її, викидаючи мікрострумені пари. У випробуваннях у вакуумній камері рушій FEMTA створював керовану тягу в діапазоні 6–68 мкН зі специфічним імпульсом близько 70 с ^[55], ^[56]. Чотири рушії FEMTA (загалом приблизно чайна ложка води) могли повернути 1U CubeSat менш ніж за хвилину, використовуючи лише 0,25 Вт потужності ^[57]. Це стало проривом, що показав: навіть дуже малопотужні системи можуть забезпечити суттєве керування орієнтацією за допомогою води. Алексієнко підкреслила привабливість води не лише для орбіт навколо Землі, а й для використання ресурсів у космосі – «Вважається, що вода у великій кількості є на марсіанському супутнику Фобос, що потенційно робить його величезною заправкою в космосі… [і] дуже чистим паливом» ^[58].
2018: Перше операційне використання водяної тяги на орбіті відбулося. Американський стартап Deep Space Industries (DSI) розробив електротермічний рушій Comet, невеликий пристрій, який кип’ятить воду і викидає її для маневрування малими супутниками. У грудні 2018 року рушії Comet від DSI полетіли на чотирьох комерційних супутниках: три — для радіочастотного сузір’я HawkEye 360 і один — для демонстраційного радара Capella Space ^[59]. Ці малі супутники успішно використали водяну тягу для корекції своїх орбіт, що стало дебютом водяних двигунів у космосі. Приблизно в той же час японський 3U CubeSat під назвою AQT-D (Aqua Thruster-Demonstrator), розроблений у Токійському університеті, був розгорнутий з МКС. AQT-D випробував у космосі систему водяного резистоджет-двигуна наприкінці 2019 року, продемонструвавши зміну орієнтації та невеликі зміни орбіти; це було раннє випробування в космосі від Японії, яке заклало основу для стартапу Pale Blue згодом ^[60].
2019: Зацікавленість NASA у водяній тязі перейшла від теорії до практики. Компанія Tethers Unlimited, за контрактами NASA SBIR та у партнерстві “Tipping Point”, поставила готовий до польоту рушій HYDROS-C для CubeSat^[61]^[62]. NASA інтегрувала його у місію Pathfinder Technology Demonstrator 1 (PTD-1), 6U CubeSat. Хоча запуск було відкладено до 2021 року, ця місія мала стати “першою демонстрацією системи електролізу води для руху космічного апарата у космосі” ^[63]. Сам факт затвердження корисного навантаження з водяною тягою свідчив про впевненість NASA у її безпеці та користі для малих місій. У приватному секторі DSI була придбана компанією Bradford Space у 2019 році ^[64], і DSI повністю зосередилася на розробці рушіїв. Bradford продовжила просувати рушій Comet як нетоксичну альтернативу для малих супутників, і навіть великі інтегратори звернули на це увагу — LeoStella (виробник супутників для сузір’я спостереження Землі BlackSky) вирішила встановити водяні рушії Comet на свої майбутні супутники ^[65]. До кінця 2019 року тенденція була очевидною: водяна тяга перейшла від лабораторних прототипів до реальних космічних апаратів і почала залучати серйозні інвестиції.
2020–2021: Кілька значущих подій тримали водяні рушії в заголовках новин. Стартап із Вашингтона Momentus Inc. з’явився з амбітними планами щодо космічних буксирів (орбітальних транспортних апаратів), які працюють на водяних плазмових двигунах. Заснована російським підприємцем, Momentus привернула увагу своїми обіцянками “водяної плазмової тяги”, хоча регуляторні перепони відклали її перші запуски до 2021 року. Тим часом у 2020 році японський стартап Pale Blue Inc., що відокремився від лабораторій Токійського університету, поставив за мету комерціалізувати водяну тягу на японському та світовому ринку ^[66]. Їхній план розвитку включав малі резисторні установки та більш просунуті іонні й холлові рушії на воді. На початку 2021 року NASA нарешті запустило PTD-1 (на спільному запуску SpaceX Transporter-1) з рушієм Hydros ^[67]. Протягом 4-6 місячної місії PTD-1 мав виконувати зміну орбіти за допомогою водяного пального, доводячи ефективність і надійність, необхідні для майбутнього використання ^[68]. Ця місія стала підсумком майже десятирічної роботи Tethers і NASA, показавши, що навіть супутник розміром із коробку для взуття може мати “дешеву, високопродуктивну рушійну систему” на воді ^[69]. У 2021 році Європейське космічне агентство також завершило дослідження життєздатності водяної тяги, визначивши її як один із найкращих варіантів для певних класів місій (особливо супутників LEO масою 1 тонна) і стимулювавши такі компанії, як німецька OMNIDEA-RTG, розпочати розробки в Європі ^[70]^[71].

Ця рання історія заклала основу, довівши концепцію та раннє впровадження. Далі ми розглянемо сучасних гравців, які масштабують водяну тягу, та місії, що демонструють її можливості.

Ключові гравці, які просувають водяну тягу вперед

До 2025 року динамічна екосистема компаній і космічних агентств просуває водяну тягу від демонстрації до впровадження. Ось деякі з помітних організацій та їхній внесок:

Tethers Unlimited (США) та NASA: Tethers Unlimited (TUI) була піонером із своїми Hydros водно-електролізними рушіями, розробленими за фінансуванням NASA SBIR ^[72]. У партнерстві з NASA Ames та Glenn, TUI запустила Hydros-C на місії NASA PTD-1, зробивши її першопрохідцем водяної пропульсії у CubeSats ^[73]. TUI також створила більші установки Hydros-M для супутників масою 50–200 кг за контрактом NASA Tipping Point, поставивши рушії компанії Millennium Space Systems для тестування ^[74]. Постійна підтримка NASA (через програми на кшталт Small Spacecraft Technology та майбутні місії On-orbit Servicing) свідчить про сильну віру агентства у водяний пропелент для безпечних, заправлюваних космічних апаратів. Генеральний директор TUI Гойт передбачає, що водяні рушії зрештою будуть оснащені портами для дозаправки, з можливістю поповнення з орбітальних сховищ Orbit Fab або операцій з видобутку на астероїдах ^[75].
Momentus Inc. (США): Momentus розробила унікальний мікрохвильовий електротермічний рушій (MET), який використовує воду для створення плазмових струменів, і інтегрувала його у Vigoride — орбітальний транспортний апарат. Незважаючи на складний шлях (включаючи перевірки з боку регуляторів США та затримку злиття через SPAC), Momentus успішно провела кілька демонстрацій Vigoride у 2022–2023 роках. Під час місії Vigoride-5 у січні 2023 року Momentus «протестувала свій MET-рушій на орбіті з 35 увімкненнями», підтвердивши ефективність рушія у різних сценаріях використання ^[76]. В одному з тестів Vigoride-5 підняв свою орбіту приблизно на 3 км, використовуючи лише водяний рушій ^[77]. Член ради директорів компанії Кріс Хедфілд активно підтримує проект, наголошуючи, що «ми знаходимо набагато більше води у нашій Сонячній системі», яку можна використовувати як паливо, а MET від Momentus — це по суті «насадка на мікрохвильову піч», яка може навіть перетворювати воду на плазму для створення тяги ^[78]. Momentus вже пропонує послуги космічного шатлу, використовуючи низьку вартість води для потенційної цінової конкуренції. Вони також запропонували амбітні проекти, наприклад, використання водяного буксира для підняття орбіти телескопа Габбл з метою продовження його роботи ^[79]. Хоча Momentus ще доводить свою комерційну життєздатність, компанія безсумнівно просунула технологію вперед, неодноразово продемонструвавши масштабовану водяну рушійну систему на орбіті.
Pale Blue (Японія): Стартап, заснований у Токійському університеті, Pale Blue — це назва, за якою варто стежити у сфері водяної тяги в Азії. У березні 2023 року водяний резістоджет-двигун Pale Blue вивів на орбіту супутник Sony EYE (проєкт Star Sphere) — це був перший запуск у космосі приватно розробленого японського водяного двигуна ^[80]. Двигун виконав двохвилинний імпульс, який змінив орбіту CubeSat згідно з планом, що стало великим досягненням для компанії ^[81]. Pale Blue пропонує низку двигунів: від серії PBR- (10, 20, 50) резістоджет-модулів для малих супутників до майбутнього водяного іонного двигуна PBI і навіть запланованого водяного двигуна Холла (PBH) до 2028 року^[82]. Їхній двигун PBR-20 (1 мН тяги, >70 с Isp) був випробуваний у польотах 2019 та 2023 років, а більший PBR-50 (10 мН тяги) стартував на свою першу місію на початку 2024 року ^[83]. У 2025 році Pale Blue планує продемонструвати перший у світі водяний іонний двигун розміром 1U на двох місіях D-Orbit rideshare (червень і жовтень) ^[84]. Японський уряд активно підтримує Pale Blue — у 2024 році компанія отримала до $27 мільйонів на розвиток водяної тяги для комерційних і оборонних застосувань (що свідчить про національний інтерес до нетоксичної тяги для супутників). Завдяки партнерствам (наприклад, з італійською компанією D-Orbit) і значному фінансуванню, Pale Blue прагне змінити ринок рушіїв для малих супутників за допомогою безпечних, заправних водяних систем.
Bradford Space (США/Європа): Після придбання Deep Space Industries у 2019 році Bradford Space успадкувала Comet water thruster і відтоді постачає його для кількох супутникових місій. Comet позиціонується як «перша у світі діюча система водяної тяги» і була впроваджена кількома замовниками ^[85]. Зокрема, супутники-першопрохідці HawkEye 360 та демонстраційний супутник Capella Whitney у 2018 році використовували двигуни Comet для підтримки орбіти ^[86]. Сіетлський виробник LeoStella також обрав двигуни Comet для супутників другого покоління BlackSky imaging satellites, які він виробляє, що свідчить про довіру до надійності Comet ^[87]. Двигун Comet забезпечує близько 17 мН тяги та 175 с питомого імпульсу ^[88], використовуючи електротермічний нагрівач для викиду водяної пари. Bradford позиціонує його як «безпечну для запуску» заміну гідразиновим системам для малих і середніх супутників ^[89]. Маючи офіси у США та Європі, Bradford також інтегрує технологію Comet у майбутні проєкти місій у глибокий космос (наприклад, їхній запропонований Xplorer космічний автобус для місій до астероїдів може використовувати водяну тягу для маневрування у глибокому космосі ^[90]). Із зростанням кількості супутникових угруповань виробництво Bradford перевірених у польоті водяних двигунів робить компанію ключовим постачальником для компаній, які прагнуть отримати нешкідливу тягу у великих масштабах.
ArianeGroup і європейські партнери (ЄС): У Європі великий аерокосмічний підрядник ArianeGroup взяв на себе лідерство у водневій тязі, маючи на меті оснащення супутників наступного покоління для LEO та MEO. На своєму майданчику в Лампольдсгаузені (Німеччина) команда ArianeGroup створила гібридний електрохімічний водяний двигун (дуже схожий на концепцію Hydros від Tethers) ^[91]. Наприкінці 2023 року вони розкрили деталі: система може електролізувати воду приблизно за 90 хвилин, а потім здійснювати 30-секундний двокомпонентний імпульсний запуск, із загальним питомим імпульсом близько 300 секунд ^[92]. Конструкція є модульною та масштабованою – вони можуть збільшувати кількість електролізерних елементів, розмір баку або кількість камер двигуна для задоволення різних вимог супутників ^[93]. ArianeGroup стверджує, що система може бути «втричі дешевшою» за поточні хімічні системи тяги для супутникових сузір’їв ^[94]. За підтримки ESA та DLR (німецьке космічне агентство), ArianeGroup планує провести демонстрацію на орбіті до осені 2026 року на супутнику ESMS, який використовуватиме водяний двигун для корекції орбіти та утримання позиції ^[95]. Ця демонстрація підтвердить роботу електролізера в умовах мікрогравітації та ефективність дворежимного двигуна у космосі. Інвестиції Європи свідчать про те, що вони розглядають водневу тягу як конкурентоспроможну та стійку альтернативу для супутникових мереж, особливо з огляду на майбутні регуляторні вимоги щодо «зелених» палив для зниження ризиків запуску.
Інші визначні стартапи: Окрім великих імен, згаданих вище, численні стартапи по всьому світу впроваджують інновації у водяну тягу. Aurora Propulsion Technologies (Фінляндія) пропонує малі ARM-серії водяні рушії для CubeSat, включаючи модулі для повного 3-осьового керування супутниками 1U–12U за допомогою крихітних водяних мікроструменів ^[96]. SteamJet Space Systems (Велика Британія) розробила відповідно названі Steam Thruster One та “TunaCan” thruster, які є компактними електротермічними водяними двигунами, що розміщуються у невикористаному об’ємі розгортальників CubeSat ^[97]. Вони були випробувані у польоті принаймні на одній місії CubeSat, що демонструє: навіть наносупутники можуть виконувати орбітальні маневри з невеликою кількістю нагрітої води ^[98]. У Франції ThrustMe (відомий йодовими електричними рушіями) досліджував воду як робоче тіло у деяких концепціях, а в Італії стартапи, що фінансуються ESA, також розглядають воду для верхніх ступенів малих ракет-носіїв або орбітальних буксирів. Додатково, цікавим учасником є URA Thrusters, який представив лінійку систем на водяній тязі – від холлового рушія, що може використовувати водяну пару або кисень ^[99], до “ICE” електролізних рушіїв, які поєднують розщеплення води та згоряння у масштабі MEMS ^[100], до Hydra hybrid, що поєднує холловий рушій із хімічним двигуном для гнучкої продуктивності ^[101]. Хоча деякі з них ще на стадії розробки, широта розвитку підкреслює одну річ: водяна тяга – це не одноразова новинка, а широкий технологічний рух, що приваблює новаторів у всьому світі.

Льотний прототип водяної рушійної системи HYDROS-C від Tethers Unlimited для CubeSat. Цей компактний блок містить водяні баки, електролізер, газові балони та ракетне сопло ^[102]. Такі системи залишаються інертними до виходу на орбіту, коли для розщеплення води на водень/кисень для тяги використовується сонячна енергія.

Місії та віхи: водяна тяга в дії

Реальні космічні місії останніх років довели здійсненність водяних двигунів і продовжують розширювати їхні можливості. Нижче наведено хронологію визначних місій і демонстрацій, що демонструють водяну пропульсію:

2018 – Перше використання на орбіті: Супутники HawkEye 360 Pathfinder (3 у формації) та радарний супутник Capella Space використовують водяні рушії Comet від DSI для підтримки орбіти після запуску в грудні 2018 року ^[103]. Вони стали першими комерційними супутниками, що працювали на водяному паливі, успішно виконали маневри та підтвердили працездатність рушія в космосі.
2019 – Демонстрація з МКС: 3U CubeSat AQT-D (Aquarius) Токійського університету, випущений з Міжнародної космічної станції, запускає свої водяні резисто-реактивні рушії на орбіті. Система досягає контролю орієнтації та невеликих змін орбіти, ставши першою японською демонстрацією водяної пропульсії в космосі. Ця місія довела, що багатосопловий водяний рушій може працювати в мікрогравітації, і заклала основу для подальших розробок Pale Blue ^[104].
2021 – NASA PTD-1:Pathfinder Technology Demonstrator-1, 6U CubeSat NASA, проводить перший тест водно-електролізної пропульсії на орбіті. Маючи близько 0,5 літра води, двигун Hydros PTD-1 виконує запрограмовані маневри, демонструючи, що розщеплення води на H₂/O₂ і їхнє згоряння може рухати супутник, як і очікувалося ^[105]. Місія, що тривала кілька місяців, підтвердила ефективність, безпечність і можливість повторного запуску системи, надаючи малим супутникам нову перевірену опцію для контролю орбіти.
2022 – Дебют Vigoride: Momentus запускає Vigoride-3 (свій перший орбітальний сервісний апарат) у травні 2022 року. Хоча початкові тести рушія були обмежені (апарат зіткнувся з деякими аномаліями на початку експлуатації ^[106]), місія заклала основу для поступового тестування водяної MET. Momentus встановлює контакт і навчається керувати новою пропульсією в реальних космічних умовах ^[107], готуючи покращення для наступних польотів.
2023 – Кілька успіхів: Цей рік став переломним із кількома перемогами водяної пропульсії:
- Momentus Vigoride-5 (січень 2023): Успішно виконує 35 запусків двигуна свого водяного MET на орбіті, піднімаючи свою орбіту та коригуючи орієнтацію, використовуючи лише водяні плазмові струмені ^[108]. Це є важливим доказом того, що більший апарат (~250 кг) може використовувати водяну тягу для значущих змін орбіти.
- Momentus Vigoride-6 (квітень 2023): Продовжує тестування і навіть виконує вставку на орбіту для клієнта (хоча через проблему з таймінгом програмного забезпечення виникла невелика помилка нахилу орбіти) ^[109]. Vigoride-6 залишається працездатним, ще раз підтверджуючи надійність системи тяги.
- Pale Blue EYE Demo (березень 2023):Sony’s EYE CubeSat виконує маневр підняття орбіти за допомогою водяного двигуна Pale Blue протягом ~120 секунд ^[110]. Успіх цієї демонстрації – просування супутника ближче до цільової орбіти для фотографування Землі – підтверджує орбітальну функціональність двигуна і широко висвітлюється як вхід Японії у водяну тягу ^[111].
- EQUULEUS біля Місяця (кінець 2022–2023): Хоча це не широко висвітлювалося у мейнстрімних ЗМІ, варто відзначити EQUULEUS, CubeSat JAXA-Університету Токіо, запущений до Місяця на Artemis I (листопад 2022), який мав водяну резистоджетну систему для коригування траєкторії ^[112]. Він використовував водяні двигуни для успішного виконання корекцій курсу на шляху до точки Лагранжа Земля-Місяць, продемонструвавши водяну тягу у цислунарному просторі – вперше для операцій за межами LEO.
2024 – Масштабування: Водяна тяга починає з’являтися на більшій кількості робочих супутників:
- Серійні запуски: Наступні партії супутників Hawkeye 360 і новіші SAR-супутники Capella продовжують використовувати водяні двигуни Comet у штатному режимі під підтримкою Bradford. Більше того, супутники BlackSky Gen-2, запущені у 2024 році, включають водяну тягу Comet для підтримки орбіти сузір’я супутників спостереження Землі ^[113].
- Нові запуски рушіїв: Більші рушії PBR-50 від Pale Blue здійснять свій перший запуск на початку 2024 року в рамках rideshare-місії для малих супутників (точна місія не розголошується), з метою забезпечити ~10 мН тяги для мікросупутника на орбіті ^[114]. Це починає кваліфікацію водяної тяги для більших класів малих супутників.
- Інфраструктура: Такі компанії, як Orbit Fab, оголошують плани зробити воду одним із варіантів пального для своїх запропонованих орбітальних паливних депо, а проєкт NASA TALOS розглядає водяні «дроп-баки» для буксирів у глибокому космосі — це відображає ширше визнання того, що вода стане частиною логістичного ланцюга космосу в найближчі роки.
2025 – Майбутнє та поточне: На порядку денному захопливі місії:
- Польоти Pale Blue D-Orbit: Перший водяний іонний рушій (PBI) буде випробуваний у польоті на Ion Satellite Carrier від D-Orbit у середині та наприкінці 2025 року ^[115]. Ці випробування виміряють високоефективну тягу та прокладуть шлях для комерційних іонних установок, які використовують воду замість ксенону чи криптону.
- Експеримент JAXA RAISE-4: Японське космічне агентство планує запустити демонстраційний супутник RAISE-4 у 2025 році, який має нести новітню рушійну систему Pale Blue (ймовірно, покращену PBI) для випробувань на низькій навколоземній орбіті ^[116].
- Комерціалізація Momentus: Momentus очікує перейти від суто випробувань до операційних місій, пропонуючи доставку корисного навантаження клієнтів. До 2025 року вони планують почати надавати послуги підняття орбіти — наприклад, доставляти малі супутники з орбіти rideshare до бажаної вищої орбіти — використовуючи виключно водяну тягу. Це стане лакмусовим тестом економічної доцільності водяних рушіїв у реальних місіях.
- Демонстрація водяного двигуна ESA: У Європі розпочинається фінальна підготовка до місії Spectrum Monitoring Satellite (ESMS), запланованої на 2026 рік, для якої до 2025 року водяна рушійна система буде інтегрована та проходити наземні випробування ^[117]. Якщо все пройде успішно, ця місія стане першим повномасштабним комерційним супутником, що використовує воду як основний рушій (а не лише як демонстраційну установку).

Ця хронологія демонструє чітке прискорення: від поодиноких експериментів кілька років тому — до кількох космічних апаратів, які вже сьогодні покладаються на воду, і ще багатьох у розробці. Кожен успіх підвищує довіру та накопичує досвід, що, у свою чергу, приваблює нових користувачів. До середини 2020-х водяна тяга виходить із експериментальної фази та стає інструментом у наборі засобів проєктувальників місій.

Художнє зображення малого супутника (кубсат Sony EYE), який у 2023 році використав водяний резистоджетний рушій Pale Blue для корекції своєї орбіти ^[118]^[119]. Ця демонстрація стала першим використанням водяної тяги в космосі японським стартапом, а зміна орбіти супутника підтвердила ефективність рушія.

Останні прориви (2024–2025) та що далі

Останні два роки відзначилися стрімким прогресом, і ця тенденція зберігається. Останні новини та події у 2024–2025 роках показують, що водяна тяга досягає нових висот:

Фінансування та підтримка галузі: Усвідомлюючи стратегічну цінність нетоксичної тяги, державні агентства інвестують у водяні рушії. У 2024 році японське METI надало Pale Blue багатомільярдну грантову підтримку (до ~$27 млн) для масштабування технології водяної тяги для комерційних і оборонних супутників ^[120]. Це фінансування допоможе Pale Blue збільшити рівень тяги та розробити більші системи для супутників більшого розміру. Європейські програми Horizon також фінансують рішення на основі екологічного пального, і водяні розробки тут у центрі уваги, про що свідчить підтримка ESA демонстрації ArianeGroup у 2026 році ^[121]. Навіть Міністерство оборони США виявило інтерес до безпечної тяги для CubeSat для проєктів Космічних сил, де безпечність води є перевагою.
Двигуни з підвищеною потужністю: У сфері технологій розробники прагнуть підвищити потужність і продуктивність водяних двигунів. Одним із проривів, що наближається, є водяні двигуни з ефектом Холла – поєднання ефективності плазмових двигунів Холла з водяним паливом. Запланований на 2028 рік двигун PBH від Pale Blue є одним із прикладів ^[122], а концептуальна система Hydra від URA Thrusters (подвійний Холл + хімічний) – ще одним ^[123]. Якщо ці розробки втіляться, вони зможуть виконувати місії, які наразі під силу лише хімічним рушіям або великим електричним двигунам, наприклад, швидкі зміни орбіти чи міжпланетні траєкторії, але з перевагою легкого дозаправлення водою. Крім того, компанія Momentus та інші досліджують, як ще більше підвищити питомий імпульс своїх MET, можливо, використовуючи вищі мікрохвильові частоти або нові резонансні камери для ефективнішого перегріву води. Питомий імпульс близько ~1000 с може стати досяжним у наступних ітераціях, що остаточно поставить водяні двигуни в один ряд із традиційними іонними двигунами за ефективністю.
Інтеграція у сузір’я супутників: 2024 рік ознаменувався першими значними багаторазовими використаннями водяної тяги у супутникових сузір’ях. Наприклад, кожен новий супутник для знімання BlackSky тепер оснащений водяним двигуном Bradford Comet для підтримки орбіти, тобто десятки ідентичних апаратів працюватимуть на водяному паливі протягом свого життєвого циклу ^[124]. Кластер другого покоління Hawkeye 360 (запущений 2022–2023) також використовує водяну тягу для польотів у формації. Таке масове впровадження саме по собі є проривом – водяна тяга вже не просто разовий експеримент, а стандартний компонент у деяких супутникових групах. У майбутньому багато запропонованих мегасузір’їв для IoT та спостереження Землі розглядають екологічно чисті варіанти тяги, і вода займає у цьому списку високе місце завдяки низькій вартості системи. Зі зростанням виробництва таких двигунів собівартість одиниці знижуватиметься, що ще більше стимулюватиме впровадження.
Нові застосування: Інженери знаходять креативні нові способи використання універсальності води. Одна з ідей, що розробляється, — це електролізне керування орієнтацією – використання невеликих кількостей електролізованого газу для точних реактивних струменів орієнтації з подальшим рекомбінуванням води у замкнутому циклі. Інша ідея — використання води як робочої маси у сонячно-термічній тязі: концентрувати сонячне світло для прямого нагріву води до пари для створення тяги (по суті, паровий котел у космосі, що працює від Сонця, і може бути дуже ефективним у внутрішній частині Сонячної системи). Дослідники також тестують водяний пропелент для посадкових апаратів і хоперів для Місяця/Марса. Місія NASA Flashlight для Місяця (хоча зрештою вона зіткнулася з проблемами) на ранніх етапах розглядала воду як можливий пропелент. І якщо дивитися далі, вода може стати пропелентом для ядерних термічних ракет або тяги з передачею енергії променем, де зовнішнє джерело енергії (наприклад, наземний лазер) нагріває воду на космічному апараті для створення тяги ^[125]. Доброзичлива природа води дозволяє реалізовувати такі нестандартні концепції, які були б немислимими з токсичними або рідкісними пропелентами.
Схвалення експертів: Революція водяної тяги не залишилася непоміченою лідерами космічної індустрії. Ентузіазм Кріса Хедфілда щодо водяних двигунів Momentus ^[126], а також цитати на кшталт «Я впевнений, що вода — паливо майбутнього» від європейських менеджерів проєктів ^[127], відображають зростаючий консенсус, що ця технологія залишиться надовго. В інтерв’ю та на конференціях (таких як Small Satellite Conference і Space Propulsion Workshop у 2024 році) експерти відзначали баланс безпеки та ефективності, який забезпечують водяні системи. «Хороша рушійна ефективність має поєднуватися з безпекою — PTD-1 відповідатиме цій потребі», — сказав Девід Маєр з NASA, представляючи перший демонстраційний водяний двигун ^[128]. Ця заява чітко пояснює, чому вода набирає популярності: вона ідеально поєднує високу ефективність хімічної тяги та безпеку електричної. Планувальники космічних місій дедалі частіше повторюють цю думку у професійних виданнях і на панелях.

Станом на 2025 рік траєкторія розвитку водяних двигунів для супутників явно спрямована вгору. Наступний великий крок ймовірно стане флагманською місією, яка справді покладається на водяну тягу для досягнення критичної мети – можливо, це буде місячний CubeSat, який використовує воду для виходу на орбіту Місяця, або сервісний апарат, що автономно заправляється на орбітальному складі й буксирує супутник. Щороку межі можливого розширюються. Якщо нинішні тенденції збережуться, наприкінці 2020-х ми можемо побачити, як водяні двигуни доставляють космічні апарати до астероїдів і назад, піднімають і знижують сотні супутників на орбіті, і все це з мінімальним впливом на довкілля та повною можливістю дозаправки у космосі. Те, що починалося як нетрадиційна ідея, перетворилося на практичну технологію, яка може зробити космічні операції більш доступними, сталими та гнучкими, ніж будь-коли раніше.

Висновок: Нова ера, яку рухає H₂O

Водяна тяга для супутників більше не є футуристичною концепцією – вона вже тут, доводячи свою ефективність місія за місією. За кілька років ми пройшли шлях від перших клубів водяної пари, що штовхали крихітний CubeSat, до повністю маневрених апаратів, які використовують воду для зміни орбіти та виконання складних операцій. Привабливість води як ідеального космічного пального полягає в її елегантній простоті. Як зазначено у звіті ESA про технології, вода – це «недостатньо використаний ресурс – безпечний у поводженні та екологічний», але містить «дві дуже горючі компоненти, якщо провести електроліз», фактично поєднуючи потужність ракетного пального у безпечній формі ^[129]. Ця подвійна природа – легке зберігання у рідкому вигляді, енергійне використання у газоподібному – дає воді унікальну перевагу.

Ми є свідками збігу факторів, які роблять водяні двигуни практичними: кращі малі електронасоси та нагрівачі, ефективніші сонячні панелі для їх живлення, 3D-друковані рушії, оптимізовані для пари чи плазми, і стрімко зростаючий попит на малі супутники, яким потрібна недорога тяга. Виклики (обмежена тяга, потреба у потужності) вирішуються завдяки інноваційній інженерії, і успіхи накопичуються. Важливо, що водяна тяга відповідає ширшому прагненню до сталого розвитку в космосі – зменшуючи використання токсичних хімікатів, забезпечуючи довговічність супутників через дозаправку, а також використовуючи позаземні ресурси. Вона перетворює воду з просто споживаного ресурсу для підтримки життя на універсальний засіб мобільності для космічної інфраструктури.

У масовій уяві «ракетне паливо» завжди було чимось екзотичним або небезпечним. Ідея, що вода – та сама речовина, яку ми п’ємо і використовуємо для купання – може відправляти супутники навколо Землі чи далі, захоплює уяву. Це знижує бар’єр для входу у космічні проєкти (не потрібне спеціалізоване паливо, лише винахідливість), і надихає на уявлення про космічні апарати, які зупиняються біля місячних крижаних шахт чи астероїдних резервуарів для дозаправки. Технологія все ще розвивається, але її траєкторія свідчить, що водяні двигуни можуть стати такими ж звичними у супутниках, як електродвигуни на батареях у автомобілях. Як пожартував один з керівників галузі, стара фраза «додай просто води» цілком може стати девізом майбутнього космічних подорожей.

На завершення, водяна тяга для супутників є зрушенням парадигми у напрямку безпечніших, чистіших і, зрештою, масштабніших космічних операцій. Від малих CubeSat до потенційних міжпланетних зондів, скромна молекула H₂O доводить, що має все необхідне, щоб відправити нас далі. Оскільки імпульс (і це не гра слів) продовжує наростати, не дивуйтеся, коли наступний заголовок буде: “Космічні апарати на водяному паливі досягають Місяця – і летять далі.” Настала епоха водяних ракет, і вона відкриває океан можливостей для наступного покоління космічних досліджень ^[130], ^[131].

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