NASA test CubeSat met twee soorten raketmotoren op één brandstoftank

Ingenieurs van NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, hebben de afgelopen maanden een reeks zware tests uitgevoerd op een nieuwe CubeSat ter grootte van een grote schoenendoos. De satelliet, onderdeel van de ASCENT Propulsion Dual Mode-missie, moet in een baan om de aarde bewijzen dat je met één brandstoftank twee compleet verschillende soorten raketmotoren kunt aandrijven. Als de demonstratie slaagt, kunnen toekomstige ruimtevaartuigen lichter, compacter en veiliger worden gebouwd.

Twee motoren, één tank

Satellieten hebben normaal gesproken twee aparte voortstuwingssystemen nodig. Voor snelle manoeuvres, zoals het bereiken van de juiste baan, gebruiken ze een krachtige chemische motor met hoge stuwkracht. Voor fijnere, langdurige bijsturingen - zoals het vasthouden van een positie - is een zuinige elektrische motor met lage stuwkracht efficiënter. Beide systemen hebben traditioneel hun eigen brandstoftank en eigen leidingwerk nodig, wat veel gewicht en ruimte kost. Het ASCENT-project doorbreekt dat patroon met een niet-toxische stuwstof die ook wel ASCENT heet. Deze ene vloeibare stuwstof voedt zowel een krachtige verbrandingsmotor als kleine elektrosproeimotoren, vanuit dezelfde centrale tank. Dat scheelt massa en volume, wat betekent dat er meer ruimte overblijft voor wetenschappelijke instrumenten of dat een missie op een kleinere, goedkopere raket mee kan.

Samenwerking tussen meerdere partijen

Hoewel NASA Marshall de missie leidt, komt de techniek van meerdere Amerikaanse partners samen. Het Massachusetts Institute of Technology (MIT) ontwikkelde de elektrosproeimotoren voor de zuinige, langzame manoeuvres. Bedrijf Plasma Processes bouwde de chemische module voor de krachtige stuwkracht, en de Georgia Institute of Technology zette de losse onderdelen samen tot een compleet werkend ruimtevaartuig. Projectmanager Nehemiah Williams van NASA Marshall benadrukt dat vooral het op elkaar afstemmen van al die onderdelen de grootste uitdaging was: elk team bouwde een eigen stukje, maar het geheel moet naadloos samenwerken zodra de satelliet in de ruimte vliegt.

Streng getest vóór lancering

Voordat een ruimtevaartuig veilig kan opereren in een baan om de aarde, moet het een reeks strenge tests doorstaan. In het Small Spacecraft Servicing and Integration Lab van Marshall voerden ingenieurs de afgelopen maanden uitgebreide lektesten uit op de hardware. Omdat het systeem met één tank twee verschillende soorten motoren voedt, is het cruciaal dat alle leidingen en kleppen volledig lekvrij zijn. Daarom testten de teams de satelliet met onder druk gebracht heliumgas in een vacuümkamer, om te controleren of alle afdichtingen bestand zijn tegen de omstandigheden in de ruimte. Die test verliep succesvol: de afdichtingen bleken naar behoren te werken. Daarmee is een belangrijke horde genomen richting de daadwerkelijke lancering van de demonstratiemissie.