El Proyecto Pathfinder Technology Demonstrator ( PTD ) de la NASA es una serie de demostraciones técnicas de tecnologías a bordo de una serie de nanosatélites conocidos como CubeSats , que proporcionan mejoras significativas en el rendimiento de estas versátiles naves espaciales. Cada una de las cinco misiones PTD planificadas consta de un CubeSat de 6 unidades (6U) con paneles solares ampliables. [3]
Se espera que la calificación de vuelo y la demostración de estas tecnologías llevadas a bordo de las misiones PTD beneficien a futuras misiones gubernamentales y comerciales. Estos incluyen sistemas de propulsión y subsistemas que estabilizan y apuntan la nave espacial con alta precisión para utilizar un sistema de comunicaciones láser capaz de banda ancha de alta velocidad.
La primera misión, PTD-1, estaba programada para su lanzamiento en diciembre de 2020 en un cohete Falcon 9 , desde Cabo Cañaveral, como parte de la misión ELaNa 35 de viaje compartido , [4] lanzada el 24 de enero de 2021 y demostró HYDROS- Sistema propulsor a base de agua C. PTD-3 se lanzó el 25 de mayo de 2022 en el viaje compartido SpaceX Transporter-5 y demostró el sistema de comunicación por infrarrojos TBIRD. [5]
El Proyecto Pathfinder Technology Demonstrator (PTD) está dirigido por el Centro de Investigación Ames de la NASA en California , en colaboración con el Centro de Investigación Glenn de la NASA en Ohio . El proyecto PTD está gestionado y financiado por el Programa de Tecnología de Pequeñas Naves Espaciales (SSTP) de la NASA dentro de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial. El objetivo general es probar la física de nuevas tecnologías clave para mejorar las naves espaciales pequeñas y hacerlas capaces de alcanzar nuevos destinos y operar en nuevos entornos. [6] [7] Estas tecnologías se probarán en órbita terrestre baja para posibles aplicaciones futuras en pequeñas naves espaciales que operen en órbita terrestre o en el espacio profundo. [7] Las tecnologías demostradas por los vuelos PTD pueden ser aplicables y escalables a naves espaciales más grandes. [7]
El proyecto planea volar cinco misiones orbitales CubeSat 6U, codificadas PTD-1 a PTD-5, en intervalos de 6 meses, cada vuelo evaluando diferentes tecnologías. [8] Cada misión tendrá una vida útil de 90 días después de su lanzamiento en la órbita terrestre baja . [6] Cada nave espacial incluirá diferentes cargas útiles de prueba, como sistemas de propulsión para el mantenimiento de estaciones orbitales, maniobras y tránsito interplanetario, comunicaciones láser de gran ancho de banda o sistemas de control de actitud (orientación) de alta precisión para estabilizar la nave espacial y apuntar los instrumentos designados con alta precisión. exactitud. [6] [7]
Ejemplos de sistemas novedosos que se probarán son un propulsor de electropulverización, una propulsión basada en agua y un sistema de control de actitud muy preciso . [6]
El 12 de febrero de 2016 se emitió una solicitud de propuesta (RFP) NNA16574335R para la entrega de una nave espacial CubeSat 6U calificada para vuelos espaciales que será operada por la NASA para su proyecto Pathfinder Technology Demonstrator (PTD) para acomodar subsistemas tecnológicos , en lo sucesivo denominado el carga útil. Está prevista una demostración de vuelo para un sistema de propulsión de bajo empuje con opciones para cuatro demostraciones tecnológicas posteriores. Las misiones de seguimiento pueden incluir cargas útiles como sistemas de propulsión de mayor empuje o cargas útiles como comunicaciones ópticas o sistemas de control y determinación de actitud de alta precisión. Fecha de respuesta a la solicitud de propuesta: 4 de abril de 2016. [6]
La nave espacial PTD-1 se encuentra actualmente en desarrollo y fabricación. Demostrará un sistema de propulsión con un propulsor a base de agua obtenido de la electrólisis del agua . Mientras está en órbita, el sistema separa el agua a bordo en propulsores de hidrógeno y oxígeno aplicando una corriente eléctrica a través del agua. El lanzamiento de PTD-1 está programado para diciembre de 2020 como parte de la misión ELaNa 35 de viaje compartido a bordo de un cohete Falcon 9 . [4] [ necesita actualización ]
PTD-1 se lanzó el 24 de enero de 2021 en la misión Transporter-1 de viaje compartido de SpaceX .
HYDROS es una tecnología híbrida química/eléctrica para proporcionar propulsión utilizando agua. Utiliza una celda de electrólisis para dividir el propulsor de agua en hidrógeno y oxígeno gaseosos que se almacenan bajo presión en tanques separados. Luego, el sistema quema la mezcla de hidrógeno y oxígeno en una simple boquilla de propulsor para proporcionar hasta 1 Newton y un impulso específico de 258 segundos. Este sistema de propulsión está siendo desarrollado por Tethers Unlimited, Inc.
En agua pura, en el cátodo cargado negativamente, tiene lugar una reacción de reducción en la que los electrones (e − ) del cátodo se transfieren a cationes de hidrógeno para formar gas hidrógeno. La media reacción , equilibrada con ácido, es:
En el ánodo cargado positivamente, se produce una reacción de oxidación que genera oxígeno gaseoso y le da electrones al ánodo para completar el circuito:
El sistema de propulsión utiliza la electricidad generada por los paneles solares para alimentar la electrólisis del agua en miniatura. La demostración probará el rendimiento de la propulsión mediante cambios programados en la velocidad y altitud de la nave espacial.
PTD-2 es una misión de demostración de tecnología CubeSat 6U para demostrar un sistema mejorado de control y determinación de actitud que se desarrolló bajo el Programa Tipping Point. El diseño HyperXACT proporcionará una mejora 5 veces mayor en confiabilidad y orientación sobre muchos sistemas de última generación, manteniendo el factor de forma 1/2 U. [12]
PTD-3, un cubesat de 6U, lanzado el 25 de mayo de 2022 en la misión de viaje compartido Transporter-5 de SpaceX , incluye la prueba de comunicaciones láser 3U TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) . [13] [14] TBIRD enviará datos a 200 Gbps desde LEO a estaciones terrestres. [15] Para diciembre de 2022, TBIRD demostró transferencias de datos de 100 Gbps desde una órbita de 300 millas a la Tierra, y planea probar 200-1000 Gbps. [16] El 28 de abril de 2023, se logró un rendimiento de 200 gigabits por segundo (Gbps). [17]
Un cubesat de 6U para demostrar el sistema solar integrado liviano y una Tenna (LISA-T), un sistema solar desplegable de muy alta potencia y bajo volumen con una antena integrada. LISA-T está siendo desarrollado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. LISA-T ofrece menor masa y volumen almacenado, así como una mayor potencia por unidad de masa en comparación con la tecnología de paneles solares disponible actualmente. A diciembre de 2023 no hay fecha de lanzamiento fijada. El nanosatélite se lanzará junto con el PTD-R en la misión Transporter-11 de SpaceX desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg . [18] [3] [19]
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .