El mundo no es suficiente ( WINE ) es un proyecto estadounidense que desarrolla un sistema de motor de vapor recargable para la propulsión de naves espaciales . WINE desarrolló un método para extraer volátiles del hielo, regolito rico en hielo y suelos hidratados y lo utiliza como propulsión de vapor que permite a la nave espacial repostar combustible varias veces y tener una vida útil extraordinariamente larga. Esto permitiría que una sola nave espacial visitara múltiples asteroides , cometas o varios lugares de aterrizaje en un mundo helado como la Luna, Marte, Plutón, Encelado, Ganímedes, Europa, etc.
Los sistemas de recolección y propulsión se probaron con éxito en diciembre de 2018 en un prototipo de pequeña nave espacial en condiciones simuladas de asteroides. WINE es un proyecto conjunto de Honeybee Robotics , la Universidad de Florida Central y la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle en Florida.
WINE es un proyecto conjunto de Honeybee Robotics , la Universidad de Florida Central (UCF) y la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle (ERAU) en Florida, destinado a facilitar la utilización de recursos in situ (ISRU) del agua como parte crítica de la sostenibilidad y el costo. -exploración espacial efectiva. [1] [2] [3] [4] [5] WINE fue concebido por el científico investigador planetario Philip Metzger de la Universidad de Florida Central y Kris Zacny de Honeybee Robotics. [6] [7]
El equipo desarrolló y probó un prototipo de nave espacial que recolecta hielo de agua local "para la exploración eterna del espacio" utilizando vapor como propulsión. [8] [9] [10] El sistema emplea un taladro para extraer y extraer hielo de agua de la superficie del suelo ( regolito ), purificar el agua y calentarla para usarla como vapor comprimido para la propulsión. El reabastecimiento de combustible se puede repetir indefinidamente en diferentes cuerpos helados dentro del Sistema Solar o en múltiples lugares de aterrizaje en mundos helados con baja gravedad como Plutón, Encelado, Europa y la Luna. [11] [12]
A partir de enero de 2019, el desarrollo y las pruebas están financiados por el programa de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas (SIBIR) de la NASA. [8] [13] [14]
Honeybee Robotics está desarrollando dos versiones de recolectores de agua: el 'Spider System' es para módulos de aterrizaje destinados a "caminar" o despegar nuevamente utilizando energía de vapor, y PVEx para grandes vehículos exploradores destinados a recolectar y transportar el agua para otros fines. El agua extraída se almacena en un tanque y puede usarse para propulsión de vapor o transportarse a otros lugares para otros usos.
El sistema de extracción de agua Spider cuenta con múltiples sistemas integrados en las patas del módulo de aterrizaje de la nave espacial para proporcionar un mayor volumen de procesamiento y redundancia del sistema. Puede perforar compuestos cementados, helados y minerales que pueden ser tan duros como el hormigón. La arquitectura permite que cada perforadora actúe también como fuerza de anclaje mientras toman muestras de material rico en agua. [7] El agua almacenada puede calentarse hasta convertirse en vapor y usarse para mover las patas del módulo de aterrizaje como lo hace una araña para caminar, o usarse como un propulsor para volar a diferentes sitios de aterrizaje o para viajar a múltiples cuerpos helados.
El Extractor Planetario de Volátiles (PVEx) es una variante que se monta mejor en un rover grande equipado con generadores termoeléctricos de radioisótopos . Cuenta con una barrena de extracción de muestras de doble pared con una pared interior calentada para extraer volátiles del hielo, regolito rico en hielo y suelos hidratados de cuerpos helados. [5] La perforadora de doble pared penetra el material helado y calienta el núcleo rico en volátiles, lo que hace que el agua y otros volátiles se conviertan en gas. Este gas está contenido en el sistema y fluye hacia una trampa fría, donde se condensa en un sólido y puede transferirse a un tanque de almacenamiento en otro vehículo o depósito. El sistema combina minería y extracción en un solo paso. [17] [18] Perfora hasta una profundidad objetivo, obtiene una muestra de núcleo de 5 cm (2,0 pulgadas), la calienta y captura los volátiles en un condensador sobre la superficie. Una vez completada la extracción, se retrae el sacatestigos y se deja el núcleo de regolito seco.
Las pruebas iniciales en 2016 se realizaron en piedra caliza y bloques de hielo para evaluar los aspectos mecánicos del sistema. La variante PVEx apuntó a una profundidad de 50 cm (20 pulgadas) en piedra caliza en 10 minutos y una profundidad similar en bloques de hielo de -20 °C (-4 °F) en 7 minutos. Las primeras pruebas de rendimiento en condiciones análogas espaciales midieron una eficiencia de extracción de agua del 87 % y requirieron una energía de extracción de 1,7 Whr/g; la potencia necesaria es de 60 vatios durante 40 minutos. [19] [20] Para recolectar 30 kg de agua por día, el corer PVEx necesitaría dos generadores MMRTG . [19] Para demandas menores, puede utilizar paneles solares.
Más tarde, en 2016, el equipo experimentó con varios mecanismos de minería que se adaptaron al tamaño más pequeño de una nave espacial WINE. Las pruebas mineras extrajeron agua de un simulante de regolito lunar que contenía hielo. Las pruebas también extrajeron agua del simulante de regolito de asteroide que estaba físicamente seco (no contenía agua ni hielo), porque liberó el agua que había quedado encerrada dentro de la estructura cristalina de sus minerales filosilicatos . Los filosilicatos abundan en los asteroides carbonosos . Se descubrió que esta agua extraída del asteroide contenía grandes cantidades de dióxido de carbono disuelto, metales y materia orgánica debido a la composición masiva del asteroide simulado, pero el equipo no consideró que esto fuera un obstáculo para la propulsión de vapor. Basándose en los resultados, seleccionaron el descorazonador PVEX para desarrollarlo adicionalmente en un prototipo WINE integrado. [4]
El equipo probó con éxito el prototipo integrado el 31 de diciembre de 2018 [9] en condiciones simuladas de vacío y baja temperatura en el espacio exterior mientras recolectaba agua congelada de un regolito de asteroide simulado. [14] En cuestión de minutos, la nave espacial del tamaño de un microondas extrajo el agua del regolito artificial hidratado y despegó dentro de la cámara de vacío utilizando propulsores de vapor. [9] [14] [21] [10]
Se espera que los componentes del sistema alcancen el nivel de preparación tecnológica 5 (TRL 5) en 2019. [7] Aunque la investigación está financiada por la NASA, este sistema de recolección de agua está disponible para que empresas privadas lo utilicen en asteroides, cometas, la Luna, Ceres, Europa, Titán, Plutón, los polos de Mercurio o cualquier lugar donde haya agua y una gravedad suficientemente baja. [22] [17] [14]
La nave espacial utiliza paneles solares desplegables para generar energía eléctrica para extraer y producir vapor, o podría utilizar generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) para ampliar el alcance potencial de estas tolvas planetarias a Plutón y otros lugares alejados del Sol. [9] El agua se calienta y se deja escapar como vapor presurizado a través de una boquilla propulsora para producir empuje . Alternativamente, el vapor se utiliza para iniciar el movimiento mecánico como una máquina de vapor .