Hiermee kunnen satellieten jaren op rij in een lage baan rond de aarde cirkelen.

Afhankelijk van het onderzoek dat je wilt doen, kan het soms fijn zijn om een satelliet in een lage baan rond de aarde te plaatsen. Je moet dan bijvoorbeeld denken aan een afstand van zo’n 250 kilometer van het aardoppervlak. Het nadeel van zo’n lage baan is echter dat de satelliet weerstand ondervindt van de atmosfeer waardoor zijn baan verandert. Het betekent heel concreet dat je de satelliet eigenlijk continu een zetje moet geven om ervoor te zorgen dat deze in een stabiele baan blijft draaien.

GOCE
Dat probleem loste ESA in 2009 op met behulp van een speciaal aandrijvingssysteem dat geen brandstof verbruikte, maar gebruik maakte van xenon. Het stelde de organisatie in staat om de satelliet GOCE jarenlang in een lage baan rond de aarde te houden. En wel door de xenon om te zetten in snelbewegende ionen die aan de achterzijde van de satelliet worden uitgestoten en zo gelijktijdig de satelliet wat extra snelheid geven. Maar ook deze oplossing had een nadeel: toen de 40 kilogram xenon aan boord van GOCE op was, was de missie voorbij.

Luchtmoleculen
En daarom onderzocht ESA in de jaren erna een andere oplossing, waarbij geen xenon maar atmosferische moleculen werden ingezet om satellieten een zetje te geven. “Dit project begon met een nieuw ontwerp om luchtmoleculen uit de top van de aardatmosfeer – op zo’n 200 kilometer hoogte en met een snelheid van zo’n 7,8 kilometer per seconde – op te scheppen en als aandrijving te gebruiken,” vertelt onderzoeker Louis Walpot. Er werd een compleet nieuwe motor bedacht die in theorie kon draaien op moleculen die we in de lucht aantreffen. Maar werkte het ook in de praktijk? Dat hebben onderzoekers onlangs getest en de resultaten zijn bemoedigend.

Succes
“Eerst keken we of we onze motor herhaaldelijk konden starten met xenon,” legt Walpot uit. Vervolgens werd de xenon deels vervangen door een mix van stikstof en zuurstof (zoals we die ook in de atmosfeer vinden). Dat werkte. En dus gingen de onderzoekers nog een stap verder. “Uiteindelijk werd het systeem herhaaldelijk opgestart met alleen atmosferische drijfgassen. Dit resultaat betekent dat ademende motoren niet langer een theorie, maar een haalbaar, werkend concept zijn, dat klaar is om ontwikkeld te worden en op een dag aan de basis van een nieuwe klasse ruimtemissies zal staan.”

Dergelijke motoren kunnen niet alleen gebruikt worden voor aardonderzoek, maar ook ingezet worden op het randje van de atmosfeer van andere planeten. Alleen zullen ze dan op net weer andere drijfgassen draaien. In het geval van Mars bijvoorbeeld op CO2.