Kreios Space ने Kongsberg NanoAvionics सोबत हातमिळवणी केली आहे, जेणेकरून अतिशय कमी पृथ्वी कक्षात (very-low-Earth orbit - VLEO), म्हणजेच १५०-३०० किमी बँडमध्ये, वातावरणीय इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन सिस्टमने सुसज्ज असलेला २०० किलोचा मायक्रोसॅटेलाइट (microsatellite) प्रक्षेपित करता येईल. या बँडमध्ये बहुतेक उपग्रह काही महिन्यांतच नष्ट होतात. जर ही चाचणी यशस्वी झाली, तर उपग्रह हवेचा वापर करून हवेत टिकून राहू शकतील, ज्या हवेचा प्रतिकार त्यांना सध्या करावा लागतो. यामुळे जड आणि महागड्या रासायनिक इंधनाची गरज कमी होईल.

VLEO ही समस्या का आहे?

VLEO उंचीवर, उरलेले ऑक्सिजन आणि नायट्रोजनचे रेणू मोजण्यायोग्य 'ड्रॅग' (drag - हवेचा रोध) निर्माण करतात. हा रोध कक्षीय वेग कमी करतो आणि प्रोपल्शनशिवाय असलेला उपग्रह काही आठवड्यांत किंवा महिन्यांत पृथ्वीकडे खेचला जातो. हेच कण उपग्रहाच्या पृष्ठभागाची झीज देखील करतात, ज्यामुळे मिशनचे आयुष्य कमी होते. पारंपारिक थ्रस्टर्स (thrusters) इंधन सोबत नेऊन या रोधाची समस्या सोडवतात, परंतु अतिरिक्त वजनामुळे पेलोड क्षमता कमी होते आणि प्रक्षेपण खर्च वाढतो.

"हवा-इंधन-म्हणून" (air-as-fuel) कसे कार्य करते

Kreios ची ही प्रणाली एका लहान व्हॅक्यूम क्लीनर आणि इलेक्ट्रिक थ्रस्टरचे एकत्रित रूप आहे. एक 'इंटेक स्कूप' (intake scoop) सभोवतालचे O₂ आणि N₂ रेणू गोळा करते. उपग्रहावरील ऊर्जा स्त्रोत या वायूचे आयनीकरण (ionise) करतो, ज्यामुळे त्याचे रूपांतर प्लाझ्मामध्ये—म्हणजेच एक प्रभारित वायूमध्ये—होते. त्यानंतर हा प्लाझ्मा इलेक्ट्रिक नोजलद्वारे बाहेर सोडला जातो, ज्यामुळे निर्माण होणारा थ्रस्ट हवेचा रोध (drag) कमी करण्यास मदत करतो. परिणामी, ज्या वातावरणा मुळे उपग्रहाचा वेग मंदावतो, तेच वातावरण त्याला पुढे ढकलण्यासाठी इंधन म्हणून काम करते.

या दृष्टिकोनामुळे दोन तात्काळ फायदे मिळण्याची शक्यता आहे:

  • वजनाची बचत – स्वतंत्र इंधन टाक्या किंवा मोठे रासायनिक थ्रस्टर्सची गरज नसल्यामुळे, सेन्सर्स किंवा कम्युनिकेशन उपकरणांसाठी अतिरिक्त वजन वापरता येईल.
  • मिशनचा वाढलेला कालावधी – सततच्या थ्रस्टमुळे उपग्रह काही महिन्यांच्या ऐवजी अनेक वर्षे VLEO मध्ये राहू शकतो, ज्यामुळे उच्च-रिझोल्यूशन इमेजिंग आणि कमी लॅटन्सी (low-latency) असलेले लिंक्स मिळवणे शक्य होईल, जे केवळ वातावरणाच्या दाट भागांमुळेच शक्य आहे.

उद्योगासाठी याचे महत्त्व

जर Kreios ची चाचणी यशस्वी झाली, तर अर्थ निरीक्षण (Earth-observation), दळणवळण आणि IoT कॉन्स्टेलेशन चालवणारे ऑपरेटर्स प्रक्षेपण खर्च कमी करू शकतील आणि डेटाची गुणवत्ता सुधारू शकतील. जमिनीच्या जवळ असल्यामुळे अधिक स्पष्ट चित्रे मिळतील; तसेच लो-ऑर्बिट रिलेवर अवलंबून असलेल्या ब्रॉडबँड सेवांसाठी लॅटन्सी कमी होईल. उपग्रह डेटावर अवलंबून असलेल्या कंपन्या—जसे की लॉजिस्टिक कंपन्या, बांधकाम व्यवस्थापक, अचूक कृषी पुरवठादार—यांना अधिक जलद आणि तपशीलवार माहिती मिळण्याचा फायदा होईल.

हे तंत्रज्ञान नवीन जोखीम देखील आणते. प्रतिकूल वातावरणात प्लाझ्मा तयार करण्यासाठी विश्वसनीय ऊर्जेची आवश्यकता असते; इतर पेलोडशी तडजोड न करता प्रणालीला सौर पॅनेलपासून पुरेशी वीज मिळवणे आवश्यक आहे. थ्रस्टची पातळी मर्यादित असल्याने, अचूक कक्षा राखण्यासाठी प्रगत कंट्रोल सॉफ्टवेअरची गरज भासेल. आयनाइज्ड एक्झॉस्टच्या (ionised exhaust) दीर्घकाळ संपर्कामुळे अंतराळयानाच्या पृष्ठभागाची झीज वेगाने होऊ शकते, हा असा घटक आहे ज्याचे दीर्घकालीन उड्डाणांमध्ये अद्याप मोजमाप केलेले नाही.

पुढे काय?

Kreios या वर्षाच्या अखेरीस टेस्ट बस प्रक्षेपित करण्याचे नियोजन करत आहे, ज्याचे लक्ष्य वातावरणीय घनता वाढवण्यासाठी १५० किमीची वर्तुळाकार कक्षा असेल. हे मिशन काही महिन्यांच्या कालावधीत थ्रस्ट कार्यक्षमता, वीज वापर आणि सामग्रीची झीज (material degradation) यावर लक्ष ठेवेल. यश मिळाल्यास, मायक्रोसॅटेलाइट्ससाठी "हवा-इंधनित" (air-fuelled) प्रोपल्शन किट्स देणारी व्यावसायिक सेवा सुरू होऊ शकते आणि इतर स्टार्टअप्सनाही अशाच संकल्पनांचा शोध घेण्यास प्रेरणा मिळू शकते.

सारांश

वातावरणीय रोधाचे (drag) थ्रस्टमध्ये रूपांतर करणे VLEO मिशनच्या अर्थशास्त्राला नवीन रूप देऊ शकते. उपग्रहांना खाली खेचणाऱ्या कणांचाच वापर करून, Kreios Space त्यांना अधिक काळ, स्वस्त आणि उच्च कार्यक्षमतेने कक्षात ठेवण्याचे उद्दिष्ट ठेवत आहे. आगामी उड्डाणातून ही कल्पना प्रयोगशाळेतील भौतिकशास्त्रातून दैनंदिन अंतराळ कार्यामध्ये रूपांतरित होऊ शकते की नाही, हे स्पष्ट होईल.