ヨーロッパの通信事業者ユーテルサットの新しい衛星は、何ができるかというと軽量です。 金曜日の夜にアリアン 5 ロケットで宇宙に打ち上げられる予定のこのハイテク装置の重さは 3.5 トンです。古典的な化学ドライブを搭載していれば、重量は約2トン重かっただろう、と製造会社エアバス・ディフェンス・アンド・スペース社の衛星事業ディレクター、アルノー・ド・ロズネー氏は語る。 「ユーテルサット 172B」は、電気推進だけで動作するヨーロッパ初の通信衛星です。
電気ドライブはもはやパイオニアではありません
将来的には、多くの衛星が純粋に電気的に電力供給される可能性があります。 「私たちは現在、電気ドライブがもはやパイオニアとはみなされない段階にいます。これは徐々に標準になりつつあります」とドイツ航空宇宙センター (DLR) のリサ マーティン ペレス氏は言います。 「遅かれ早かれ、すべてが電動化されると思います。」 エアバスでは、「ユーテルサット 172B」はほんの始まりにすぎませんが、最近では顧客の 50% が、新規注文については完全に電動化を決定しています。
これには大きな利点があります。 効率が大幅に向上し、宇宙に持ち込む燃料が大幅に少なくなります。したがって、ペイロードのためのスペースが増えるか、衛星が軽量になるかのどちらかです。小型衛星はより安価な打ち上げロケットを使用して宇宙に到達できるため、これによりオペレーターの費用が節約されます。
電気自動車や電動ドローンとは異なります
電気宇宙推進は、電気自動車や電動ドローンとは仕組みが大きく異なります。 DLR の David Futterer 氏が説明するように、これには単純な理由があります。真空では、押しのけるものが何もありません。 「宇宙では、前進するために何らかの形で燃料が必要です。従来の推進システムでは、これらは相互に反応する化学物質です。」 「実際には、それは小さな爆発であると想像できます」とフッターラー氏は言います。これにより、宇宙船を前方に押す推力が発生します。
「電気エンジンには希ガス、通常はキセノンが含まれており、これはイオン化、つまり電気的に励起されて、電場を使用して推進ノズルから放出され、推力が発生します。」このため、イオンエンジンとも呼ばれます。必要な電力は、通信衛星にすでに必要とされているソーラーパネルから供給されます。
大きな欠点は、推力が化学エンジンに比べて大幅に弱いことです。そのため、電気駆動装置はこれまで主に宇宙での位置補正に使用されてきました。衛星が高度 36,000 キロメートルの軌道に到着すると、衛星がドリフトしないように軌道を補正する必要があることがあります。
目標に到達するまでの時間が長くなる
「ユーテルサット 172B」は現在、航行に電気駆動装置も使用しています。アリアン ロケットはフランス領ギアナのヨーロッパ宇宙港クールーから離陸した後、いわゆるトランスファー軌道に乗せます。そこから、衛星は自らの力で最終軌道に乗らなければなりません。推力が弱いため、目的地に到達するまでに従来の原理に基づくモデルに比べて大幅に時間がかかり、数日ではなく数か月かかります。これは、通信事業者が新しい衛星で収益を得るまでにさらに時間がかかることを意味します。
アメリカのエアバスのライバルであるボーイングは、2015年に完全電気通信衛星を製造し宇宙に送り込んだ最初のメーカーとなった。 Esa の支援を受けて、ブレーメンに本拠を置く企業 OHB は、3 トン未満の小型電動通信衛星用の Electra プラットフォームを開発しています。最初の開始は 2021 年に予定されています。
衛星通信事業者に対する価格圧力が高まっている
DLR の専門家フッターラー氏は、電動化傾向の理由は技術の成熟度の高まりだけでなく、市場の再考であると見ています。エアバスのマネージャーであるアルノー・ド・ロズネー氏は、「私の分析では、衛星は打ち上げロケットに適応していると考えられます。興味深い価格を提示する新しい航空会社が市場に登場しましたが、より小さな荷物を積むためのスペースしかありません。」と述べています。
電気駆動装置は、深宇宙への研究ミッションに長い間使用されてきました。 2003年、ヨーロッパ初の月探査機「Smart-1」が地球の伴星に飛来した。アメリカの宇宙探査機「ディープ・スペース1号」は、イオン推進を初めて利用した。電気駆動装置は長時間継続的に加速するため、最終的には非常に高い速度に達します。
NASAは、将来の有人火星ミッションを視野に入れて電気駆動装置の研究も行っている。 「実際に電気駆動装置で人を輸送したい場合は、エンジンをさらに大きくし、より大きな推力を提供する必要があります」と DLR のリサ マーティン ペレス氏は言います。 「私たちはそれに取り組んでいます。」