Satelity poháněné vodou? Revoluční pohonná látka měnící kosmické lety

Představte si budoucnost, kde jsou satelity poháněny ne toxickými palivy nebo vzácnými plyny, ale obyčejnou vodou. Možná to zní jako science fiction, ale satelitní pohony na vodu se rychle stávají realitou. Tyto nové pohonné systémy používají H₂O jako pohonnou látku – buď vystřelují přehřátou páru, nebo rozkládají vodu na vodík a kyslík pro spalování – aby manévrovaly kosmickými loděmi na oběžné dráze. Výhody jsou zřejmé: voda je levná, dostupná, ekologická a mnohem bezpečnější na manipulaci než tradiční raketová paliva esa.int, nasa.gov. Jak řekl vysloužilý astronaut Chris Hadfield, možnost pohánět kosmické lodě pouze solární energií a destilovanou vodou je „velká svoboda“, zvláště když je voda ve vesmíru široce dostupná (od měsíčních kráterů po led komet) spaceref.com. V této zprávě se ponoříme do toho, jak pohon na vodu funguje, jaké má výhody a nevýhody, a do nejnovějších průlomů (až do roku 2025), které posouvají tuto technologii z experimentálních ukázek do běžného použití.

Jak fungují satelitní trysky poháněné vodou?

Sama voda nehoří jako běžné palivo – je to reakční hmota, která je energizována a vypuzována, aby vytvořila tah. Existuje několik důmyslných způsobů, jak inženýři umožnili vznik motorů na vodu:

• Pohon parou (elektrotermální trysky): Nejjednodušší přístup je ohřát vodu na vysokotlakou páru a vypouštět ji tryskou, čímž vzniká tah. Tyto „parní raketové“ nebo rezistojetové konstrukce využívají elektrické ohřívače nebo mikrovlnnou energii k varu vody. Například vozidlo Vigoride společnosti Momentus Space používá mikrovlnný elektrotermální motor (MET), který „ohřívá vodu mikrovlnami pomocí solární energie“, dokud se nezmění v plazma, které je vystřelováno ven jako proud s vysokou energií spaceref.com. Je to podobné, jako kdybyste dali trysku na konvici nebo mikrovlnnou troubu – vypouštěná horká pára pohání satelit. Parní pohony mají nízký tah, ale jsou velmi bezpečné a mechanicky jednoduché. Japonský startup Pale Blue takový systém ověřil na oběžné dráze v roce 2023, když pomocí vodního rezistojetu upravil oběžnou dráhu malého satelitu Sony o několik kilometrů phys.org. Konstrukce Pale Blue uchovává vodu při nízkém tlaku a odpařuje ji při mírných teplotách, což umožnilo dvouminutový nepřetržitý zážeh ve vesmíru phys.org.
• Elektrolýza (vodní raketové motory): Energičtější metodou je rozštěpit vodu na vodík a kyslík (pomocí elektrolýzy) a poté tuto směs spálit v miniaturním raketovém motoru. V podstatě satelit nese neztlakovanou kapalnou vodu a využívá elektrickou energii ze solárních panelů k výrobě hořlavých plynů na požádání. NASA Hydros motor, vyvinutý s Tethers Unlimited, byl průkopníkem tohoto přístupu spinoff.nasa.gov. Jakmile je na oběžné dráze, Hydros elektrolyzuje vodu na H₂ a O₂ uložené v měchýřích a poté je zapaluje v komoře pro krátké zážehy spinoff.nasa.gov. Je to „hybrid elektrického a chemického pohonu“, vysvětluje generální ředitel Tethers Unlimited Robert Hoyt – solární energie provádí rozklad vody, ale výsledné spalování poskytuje silný tah spinoff.nasa.gov. Evropští inženýři z ArianeGroup pracují na podobném systému: velká nádrž na vodu zásobuje elektrolyzér, přičemž vodík/kyslík se zapaluje po asi 90 minutách výroby, což přináší přibližně 30 sekund tahu na cyklus ariane.group. Tento cyklický proces nabíjení a spalování může dodat mnohem vyšší úrovně tahu než elektrické iontové motory (ArianeGroup odhaduje až 14× větší tah na vstupní výkon než iontové motory s Hallovým efektem) esa.int. Kompromisem je střední specifický impuls – tj. účinnost paliva – který se pohybuje mezi konvenčním chemickým a elektrickým pohonem esa.int. Přesto je výkon působivý: „Hydrazin má specifický impuls 200 s oproti 300 s u vody,“ poznamenává Jean-Marie Le Cocq z ArianeGroup, který srovnává jejich vodní motor příznivě s toxickým palivem, které by mohl nahradit ariane.group.
• Ionové a plazmové motory využívající vodu: Voda může také sloužit jako pohonná látka v pokročilých elektrických pohonných systémech. V těchto konstrukcích je vodní pára ionizována nebo jinak excitována na plazma, které je pak urychlováno elektromagnetickými poli k vytvoření tahu (podobně jako xenonový iontový motor). Například společnost Pale Blue vyvíjí vodní iontový motor, který využívá mikrovlnný plazmový zdroj k atomizaci molekul vody a vyvrhování iontů pro tah phys.org. Takové systémy mohou dosahovat mnohem vyššího specifického impulsu (500+ sekund), protože pohonná látka je vyvrhována extrémními rychlostmi reddit.com. Podobně vědci testovali vodou napájené obloukové motory (~550 s Isp) a mikrovlnné plazmové motory (až 800 s Isp) reddit.com – výkony srovnatelné nebo lepší než u mnoha nejmodernějších elektrických motorů. Výzvou zde je řízení generace plazmatu a zabránění korozi elektrod způsobené vedlejšími produkty vody. Potenciál je však obrovský: vodní motory s vysokým Isp by mohly učinit vodu hmotnostně efektivnější než tradiční paliva pro určité mise reddit.com. Tyto technologie jsou stále ve fázi vývoje; první demonstrační lety vodního iontového motoru od Pale Blue na oběžné dráze jsou plánovány na rok 2025 prostřednictvím dvou misí s nosnou družicí D-Orbit payloadspace.com. V budoucnu by hybridní motory mohly dokonce kombinovat režimy – např. duální systém, který nabídne vysokotahové parní zážehy, když je to potřeba, a efektivní iontový pohon pro dlouhodobé cestování phys.org.

Ve všech případech je hlavní myšlenkou využití elektrické energie (ze solárních panelů) k přidání kinetické energie vodní hmotě a jejímu vypuzení pro pohon. Voda sama o sobě je inertní a netoxická, což ji činí mimořádně pohodlnou – může být skladována jako kapalina (není třeba vysokotlakých nádrží při startu) a nehrozí výbuch ani otrava obsluhy. Pohon se „probudí“ až poté, co je satelit bezpečně na oběžné dráze a je k dispozici energie pro ohřev nebo elektrolýzu vody. Tato povaha na vyžádání je přesně důvodem, proč NASA investuje do vodních pohonných jednotek pro malé satelity: „PTD-1 tuto potřebu naplní první demonstrací elektrolytického pohonu na bázi vody ve vesmíru,“ uvedl David Mayer, projektový manažer testovací mise v roce 2021 nasa.gov. Následující sekce prozkoumají, proč je tento koncept tak atraktivní – a jaké výzvy stále zůstávají.

Výhody vodního pohonu

Bezpečnost a jednoduchost: Tradiční pohonné látky pro satelity, jako je hydrazin nebo xenon, jsou buď vysoce toxické, korozivní, nebo vyžadují silné stlačení. Voda je naproti tomu „nejbezpečnější raketové palivo, které znám,“ poznamenává Mayer nasa.gov. Je netoxická, nehořlavá a stabilní při pokojové teplotě, což výrazně zjednodušuje a zlevňuje integraci i start nasa.gov. Nejsou potřeba ochranné obleky ani složité postupy plnění paliva – „můžete to nechat dělat studenty a neotráví se,“ vtipkuje CEO společnosti Tethers Unlimited spinoff.nasa.gov. Tento bezpečnostní faktor je obzvlášť důležitý pro CubeSaty sdílející raketu s drahými hlavními náklady, kde přísná pravidla často zakazují výbušniny nebo vysokotlaké nádrže na palubě nasa.gov. Systémy poháněné vodou zůstávají neškodné až do aktivace na oběžné dráze, což snižuje bezpečnostní rizika při startu. Díky tomu mohou mít pohon i malé CubeSaty, pro které to dříve kvůli bezpečnostním omezením paliv nebylo možné.

Nízké náklady a všudypřítomnost: Voda je velmi levná a univerzálně dostupná. Neexistují žádné úzké hrdla v dodavatelském řetězci – jakékoli startovací místo na světě může snadno získat čistou vodu (a trochu ji rozlít bez následků). „Voda je dostupná všude na Zemi a lze ji přepravovat bez rizika,“ zdůrazňuje Nicholas Harmansa ze společnosti ArianeGroup, který je přesvědčen, že „voda je palivem budoucnosti“ ariane.group. Voda stojí pár haléřů za litr, zatímco exotická elektrická paliva jako xenon podléhají cenovým a dodavatelským výkyvům. Zařízení pro vodní trysky může být také levnější: není potřeba těžkostěnných tlakových nádob ani potrubí pro toxické materiály. Celkově může použití vody podle odhadů ArianeGroup snížit náklady na pohonný systém až na třetinu oproti konvenčním systémům ariane.group. Evropská kosmická agentura zjistila, že satelit o hmotnosti 1 tuny by mohl ušetřit přibližně 20 kg hmotnosti přechodem z hydrazinu na motor s elektrolýzou vody, navíc k „výrazně sníženým nákladům na manipulaci a tankování“ esa.intesa.int. Pro komerční provozovatele tyto úspory hmotnosti a peněz znamenají více užitečného zatížení a menší riziko.

Tankování a udržitelnost ve vesmíru: Možná nejzajímavějším přínosem je, jak by vodní pohon mohl umožnit udržitelnou vesmírnou infrastrukturu. Voda není běžná jen na Zemi – je hojná v celé sluneční soustavě. Ledové zásoby na Měsíci, Marsu, asteroidech a měsících jako Europa jsou v podstatě „vesmírné čerpací stanice“, které čekají na využití mobilityengineeringtech.com. Na rozdíl od toxických paliv, která by vyžadovala složité chemické továrny pro výrobu mimo Zemi, voda může být těžena a použita přímo jako pohonná látka po minimálním zpracování. To má obrovské důsledky pro průzkum hlubokého vesmíru: kosmická loď by mohla doplnit své nádrže těžbou ledu v cílové destinaci a poté pokračovat v cestě donekonečna. Průkopnická demonstrace tohoto konceptu proběhla v roce 2019, kdy tým z UCF a Honeybee Robotics otestoval prototyp WINE (World Is Not Enough), malý přistávací modul, který těžil simulovaný asteroidový led a použil jej k vytvoření parního raketového tahu en.wikipedia.org. WINE úspěšně vrtal ledový regolitu, extrahoval vodu a poskočil ve vakuové komoře na proudu páry – čímž dokázal, že vozidlo může „žít z místních zdrojů“ a samo se dotankovat pro „věčný průzkum“ en.wikipedia.org. Z dlouhodobého hlediska by kosmické lodě poháněné vodou mohly cestovat od asteroidu k asteroidu bez nutnosti doplňování zásob ze Země en.wikipedia.org. I při operacích v blízkosti Země zvažují společnosti jako Orbit Fab vodu jako kandidáta pro orbitální tankovací služby, vzhledem k její snadné manipulaci. To vše činí z vodního pohonu základní kámen vesmírné ekonomiky, kterou se vizionáři snaží vybudovat: „vidíme vodu jako základní zdroj, který je klíčový pro tuto ekonomiku,“ říká Hoyt, který navrhuje nové generace Hydros motorů s tankovacími porty pro neomezenou životnost spinoff.nasa.gov.

Environmentální a provozní čistota: Jako zelené pohonné médium nevytváří voda žádné škodlivé výfukové plyny – pouze vodní páru nebo stopové množství vodíku/kyslíku, které se rychle rozptýlí. To je skvělé nejen pro životní prostředí Země, ale také pro citlivé systémy kosmických lodí. Optické senzory nebo hvězdné trackery nebudou zamlžené zbytky a nehrozí riziko koroze povrchů způsobené výtokem agresivních plynů mobilityengineeringtech.com. Chris Hadfield poukazuje na to, že pohony na bázi vody jsou ideální pro servisní mise, jako je zvýšení dráhy stárnoucího Hubbleova vesmírného dalekohledu, protože „nemohou [Hubble] postříkat žádnými zbytky pohonných látek“ spaceref.com. Jemný, kontrolovaný tah z vodního plazmového motoru může zvyšovat nebo snižovat oběžné dráhy bez intenzivních otřesů chemických motorů, což snižuje mechanické namáhání během citlivých operací spaceref.com. Stručně řečeno, vodní pohon je přívětivější nejen pro ty, kdo satelity vypouštějí a staví, ale také pro samotné satelity a jejich vesmírné sousedy.

Ilustrace malého satelitu využívajícího pohon na bázi vody na oběžné dráze. Pohon na vodu lze dosáhnout elektrickým ohřevem nebo elektrolýzou vody za účelem vytvoření tahu, což nabízí bezpečnější a „zelenější“ alternativu k tradičním chemickým raketám nasa.govnasa.gov.

Výzvy a omezení

Pokud je vodní pohon tak skvělý, proč ho už nepoužívají všechny satelity? Jako u každé nové technologie existují kompromisy a překážky, které je třeba překonat:

Nižší tah (v některých režimech): Rezistojetové motory na čistou vodu mají obvykle poměrně nízký tah ve srovnání s chemickými raketami. Vařením vody ji lze urychlit jen omezeně rychle (typicky dosahují specifického impulsu v rozmezí 50–100 sekund u jednoduchých parních motorů reddit.com, blog.satsearch.co). To je v pořádku pro malé CubeSaty provádějící jemné korekce, ale znamená to, že manévry jsou pomalé. Parní motor s Isp 50 s poskytuje „mnohem horší poměr výkon/cena“ z hlediska impulsu než běžný hydrazinový motor s Isp 300 s reddit.com. Průmysl na to reaguje přechodem na energeticky náročnější technologie, jako jsou plazmové motory (Isp 500+ s) a spalování vodní dvousložkové pohonné látky (~300 s Isp) reddit.com, ariane.group. Přesto je poměr tahu k příkonu omezujícím faktorem – pro dosažení smysluplného tahu z vody je potřeba dostatek elektrické energie. U malých satelitů je výkon omezený, takže existuje strop pro tah, pokud nenesou velké solární panely nebo jiné zdroje energie. Proto i ty nejlepší vodní iontové motory budou vhodné spíše pro pomalé zvyšování oběžné dráhy, nikoli pro rychlé orbitální přesuny (zatím). Inženýři musí pečlivě zvážit, zda lze požadavky mise na delta-V a čas splnit s elektrickým vodním motorem, nebo zda je potřeba chemický systém s vyšším tahem.

Energetické a tepelné nároky: Voda se sice snadno skladuje, ale přeměna na horký plyn nebo plazma vyžaduje hodně energie. Zejména elektrolýza je energeticky náročná – štěpení vody je ze své podstaty neefektivní a pak je ještě potřeba zapálit vzniklé plyny. Elektrolyzéry a ohřívače přidávají na složitosti a mohou být zdrojem poruch. Řízení tepla je další problém: systémy s vařením nebo plazmatem mohou běžet velmi horké, což je ve vakuu vesmíru, kde je chlazení obtížné, náročné. Hoyt z Tethers Unlimited upozornil na materiálové výzvy při práci s „vodíkem, kyslíkem a přehřátou párou“ – koroze a kontaminace mohou snadno systém degradovat spinoff.nasa.gov. Návrháři musí používat speciální povlaky a ultračistou vodu, aby zabránili zanášení elektrod a zajistili dlouhou životnost spinoff.nasa.gov. Tyto problémy se postupně řeší (například lepšími materiály a oddělením elektrolyzéru od spalovací komory), ale trvalo roky výzkumu a vývoje, než vznikl spolehlivý motor. Ve skutečnosti, přestože NASA teoretizovala o vodních raketách už od 60. let, „praktický motor na vodní elektrolýzu“ se objevil teprve nedávno kvůli těmto technickým překážkámspinoff.nasa.gov.

Výkon vs. kompromis ve skladování: Voda je objemná. Má slušnou hustotu (1 g/ml, podobně jako mnoho kapalných paliv), ale sama o sobě nenabízí žádnou chemickou energii. To znamená, že pro mise s vysokým delta-V může být nádrž na vodu větší než nádrž na energetičtější pohonné látky. Výhodou vody je, že pokročilé trysky mohou dodat externí energii, aby to vyrovnaly. Například mikrovlnný elektrotermální motor, který do vody dodává 5 kW, může dosáhnout ~800 s Isp reddit.com, což efektivně „vymáčkne“ z každé kapky vody vyšší výkon. Tyto úrovně výkonu jsou však dostupné jen na větších kosmických lodích. Malé satelity mohou být omezeny na nižší Isp, což činí vodu méně efektivní z hlediska hmotnosti. Je tu také otázka řízení vody na oběžné dráze: může zmrznout, pokud nejsou potrubí nebo nádrže vyhřívané, nebo může způsobit nestabilitu tahu, pokud nečekaně přejde do páry. Inženýři to řeší pečlivou tepelnou regulací a řízením tlaku (například udržováním vody mírně pod tlakem, aby zůstala kapalná, dokud nemá být odpařena phys.org). Navíc, i když je voda při startu nepod tlakem, některé systémy vyžadují její stlačení ve vesmíru (nebo skladování elektrolýzou vzniklých plynů v tlakových nádržích). To znovu zavádí určitou složitost tlakových systémů, i když až po dosažení oběžné dráhy. Plánovači misí musí také zohlednit odpařování pohonné látky – voda v ohřívané nádrži může během dlouhodobé mise unikat nebo se odpařovat, pokud není správně utěsněna a chlazena.

Letová historie a důvěra: K roku 2025 je vodní pohon stále poměrně novým hráčem v provozních flotilách. Mnoho provozovatelů satelitů zaujímá postoj „počkáme a uvidíme“, protože si chtějí být jisti, že technologie je ověřená. Průkopníci jako HawkEye 360 (kteří použili vodní trysky v roce 2018) a program Star Sphere společnosti Sony (2023) pomohli budovat důvěru geekwire.com, phys.org. Konzervativní zákazníci však mohou vyžadovat více demonstrací, zejména u kritických misí, než opustí osvědčené chemické trysky. Objevily se i drobné potíže: například mise NASA Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) v roce 2021 měla za cíl ověřit vodní trysku Hydros od firmy Tethers na oběžné dráze nasa.gov. Ačkoli byla mise převážně úspěšná, jakékoli anomálie nebo nedostatečný výkon (pokud k nim došlo) jsou poučením pro budoucí verze. Stojí za zmínku, že i úspěšné testy zatím měly omezené trvání (minuty zážehu). Dlouhodobá výdrž těchto systémů (stovky zážehů během let) se testuje, ale zatím není ve vesmíru plně ověřena. To se rychle mění, protože společnosti jako Momentus nyní provedly desítky zážehů svých vodních trysek na oběžné dráze nasdaq.com. Každá nová mise rozšiřuje možnosti a přibližuje vodní pohon k běžné volbě. Mezitím inženýři a regulátoři pečlivě hodnotí tyto trysky, aby stanovili standardy a osvědčené postupy (například aby bylo zajištěno, že „vodou poháněný“ satelit může být na konci životnosti bezpečně deorbitován tím, že si ponechá trochu vody na závěrečný deorbitační zážeh – což je požadavek pro omezení vesmírného odpadu).

Stručně řečeno, omezení vodního pohonu – nižší okamžitý tah, energetické nároky a riziko spojené s ranou fází vývoje – znamenají, že zatím nejde o univerzální řešení pro každou situaci. Rychlý pokrok v posledních letech však naznačuje, že tyto výzvy jsou postupně překonávány, jak si ukážeme dále v kontextu skutečných misí a aktérů.

První inovace a historické milníky

Myšlenka využití vody jako pohonného média ve vesmíru se objevuje již desítky let. Výzkumníci NASA v éře Apolla si uvědomovali, že vodu lze přeměnit na vodík/kyslík – stejnou silnou kombinaci, která poháněla raketoplány – pokud by byl ve vesmíru k dispozici zdroj energie spinoff.nasa.gov. Během 20. století však tato myšlenka zůstávala jen na papíře; chemické rakety využívající skladovatelné toxické paliva byly jednoduše vyspělejší a poskytovaly vyšší tah pro tehdejší technologie. Teprve miniaturizace satelitů a pokrok v oblasti elektrické energie daly vodnímu pohonu nový význam. Zde jsou některé klíčové rané milníky vedoucí k současnému stavu:

• 2011–2017: Nástup CubeSatů (miniaturních satelitů sestavených z 10cm kostek) vytvořil potřebu stejně malých a bezpečných pohonných jednotek. Výzkumné skupiny začaly znovu zvažovat vodu jako ideální pohonnou látku pro CubeSaty, protože mnoho poskytovatelů vynášení zakazovalo chemická paliva u sekundárních nákladů. V roce 2017 tým z Purdue University vedený profesorkou Alinou Alexeenko představil mikrotrysku nazvanou FEMTA (Film-Evaporation MEMS Tunable Array), která využívá ultračistou vodu mobilityengineeringtech.com. FEMTA využívala 10mikronové kapiláry leptané v křemíku; povrchové napětí udržuje vodu na místě, dokud ji ohřívač nevyvaří a nevypustí mikroproudy páry. Při testech ve vakuové komoře produkovala tryska FEMTA řiditelný tah v rozmezí 6–68 µN se specifickým impulzem kolem 70 s futurity.org, sciencedirect.com. Čtyři trysky FEMTA (s celkovým množstvím vody asi jako jedna čajová lžička) dokázaly otočit 1U CubeSat za méně než minutu při spotřebě pouze 0,25 W energie mobilityengineeringtech.com. To byl průlom v ukázce, že i velmi nízkovýkonné systémy mohou pomocí vody zajistit smysluplné řízení orientace. Alexeenko zdůraznila přitažlivost vody nejen pro oběžné dráhy Země, ale i pro využití zdrojů ve vesmíru – „Předpokládá se, že voda je hojná na marsovském měsíci Phobos, což z něj potenciálně činí obrovskou čerpací stanici ve vesmíru… [a] velmi čisté pohonné médium“ mobilityengineeringtech.com.
• 2018: První operační použití vodního pohonu na oběžné dráze se uskutečnilo. Americký startup Deep Space Industries (DSI) vyvinul elektrotermální pohon Comet, malé zařízení, které vaří vodu a vystřeluje ji ven pro manévrování malých satelitů. V prosinci 2018 letěly pohony Comet od DSI na čtyřech komerčních satelitech: tři byly pro rádiovou konstelaci HawkEye 360 a jeden pro demonstrační radarový satelit Capella Space geekwire.com. Tyto malé satelity úspěšně použily vodní pohon k úpravě svých drah, což znamenalo debut vodou poháněných motorů pracujících ve vesmíru. Přibližně ve stejnou dobu byl z ISS vypuštěn japonský 3U CubeSat pojmenovaný AQT-D (Aqua Thruster-Demonstrator), vyvinutý na Tokijské univerzitě. AQT-D testoval v roce 2019 na oběžné dráze systém vodního resistojetu, přičemž demonstroval změny orientace a drobné změny dráhy; šlo o raný test ve vesmíru ze strany Japonska, který položil základy pro pozdější startup Pale Blue blog.satsearch.co.
• 2019: Zájem NASA o vodní pohon přešel z teorie do praxe. Společnost Tethers Unlimited, v rámci kontraktů NASA SBIR a partnerství „Tipping Point“, dodala letově připravený pohon HYDROS-C pro CubeSatyspinoff.nasa.govspinoff.nasa.gov. NASA jej integrovala do mise Pathfinder Technology Demonstrator 1 (PTD-1), 6U CubeSatu. Ačkoli byl start odložen na rok 2021, cílem této mise bylo být „prvním předvedením elektrolytického pohonu na bázi vody ve vesmíru“ nasa.gov. Samotné schválení vodního pohonu jako nákladu naznačovalo důvěru NASA v jeho bezpečnost a užitečnost pro malé mise. V soukromém sektoru byla DSI v roce 2019 koupena společností Bradford Space geekwire.com, což znamenalo, že se DSI plně zaměřila na pohony. Bradford pokračoval v marketingu pohonu Comet jako netoxické alternativy pro malé satelity a dokonce i velcí integrátoři si toho všimli – LeoStella (výrobce konstelace pro pozorování Země BlackSky) se rozhodla použít vodní pohony Comet pro své nadcházející satelity geekwire.com. Na konci roku 2019 bylo zřejmé, že vodní pohon se posunul z laboratorních prototypů do skutečných kosmických lodí a přitahoval vážné investice.
• 2020–2021: Několik významných událostí udrželo vodní trysky v centru pozornosti médií. Startup se sídlem ve Washingtonu Momentus Inc. se objevil s odvážnými plány na vesmírné remorkéry (orbitální přepravní vozidla) poháněné vodními plazmovými motory. Momentus, spoluzaložený ruským podnikatelem, upoutal pozornost svými sliby ohledně „vodního plazmového pohonu“, ačkoli regulační překážky oddálily jeho první starty až do roku 2021. Mezitím v roce 2020 japonský startup Pale Blue Inc., který vznikl z laboratoří Tokijské univerzity, usiloval o komercializaci vodního pohonu na japonském i světovém trhu phys.org. Jejich plán zahrnoval malé rezistojetové jednotky a pokročilejší iontové a Hallovy trysky využívající vodu. Na začátku roku 2021 NASA konečně vypustila PTD-1 (na společném letu SpaceX Transporter-1) s motorem Hydros nasa.gov. Během 4–6měsíční mise měl PTD-1 provádět změny oběžné dráhy pomocí vodního paliva, čímž měl prokázat výkon a spolehlivost potřebnou pro budoucí využití nasa.gov. Tato mise byla vyvrcholením téměř desetileté práce společností Tethers a NASA a ukázala, že i satelit velikosti krabice od bot může mít „nízkonákladový, vysoce výkonný pohonný systém“ využívající vodu nasa.gov. V roce 2021 také Evropská kosmická agentura dokončila studii proveditelnosti vodního pohonu, která jej označila za nejlepší volbu pro určité typy misí (zejména satelity o hmotnosti 1 tuna na nízké oběžné dráze Země) a podnítila společnosti jako německou OMNIDEA-RTG k zahájení vývoje v Evropě esa.intesa.int.

Tato raná historie položila základy tím, že prokázala koncept a první adopci. Dále se podíváme na současné hráče, kteří škálují vodní pohon a na mise, které ukazují jeho schopnosti.

Klíčoví hráči posouvající vodní pohon vpřed

Do roku 2025 rozmanitý ekosystém firem a kosmických agentur posouvá vodní pohon od demonstrací k nasazení. Zde jsou některé z významných organizací a jejich přínosy:

• Tethers Unlimited (USA) & NASA: Tethers Unlimited (TUI) byla průkopníkem se svými Hydros vodními elektrolytickými motory, vyvinutými díky financování NASA SBIR spinoff.nasa.gov. Ve spolupráci s NASA Ames a Glenn TUI vypustila Hydros-C na misi NASA PTD-1, čímž se stala průkopníkem vodního pohonu v CubeSatech spinoff.nasa.gov. TUI také postavila větší jednotky Hydros-M pro satelity o hmotnosti 50–200 kg v rámci kontraktu NASA Tipping Point a dodala motory společnosti Millennium Space Systems k testování spinoff.nasa.gov. Pokračující podpora NASA (prostřednictvím programů jako Small Spacecraft Technology a nadcházejících misí On-orbit Servicing) ukazuje silnou důvěru agentury ve vodní pohon pro bezpečné, doplňovatelné kosmické lodě. Generální ředitel TUI Hoyt si představuje, že vodní motory budou nakonec vybaveny porty pro doplňování paliva, schopné doplňovat zásoby z dep Orbit Fab nebo z těžby asteroidů spinoff.nasa.gov.
• Momentus Inc. (USA): Momentus vyvinul unikátní Microwave Electrothermal Thruster (MET), který využívá vodu k vytváření plazmových trysek, a integroval jej do orbitálního přepravního zařízení Vigoride. Navzdory obtížné cestě (včetně dohledu amerických regulačních orgánů a zpožděného spojení SPAC) Momentus úspěšně uskutečnil několik demonstračních letů Vigoride v letech 2022–2023. Během mise Vigoride-5 v lednu 2023 Momentus „otestoval svůj MET pohon na oběžné dráze s 35 zážehy“, čímž ověřil výkon pohonu v různých případech použití nasdaq.com. Při jednom testu Vigoride-5 zvýšil svou oběžnou dráhu o ~3 km pouze pomocí vodního pohonu spaceref.com. Člen představenstva společnosti Chris Hadfield je hlasitým podporovatelem a zdůrazňuje, že „nacházíme mnohem více vody v naší sluneční soustavě“, kterou lze použít jako pohonnou látku, a že MET od Momentusu je v podstatě „tryska na mikrovlnce“, která dokáže dokonce přeměnit vodu na plazma pro tah spaceref.com. Momentus nyní nabízí přepravní služby ve vesmíru, přičemž využívá nízké ceny vody, aby mohl potenciálně konkurovat cenou. Navrhli také ambiciózní projekty, například použití vodního tahače ke zvýšení oběžné dráhy Hubbleova teleskopu a prodloužení jeho životnosti spaceref.com. Zatímco Momentus stále prokazuje svou komerční životaschopnost, nepopiratelně posunul technologii vpřed tím, že opakovaně demonstroval škálovatelný vodní pohonný systém na oběžné dráze.
• Pale Blue (Japonsko): Startup vzniklý na Tokijské univerzitě, Pale Blue, je jméno, které je třeba sledovat v oblasti vodního pohonu v Asii. V březnu 2023 vodní rezistojetový motor Pale Blue poháněl Sonyho EYE satelit (projekt Star Sphere) – první zážeh soukromě vyvinutého japonského vodního motoru na oběžné dráze phys.org. Motor provedl dvouminutový zážeh, který změnil oběžnou dráhu CubeSatu podle plánu, což je velký milník pro společnost phys.org. Pale Blue nabízí řadu motorů: od řady PBR- (10, 20, 50) rezistojetových modulů pro malé satelity, přes připravovaný PBI vodní iontový motor až po plánovaný vodní Hallův motor (PBH) do roku 2028 blog.satsearch.co. Jejich motor PBR-20 (tah 1 mN, Isp >70 s) byl testován při letech v letech 2019 a 2023 a větší PBR-50 (tah 10 mN) odstartoval na svou první misi začátkem roku 2024 blog.satsearch.co. V roce 2025 má Pale Blue předvést první světový vodní iontový motor velikosti 1U na dvou misích D-Orbit rideshare (červen a říjen) payloadspace.com. Japonská vláda Pale Blue silně podporuje – v roce 2024 získala firma až 27 milionů dolarů na rozvoj vodního pohonu pro komerční a obranné aplikace (což signalizuje národní zájem o netoxický pohon pro satelity). Díky partnerstvím (například s italskou firmou D-Orbit) a významnému financování chce Pale Blue narušit trh s pohonem malých satelitů bezpečnými, znovu doplnitelnými vodními systémy.
• Bradford Space (USA/Evropa): Po akvizici společnosti Deep Space Industries v roce 2019 získala Bradford Space vodní pohonný systém Comet a od té doby jej dodává pro různé satelitní mise. Comet je označován jako „první provozní vodní pohonný systém na světě“ a byl implementován několika zákazníky geekwire.com. Zejména pathfinder satelity HawkEye 360 a demonstrační satelit Capella Whitney v roce 2018 použily Comet thrustry pro udržování oběžné dráhy geekwire.com. Výrobce LeoStella se sídlem v Seattlu také zvolil motory Comet pro druhou generaci imagingových satelitů BlackSky, které vyrábí, což naznačuje důvěru v spolehlivost systému Comet geekwire.com. Thruster Comet poskytuje tah přibližně 17 mN a Isp 175 s blog.satsearch.co, přičemž využívá elektrotermální ohřívač k vypouštění vodní páry. Bradford jej uvádí na trh jako „startovně bezpečnou“ náhradu za hydrazinové systémy pro malé a střední satelity blog.satsearch.co. S kancelářemi v USA a Evropě Bradford také integruje technologii Comet do návrhů budoucích misí do hlubokého vesmíru (například jejich navrhovaná kosmická platforma Xplorer pro mise k asteroidům by mohla využívat vodní pohon pro manévrování v hlubokém vesmíru geekwire.com). S rostoucím počtem konstelací satelitů se produkce letově ověřených vodních thrusterů od Bradfordu stává klíčovou pro společnosti, které chtějí nebezpečí prostý pohon ve velkém měřítku.
• ArianeGroup & evropské partnery (EU): V Evropě převzal hlavní roli v oblasti pohonu na bázi vody velký letecký a kosmický podnik ArianeGroup, který si klade za cíl vybavit satelity nové generace na nízké a střední oběžné dráze (LEO a MEO). Na svém pracovišti v Lampoldshausenu v Německu tým ArianeGroup postavil hybridní elektro-chemický vodní motor (velmi podobný konceptu Hydros od Tethers) ariane.group. Koncem roku 2023 zveřejnili podrobnosti: systém dokáže elektrolyzovat vodu za přibližně 90 minut a poté provést 30sekundový bipropelantní zážeh, s celkovým specifickým impulsem kolem 300 sekund ariane.group. Konstrukce je modulární a škálovatelná – mohou zvýšit počet elektrolyzérových článků, velikost nádrže nebo počet spalovacích komor podle požadavků různých satelitů ariane.group. ArianeGroup tvrdí, že systém by mohl být „třikrát méně nákladný“ než současné chemické pohony pro konstelace ariane.group. S podporou ESA a DLR (německá kosmická agentura) plánuje ArianeGroup demonstrační let na oběžné dráze do podzimu 2026 na satelitu ESMS, který bude používat vodní motor pro úpravy dráhy a udržování pozice ariane.group. Tato demonstrace ověří provoz elektrolyzéru v mikrogravitaci a výkon dvourežimového motoru ve vesmíru. Investice Evropy naznačuje, že vodní pohon považují za konkurenceschopnou a udržitelnou alternativu pro satelitní sítě, zejména s ohledem na nadcházející regulace, které prosazují „zelené“ pohonné látky ke snížení rizik při startech.
• Další významné startupy: Kromě výše zmíněných velkých jmen inovuje v oblasti vodního pohonu řada startupů po celém světě. Aurora Propulsion Technologies (Finsko) nabízí malé vodní trysky řady ARM pro CubeSaty, včetně modulů pro plnou 3osou kontrolu satelitů 1U–12U pomocí miniaturních vodních mikrotrysek blog.satsearch.co. SteamJet Space Systems (Velká Británie) vyvinula příhodně pojmenované Steam Thruster One a trysku “TunaCan”, což jsou kompaktní elektrotermální vodní motory, které se vejdou do nevyužitého prostoru vypouštěčů CubeSatů blog.satsearch.co. Tyto motory byly letově ověřeny alespoň na jedné misi CubeSatu, což ukazuje, že i nanosatelity mohou provádět manévry na oběžné dráze s trochou ohřáté vody blog.satsearch.co. Ve Francii společnost ThrustMe (známá jódovými elektrickými tryskami) zkoumala vodu jako pohonnou látku v některých konceptech a v Itálii startupy financované ESA také zvažují vodu pro horní stupně malých nosičů nebo orbitální tahače. Zajímavým účastníkem je také URA Thrusters, která představila řadu systémů poháněných vodou – od Hallova motoru, který může využívat vodní páru nebo kyslík blog.satsearch.co, přes elektrolyzní trysky “ICE”, které kombinují štěpení vody v měřítku MEMS a spalování blog.satsearch.co, až po Hydra hybrid, který spojuje Hallův motor s chemickým motorem pro flexibilní výkon blog.satsearch.co. Ačkoliv některé z těchto systémů jsou stále jen na papíře, šíře vývoje podtrhuje jeden fakt: vodní pohon není jednorázová kuriozita, ale široké technologické hnutí, které přitahuje inovátory po celém světě.

Letový prototyp vodního pohonného systému HYDROS-C od Tethers Unlimited pro CubeSaty. Tato kompaktní jednotka obsahuje vodní nádrže, elektrolyzér, plynové vaky a raketovou trysku spinoff.nasa.gov. Takové systémy zůstávají neaktivní až do dosažení oběžné dráhy, kde se pomocí solární energie rozkládá voda na vodík/kyslík jako pohonné látky pro tah.

Mise a milníky: Vodní pohon v akci

Skutečné vesmírné mise v posledních letech prokázaly proveditelnost pohonů na vodu a nadále posouvají jejich možnosti. Níže je časová osa významných misí a demonstrací, které představují vodní pohon:

• 2018 – První použití na oběžné dráze: Satelity HawkEye 360 Pathfinder (3 ve formaci) a radarový satelit Capella Space využívají každý vodní trysky Comet od DSI pro udržení oběžné dráhy po startu v prosinci 2018 geekwire.com. Tyto satelity se staly prvními komerčními satelity, které fungovaly na vodní pohon, úspěšně provedly manévry a ověřily funkčnost trysky ve vesmíru.
• 2019 – Demonstrace z ISS: 3U CubeSat AQT-D (Aquarius) Tokijské univerzity, vypuštěný z Mezinárodní vesmírné stanice, odpaluje své vodní resistojet trysky na oběžné dráze. Systém dosahuje řízení orientace a malých změn oběžné dráhy, což znamená první japonskou demonstraci vodního pohonu ve vesmíru. Tato mise prokázala, že vícetryskový vodní pohon může fungovat v mikrogravitaci, a položila základy pro pozdější návrhy Pale Blue blog.satsearch.co.
• 2021 – NASA PTD-1: Pathfinder Technology Demonstrator-1, NASA 6U CubeSat, provádí první test vodíkové elektrolýzy pro pohon na oběžné dráze. S přibližně 0,5 litru vody motor Hydros na PTD-1 provádí naprogramované manévry, čímž demonstruje, že rozdělení vody na H₂/O₂ a jejich spalování může pohánět satelit podle očekávání nasa.gov. Tato mise, trvající několik měsíců, ověřuje výkon, bezpečnost a schopnost opětovného startu systému, čímž dává malým satelitům novou ověřenou možnost řízení oběžné dráhy.
• 2022 – Debut Vigoride: Momentus vypouští Vigoride-3 (své první orbitální servisní vozidlo) v květnu 2022. Ačkoli jsou počáteční testy trysek omezené (vozidlo zaznamenalo některé anomálie v počátečním provozu spacenews.com), mise připravuje půdu pro postupné testování vodního MET. Momentus navazuje kontakt a učí se ovládat nový pohon v reálném vesmírném prostředí news.satnews.com, čímž připravuje vylepšení pro následující lety.
• 2023 – Více úspěchů: Tento rok je zlomovým bodem s několika vítězstvími vodního pohonu:
  • Momentus Vigoride-5 (leden 2023): Úspěšně provádí 35 zážehů motorů svého vodního MET na oběžné dráze, zvyšuje svou dráhu a upravuje orientaci pouze pomocí vodních plazmových trysek nasdaq.com. Toto je hlavní důkaz, že větší zařízení (~250 kg) může používat vodní pohon pro smysluplné změny oběžné dráhy.
  • Momentus Vigoride-6 (duben 2023): Pokračuje v testování a dokonce dokončuje zákaznickou vložku na oběžnou dráhu (i když softwarová chyba v časování vedla k mírné chybě v inklinaci dráhy) nasdaq.com. Vigoride-6 zůstává v provozu, což dále potvrzuje spolehlivost pohonného systému.
  • Pale Blue EYE Demo (březen 2023): Sonyho EYE CubeSat provádí manévr zvýšení oběžné dráhy pomocí vodního motoru Pale Blue po dobu ~120 sekund phys.org. Úspěch této demonstrace – posunutí satelitu blíže k cílové dráze pro fotografování Země – potvrzuje funkčnost motoru na oběžné dráze a je široce prezentován jako japonský vstup do vodního pohonu phys.org.
  • EQUULEUS u Měsíce (konec 2022–2023): Ačkoli to nebylo široce medializováno v hlavních médiích, stojí za zmínku EQUULEUS, CubeSat JAXA-Univ. of Tokyo vypuštěný k Měsíci na Artemis I (listopad 2022), nesl vodní resistojetový systém pro úpravy trajektorie sciencedirect.com. Použil vodní trysky k úspěšnému provedení korekcí kurzu na cestě k libračnímu bodu Země-Měsíc, čímž demonstroval vodní pohon v cislunárním prostoru – poprvé pro operace mimo LEO.
• 2024 – Škálování: Vodní pohon se začíná objevovat na více provozních satelitech:
  • Hromadné nasazení: Další série satelitů Hawkeye 360 a novější SAR satelity Capella nadále používají vodní Comet motory v rutinním provozu, pod podporou Bradfordu. Navíc družice BlackSky Gen-2 vypuštěné v roce 2024 obsahují vodní pohon Comet pro udržování dráhy obrazové konstelace Země geekwire.com.
  • Nové starty motorů: Větší motory PBR-50 od Pale Blue zažijí svůj první start začátkem roku 2024 na rideshare misi malých satelitů (přesná mise nezveřejněna), s cílem poskytnout ~10 mN tahu pro mikrosatelit na oběžné dráze blog.satsearch.co. Tím začíná kvalifikace vodního pohonu pro větší třídy malých satelitů.
  • Infrastruktura: Společnosti jako Orbit Fab oznamují plány zařadit vodu mezi palivové možnosti pro své navrhované orbitální sklady pohonných hmot a NASA projekt TALOS zvažuje vodou plněné „odhazovací nádrže“ pro tahače do hlubokého vesmíru – což odráží širší přijetí toho, že voda bude v příštích letech součástí logistického řetězce ve vesmíru.
• 2025 – Připravované a probíhající: Na programu jsou vzrušující mise:
  • Lety Pale Blue D-Orbit: První vodní iontový motor (PBI) bude letově testován na Ion Satellite Carrieru společnosti D-Orbit v polovině a na konci roku 2025 payloadspace.com. Tyto testy změří vysoce účinný tah a připraví cestu pro komerční iontové jednotky využívající vodu místo xenonu nebo kryptonu.
  • Experiment JAXA RAISE-4: Japonská vesmírná agentura plánuje v roce 2025 vypustit demonstrační satelit RAISE-4, který má nést nejnovější pohonný systém Pale Blue (možná vylepšený PBI) k testování na nízké oběžné dráze Země blog.satsearch.co.
  • Komercializace Momentus: Momentus očekává přechod z čistě testovacích na operační mise, kdy bude nabízet přepravu nákladů klientů. Do roku 2025 plánují začít poskytovat služby zvyšování oběžné dráhy – například přepravu malých satelitů z výchozí rideshare dráhy na požadovanou vyšší oběžnou dráhu – výhradně pomocí vodního pohonu. To bude lakmusovým testem ekonomické životaschopnosti vodních motorů v reálných misích.
  • ESA ukázka vodního motoru: V Evropě začínají závěrečné přípravy na misi Spectrum Monitoring Satellite (ESMS), která má být vypuštěna v roce 2026 a do roku 2025 bude mít integrovaný vodní pohonný systém a probíhat pozemní testování ariane.group. Pokud vše půjde dobře, tato mise se stane prvním plnohodnotným komerčním satelitem, který bude spoléhat na vodu jako hlavní pohon (nejen jako demonstrační jednotka).

Tato časová osa ukazuje jasné zrychlení: od ojedinělých experimentů před několika lety k více kosmickým lodím, které dnes spoléhají na vodu, a mnoha dalším v přípravě. Každý úspěch zvyšuje důvěru a zkušenosti, což následně přitahuje další uživatele. V polovině 20. let 21. století se vodní pohon přesouvá z experimentální fáze do běžné výbavy návrhářů misí.

Umělecké ztvárnění malého satelitu (Sonyho EYE cubesat), který v roce 2023 použil vodní resistojetový pohon Pale Blue k úpravě své oběžné dráhy phys.orgphys.org. Tato demonstrace znamenala první použití vodního pohonu ve vesmíru japonským startupem a změna dráhy satelitu potvrdila výkon pohonu.

Nejnovější průlomy (2024–2025) a co nás čeká dál

Uplynulé dva roky přinesly rychlý pokrok a tento trend bude pokračovat. Nedávné zprávy a vývoj v letech 2024–2025 ukazují, jak vodní pohon dosahuje nových výšin:

• Financování a podpora průmyslu: Vzhledem ke strategické hodnotě netoxického pohonu investují vládní agentury do vodních pohonů. V roce 2024 udělilo japonské ministerstvo METI společnosti Pale Blue grant v hodnotě několika miliard jenů (až ~$27M) na rozšíření technologie vodního pohonu pro komerční a obranné satelity spacenews.com. Tato investice pomůže Pale Blue zvýšit úroveň tahu a vyvinout větší systémy vhodné pro větší satelity. Evropské programy Horizon rovněž financují řešení s ekologickými pohonnými látkami, přičemž vodní pohony jsou v popředí, jak dokazuje podpora ESA pro demonstraci ArianeGroup v roce 2026 ariane.group. Dokonce i americké ministerstvo obrany projevilo zájem o bezpečný pohon CubeSatů pro projekty Space Force, kde je bezpečnost vody hlavním argumentem.
• Výkonnější pohonné jednotky: Na technologické frontě vývojáři posouvají vodní motory k vyššímu výkonu a lepší výkonnosti. Jedním z průlomů na obzoru jsou vodní Hallovy iontové motory – kombinující efektivitu Hallových plazmových motorů s vodním pohonem. Plánovaný PBH motor společnosti Pale Blue pro rok 2028 je jedním příkladem blog.satsearch.co, a konceptuální systém Hydra od URA Thrusters (duální Hall + chemický pohon) je dalším blog.satsearch.co. Pokud se je podaří realizovat, mohly by zvládnout mise, které dnes zvládají pouze chemické pohony nebo velké elektrické motory, například rychlé přesuny na oběžné dráze nebo meziplanetární trajektorie, ale s výhodou snadného doplňování paliva pomocí vody. Kromě toho společnosti Momentus a další zkoumají, jak dále zvýšit ISP svých MET motorů, například použitím vyšších mikrovlnných frekvencí nebo nových rezonančních dutin pro efektivnější ohřev vody. Specifický impuls kolem ~1000 s by mohl být v příštích iteracích dosažitelný, což by vodní motory zařadilo mezi tradiční iontové pohony z hlediska účinnosti.
• Integrace do konstelací: Rok 2024 znamenal první významné opakované nasazení vodního pohonu v satelitních konstelacích. Například každý nový imagingový satelit BlackSky nyní nese vodní motor Bradford Comet pro udržování oběžné dráhy, což znamená, že desítky identických družic budou během své životnosti fungovat na vodní pohon geekwire.com. Druhá generace klastru Hawkeye 360 (vypuštěná 2022–2023) také využívá vodní pohon pro let v sestavě. Toto rozšířené přijetí je samo o sobě průlomem – vodní pohon už není jen jednorázový experiment, ale standardní součást některých flotil. Do budoucna mnoho navrhovaných megakonstelací pro IoT a pozorování Země zvažuje ekologické pohonné možnosti a voda je vysoko na seznamu díky nízkým systémovým nákladům. Jak se výroba těchto motorů rozšiřuje, jednotkové náklady klesnou, což dále podpoří jejich rozšíření.
• Nové aplikace: Inženýři nacházejí kreativní nové způsoby, jak využít všestrannost vody. Jedním z rozvíjených nápadů je řízení orientace na bázi elektrolýzy – použití malého množství elektrolýzovaného plynu pro přesné trysky řízení orientace, následované opětovným sloučením vody v uzavřeném okruhu. Další možností je použití vody jako pracovní hmoty v solární tepelné propulzi: soustředění slunečního světla k přímému ohřevu vody na páru pro tah (v podstatě parní kotel ve vesmíru poháněný Sluncem, což by mohlo být velmi efektivní ve vnitřní sluneční soustavě). Výzkumníci také testují pohonné látky na bázi vody pro přistávací moduly a skákadla pro Měsíc/Mars. NASA’s mise Flashlight na Měsíci (i když nakonec měla problémy) zvažovala vodu jako kandidátní pohonnou látku již v rané fázi návrhu. A při pohledu dále do budoucnosti by voda mohla být pohonnou látkou pro jaderné tepelné rakety nebo pohon s přenosem energie paprskem, kde externí zdroj energie (například pozemní laser) ohřívá vodu na kosmické lodi k produkci tahu reddit.com. Neškodná povaha vody umožňuje tyto netradiční koncepty, které by byly nemyslitelné s toxickými nebo vzácnými pohonnými látkami.
• Odborná doporučení: Revoluce vodního pohonu nezůstala bez povšimnutí lídry kosmického průmyslu. Nadšené prosazování vodních trysek společnosti Momentus Chrisem Hadfieldem spaceref.com a výroky jako „Jsem si jistý, že voda je palivem budoucnosti“ od evropských projektových manažerů ariane.group odrážejí rostoucí konsenzus, že tato technologie je zde, aby zůstala. V rozhovorech a na konferencích (například Small Satellite Conference a Space Propulsion Workshop v roce 2024) odborníci chválili rovnováhu mezi bezpečností a výkonem, kterou vodní systémy nabízejí. „Dobrý pohonný výkon musí být vyvážen bezpečností – PTD-1 tuto potřebu splní,“ řekl David Mayer z NASA při představování první demonstrace vodního pohonu nasa.gov. Toto prohlášení přesně vystihuje, proč si voda získala pozornost: nachází ideální rovnováhu mezi vysokým výkonem chemického pohonu a bezpečností elektrického pohonu. Plánovači kosmických misí tuto myšlenku stále častěji opakují v odborných publikacích a na panelech.

Když se nacházíme v roce 2025, trajektorie vodou poháněných satelitních pohonů jasně směřuje vzhůru. Dalším velkým krokem bude pravděpodobně vlajková mise, která se skutečně spoléhá na vodní pohon pro splnění klíčového cíle – možná lunární CubeSat, který využije vodu k navedení na oběžnou dráhu Měsíce, nebo servisní plavidlo, které se autonomně dotankuje z depa a odtáhne satelit. Každý rok se posouvají hranice. Pokud bude současný trend pokračovat, koncem 20. let bychom mohli vidět vodní motory pohánějící kosmické lodě k asteroidům a zpět, zvedající a snižující stovky satelitů na oběžné dráze, a to s minimálním dopadem na životní prostředí a plnou možností dotankování ve vesmíru. To, co začalo jako nekonvenční nápad, se rozrostlo v praktickou technologii, která by mohla učinit kosmické operace dostupnějšími, udržitelnějšími a flexibilnějšími než kdy dříve.

Závěr: Nová éra poháněná H₂O

Vodou poháněný satelitní pohon už není futuristickým konceptem – je zde a osvědčuje se misi za misí. Během několika let jsme přešli od prvních obláčků vodní páry, které postrčily malý CubeSat, k plně manévrovatelným kosmickým lodím využívajícím vodu ke změně oběžné dráhy a provádění složitých operací. Kouzlo vody jako dokonalého vesmírného pohonného média spočívá v její elegantní jednoduchosti. Jak poznamenala technologická zpráva ESA, voda je „nedostatečně využívaný zdroj – bezpečný na manipulaci a ekologický“, přičemž obsahuje „dvě velmi hořlavá pohonná média po elektrolýze“, v podstatě skrývá sílu raketového paliva v neškodné formě esa.int. Tato dvojí povaha – snadné skladování v kapalné formě, energetické využití v plynném stavu – dává vodě jedinečnou výhodu.

Jsme svědky sbližování faktorů, které činí vodní pohony praktickými: lepší malé elektrické pumpy a ohřívače, účinnější solární panely pro jejich napájení, 3D tištěné trysky optimalizované pro páru nebo plazmu a rostoucí poptávka po malých satelitech, které potřebují levný pohon. Výzvy (omezený tah, potřeba energie) jsou řešeny inovativním inženýrstvím a úspěchy se hromadí. Důležité je, že vodní pohon je v souladu s širším tlakem na udržitelnost ve vesmíru – snižuje toxické chemikálie, umožňuje dlouhověkost satelitů díky dotankování a dokonce využívá mimozemské zdroje. Proměňuje vodu z pouhé spotřební suroviny pro podporu života na všestranný umožňovač mobility pro vesmírnou infrastrukturu.

Ve veřejné představivosti bylo „raketové palivo“ vždy něco exotického nebo nebezpečného. Myšlenka, že voda – ta samá látka, kterou pijeme a koupeme se v ní – by mohla pohánět satelity kolem Země nebo dál, je fascinující. Snižuje to bariéru vstupu do vesmírných projektů (nepotřebujete speciální paliva, jen vynalézavost) a vyvolává to představy o kosmických lodích, které zastavují u měsíčních ledových dolů nebo asteroidových rezervoárů, aby si doplnily nádrže. Technologie se stále vyvíjí, ale její směr naznačuje, že vodou poháněné pohony by se mohly stát v satelitech stejně běžné, jako jsou elektromotory v autech. Jak poznamenal jeden zástupce průmyslu, starý vtip „stačí přidat vodu“ by se mohl dobře vztahovat na budoucnost kosmických cest.

Závěrem lze říci, že pohon satelitů na vodní bázi představuje zásadní posun směrem k bezpečnějším, čistším a v konečném důsledku rozsáhlejším vesmírným operacím. Od malých CubeSatů až po potenciální meziplanetární sondy se skromná molekula H₂O ukazuje jako ta správná volba, která nás může posunout dál. Jak se hybnost (a to bez slovní hříčky) stále zvyšuje, nedivte se, až další titulek bude znít: „Kosmické lodě poháněné vodou dosáhly Měsíce – a pokračují dál.“ Věk vodní rakety nastal a nabízí oceán možností pro novou generaci vesmírného průzkumu spinoff.nasa.gov, spaceref.com.