Δορυφόροι που Λειτουργούν με Νερό; Το Επαναστατικό Καύσιμο που Αλλάζει τα Διαστημικά Ταξίδια

Φανταστείτε ένα μέλλον όπου οι δορυφόροι προωθούνται όχι με τοξικά καύσιμα ή σπάνια αέρια, αλλά με απλό, παλιό νερό. Μπορεί να ακούγεται σαν επιστημονική φαντασία, αλλά οι δορυφορικές μηχανές που λειτουργούν με νερό γίνονται γρήγορα πραγματικότητα. Αυτά τα καινοτόμα συστήματα πρόωσης χρησιμοποιούν H₂O ως προωθητικό – είτε εκτοξεύοντας υπέρθερμο ατμό είτε διασπώντας το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο για καύση – για να ελιχθούν τα διαστημόπλοια σε τροχιά. Η ελκυστικότητα είναι προφανής: το νερό είναι φθηνό, άφθονο, φιλικό προς το περιβάλλον, και πολύ πιο ασφαλές στη διαχείριση από τα παραδοσιακά καύσιμα πυραύλων esa.int, nasa.gov. Όπως το έθεσε ο απόστρατος αστροναύτης Κρις Χάντφιλντ, το να μπορείς να προωθείς διαστημόπλοια με τίποτα περισσότερο από ηλιακή ενέργεια και απεσταγμένο νερό είναι «μια μεγάλη ελευθερία», ειδικά αφού το νερό είναι ευρέως διαθέσιμο στο διάστημα (από κρατήρες της Σελήνης μέχρι πάγο κομητών) spaceref.com. Σε αυτή την αναφορά, θα εξετάσουμε πώς λειτουργεί η πρόωση με νερό, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της, και τις πιο πρόσφατες εξελίξεις (μέχρι το 2025) που προωθούν αυτή την τεχνολογία από πειραματικές επιδείξεις σε ευρεία χρήση.

Πώς Λειτουργούν οι Υδροκίνητοι Θραύστες Δορυφόρων;

Το νερό από μόνο του δεν καίγεται όπως ένα συμβατικό καύσιμο – είναι η μάζα αντίδρασης που ενεργοποιείται και εκτοξεύεται για να παραχθεί ώση. Υπάρχουν μερικοί ευφυείς τρόποι με τους οποίους οι μηχανικοί έχουν καταστήσει δυνατούς τους κινητήρες με καύσιμο το νερό:

• Προώθηση με ατμό (Ηλεκτροθερμικοί Θωρακιστές): Η πιο απλή προσέγγιση είναι να θερμάνουμε το νερό ώστε να μετατραπεί σε ατμό υψηλής πίεσης και να το εκτοξεύσουμε μέσω ακροφυσίου για να παραχθεί ώση. Αυτά τα σχέδια “ατμοπυραύλων” ή resistojet χρησιμοποιούν ηλεκτρικές αντιστάσεις ή μικροκυματική ενέργεια για να βράσουν το νερό. Για παράδειγμα, το όχημα Vigoride της Momentus Space χρησιμοποιεί έναν Μικροκυματικό Ηλεκτροθερμικό Θωρακιστή (MET) που “ζεσταίνει το νερό με μικροκύματα χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια” μέχρι να βράσει και να μετατραπεί σε πλάσμα, εκτοξευόμενο ως πίδακας υψηλής ενέργειας spaceref.com. Είναι παρόμοιο με το να βάλεις ακροφύσιο σε ένα βραστήρα ή φούρνο μικροκυμάτων – οι εκπεμπόμενοι θερμοί ατμοί σπρώχνουν τον δορυφόρο. Οι προωθητήρες ατμού έχουν χαμηλή ώση αλλά είναι πολύ ασφαλείς και μηχανικά απλοί. Η ιαπωνική startup Pale Blue απέδειξε ένα τέτοιο σύστημα σε τροχιά το 2023, χρησιμοποιώντας έναν resistojet νερού για να ρυθμίσει την τροχιά ενός μικρού δορυφόρου της Sony κατά μερικά χιλιόμετρα phys.org. Ο σχεδιασμός της Pale Blue διατηρεί το νερό σε χαμηλή πίεση και το ατμοποιεί σε μέτριες θερμοκρασίες, μια προσέγγιση που επικυρώθηκε με δύο λεπτά συνεχούς λειτουργίας στο διάστημα phys.org.
• Ηλεκτρόλυση (Κινητήρες Υδροπυραύλων): Μια πιο ενεργητική μέθοδος είναι να διαχωρίζεται το νερό σε αέρια υδρογόνου και οξυγόνου (μέσω ηλεκτρόλυσης) και στη συνέχεια να καίγεται αυτό το μείγμα σε έναν μικρό πυραυλοκινητήρα. Ουσιαστικά, ο δορυφόρος μεταφέρει μη συμπιεσμένο υγρό νερό και στη συνέχεια χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια από ηλιακά πάνελ για να παράγει καύσιμα αέρια κατά παραγγελία. Ο κινητήρας Hydros της NASA, που αναπτύχθηκε με την Tethers Unlimited, πρωτοστάτησε σε αυτή την προσέγγιση spinoff.nasa.gov. Μόλις βρεθεί σε τροχιά, το Hydros ηλεκτρολύει το νερό σε H₂ και O₂ που αποθηκεύονται σε ασκούς και στη συνέχεια τα αναφλέγει σε έναν θάλαμο για εκρήξεις ώσης spinoff.nasa.gov. Είναι «ένα υβρίδιο ηλεκτρικής και χημικής πρόωσης», εξηγεί ο CEO της Tethers Unlimited, Robert Hoyt – η ηλιακή ενέργεια κάνει τη δουλειά του διαχωρισμού του νερού, αλλά η επακόλουθη καύση δίνει μια ισχυρή ώθηση spinoff.nasa.gov. Ευρωπαίοι μηχανικοί στην ArianeGroup έχουν ένα παρόμοιο σύστημα υπό ανάπτυξη: μια μεγάλη δεξαμενή νερού τροφοδοτεί έναν ηλεκτρολύτη, με τα αέρια υδρογόνου/οξυγόνου να αναφλέγονται μετά από περίπου 90 λεπτά παραγωγής, αποδίδοντας περίπου 30 δευτερόλεπτα ώσης ανά κύκλο ariane.group. Αυτή η κυκλική διαδικασία φόρτισης και καύσης μπορεί να προσφέρει επίπεδα ώσης πολύ υψηλότερα από τους ηλεκτρικούς κινητήρες ιόντων (η ArianeGroup εκτιμά έως και 14× περισσότερη ώση ανά εισερχόμενη ισχύ σε σχέση με τους κινητήρες ιόντων hall-effect) esa.int. Το μειονέκτημα είναι η μέτρια ειδική ώση – δηλαδή η απόδοση καυσίμου – που βρίσκεται μεταξύ της συμβατικής χημικής και της ηλεκτρικής πρόωσης esa.int. Παρ’ όλα αυτά, η απόδοση είναι εντυπωσιακή: «Η υδραζίνη έχει ειδική ώση 200 s έναντι 300 s για το νερό,» σημειώνει ο Jean-Marie Le Cocq της ArianeGroup, συγκρίνοντας ευνοϊκά τον κινητήρα νερού τους με το τοξικό καύσιμο που θα μπορούσε να αντικαταστήσει ariane.group.
• Ιοντικοί και Πλασματικοί Θωρακιστές Χρησιμοποιώντας Νερό: Το νερό μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως προωθητικό σε προηγμένα ηλεκτρικά συστήματα πρόωσης. Σε αυτά τα σχέδια, οι υδρατμοί ιονίζονται ή διεγείρονται με άλλο τρόπο σε πλάσμα, και στη συνέχεια επιταχύνονται από ηλεκτρομαγνητικά πεδία για να παραχθεί ώθηση (παρόμοια με μια ιοντική μηχανή ξένου). Για παράδειγμα, η Pale Blue αναπτύσσει έναν Water Ion Thruster που χρησιμοποιεί πηγή μικροκυματικού πλάσματος για να ατομοποιεί τα μόρια του νερού και να εκτοξεύει ιόντα για ώθηση phys.org. Τέτοια συστήματα μπορούν να επιτύχουν πολύ υψηλότερη ειδική ώθηση (500+ δευτερόλεπτα) επειδή το προωθητικό εκτοξεύεται με ακραίες ταχύτητες reddit.com. Παρομοίως, ερευνητές έχουν δοκιμάσει προωθητήρες arcjet με τροφοδοσία νερού (~550 s Isp) και προωθητήρες μικροκυματικού πλάσματος (έως 800 s Isp) reddit.com – επιδόσεις αντίστοιχες ή και ανώτερες από πολλές προηγμένες ηλεκτρικές μηχανές πρόωσης. Η πρόκληση εδώ είναι η διαχείριση της παραγωγής πλάσματος και η αποτροπή διάβρωσης των ηλεκτροδίων από τα παραπροϊόντα του νερού. Όμως το δυναμικό είναι τεράστιο: προωθητήρες νερού με υψηλή ειδική ώθηση θα μπορούσαν να κάνουν το νερό πιο αποδοτικό σε μάζα από τα παραδοσιακά καύσιμα για ορισμένες αποστολές reddit.com. Αυτές είναι ακόμη αναδυόμενες τεχνολογίες· οι πρώτες επιδείξεις σε τροχιά της Pale Blue για μια ιοντική μηχανή νερού έχουν προγραμματιστεί για το 2025 μέσω δύο αποστολών με το διαστημικό σκάφος μεταφοράς της D-Orbit payloadspace.com. Στο μέλλον, υβριδικοί προωθητήρες μπορεί ακόμη και να συνδυάζουν λειτουργίες – π.χ. ένα διπλό σύστημα που προσφέρει καύσεις ατμού υψηλής ώθησης όταν χρειάζεται και αποδοτική ιοντική πρόωση για μακράς διάρκειας πλεύση phys.org.

Σε όλες τις περιπτώσεις, η βασική ιδέα είναι η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας (από ηλιακούς συλλέκτες) για την προσθήκη κινητικής ενέργειας στη μάζα του νερού και την εκτόξευσή του για πρόωση. Το ίδιο το νερό είναι αδρανές και μη τοξικό, γεγονός που το καθιστά μοναδικά βολικό – μπορεί να αποθηκευτεί ως υγρό (δεν απαιτούνται δεξαμενές υψηλής πίεσης κατά την εκτόξευση) και δεν πρόκειται να εκραγεί ή να δηλητηριάσει τους χειριστές. Η πρόωση “ενεργοποιείται” μόνο όταν ο δορυφόρος βρίσκεται με ασφάλεια σε τροχιά και υπάρχει διαθέσιμη ενέργεια για τη θέρμανση ή την ηλεκτρόλυση του νερού. Αυτή η κατά παραγγελία λειτουργία είναι ακριβώς ο λόγος που η NASA επενδύει σε συστήματα πρόωσης με βάση το νερό για μικρούς δορυφόρους: «Το PTD-1 θα καλύψει αυτή την ανάγκη με την πρώτη επίδειξη συστήματος πρόωσης διαστημοπλοίου με ηλεκτρόλυση νερού στο διάστημα», δήλωσε ο David Mayer, διαχειριστής έργου για μια δοκιμαστική αποστολή του 2021 nasa.gov. Οι επόμενες ενότητες θα εξερευνήσουν γιατί αυτή η ιδέα είναι τόσο ελκυστική – και ποιες προκλήσεις παραμένουν ακόμη.

Οφέλη της πρόωσης με νερό

Ασφάλεια και Απλότητα: Τα παραδοσιακά προωθητικά δορυφόρων όπως η υδραζίνη ή το ξένον είναι είτε εξαιρετικά τοξικά, διαβρωτικά ή απαιτούν βαριά πίεση. Το νερό, αντίθετα, είναι «το ασφαλέστερο καύσιμο πυραύλων που γνωρίζω», σημειώνει ο Mayer nasa.gov. Είναι μη τοξικό, μη εύφλεκτο και σταθερό σε θερμοκρασία δωματίου, καθιστώντας την ενσωμάτωση και την εκτόξευση πολύ πιο απλές και φθηνότερες nasa.gov. Δεν απαιτούνται στολές χημικής προστασίας ή πολύπλοκες διαδικασίες φόρτωσης καυσίμου – «μπορείς να αφήσεις προπτυχιακούς φοιτητές να το χειριστούν και δεν θα δηλητηριαστούν», αστειεύεται ο CEO της Tethers Unlimited spinoff.nasa.gov. Αυτός ο παράγοντας ασφάλειας είναι ιδιαίτερα κρίσιμος για τα CubeSats που μοιράζονται εκτοξεύσεις με ακριβό κύριο φορτίο, όπου αυστηροί κανόνες συχνά απαγορεύουν εκρηκτικά ή δεξαμενές υψηλής πίεσης επί του σκάφους nasa.gov. Τα συστήματα με νερό παραμένουν αβλαβή μέχρι να ενεργοποιηθούν σε τροχιά, μειώνοντας τις ανησυχίες για την ασφάλεια της εκτόξευσης. Αυτό άνοιξε το δρόμο ώστε ακόμη και τα μικροσκοπικά CubeSats να έχουν πρόωση, κάτι που προηγουμένως απαγορευόταν λόγω περιορισμών ασφάλειας καυσίμων.

Χαμηλό Κόστος και Πανταχού Παρουσία: Το νερό είναι εξαιρετικά φθηνό και διαθέσιμο παντού. Δεν υπάρχει πρόβλημα στην εφοδιαστική αλυσίδα – κάθε σημείο εκτόξευσης στον κόσμο μπορεί να προμηθευτεί καθαρό νερό εύκολα (και να χυθεί λίγο χωρίς συνέπειες). «Το νερό είναι διαθέσιμο παντού στη Γη και μπορεί να μεταφερθεί χωρίς κίνδυνο», τονίζει ο Nicholas Harmansa της ArianeGroup, ο οποίος είναι βέβαιος ότι «το νερό είναι το καύσιμο του μέλλοντος» ariane.group. Ανά λίτρο, το νερό κοστίζει ελάχιστα, ενώ τα εξωτικά ηλεκτρικά προωθητικά όπως το αέριο ξένον έχουν παρουσιάσει διακυμάνσεις τιμής και διαθεσιμότητας. Ο εξοπλισμός για προωθητήρες νερού μπορεί επίσης να είναι φθηνότερος: δεν χρειάζονται βαριά δοχεία πίεσης ή σωληνώσεις τοξικών υλικών. Συνολικά, η χρήση νερού μπορεί να μειώσει το κόστος του συστήματος πρόωσης κατά τρεις φορές σε σύγκριση με τα συμβατικά συστήματα, σύμφωνα με τις εκτιμήσεις της ArianeGroup ariane.group. Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος διαπίστωσε ότι ένας δορυφόρος 1 τόνου θα μπορούσε να εξοικονομήσει ~20 κιλά μάζας αν αντικαταστήσει την υδραζίνη με κινητήρα ηλεκτρόλυσης νερού, επιπλέον των «σημαντικά μειωμένων εξόδων διαχείρισης και ανεφοδιασμού» esa.intesa.int. Για τους εμπορικούς φορείς, αυτές οι εξοικονομήσεις σε μάζα και χρήματα μεταφράζονται σε περισσότερο ωφέλιμο φορτίο και λιγότερο ρίσκο.

Ανεφοδιασμός και Βιωσιμότητα στο Διάστημα: Ίσως το πιο συναρπαστικό όφελος είναι το πώς η πρόωση με νερό θα μπορούσε να επιτρέψει μια βιώσιμη διαστημική υποδομή. Το νερό δεν είναι μόνο κοινό στη Γη – είναι άφθονο σε όλο το ηλιακό σύστημα. Οι αποθέσεις πάγου στη Σελήνη, τον Άρη, τους αστεροειδείς και δορυφόρους όπως η Ευρώπη είναι ουσιαστικά «διαστημικά πρατήρια καυσίμων» που περιμένουν να αξιοποιηθούν mobilityengineeringtech.com. Σε αντίθεση με τα τοξικά καύσιμα που θα απαιτούσαν πολύπλοκα χημικά εργοστάσια για να αναπαραχθούν εκτός Γης, το νερό μπορεί να εξορυχθεί και να χρησιμοποιηθεί απευθείας ως προωθητικό μετά από ελάχιστη επεξεργασία. Αυτό έχει τεράστιες επιπτώσεις για την εξερεύνηση του βαθύ διαστήματος: ένα διαστημόπλοιο θα μπορούσε να ξαναγεμίσει τις δεξαμενές του συλλέγοντας πάγο στον προορισμό του και στη συνέχεια να συνεχίσει το ταξίδι του επ’ αόριστον. Μια πρωτοποριακή επίδειξη αυτής της ιδέας έγινε το 2019, όταν μια ομάδα από το UCF και τη Honeybee Robotics δοκίμασε το πρωτότυπο WINE (World Is Not Enough), ένα μικρό σκάφος που εξόρυξε προσομοιωμένο πάγο αστεροειδούς και τον χρησιμοποίησε για να παράγει ώση ατμοκίνητου πυραύλου en.wikipedia.org. Το WINE κατάφερε να τρυπήσει παγωμένο ρεγόλιθο, να εξαγάγει νερό και να «πηδήξει» σε θάλαμο κενού με πίδακα ατμού – αποδεικνύοντας ότι ένα όχημα θα μπορούσε να «ζει από τη γη» και να ανεφοδιάζεται μόνο του για «αιώνια εξερεύνηση» en.wikipedia.org. Μακροπρόθεσμα, διαστημόπλοια με καύσιμο το νερό θα μπορούσαν να περιπλανώνται από αστεροειδή σε αστεροειδή χωρίς να χρειάζονται ποτέ ανεφοδιασμό από τη Γη en.wikipedia.org. Ακόμα και σε επιχειρήσεις κοντά στη Γη, εταιρείες όπως η Orbit Fab εξετάζουν το νερό ως υποψήφιο για υπηρεσίες ανεφοδιασμού σε τροχιά, λόγω της ευκολίας στη διαχείρισή του. Όλα αυτά καθιστούν την πρόωση με νερό θεμέλιο λίθο για την οικονομία του διαστήματος που οραματίζονται οι πρωτοπόροι: «βλέπουμε το νερό ως θεμελιώδη πόρο που είναι το κλειδί για αυτή την οικονομία», λέει ο Hoyt, ο οποίος σχεδιάζει thrusters Hydros επόμενης γενιάς με θύρες ανεφοδιασμού για απεριόριστη διάρκεια ζωής spinoff.nasa.gov.

Περιβαλλοντική και Λειτουργική Καθαριότητα: Ως πράσινο προωθητικό, το νερό δεν παράγει τοξικά καυσαέρια – μόνο υδρατμούς ή ίχνη υδρογόνου/οξυγόνου που διασπώνται γρήγορα. Αυτό είναι καλό όχι μόνο για το περιβάλλον της Γης αλλά και για τα ευαίσθητα συστήματα των διαστημοπλοίων. Οι οπτικοί αισθητήρες ή οι αστροσταθμητές δεν θα θολώσουν από υπολείμματα, και δεν υπάρχει κίνδυνος διάβρωσης από πίδακα σε ευαίσθητες επιφάνειες mobilityengineeringtech.com. Ο Chris Hadfield επισημαίνει ότι οι προωθητήρες με βάση το νερό είναι ιδανικοί για αποστολές συντήρησης όπως η ενίσχυση του γηρασμένου διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, επειδή «δεν μπορούν να ψεκάσουν το [Hubble] με οποιοδήποτε είδος υπολείμματος από προωθητικό» spaceref.com. Η ήπια, ελεγχόμενη ώθηση από μια μηχανή πλάσματος νερού μπορεί να ανυψώσει ή να χαμηλώσει τροχιές χωρίς τα έντονα τινάγματα των χημικών κινητήρων, μειώνοντας το μηχανικό στρες κατά τη διάρκεια ευαίσθητων λειτουργιών spaceref.com. Συνοψίζοντας, η προώθηση με νερό είναι φιλικότερη όχι μόνο για όσους εκτοξεύουν και κατασκευάζουν δορυφόρους, αλλά και για τους ίδιους τους δορυφόρους και τους ουράνιους γείτονές τους.

Εικονογράφηση μικρού δορυφόρου που χρησιμοποιεί προωθητήρα με βάση το νερό σε τροχιά. Η προώθηση με καύσιμο το νερό μπορεί να επιτευχθεί με ηλεκτρική θέρμανση ή ηλεκτρόλυση του νερού για την παραγωγή ώσης, προσφέροντας μια ασφαλέστερη και «πιο πράσινη» εναλλακτική λύση σε σχέση με τους παραδοσιακούς χημικούς πυραύλους nasa.govnasa.gov.

Προκλήσεις και Περιορισμοί

Αν η προώθηση με νερό είναι τόσο καλή, γιατί δεν τη χρησιμοποιούν ήδη όλοι οι δορυφόροι; Όπως με κάθε νέα τεχνολογία, υπάρχουν συμβιβασμοί και εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν:

Χαμηλότερη ώση (σε ορισμένες λειτουργίες): Οι αντιστάτες προώθησης με καθαρό νερό τείνουν να έχουν αρκετά χαμηλή ώση σε σύγκριση με τους χημικούς πυραύλους. Το βρασμό του νερού μπορεί να το εκτοξεύσει μόνο τόσο γρήγορα (συνήθως αποδίδοντας ειδική ώση της τάξης των 50–100 δευτερολέπτων για απλούς ατμοκινητήρες reddit.com, blog.satsearch.co). Αυτό είναι εντάξει για μικρούς CubeSats που κάνουν ήπιες διορθώσεις, αλλά σημαίνει ότι οι ελιγμοί είναι αργοί. Ένας ατμοκινητήρας με Isp 50 s παρέχει «πολύ χειρότερη απόδοση ανά κόστος» από έναν τυπικό υδραζινικό κινητήρα με Isp 300 s reddit.com. Η βιομηχανία αντιμετωπίζει αυτό το ζήτημα με τη μετάβαση σε προσεγγίσεις υψηλότερης ενέργειας όπως οι κινητήρες πλάσματος (Isp 500+ s) και η καύση διπλού προωθητικού με νερό (~300 s Isp) reddit.com, ariane.group. Παρ’ όλα αυτά, ο λόγος ώσης προς ισχύ είναι περιοριστικός παράγοντας – χρειάζεστε άφθονη ηλεκτρική ισχύ για να πάρετε ουσιαστική ώση από το νερό. Σε μικρούς δορυφόρους, η ισχύς είναι περιορισμένη, οπότε υπάρχει ένα όριο στην ώση εκτός αν φέρουν μεγάλα ηλιακά πάνελ ή άλλες πηγές ενέργειας. Γι’ αυτό ακόμα και οι καλύτεροι κινητήρες ιόντων με νερό είναι κατάλληλοι για αργή ανύψωση τροχιάς, όχι για γρήγορες μεταφορές (προς το παρόν). Οι μηχανικοί πρέπει να σταθμίσουν προσεκτικά αν οι απαιτήσεις delta-V και χρονισμού μιας αποστολής μπορούν να καλυφθούν με έναν ηλεκτρικό κινητήρα νερού ή αν χρειάζεται ένα χημικό σύστημα υψηλότερης ώσης.

Απαιτήσεις Ενέργειας και Θερμότητας: Το νερό μπορεί να είναι εύκολο στην αποθήκευση, αλλά η μετατροπή του σε θερμό αέριο ή πλάσμα απαιτεί πολλή ενέργεια. Η ηλεκτρόλυση ειδικά είναι ενεργοβόρα – ο διαχωρισμός του νερού είναι εγγενώς αναποτελεσματικός, και στη συνέχεια πρέπει να αναφλεγούν τα αέρια. Οι ηλεκτρολύτες και οι θερμαντήρες προσθέτουν πολυπλοκότητα και μπορεί να αποτελέσουν σημεία αστοχίας. Η διαχείριση της θερμότητας είναι ένα ακόμη ζήτημα: τα συστήματα βρασμού ή πλάσματος μπορούν να λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες, κάτι που είναι δύσκολο στο κενό του διαστήματος όπου η ψύξη είναι δύσκολη. Ο Hoyt της Tethers Unlimited σημείωσε τις υλικές προκλήσεις στην αντιμετώπιση «υδρογόνου και οξυγόνου και υπερθερμασμένου ατμού» – η διάβρωση και η μόλυνση μπορούν εύκολα να υποβαθμίσουν ένα σύστημα spinoff.nasa.gov. Οι σχεδιαστές πρέπει να χρησιμοποιούν ειδικές επιστρώσεις και υπερ-καθαρό νερό για να αποφύγουν τη ρύπανση των ηλεκτροδίων και να εξασφαλίσουν μεγάλη διάρκεια ζωής spinoff.nasa.gov. Αυτά τα ζητήματα επιλύονται σταδιακά (με καλύτερα υλικά και με απομόνωση του ηλεκτρολύτη από τον θάλαμο καύσης, για παράδειγμα), αλλά χρειάστηκαν χρόνια Ε&Α για να δημιουργηθεί ένας αξιόπιστος κινητήρας. Μάλιστα, παρά το γεγονός ότι η NASA θεωρητικολογούσε για υδροκινητήρες από τη δεκαετία του 1960, μόλις πρόσφατα εμφανίστηκε ένας «πρακτικός κινητήρας ηλεκτρόλυσης νερού» λόγω αυτών των τεχνικών εμποδίωνspinoff.nasa.gov.

Ανταλλαγή Απόδοσης έναντι Αποθήκευσης: Το νερό είναι ογκώδες. Έχει αξιοπρεπή πυκνότητα (1 g/mL, παρόμοια με πολλά υγρά καύσιμα) αλλά δεν προσφέρει δική του χημική ενέργεια. Αυτό σημαίνει ότι για αποστολές υψηλού delta-V, μια δεξαμενή προωθητικού νερού μπορεί να χρειάζεται να είναι μεγαλύτερη από μια δεξαμενή πιο ενεργειακών προωθητικών. Το πλεονέκτημα του νερού είναι ότι οι προηγμένοι προωθητήρες μπορούν να αντλήσουν εξωτερική ενέργεια για να το αντισταθμίσουν αυτό. Για παράδειγμα, ένας ηλεκτροθερμικός προωθητήρας μικροκυμάτων που τροφοδοτεί 5 kW στο νερό μπορεί να επιτύχει ~800 s Isp reddit.com, αποσπώντας ουσιαστικά περισσότερη απόδοση από κάθε σταγόνα νερού. Αλλά αυτά τα επίπεδα ισχύος είναι διαθέσιμα μόνο σε μεγαλύτερα διαστημόπλοια. Οι μικροδορυφόροι μπορεί να περιορίζονται σε χαμηλότερο Isp, καθιστώντας το νερό λιγότερο αποδοτικό κατά μάζα για αυτούς. Υπάρχει επίσης το ζήτημα της διαχείρισης του νερού σε τροχιά: μπορεί να παγώσει αν οι γραμμές ή οι δεξαμενές δεν θερμαίνονται, ή μπορεί να προκαλέσει αστάθειες ώσης αν εξατμιστεί απρόβλεπτα. Οι μηχανικοί το αντιμετωπίζουν αυτό με προσεκτικό θερμικό έλεγχο και ρύθμιση πίεσης (π.χ. διατηρώντας το νερό ελαφρώς υπό πίεση ώστε να παραμένει υγρό μέχρι να προγραμματιστεί η ατμοποίησή του phys.org). Επιπλέον, ενώ το νερό δεν είναι υπό πίεση κατά την εκτόξευση, ορισμένα συστήματα απαιτούν την πίεσή του στο διάστημα (ή την αποθήκευση των ηλεκτρολυμένων αερίων σε δεξαμενές υπό πίεση). Αυτό επαναφέρει κάποια πολυπλοκότητα των συστημάτων υπό πίεση, αν και μετά την είσοδο σε τροχιά. Οι σχεδιαστές αποστολών πρέπει επίσης να λάβουν υπόψη τη διαρροή προωθητικού – το νερό σε θερμαινόμενη δεξαμενή μπορεί να διαρρεύσει ή να εξατμιστεί κατά τη διάρκεια μιας μακράς αποστολής αν δεν είναι σωστά σφραγισμένο και ψυχόμενο.

Κληρονομιά Πτήσεων και Εμπιστοσύνη: Μέχρι το 2025, η πρόωση με νερό παραμένει ένας σχετικά νέος παίκτης στους επιχειρησιακούς στόλους. Πολλοί διαχειριστές δορυφόρων υιοθετούν μια προσέγγιση «περιμένω και βλέπω», θέλοντας να βεβαιωθούν ότι η τεχνολογία είναι αποδεδειγμένη. Οι πρώτοι που την υιοθέτησαν, όπως η HawkEye 360 (που πέταξε προωθητήρες νερού το 2018) και το πρόγραμμα Star Sphere της Sony (2023), βοήθησαν στην ενίσχυση της εμπιστοσύνης geekwire.com, phys.org. Όμως οι πιο συντηρητικοί πελάτες ίσως χρειαστούν περισσότερες επιδείξεις, ειδικά για κρίσιμες αποστολές, πριν εγκαταλείψουν τους δοκιμασμένους χημικούς προωθητήρες. Υπήρξαν και μικρές αστοχίες: για παράδειγμα, η αποστολή Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) της NASA το 2021 στόχευε να αποδείξει τον προωθητήρα Hydros της Tethers σε τροχιά nasa.gov. Αν και η αποστολή ήταν σε μεγάλο βαθμό επιτυχής, τυχόν ανωμαλίες ή μειωμένη απόδοση (αν υπήρξαν) αποτελούν μαθήματα για βελτίωση στις μελλοντικές εκδόσεις. Αξίζει να σημειωθεί ότι ακόμη και οι επιτυχημένες δοκιμές έχουν μέχρι στιγμής περιορισμένη διάρκεια (λεπτά λειτουργίας). Η μακροχρόνια αντοχή αυτών των συστημάτων (εκατοντάδες ενεργοποιήσεις σε βάθος ετών) δοκιμάζεται αλλά δεν έχει ακόμη πλήρως επικυρωθεί στο διάστημα. Αυτό αλλάζει γρήγορα καθώς εταιρείες όπως η Momentus έχουν πλέον ενεργοποιήσει τους προωθητήρες νερού τους δεκάδες φορές σε τροχιά nasdaq.com. Κάθε νέα αποστολή διευρύνει τα όρια, φέρνοντας την πρόωση με νερό πιο κοντά σε μια κυρίαρχη επιλογή. Εν τω μεταξύ, οι μηχανικοί και οι ρυθμιστικές αρχές αξιολογούν προσεκτικά αυτούς τους προωθητήρες για να καθιερώσουν πρότυπα και βέλτιστες πρακτικές (για παράδειγμα, διασφαλίζοντας ότι ένας «τροφοδοτούμενος με νερό» δορυφόρος μπορεί να αποσυρθεί με ασφάλεια στο τέλος της ζωής του, διατηρώντας λίγο νερό για μια τελική καύση αποτροχιασμού – μια απαίτηση για τον μετριασμό των διαστημικών απορριμμάτων).

Εν συντομία, οι περιορισμοί της πρόωσης με νερό – χαμηλότερη άμεση ώθηση, ανάγκες ενέργειας και ρίσκο πρώιμου σταδίου ανάπτυξης – σημαίνουν ότι δεν αποτελεί ακόμη πανάκεια για κάθε σενάριο. Όμως η ταχεία πρόοδος των τελευταίων ετών δείχνει ότι αυτές οι προκλήσεις ξεπερνιούνται μία προς μία, όπως θα δούμε στη συνέχεια στο πλαίσιο πραγματικών αποστολών και παικτών.

Πρώιμες Καινοτομίες και Ιστορικά Ορόσημα

Η ιδέα της χρήσης νερού ως προωθητικού μέσου στο διάστημα κυκλοφορεί εδώ και δεκαετίες. Ερευνητές της NASA την εποχή του Apollo αναγνώρισαν ότι το νερό θα μπορούσε να μετατραπεί σε υδρογόνο/οξυγόνο – τον ίδιο ισχυρό συνδυασμό που τροφοδοτούσε τα Διαστημικά Λεωφορεία – εάν υπήρχε διαθέσιμη ενέργεια στο διάστημα spinoff.nasa.gov. Όμως, κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα, η ιδέα παρέμεινε στα χαρτιά· οι χημικοί πύραυλοι με αποθηκεύσιμα τοξικά καύσιμα ήταν απλώς πιο ώριμοι και παρείχαν μεγαλύτερη ώθηση για την τεχνολογία της εποχής. Μόνο με τη σμίκρυνση των δορυφόρων και τις προόδους στην ηλεκτρική ενέργεια η προώθηση με νερό απέκτησε νέα σημασία. Ακολουθούν ορισμένα βασικά πρώιμα ορόσημα που οδήγησαν στην τρέχουσα κατάσταση:

• 2011–2017: Η άνοδος των CubeSats (μικροσκοπικοί δορυφόροι κατασκευασμένοι από κύβους 10 εκ.) δημιούργησε την ανάγκη για εξίσου μικροσκοπικούς, ασφαλείς προωθητήρες. Ερευνητικές ομάδες άρχισαν να επανεξετάζουν το νερό ως ιδανικό προωθητικό για CubeSat, καθώς πολλοί πάροχοι εκτοξεύσεων απαγόρευαν τα χημικά καύσιμα σε δευτερεύοντα φορτία. Το 2017, μια ομάδα του Πανεπιστημίου Purdue με επικεφαλής την καθηγήτρια Alina Alexeenko παρουσίασε έναν μικρο-προωθητήρα που ονομάζεται FEMTA (Film-Evaporation MEMS Tunable Array) και χρησιμοποιεί υπερ-καθαρό νερό mobilityengineeringtech.com. Το FEMTA χρησιμοποιούσε τριχοειδή διαμέτρου 10 μικρονίων χαραγμένα σε πυρίτιο· η επιφανειακή τάση κρατά το νερό στη θέση του μέχρι να το βράσει ένας θερμαντήρας, εκτοξεύοντας μικρο-πίδακες ατμού. Σε δοκιμές σε θάλαμο κενού, ένας προωθητήρας FEMTA παρήγαγε ελεγχόμενη ώθηση στην περιοχή 6–68 µN με ειδική ώση περίπου 70 s futurity.org, sciencedirect.com. Τέσσερις προωθητήρες FEMTA (με συνολικά περίπου ένα κουταλάκι του γλυκού νερό) μπορούσαν να περιστρέψουν έναν CubeSat 1U σε λιγότερο από ένα λεπτό χρησιμοποιώντας μόνο 0,25 W ισχύος mobilityengineeringtech.com. Αυτό ήταν μια σημαντική πρόοδος, δείχνοντας ότι ακόμα και πολύ χαμηλής ισχύος συστήματα μπορούν να προσφέρουν ουσιαστικό έλεγχο προσανατολισμού χρησιμοποιώντας νερό. Η Alexeenko τόνισε τη σημασία του νερού όχι μόνο για τροχιές γύρω από τη Γη αλλά και για αξιοποίηση πόρων στο διάστημα – «Πιστεύεται ότι το νερό είναι άφθονο στο φεγγάρι του Άρη, Φόβο, καθιστώντας το εν δυνάμει ένα τεράστιο πρατήριο καυσίμων στο διάστημα… [και] ένα πολύ καθαρό προωθητικό» mobilityengineeringtech.com.
• 2018: Η πρώτη λειτουργική χρήση υδροπροώθησης σε τροχιά πραγματοποιήθηκε. Μια αμερικανική startup, η Deep Space Industries (DSI), είχε αναπτύξει τον ηλεκτροθερμικό προωθητήρα Comet, μια μικρή συσκευή που βράζει νερό και το εκτοξεύει για τον ελιγμό μικροδορυφόρων. Τον Δεκέμβριο του 2018, οι προωθητήρες Comet της DSI πέταξαν σε τέσσερις εμπορικούς δορυφόρους: τρεις για τον αστερισμό ραδιοσυχνοτήτων HawkEye 360 και έναν για το δοκιμαστικό ραντάρ απεικόνισης της Capella Space geekwire.com. Αυτοί οι μικροδορυφόροι χρησιμοποίησαν με επιτυχία υδροπροώθηση για να ρυθμίσουν τις τροχιές τους, σηματοδοτώντας το ντεμπούτο των κινητήρων με καύσιμο το νερό στο διάστημα. Την ίδια περίπου περίοδο, ένας ιαπωνικός 3U CubeSat με το όνομα AQT-D (Aqua Thruster-Demonstrator), που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, εκτοξεύτηκε από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Το AQT-D δοκίμασε ένα σύστημα resistojet με νερό σε τροχιά στα τέλη του 2019, επιδεικνύοντας έλεγχο στάσης και μικρές αλλαγές τροχιάς· αυτή ήταν μια πρώιμη δοκιμή στο διάστημα από την Ιαπωνία που έθεσε τα θεμέλια για τη startup Pale Blue αργότερα blog.satsearch.co.
• 2019: Το ενδιαφέρον της NASA για την υδροπροώθηση πέρασε από τη θεωρία στην πράξη. Η Tethers Unlimited, μέσω συμβολαίων SBIR της NASA και μιας συνεργασίας “Tipping Point”, παρέδωσε έναν έτοιμο για πτήση προωθητήρα HYDROS-C για CubeSatsspinoff.nasa.govspinoff.nasa.gov. Η NASA ενσωμάτωσε αυτόν τον προωθητήρα στην αποστολή Pathfinder Technology Demonstrator 1 (PTD-1), έναν 6U CubeSat. Αν και η εκτόξευση καθυστέρησε μέχρι το 2021, αυτή η αποστολή στόχευε να είναι η “πρώτη επίδειξη συστήματος προώθησης διαστημοπλοίου με ηλεκτρόλυση νερού στο διάστημα” nasa.gov. Η απλή έγκριση ενός φορτίου υδροπροώθησης έδειχνε την εμπιστοσύνη της NASA στην ασφάλεια και τη χρησιμότητά του για μικρές αποστολές. Στον ιδιωτικό τομέα, η DSI εξαγοράστηκε από την Bradford Space το 2019 geekwire.com, μετατοπίζοντας πλήρως την εστίαση της DSI στην προώθηση. Η Bradford συνέχισε να προωθεί τον προωθητήρα Comet ως μια μη τοξική εναλλακτική λύση για μικρούς δορυφόρους, και ακόμα και μεγάλοι integrators έδειξαν ενδιαφέρον – η LeoStella (ο κατασκευαστής του αστερισμού παρατήρησης Γης BlackSky) αποφάσισε να υιοθετήσει τους υδροπροωθητήρες Comet για τους επερχόμενους δορυφόρους της geekwire.com. Μέχρι το τέλος του 2019, η δυναμική ήταν ξεκάθαρη: η υδροπροώθηση είχε περάσει από εργαστηριακά πρωτότυπα σε πραγματικά διαστημικά σκάφη και προσέλκυε σοβαρές επενδύσεις.
• 2020–2021: Πολλά σημαντικά γεγονότα κράτησαν τους υδροπροωθητήρες στα πρωτοσέλιδα. Μια startup με έδρα την Ουάσινγκτον, η Momentus Inc. εμφανίστηκε με τολμηρά σχέδια για διαστημικά ρυμουλκά (οχήματα μεταφοράς σε τροχιά) που κινούνται με κινητήρες πλάσματος νερού. Συνιδρυμένη από έναν Ρώσο επιχειρηματία, η Momentus τράβηξε την προσοχή για τις υποσχέσεις της σχετικά με την «προώθηση με πλάσμα νερού», αν και τα ρυθμιστικά εμπόδια καθυστέρησαν τις πρώτες εκτοξεύσεις της μέχρι το 2021. Εν τω μεταξύ, το 2020, η ιαπωνική startup Pale Blue Inc., που προέκυψε από τα εργαστήρια του Πανεπιστημίου του Τόκιο, στόχευε στην εμπορευματοποίηση της προώθησης με νερό στην ιαπωνική και παγκόσμια αγορά phys.org. Ο οδικός τους χάρτης περιλάμβανε μικρές μονάδες resistojet και πιο προηγμένους ιοντικούς και hall-effect προωθητήρες που χρησιμοποιούν νερό. Στις αρχές του 2021, η NASA εκτόξευσε τελικά το PTD-1 (με το Transporter-1 rideshare της SpaceX) που μετέφερε τον προωθητήρα Hydros nasa.gov. Σε μια αποστολή διάρκειας 4-6 μηνών, το PTD-1 επρόκειτο να πραγματοποιήσει αλλαγές τροχιάς χρησιμοποιώντας καύσιμο νερό, αποδεικνύοντας την απόδοση και αξιοπιστία που απαιτούνται για μελλοντική χρήση nasa.gov. Αυτή η αποστολή αποτέλεσε το επιστέγασμα σχεδόν μιας δεκαετίας δουλειάς από τις Tethers και NASA, δείχνοντας ότι ακόμα και ένας δορυφόρος μεγέθους κουτιού παπουτσιών θα μπορούσε να έχει ένα «σύστημα προώθησης χαμηλού κόστους και υψηλής απόδοσης» χρησιμοποιώντας νερό nasa.gov. Το 2021, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος ολοκλήρωσε επίσης μια μελέτη για τη βιωσιμότητα της προώθησης με νερό, αναγνωρίζοντάς την ως κορυφαία επιλογή για ορισμένες κατηγορίες αποστολών (ιδιαίτερα για δορυφόρους 1 τόνου σε LEO) και παρακινώντας εταιρείες όπως η γερμανική OMNIDEA-RTG να ξεκινήσουν αναπτυξιακές προσπάθειες στην Ευρώπη esa.intesa.int.

Αυτή η πρώιμη ιστορία έθεσε τα θεμέλια αποδεικνύοντας την ιδέα και την αρχική υιοθέτηση. Στη συνέχεια, εξετάζουμε τους τρέχοντες παίκτες που κλιμακώνουν την προώθηση με νερό και τις αποστολές που αναδεικνύουν τις δυνατότητές της.

Κύριοι Παίκτες που Προωθούν την Προώθηση με Νερό

Μέχρι το 2025, ένα ζωντανό οικοσύστημα εταιρειών και διαστημικών οργανισμών προωθεί την προώθηση με βάση το νερό από την επίδειξη στην υλοποίηση. Εδώ είναι μερικοί από τους αξιοσημείωτους οργανισμούς και τις συνεισφορές τους:

• Tethers Unlimited (ΗΠΑ) & NASA: Η Tethers Unlimited (TUI) υπήρξε πρωτοπόρος με τους προωθητήρες ηλεκτρόλυσης νερού Hydros, που αναπτύχθηκαν μέσω χρηματοδότησης NASA SBIR spinoff.nasa.gov. Σε συνεργασία με τα NASA Ames και Glenn, η TUI πέταξε το Hydros-C στην αποστολή PTD-1 της NASA, καθιστώντας το πρωτοπόρο στην πρόωση με νερό σε CubeSats spinoff.nasa.gov. Η TUI κατασκεύασε επίσης μεγαλύτερες μονάδες Hydros-M για δορυφόρους 50–200 κιλών στο πλαίσιο σύμβασης NASA Tipping Point, παραδίδοντας προωθητήρες στη Millennium Space Systems για δοκιμές spinoff.nasa.gov. Η συνεχιζόμενη υποστήριξη της NASA (μέσω προγραμμάτων όπως το Small Spacecraft Technology και τις επερχόμενες αποστολές On-orbit Servicing) δείχνει ισχυρή πίστη του οργανισμού στην πρόωση με νερό για ασφαλή, ανεφοδιαζόμενα διαστημόπλοια. Ο CEO της TUI, Hoyt, οραματίζεται προωθητήρες νερού εξοπλισμένους με θύρες ανεφοδιασμού, ικανούς να ανεφοδιάζονται από σταθμούς Orbit Fab ή επιχειρήσεις εξόρυξης αστεροειδών spinoff.nasa.gov.
• Momentus Inc. (ΗΠΑ): Η Momentus έχει αναπτύξει έναν μοναδικό Microwave Electrothermal Thruster (MET) που χρησιμοποιεί νερό για να δημιουργεί πίδακες πλάσματος, και τον έχει ενσωματώσει στο Vigoride όχημα μεταφοράς σε τροχιά. Παρά τη δύσκολη πορεία (συμπεριλαμβανομένου του ελέγχου από τις αμερικανικές ρυθμιστικές αρχές και μιας καθυστερημένης συγχώνευσης SPAC), η Momentus πραγματοποίησε με επιτυχία αρκετές επιδείξεις του Vigoride το 2022–2023. Κατά τη διάρκεια της αποστολής Vigoride-5 τον Ιανουάριο του 2023, η Momentus «δοκίμασε τον MET thruster της σε τροχιά με 35 ενεργοποιήσεις», επικυρώνοντας την απόδοση του thruster σε διάφορες περιπτώσεις χρήσης nasdaq.com. Σε μία δοκιμή, το Vigoride-5 ανέβασε την τροχιά του κατά ~3 χλμ χρησιμοποιώντας μόνο πρόωση με νερό spaceref.com. Το μέλος του διοικητικού συμβουλίου της εταιρείας, Chris Hadfield, έχει υπάρξει ένθερμος υποστηρικτής, τονίζοντας ότι «βρίσκουμε πολύ περισσότερο νερό στο ηλιακό μας σύστημα» για χρήση ως προωθητικό και ότι ο MET της Momentus είναι βασικά «ένα ακροφύσιο σε έναν φούρνο μικροκυμάτων» που μπορεί ακόμη και να μετατρέψει το νερό σε πλάσμα για ώθηση spaceref.com. Η Momentus προσφέρει πλέον υπηρεσίες διαστημικού «λεωφορείου», αξιοποιώντας το χαμηλό κόστος του νερού για να ανταγωνιστεί ενδεχομένως στην τιμή. Έχουν επίσης προτείνει φιλόδοξα έργα, όπως η χρήση ενός ρυμουλκού με βάση το νερό για την ανύψωση της τροχιάς του τηλεσκοπίου Hubble ώστε να παραταθεί η ζωή του spaceref.com. Ενώ η Momentus εξακολουθεί να αποδεικνύει τη βιωσιμότητά της εμπορικά, έχει αναμφισβήτητα προωθήσει την τεχνολογία επιδεικνύοντας ένα κλιμακούμενο σύστημα πρόωσης με νερό σε τροχιά πολλές φορές.
• Pale Blue (Ιαπωνία): Μια startup που γεννήθηκε στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, η Pale Blue είναι το όνομα που πρέπει να παρακολουθείτε στην προώθηση με νερό στην Ασία. Τον Μάρτιο του 2023, ο αντιδραστήρας resistojet νερού της Pale Blue προώθησε τον δορυφόρο EYE της Sony (του έργου Star Sphere) – η πρώτη εκτόξευση σε τροχιά ενός ιδιωτικά ανεπτυγμένου ιαπωνικού κινητήρα νερού phys.org. Ο κινητήρας πραγματοποίησε μια καύση δύο λεπτών που άλλαξε την τροχιά του CubeSat όπως είχε προγραμματιστεί, ένα μεγάλο ορόσημο για την εταιρεία phys.org. Η Pale Blue προσφέρει μια σειρά από κινητήρες: από τα PBR- series (10, 20, 50) resistojet modules για μικρούς δορυφόρους, μέχρι τον επερχόμενο PBI water ion thruster και ακόμη και έναν προγραμματισμένο water Hall-effect thruster (PBH) έως το 2028 blog.satsearch.co. Ο κινητήρας PBR-20 τους (1 mN ώση, >70 s Isp) δοκιμάστηκε σε πτήσεις το 2019 και το 2023, και ένας μεγαλύτερος PBR-50 (10 mN ώση) εκτοξεύτηκε στις αρχές του 2024 για την πρώτη του αποστολή blog.satsearch.co. Το 2025, η Pale Blue έχει προγραμματίσει να επιδείξει τον πρώτο στον κόσμο ιοντικό κινητήρα νερού μεγέθους 1U σε δύο αποστολές rideshare της D-Orbit (Ιούνιος και Οκτώβριος) payloadspace.com. Η ιαπωνική κυβέρνηση στηρίζει έντονα την Pale Blue – ένα πρόγραμμα του 2024 έδωσε στην εταιρεία έως και 27 εκατομμύρια δολάρια για να προωθήσει την προώθηση με βάση το νερό για εμπορικές και αμυντικές εφαρμογές (σηματοδοτώντας εθνικό ενδιαφέρον για μη τοξική προώθηση δορυφόρων). Με συνεργασίες (όπως με την ιταλική D-Orbit) και σημαντική χρηματοδότηση, η Pale Blue στοχεύει να ανατρέψει την αγορά προώθησης μικροδορυφόρων με ασφαλή, επαναγεμιζόμενα συστήματα νερού.
• Bradford Space (ΗΠΑ/Ευρώπη): Μετά την εξαγορά της Deep Space Industries το 2019, η Bradford Space κληρονόμησε τον Comet water thruster και έκτοτε τον έχει προμηθεύσει σε πολλές αποστολές δορυφόρων. Ο Comet χαρακτηρίζεται ως «το πρώτο επιχειρησιακό σύστημα προώθησης με νερό στον κόσμο» και έχει υλοποιηθεί από αρκετούς πελάτες geekwire.com. Ειδικότερα, οι δορυφόροι pathfinder της HawkEye 360 και ο δορυφόρος επίδειξης Whitney της Capella το 2018 χρησιμοποίησαν thrusters Comet για τη διατήρηση της τροχιάς geekwire.com. Ο κατασκευαστής LeoStella με έδρα το Σιάτλ επέλεξε επίσης κινητήρες Comet για τους δορυφόρους απεικόνισης δεύτερης γενιάς BlackSky που κατασκευάζει, υποδηλώνοντας εμπιστοσύνη στην αξιοπιστία του Comet geekwire.com. Ο thruster Comet παρέχει περίπου 17 mN ώση και 175 s Isp blog.satsearch.co, χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτροθερμικό θερμαντήρα για την εκτόξευση υδρατμών. Η Bradford το προωθεί ως μια «ασφαλή για εκτόξευση» αντικατάσταση των συστημάτων υδραζίνης για μικρούς και μεσαίους δορυφόρους blog.satsearch.co. Με γραφεία στις ΗΠΑ και την Ευρώπη, η Bradford ενσωματώνει επίσης την τεχνολογία Comet σε μελλοντικά σχέδια αποστολών στο βαθύ διάστημα (π.χ. το προτεινόμενο διαστημικό λεωφορείο Xplorer για αποστολές σε αστεροειδείς θα μπορούσε να χρησιμοποιεί προώθηση με νερό για ελιγμούς στο βαθύ διάστημα geekwire.com). Καθώς οι αστερισμοί πολλαπλασιάζονται, η παραγωγή δοκιμασμένων στο διάστημα thrusters νερού από την Bradford την καθιστά βασικό προμηθευτή για εταιρείες που επιθυμούν μη επικίνδυνη προώθηση σε μεγάλη κλίμακα.
• ArianeGroup & Ευρωπαίοι Εταίροι (ΕΕ): Στην Ευρώπη, ο μεγάλος αεροδιαστημικός όμιλος ArianeGroup έχει αναλάβει την πρωτοπορία στην πρόωση με βάση το νερό, με στόχο να εξοπλίσει δορυφόρους επόμενης γενιάς LEO και MEO. Στις εγκαταστάσεις τους στο Lampoldshausen της Γερμανίας, η ομάδα της ArianeGroup έχει κατασκευάσει έναν υβριδικό ηλεκτρικο-χημικό κινητήρα νερού (πολύ παρόμοιο με το concept Hydros της Tethers) ariane.group. Μέχρι τα τέλη του 2023 αποκάλυψαν λεπτομέρειες: το σύστημα μπορεί να ηλεκτρολύει το νερό σε ~90 λεπτά και στη συνέχεια να εκτελεί μια καύση διπλού προωθητικού διάρκειας 30 δευτερολέπτων, με συνολική ειδική ώθηση περίπου 300 δευτερολέπτων ariane.group. Ο σχεδιασμός είναι αρθρωτός και επεκτάσιμος – μπορούν να αυξήσουν τα στοιχεία του ηλεκτρολύτη, το μέγεθος της δεξαμενής ή τον αριθμό των θαλάμων προώθησης για να καλύψουν διαφορετικές απαιτήσεις δορυφόρων ariane.group. Η ArianeGroup ισχυρίζεται ότι το σύστημα θα μπορούσε να είναι «τρεις φορές λιγότερο δαπανηρό» από την τρέχουσα χημική πρόωση για αστερισμούς δορυφόρων ariane.group. Με τη στήριξη της ESA και της DLR (γερμανική διαστημική υπηρεσία), η ArianeGroup σχεδιάζει μια επίδειξη σε τροχιά μέχρι το φθινόπωρο του 2026 στον δορυφόρο ESMS, ο οποίος θα χρησιμοποιήσει τον κινητήρα νερού για ρυθμίσεις τροχιάς και διατήρηση θέσης ariane.group. Αυτή η επίδειξη θα επικυρώσει τη λειτουργία του ηλεκτρολύτη σε μικροβαρύτητα και την απόδοση του κινητήρα διπλής λειτουργίας στο διάστημα. Η επένδυση της Ευρώπης δείχνει ότι βλέπουν την πρόωση με νερό ως μια ανταγωνιστική και βιώσιμη εναλλακτική λύση για δορυφορικά δίκτυα, ειδικά ενόψει των επερχόμενων κανονισμών που προωθούν τα «πράσινα» προωθητικά για τη μείωση των κινδύνων εκτόξευσης.
• Άλλες αξιοσημείωτες νεοφυείς επιχειρήσεις: Πέρα από τα μεγάλα ονόματα που αναφέρθηκαν παραπάνω, πολυάριθμες νεοφυείς επιχειρήσεις σε όλο τον κόσμο καινοτομούν στην προώθηση με νερό. Aurora Propulsion Technologies (Φινλανδία) προσφέρει μικρούς ARM-series water thrusters για CubeSats, συμπεριλαμβανομένων μονάδων για πλήρη έλεγχο 3 αξόνων δορυφόρων 1U–12U χρησιμοποιώντας μικροσκοπικούς υδρο-μικροεκτοξευτές blog.satsearch.co. SteamJet Space Systems (Ηνωμένο Βασίλειο) έχει αναπτύξει τους κατάλληλα ονομασμένους Steam Thruster One και “TunaCan” thruster, που είναι συμπαγείς ηλεκτροθερμικές μηχανές προώθησης με νερό και χωρούν στον αχρησιμοποίητο όγκο των εκτοξευτών CubeSat blog.satsearch.co. Αυτά έχουν δοκιμαστεί σε πτήση σε τουλάχιστον μία αποστολή CubeSat, δείχνοντας ότι ακόμα και τα νανοδορυφόροι μπορούν να εκτελέσουν ελιγμούς τροχιάς με λίγο θερμαινόμενο νερό blog.satsearch.co. Στη Γαλλία, η ThrustMe (γνωστή για τους ηλεκτρικούς προωθητήρες ιωδίου) έχει εξερευνήσει το νερό ως προωθητικό σε ορισμένες ιδέες, ενώ στην Ιταλία, νεοφυείς επιχειρήσεις που χρηματοδοτούνται από τον ESA εξετάζουν επίσης το νερό για τα ανώτερα στάδια μικρών εκτοξευτών ή για διαστημικά ρυμουλκά. Επιπλέον, μια ενδιαφέρουσα συμμετοχή είναι η URA Thrusters, η οποία έχει παρουσιάσει μια σειρά συστημάτων προώθησης με νερό – από έναν προωθητήρα Hall-effect που μπορεί να χρησιμοποιεί υδρατμούς ή οξυγόνο blog.satsearch.co, μέχρι τους “ICE” electrolysis thrusters που συνδυάζουν διαχωρισμό νερού και καύση σε κλίμακα MEMS blog.satsearch.co, έως ένα Hydra hybrid που συνδυάζει έναν προωθητήρα Hall με μια χημική μηχανή για ευέλικτη απόδοση blog.satsearch.co. Ενώ ορισμένα από αυτά βρίσκονται ακόμα στο στάδιο του σχεδιασμού, το εύρος της ανάπτυξης υπογραμμίζει ένα σημείο: η προώθηση με νερό δεν είναι μια απλή καινοτομία, αλλά ένα ευρύ τεχνολογικό κίνημα που προσελκύει καινοτόμους παγκοσμίως.

Ένα πρωτότυπο πτήσης του συστήματος προώθησης με νερό HYDROS-C της Tethers Unlimited για CubeSats. Αυτή η συμπαγής μονάδα περιέχει δεξαμενές νερού, ηλεκτρολυτή, αεροθαλάμους και ακροφύσιο πυραύλου spinoff.nasa.gov. Τέτοια συστήματα παραμένουν αδρανή μέχρι να φτάσουν σε τροχιά, όπου η ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιείται για να διασπάσει το νερό σε προωθητικά υδρογόνου/οξυγόνου για ώθηση.

Αποστολές και Ορόσημα: Η προώθηση με νερό σε δράση

Οι πρόσφατες διαστημικές αποστολές των τελευταίων ετών έχουν αποδείξει τη βιωσιμότητα των κινητήρων που χρησιμοποιούν νερό ως καύσιμο και συνεχίζουν να διευρύνουν τις δυνατότητές τους. Παρακάτω παρουσιάζεται ένα χρονολόγιο από σημαντικές αποστολές και επιδείξεις που αναδεικνύουν την πρόωση με νερό:

• 2018 – Πρώτη χρήση σε τροχιά: Οι δορυφόροι HawkEye 360 Pathfinder (3 σε σχηματισμό) και ένας δορυφόρος ραντάρ της Capella Space χρησιμοποιούν ο καθένας τους υδραυλικούς προωθητήρες Comet της DSI για τη διατήρηση της τροχιάς μετά την εκτόξευση τον Δεκέμβριο του 2018 geekwire.com. Αυτοί έγιναν οι πρώτοι εμπορικοί δορυφόροι που λειτούργησαν με προωθητικό υγρό νερό, ολοκληρώνοντας επιτυχώς ελιγμούς και επικυρώνοντας τον προωθητή στο διάστημα.
• 2019 – Επίδειξη από τον ISS: Το AQT-D (Aquarius) 3U CubeSat του Πανεπιστημίου του Τόκιο, που εκτοξεύτηκε από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, ενεργοποιεί τους υδραυλικούς αντιστάτες του σε τροχιά. Το σύστημα επιτυγχάνει έλεγχο προσανατολισμού και μικρές τροχιακές αλλαγές, σηματοδοτώντας την πρώτη ιαπωνική επίδειξη πρόωσης με νερό στο διάστημα. Αυτή η αποστολή απέδειξε ότι ένας πολυ-ακροφυσιακός υδραυλικός προωθητήρας μπορεί να λειτουργήσει σε μικροβαρύτητα και έθεσε τα θεμέλια για τα μεταγενέστερα σχέδια της Pale Blue blog.satsearch.co.
• 2021 – NASA PTD-1: Το Pathfinder Technology Demonstrator-1, ένα 6U CubeSat της NASA, πραγματοποιεί την πρώτη δοκιμή πρόωσης με ηλεκτρόλυση νερού σε τροχιά. Μεταφέροντας περίπου 0,5 λίτρα νερού, ο κινητήρας Hydros του PTD-1 εκτελεί προγραμματισμένους ελιγμούς ώσης, αποδεικνύοντας ότι ο διαχωρισμός του νερού σε H₂/O₂ και η καύση του μπορεί να προωθήσει έναν δορυφόρο όπως αναμένεται nasa.gov. Αυτή η αποστολή, που διήρκεσε αρκετούς μήνες, επαληθεύει την απόδοση, την ασφάλεια και τη δυνατότητα επανεκκίνησης του συστήματος, προσφέροντας στους μικρούς δορυφόρους μια νέα αποδεδειγμένη επιλογή για έλεγχο τροχιάς.
• 2022 – Ντεμπούτο του Vigoride: Η Momentus εκτοξεύει το Vigoride-3 (το πρώτο της όχημα εξυπηρέτησης σε τροχιά) τον Μάιο του 2022. Αν και οι αρχικές δοκιμές του προωθητήρα είναι περιορισμένες (το όχημα αντιμετώπισε κάποιες ανωμαλίες στις πρώτες λειτουργίες spacenews.com), η αποστολή θέτει τα θεμέλια για σταδιακές δοκιμές του συστήματος MET με βάση το νερό. Η Momentus εγκαθιστά επικοινωνία και μαθαίνει να λειτουργεί το καινοτόμο σύστημα πρόωσης στο πραγματικό διαστημικό περιβάλλον news.satnews.com, προετοιμάζοντας βελτιώσεις για επόμενες πτήσεις.
• 2023 – Πολλαπλές επιτυχίες: Αυτή η χρονιά αποτελεί σημείο καμπής με αρκετές νίκες στην πρόωση με νερό:
  Momentus Vigoride-5 (Ιαν 2023): Εκτελεί με επιτυχία 35 πυροδοτήσεις προωθητήρων του υδατικού MET σε τροχιά, αυξάνοντας το ύψος της τροχιάς του και ρυθμίζοντας τη στάση του χρησιμοποιώντας μόνο πίδακες πλάσματος νερού nasdaq.com. Αυτή είναι μια σημαντική απόδειξη ότι ένα μεγαλύτερο όχημα (~250 κιλά) μπορεί να χρησιμοποιήσει προώθηση με νερό για ουσιαστικές αλλαγές τροχιάς.Momentus Vigoride-6 (Απρ 2023): Συνεχίζει τις δοκιμές και ολοκληρώνει ακόμη και την τοποθέτηση πελάτη σε τροχιά (αν και ένα πρόβλημα χρονισμού λογισμικού οδήγησε σε μικρό σφάλμα κλίσης τροχιάς) nasdaq.com. Το Vigoride-6 παραμένει σε λειτουργία, επιβεβαιώνοντας περαιτέρω την αξιοπιστία του συστήματος προώθησης.Pale Blue EYE Demo (Μαρ 2023): Το Sony’s EYE CubeSat πραγματοποιεί ελιγμό ανύψωσης τροχιάς χρησιμοποιώντας τον προωθητήρα νερού της Pale Blue για ~120 δευτερόλεπτα phys.org. Η επιτυχία αυτής της επίδειξης – που έφερε τον δορυφόρο πιο κοντά στην επιθυμητή του τροχιά για φωτογράφιση της Γης – επιβεβαιώνει τη λειτουργικότητα του προωθητήρα σε τροχιά και αναφέρεται ευρέως ως η είσοδος της Ιαπωνίας στην προώθηση με νερό phys.org.EQUULEUS στη Σελήνη (τέλη 2022–2023): Αν και δεν προβλήθηκε ευρέως στα κυρίαρχα μέσα, αξίζει να σημειωθεί το EQUULEUS, ένα CubeSat της JAXA-Παν. Τόκιο που εκτοξεύτηκε προς τη Σελήνη με την αποστολή Artemis I (Νοε 2022), μετέφερε ένα σύστημα resistojet νερού για ρυθμίσεις τροχιάς sciencedirect.com. Χρησιμοποίησε προωθητήρες νερού για να εκτελέσει με επιτυχία διορθώσεις πορείας καθ’ οδόν προς το σημείο Lagrange Γης-Σελήνης, επιδεικνύοντας προώθηση με νερό στον διαστημικό χώρο μεταξύ Γης και Σελήνης – πρώτη φορά για επιχειρήσεις πέρα από LEO.2024 – Κλιμάκωση: Η προώθηση με νερό αρχίζει να εμφανίζεται σε περισσότερους επιχειρησιακούς δορυφόρους:Αναπτύξεις σε Στόλους: Οι επόμενες παρτίδες δορυφόρων της Hawkeye 360 και οι νεότεροι δορυφόροι SAR της Capella συνεχίζουν να χρησιμοποιούν προωθητήρες Comet με βάση το νερό σε τακτική υπηρεσία, με την υποστήριξη της Bradford. Επιπλέον, οι δορυφόροι Gen-2 της BlackSky που εκτοξεύτηκαν το 2024 ενσωματώνουν την προώθηση με νερό Comet για τη διατήρηση της τροχιάς του αστερισμού δορυφόρων απεικόνισης της Γης geekwire.com.
  • Νέες Εκτοξεύσεις Thruster: Οι μεγαλύτεροι thrusters PBR-50 της Pale Blue πραγματοποιούν την πρώτη τους εκτόξευση στις αρχές του 2024 σε μια αποστολή rideshare μικροδορυφόρων (η ακριβής αποστολή δεν έχει αποκαλυφθεί), με στόχο να παρέχουν ~10 mN ώση για έναν μικροδορυφόρο σε τροχιά blog.satsearch.co. Αυτό ξεκινά την πιστοποίηση της πρόωσης με νερό για μεγαλύτερες κατηγορίες μικροδορυφόρων.
  • Υποδομές: Εταιρείες όπως η Orbit Fab ανακοινώνουν σχέδια να κάνουν το νερό μία από τις επιλογές καυσίμου για τους προτεινόμενους διαστημικούς σταθμούς προωθητικού υγρού, και το έργο TALOS της NASA εξετάζει “drop tanks” με βάση το νερό για ρυμουλκά βαθιάς διαστημικής πτήσης – αντανακλώντας μια ευρύτερη αποδοχή ότι το νερό θα αποτελέσει μέρος της εφοδιαστικής αλυσίδας του διαστήματος τα επόμενα χρόνια.
• 2025 – Επερχόμενα και Σε Εξέλιξη: Συναρπαστικές αποστολές βρίσκονται στο πρόγραμμα:
  • Πτήσεις Pale Blue D-Orbit: Ο πρώτος water-ion thruster (PBI) θα δοκιμαστεί σε πτήση στο Ion Satellite Carrier της D-Orbit στα μέσα και τέλη του 2025 payloadspace.com. Αυτές οι δοκιμές θα μετρήσουν την υψηλής απόδοσης ώση και θα ανοίξουν το δρόμο για εμπορικές μονάδες ιόντων που χρησιμοποιούν νερό αντί για ξένον ή κρυπτόν.
  • Πείραμα JAXA RAISE-4: Η διαστημική υπηρεσία της Ιαπωνίας σχεδιάζει να εκτοξεύσει τον δορυφόρο τεχνολογικής επίδειξης RAISE-4 το 2025, ο οποίος αναμένεται να φέρει το πιο πρόσφατο σύστημα πρόωσης της Pale Blue (πιθανώς το βελτιωμένο PBI) για δοκιμή σε χαμηλή γήινη τροχιά blog.satsearch.co.
  • Εμπορευματοποίηση Momentus: Η Momentus αναμένει να μεταβεί από καθαρά δοκιμαστικές σε επιχειρησιακές αποστολές, προσφέροντας τη μεταφορά φορτίων πελατών. Μέχρι το 2025, στοχεύουν να ξεκινήσουν την παροχή υπηρεσιών ανύψωσης τροχιάς — για παράδειγμα, μεταφέροντας μικρούς δορυφόρους από μια τροχιά rideshare σε μια επιθυμητή υψηλότερη τροχιά — αποκλειστικά με πρόωση νερού. Αυτό θα αποτελέσει δοκιμασία της οικονομικής βιωσιμότητας των thrusters νερού σε πραγματικές αποστολές.
  • Επίδειξη Κινητήρα Νερού ESA: Στην Ευρώπη, ξεκινούν οι τελικές προετοιμασίες για την αποστολή Spectrum Monitoring Satellite (ESMS) που αναμένεται το 2026, η οποία μέχρι το 2025 θα έχει ενσωματώσει το σύστημα πρόωσης με νερό και θα υποβάλλεται σε δοκιμές εδάφους ariane.group. Αν όλα πάνε καλά, αυτή η αποστολή θα γίνει ο πρώτος εμπορικός δορυφόρος πλήρους κλίμακας που θα βασίζεται στο νερό για κύρια πρόωση (όχι απλώς ως μονάδα επίδειξης).

Αυτό το χρονολόγιο δείχνει μια σαφή επιτάχυνση: από μεμονωμένα πειράματα πριν λίγα χρόνια σε πολλαπλούς δορυφόρους που βασίζονται στο νερό σήμερα, και ακόμα περισσότερους στα σκαριά. Κάθε επιτυχία ενισχύει την εμπιστοσύνη και το ιστορικό, το οποίο με τη σειρά του προσελκύει περισσότερους χρήστες. Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 2020, η πρόωση με νερό βγαίνει από τη φάση του πειράματος και μπαίνει στη “φαρέτρα” των σχεδιαστών αποστολών.

Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός μικρού δορυφόρου (Sony’s EYE cubesat) ο οποίος το 2023 χρησιμοποίησε έναν προωθητήρα resistojet με βάση το νερό της Pale Blue για να ρυθμίσει την τροχιά του phys.orgphys.org. Η επίδειξη σηματοδότησε την πρώτη χρήση προώθησης με νερό στο διάστημα από ιαπωνικό startup, και η αλλαγή της τροχιάς του δορυφόρου επιβεβαίωσε την απόδοση του προωθητήρα.

Οι Τελευταίες Εξελίξεις (2024–2025) και Τι Ακολουθεί

Τα τελευταία δύο χρόνια σημειώθηκαν ραγδαίες εξελίξεις, και η τάση αναμένεται να συνεχιστεί. Πρόσφατες ειδήσεις και εξελίξεις το 2024–2025 αναδεικνύουν πώς η προώθηση με νερό φτάνει σε νέα ύψη:

• Χρηματοδότηση και Υποστήριξη της Βιομηχανίας: Αναγνωρίζοντας τη στρατηγική αξία της μη τοξικής προώθησης, κυβερνητικοί φορείς επενδύουν σε προωθητήρες με νερό. Το 2024, το METI της Ιαπωνίας χορήγησε στην Pale Blue επιχορήγηση πολλών δισεκατομμυρίων γεν (έως ~$27M) για να αναπτύξει την τεχνολογία προώθησης με νερό για εμπορικούς και αμυντικούς δορυφόρους spacenews.com. Αυτή η χρηματοδότηση θα βοηθήσει την Pale Blue να αυξήσει τα επίπεδα ώσης και να αναπτύξει μεγαλύτερα συστήματα κατάλληλα για μεγαλύτερους δορυφόρους. Τα ευρωπαϊκά προγράμματα Horizon χρηματοδοτούν επίσης λύσεις πράσινων προωθητικών υλικών, με τα σχέδια που βασίζονται στο νερό να βρίσκονται στο επίκεντρο, όπως αποδεικνύεται από τη στήριξη της ESA στην επίδειξη της ArianeGroup το 2026 ariane.group. Ακόμη και το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ έχει δείξει ενδιαφέρον για ασφαλή προώθηση CubeSat για έργα της Space Force, όπου η ασφάλεια του νερού αποτελεί πλεονέκτημα.
• Ισχυρότερες Ωθητικές Μονάδες: Στο τεχνολογικό μέτωπο, οι κατασκευαστές προωθούν τους υδατοκινητήρες σε υψηλότερη ισχύ και απόδοση. Μία καινοτομία που διαφαίνεται στον ορίζοντα είναι οι υδατικοί ωθητήρες Hall-effect – συνδυάζοντας την αποδοτικότητα των πλασματικών κινητήρων Hall με προωθητικό υλικό το νερό. Ο προγραμματισμένος ωθητήρας PBH της Pale Blue για το 2028 είναι ένα παράδειγμα blog.satsearch.co, και το εννοιολογικό σύστημα Hydra της URA Thrusters (διπλός Hall + χημικός) είναι ένα άλλο blog.satsearch.co. Αν υλοποιηθούν, αυτά θα μπορούσαν να αναλάβουν αποστολές που σήμερα μπορούν να εκτελέσουν μόνο οι χημικές προωθητικές μονάδες ή οι μεγάλοι ηλεκτρικοί ωθητήρες, όπως ταχεία μεταφορά σε άλλη τροχιά ή διαπλανητικές τροχιές, αλλά με το πλεονέκτημα του εύκολου ανεφοδιασμού μέσω νερού. Επιπλέον, η Momentus και άλλοι μελετούν πώς να αυξήσουν περαιτέρω το ISP των MET τους, ενδεχομένως χρησιμοποιώντας υψηλότερες συχνότητες μικροκυμάτων ή νέες αντηχητικές κοιλότητες για πιο αποδοτική υπερθέρμανση του νερού. Ειδική ώθηση περίπου ~1000 s ίσως είναι εφικτή στις επόμενες εκδόσεις, κάτι που θα τοποθετούσε τους υδατικούς ωθητήρες στην ίδια κατηγορία με τους παραδοσιακούς ιοντικούς κινητήρες ως προς την απόδοση.
• Ενσωμάτωση σε Αστερισμούς: Το 2024 σηματοδότησε τις πρώτες σημαντικές επαναλαμβανόμενες αναπτύξεις υδατικής πρόωσης σε αστερισμούς δορυφόρων. Για παράδειγμα, κάθε νέος δορυφόρος απεικόνισης BlackSky φέρει πλέον έναν υδατικό ωθητήρα Bradford Comet για διατήρηση τροχιάς, πράγμα που σημαίνει ότι δεκάδες πανομοιότυπα διαστημόπλοια θα λειτουργούν με προωθητικό υλικό το νερό κατά τη διάρκεια ζωής τους geekwire.com. Το δεύτερης γενιάς σύμπλεγμα της Hawkeye 360 (εκτοξεύτηκε 2022–2023) χρησιμοποιεί επίσης υδατική πρόωση για πτήση σε σχηματισμό. Αυτή η ευρεία υιοθέτηση αποτελεί από μόνη της καινοτομία – η υδατική πρόωση δεν είναι πλέον απλώς ένα μεμονωμένο πείραμα, αλλά ένα τυπικό εξάρτημα σε ορισμένους στόλους. Προχωρώντας, πολλοί προτεινόμενοι μεγα-αστερισμοί για IoT και παρατήρηση της Γης εξετάζουν πράσινες επιλογές πρόωσης, και το νερό βρίσκεται ψηλά στη λίστα λόγω του χαμηλού κόστους συστήματος. Καθώς η παραγωγή αυτών των ωθητήρων αυξάνεται, το μοναδιαίο κόστος θα μειωθεί, ενθαρρύνοντας περαιτέρω την υιοθέτηση.
• Καινοτόμες Εφαρμογές: Οι μηχανικοί βρίσκουν δημιουργικούς νέους τρόπους να αξιοποιήσουν την ευελιξία του νερού. Μια ιδέα που βρίσκεται υπό ανάπτυξη είναι ο έλεγχος προσανατολισμού με ηλεκτρόλυση – η χρήση μικρών ποσοτήτων αερίου από ηλεκτρόλυση για ακριβείς εκτοξευτήρες προσανατολισμού, με επανασυνδυασμό του νερού σε κλειστό κύκλωμα. Μια άλλη είναι η χρήση του νερού ως μάζα λειτουργίας στην ηλιακή θερμική πρόωση: συγκέντρωση ηλιακού φωτός για άμεση θέρμανση του νερού σε ατμό για ώθηση (ουσιαστικά ένας ατμολέβητας στο διάστημα που τροφοδοτείται από τον Ήλιο, κάτι που θα μπορούσε να είναι πολύ αποδοτικό στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα). Ερευνητές δοκιμάζουν επίσης προωθητικό υλικό με βάση το νερό για προσεδαφιστήρες και άλτες για τη Σελήνη/Άρη. Η αποστολή Flashlight της NASA στη Σελήνη (αν και τελικά αντιμετώπισε προβλήματα) είχε εξετάσει το νερό ως υποψήφιο προωθητικό υλικό στα πρώτα στάδια του σχεδιασμού της. Και κοιτώντας πιο μακριά, το νερό θα μπορούσε να είναι το προωθητικό για πυρηνικούς θερμικούς πυραύλους ή για πρόωση με ενέργεια δέσμης, όπου μια εξωτερική πηγή ενέργειας (όπως ένα λέιζερ από το έδαφος) θερμαίνει το νερό σε ένα διαστημόπλοιο για να παράγει ώθηση reddit.com. Η ακίνδυνη φύση του νερού επιτρέπει αυτές τις πρωτοποριακές ιδέες που θα ήταν αδιανόητες με τοξικά ή σπάνια προωθητικά υλικά.
• Εγκρίσεις Ειδικών: Η επανάσταση της πρόωσης με νερό δεν έχει περάσει απαρατήρητη από τους ηγέτες της διαστημικής βιομηχανίας. Η ενθουσιώδης υποστήριξη του Chris Hadfield για τους προωθητήρες νερού της Momentus spaceref.com, και φράσεις όπως «Είμαι σίγουρος ότι το νερό είναι το καύσιμο του μέλλοντος» από Ευρωπαίους διαχειριστές έργων ariane.group, αντικατοπτρίζουν μια αυξανόμενη συναίνεση ότι αυτή η τεχνολογία ήρθε για να μείνει. Σε συνεντεύξεις και συνέδρια (όπως το Small Satellite Conference και το Space Propulsion Workshop το 2024), οι ειδικοί έχουν επαινέσει την ισορροπία ασφάλειας και απόδοσης που προσφέρουν τα συστήματα με νερό. «Η καλή προωθητική απόδοση πρέπει να ισορροπεί με την ασφάλεια – το PTD-1 θα καλύψει αυτή την ανάγκη», δήλωσε ο David Mayer της NASA παρουσιάζοντας την πρώτη επίδειξη προωθητήρα με νερό nasa.gov. Αυτή η δήλωση συνοψίζει εύστοχα γιατί το νερό έχει κερδίσει έδαφος: πετυχαίνει το ιδανικό σημείο μεταξύ της υψηλής απόδοσης της χημικής πρόωσης και της ασφάλειας της ηλεκτρικής πρόωσης. Οι υπεύθυνοι σχεδιασμού διαστημικών αποστολών επαναλαμβάνουν όλο και περισσότερο αυτό το σκεπτικό σε εμπορικές εκδόσεις και πάνελ.

Καθώς βρισκόμαστε στο 2025, η πορεία για τους δορυφορικούς κινητήρες που κινούνται με νερό δείχνει ξεκάθαρα ανοδική. Το επόμενο μεγάλο βήμα πιθανότατα θα είναι μια αποστολή-ορόσημο που θα βασίζεται πραγματικά στην πρόωση με νερό για έναν κρίσιμο στόχο – ίσως ένας σεληνιακός CubeSat που χρησιμοποιεί νερό για να εισέλθει σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη, ή ένα σκάφος συντήρησης που ανεφοδιάζεται αυτόνομα από μια δεξαμενή και ρυμουλκεί έναν δορυφόρο. Κάθε χρόνο, τα όρια διευρύνονται. Αν συνεχιστούν οι τρέχουσες τάσεις, μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 2020 θα μπορούσαμε να δούμε κινητήρες με βάση το νερό να προωθούν διαστημόπλοια σε αστεροειδείς και πίσω, να ανυψώνουν και να κατεβάζουν εκατοντάδες δορυφόρους σε τροχιά, και να το κάνουν αυτό με ελάχιστο περιβαλλοντικό αντίκτυπο και πλήρη δυνατότητα ανεφοδιασμού στο διάστημα. Αυτό που ξεκίνησε ως μια ανορθόδοξη ιδέα έχει εξελιχθεί σε μια πρακτική τεχνολογία που θα μπορούσε να κάνει τις διαστημικές επιχειρήσεις πιο οικονομικά προσιτές, βιώσιμες και ευέλικτες από ποτέ.

Συμπέρασμα: Μια Νέα Εποχή Προωθούμενη από H₂O

Η πρόωση δορυφόρων με νερό δεν είναι πλέον ένα μελλοντολογικό σενάριο – είναι εδώ, αποδεικνύοντας την αξία της αποστολή με την αποστολή. Μέσα σε λίγα χρόνια, περάσαμε από τα πρώτα σύννεφα υδρατμών που έσπρωχναν έναν μικροσκοπικό CubeSat, σε πλήρως ελιγμούς διαστημόπλοια που χρησιμοποιούν νερό για να αλλάξουν τροχιές και να εκτελέσουν σύνθετες επιχειρήσεις. Η γοητεία του νερού ως το απόλυτο προωθητικό στο διάστημα έγκειται στην κομψή του απλότητα. Όπως σημείωσε η τεχνολογική αναφορά του ESA, το νερό είναι «ένας υποχρησιμοποιημένος πόρος – ασφαλές στη διαχείριση και φιλικό προς το περιβάλλον», ενώ περιέχει «δύο πολύ εύφλεκτα προωθητικά μόλις ηλεκτρολυθούν», ουσιαστικά προσφέροντας τη δύναμη των καυσίμων πυραύλων σε μια αβλαβή μορφή esa.int. Αυτή η διπλή φύση – εύκολη αποθήκευση ως υγρό, ενεργητική χρήση ως αέριο – δίνει στο νερό ένα μοναδικό πλεονέκτημα.

Γινόμαστε μάρτυρες μιας σύγκλισης παραγόντων που καθιστούν τους κινητήρες με νερό πρακτικούς: καλύτερες μικρές ηλεκτρικές αντλίες και θερμαντήρες, πιο αποδοτικά ηλιακά πάνελ για την τροφοδοσία τους, τρισδιάστατα εκτυπωμένοι προωθητήρες βελτιστοποιημένοι για ατμό ή πλάσμα, και μια εκρηκτική ζήτηση για μικρούς δορυφόρους που χρειάζονται χαμηλού κόστους πρόωση. Οι προκλήσεις (περιορισμένη ώση, ανάγκες ισχύος) αντιμετωπίζονται με καινοτόμο μηχανική, και οι επιτυχίες αυξάνονται. Σημαντικό είναι ότι η πρόωση με νερό ευθυγραμμίζεται με τη γενικότερη ώθηση για βιωσιμότητα στο διάστημα – μείωση τοξικών χημικών, αύξηση της διάρκειας ζωής των δορυφόρων μέσω ανεφοδιασμού, και ακόμη και αξιοποίηση εξωγήινων πόρων. Μετατρέπει το νερό από ένα απλό αναλώσιμο υποστήριξης ζωής σε έναν ευέλικτο ενεργοποιητή κινητικότητας για τη διαστημική υποδομή.

Στη δημόσια φαντασία, τα «καύσιμα πυραύλων» ήταν πάντα κάτι εξωτικό ή επικίνδυνο. Η ιδέα ότι το νερό – η ίδια ουσία που πίνουμε και με την οποία κάνουμε μπάνιο – θα μπορούσε να στείλει δορυφόρους να περιφέρονται γύρω από τη Γη ή και πιο μακριά είναι συναρπαστική. Μειώνει το εμπόδιο εισόδου για διαστημικές δραστηριότητες (δεν χρειάζεσαι εξειδικευμένα καύσιμα, μόνο ευρηματικότητα), και πυροδοτεί οράματα διαστημοπλοίων που σταματούν σε σεληνιακά παγορυχεία ή δεξαμενές αστεροειδών για να γεμίσουν τα ρεζερβουάρ τους. Η τεχνολογία συνεχίζει να εξελίσσεται, αλλά η πορεία της δείχνει ότι οι κινητήρες με νερό θα μπορούσαν να γίνουν τόσο συνηθισμένοι στους δορυφόρους όσο οι ηλεκτροκινητήρες στα αυτοκίνητα. Όπως είπε χαριτολογώντας ένας στέλεχος της βιομηχανίας, το παλιό αστείο «απλώς προσθέστε νερό» ίσως τελικά να ισχύει για το μέλλον των διαστημικών ταξιδιών.

Συμπερασματικά, η προώθηση δορυφόρων με τη χρήση νερού αντιπροσωπεύει μια αλλαγή παραδείγματος προς ασφαλέστερες, καθαρότερες και τελικά πιο εκτεταμένες διαστημικές επιχειρήσεις. Από μικρούς CubeSats μέχρι πιθανούς διαπλανητικούς ανιχνευτές, το ταπεινό μόριο του H₂O αποδεικνύει ότι έχει τα κατάλληλα χαρακτηριστικά για να μας πάει πιο μακριά. Καθώς η δυναμική (χωρίς λογοπαίγνιο) συνεχίζει να αυξάνεται, μην εκπλαγείτε όταν ο επόμενος τίτλος γράφει: “Διαστημόπλοια με καύσιμο το νερό φτάνουν στη Σελήνη – και συνεχίζουν.” Η εποχή του υδροκίνητου πυραύλου έχει ανατείλει και κρατά έναν ωκεανό δυνατοτήτων για την επόμενη γενιά εξερεύνησης του διαστήματος spinoff.nasa.gov, spaceref.com.