دانشگاه بولونیا در پروژه WET (موتورهای الکتریکی مبتنی بر آب) در حال توسعه یک پیشران الکتریکی جدید برای موشکها است که با تبدیل آب به پلاسما از طریق الکترولیز کار میکند. اگرچه پیش از این نمونههایی از پیشرانها و موتورهای موشکی مبتنی بر آب ساخته شدهاند و برخی از آنها موفق به پرتاب CubeSatها شدهاند، اما تاکنون آب بهعنوان پیشران در مقیاس وسیع مورد استفاده قرار نگرفته است. پژوهشگران پروژه WET در تلاش هستند تا پیشرانی طراحی کنند که بتواند ماهوارههای کوچک (SmallSat) را به حرکت درآورد.
جایگزینهای دوستدار محیط زیست برای سوختهای فسیلی در حال گسترش هستند و حتی به فضا نیز راه یافتهاند. بیشتر سوختهای موشکی بر پایه سوختهای فسیلی هستند که هم منابع محدود و هم آسیبهای زیستمحیطی به همراه دارند. سوزاندن این سوختها مقادیر زیادی دیاکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن یا آمونیاک را در جو آزاد میکند. ناسا، آژانس فضایی اروپا (ESA) و سایر آژانسهای فضایی به همراه گروههای پژوهشی مختلف در تلاشند تا از آب بهجای سوختهای فسیلی استفاده کنند.
پیشرانهای موشکی که از هیدروژن و اکسیژن موجود در آب استفاده میکنند، پیش از این ساخته شدهاند. ناسا در سال ۲۰۲۱ موفق شد با استفاده از این سیستم پیشران، ماهواره PTD-1 CubeSat خود را به فضا پرتاب کند؛ اما هنوز سوخت مبتنی بر آب در مقیاس وسیع مورد استفاده قرار نگرفته است. اکنون یک تیم بینالمللی از پژوهشگران به سرپرستی دانشگاه بولونیا در ایتالیا قصد دارند نوع جدیدی از پیشران الکتریکی را توسعه دهند که با پلاسمای تولید شده از آب کار میکند. پروژه WET به بررسی چگونگی تشکیل و رفتار پلاسمای حاصل از آب خواهد پرداخت تا بتوان پیشرانی طراحی کرد که بدون وابستگی به سوختهای فسیلی، موشکها را با همان قدرت یا حتی بیشتر به حرکت درآورد.
فابریزیو پونتی، استاد مهندسی صنعتی دانشگاه بولونیا، گفته است: «پروژه WET تنها در مورد توسعه یک فناوری نوآورانه نیست، بلکه درباره خلق چشماندازی جدید برای آینده اکتشافات فضایی است.»
پلاسما اغلب بهعنوان چهارمین حالت ماده (پس از جامد، مایع و گاز) در نظر گرفته میشود و از طریق الکترولیز به دست میآید. وقتی آب با جریان الکتریکی گرم میشود، تبخیر میشود؛ اما در دمای بسیار بالا، مولکولهای بخار آب به هیدروژن و اکسیژن تجزیه میشوند. سپس، اتمهای هیدروژن و اکسیژن در دمای بالاتر به یونها و الکترونها تبدیل میشوند که عناصر اصلی تشکیلدهنده پلاسما هستند. پلاسما یونیزه شده است و بار الکتریکی آن بر اساس از دست دادن الکترونها تعیین میشود. در پیشرانهای موشکی، انرژی الکتریکی تولید شده از تشکیل پلاسما نیروی رانشی ایجاد میکند که موشک را به فضا پرتاب میکند.
ناسا از اواخر دهه ۱۹۶۰ در حال آزمایش الکترولیز برای تولید سوخت موشک بوده است. یک موتور موشکی آزمایشی در سال ۱۹۶۹ در مرکز پژوهشی گلن توسعه یافته که نسبت به سیستمهای کنترلی متداول، مزایایی از جمله عملکرد بالا، مواد ایمن، ذخیرهسازی ساده، عمر طولانی و نیاز کم به توان داشته است.
دانشگاه بولونیا قصد دارد تجهیزات آزمایشگاهی خود را در آزمایشگاه پیشران آلما ارتقا دهد تا آزمایشهای لازم را انجام داده و ثابت کند که این فناوری قابلیت اجرایی شدن را دارد. پژوهشگران قصد دارند مدلی طراحی کنند که با توان تقریبی ۵۰۰ تا ۱۰۰ وات کار کند که برای ماهوارههای کوچک SmallSat مناسب است. این فناوری جدید میتواند برای مأموریتهای اعماق فضا نیز مورد استفاده قرار گیرد.
استفاده از آب بهعنوان پیشران، امکانات جدیدی برای اکتشافات فضایی با تمرکز بر پایداری اقتصادی و زیستمحیطی فراهم میکند. آب در سراسر فضا یافت میشود و کمبود سوخت مشکلی برای فضاپیماهای آینده نخواهد بود.