Kako se čuva najmanja molekula u svemiru

Phoebus je projekt Europske svemirske agencije (ESA) u suradnji s ArianeGroup i MT Aerospace. Cilj mu je procijeniti izvedivost i koristi zamjene metalnih spremnika na gornjem stupnju rakete Ariane 6 spremnicima od plastike ojačane ugljičnim vlaknima. Iako ovaj lagani materijal nudi mogućnost uštede nekoliko tona mase, takav pristup nikada prije nije proveden i predstavlja značajne tehničke izazove. 

Središnja jezgra ESA-ine rakete Ariane 6 koristi tekući kisik i tekući vodik, što su dvije vrlo različite molekule, stoga projekt Phoebus treba razviti i proizvesti dvije vrste spremnika sposobnih izdržati ekstremne uvjete. 

Vodik je najmanja molekula u Svemiru, a kada se koristi kao gorivo u raketi Ariane 6, mora se ohladiti na -253 °C, samo 20 stupnjeva iznad apsolutne nule, najniže temperature u Svemiru. 

Općenito, kompoziti od karbonskih vlakana ne vole takvu hladnoću, poput vaše kože zimi. S hladnoćom vaša koža postaje suha i krhka tako da može puknuti kada se krećete. Isto vrijedi i za spremnike od karbonskih vlakana, kada se napune hladnim pogonskim gorivom pod tlakom, mogu se stvoriti male pukotine, što nije ono što želite na raketnom spremniku. 

U ovim ekstremnim uvjetima, projektni tim Phoebus prevladao je mnoge tehničke prepreke, ne samo u razvoju i konceptima spremnika, već i u mjerenju jer ne postoje gotovi uređaji koji točno mjere minimalne brzine curenja na kriogenim temperaturama niskim do -253 °C. 

Phoebus je već dokazao da je to moguće: mali demonstracijski spremnici u obliku boca od 60 litara pokazali su da plastika ojačana ugljičnim vlaknima može zadržati vodik u tekućem obliku, bez curenja. 

Prvi proizvodni koraci na unutarnjoj tlačnoj posudi spremnika dovršeni su u rujnu 2025. u tvrtki MT Aerospace u Augsburgu u Njemačkoj, a očekuje se da će proizvodnja biti završena u prosincu. ArianeGroup bit će odgovorna za testiranje, a njihovi inženjeri rade na dizajnu ispitnog objekta. 

Testna kampanja planirana je za travanj sljedeće godine. Unatoč tome što se drži na -253 °C, vodik se vrlo lako zapali pa je potrebno pažljivo rukovanje, posebne vještine i stroga sigurnosna pravila kako bi se osiguralo da sve prođe glatko. Testiranje će se provoditi na testnom poligonu ArianeGroup u Trauenu u Njemačkoj. Spremnik će se postupno gurati do točke pucanja, ali ne dalje. Tim će se zaustaviti prije nego što dođe do točke potpunog otkazivanja spremnika. 

Radovi na novom testnom poligonu započeli su u veljači 2025., a preliminarni projekt potvrđen je u lipnju 2025. Kritički pregled projekta do kraja ove godine omogućit će početak građevinskih radova na lokaciji. 

Provest će se više testova kako bi se pokušalo saznati što više o tome kako se tank ponaša na lansirnoj rampi i tijekom polijetanja, te kako bi se razumjelo kako i gdje bi se mogle pojaviti prve pukotine. Senzori na i u tanku pružat će podatke o tlaku, temperaturi i naprezanju za praćenje tijekom testiranja i detaljnu procjenu između svakog testa. 

Phoebus je dio ESA-inog Programa pripreme budućih lansera (FLPP), koji pomaže u razvoju tehnologije za budućnost svemirskih transportnih sustava. Osmišljavanjem, dizajniranjem i ulaganjem u tehnologiju koja još ne postoji, ovaj program smanjuje rizik koji sa sobom nosi razvoj neisprobanih i nedokazanih projekata za svemir.