Aluminum and water propulsion for CubeSats

The standardized satellite platform known as CubeSat is rapidly conquering the market for low-cost space application; the vast majority of these types of satellites are released into orbit without a propulsion system. Equipping CubeSats with a propulsion system would certainly increase their flexibility and the range of missions for which they can be used. In this particular study, the propulsion system is based on the Aluminum-Water reaction. This reaction was studied both for space and underwater propulsion, as well as for hydrogen generation; however, these studies were generally focused on near-to stoichiometric OF ratio, causing high combustion temperature. To allow the implementation of this reaction for CubeSats applications, in this study a low OF (0.002) ratio was considered. The resulting propulsion system is capable of delivering between 55 Ns (considering single pulse operation) and 1100 (in multiple pulses operation) Ns of total impulse. This would allow CubeSats to perform orbital maneuvers such as altitude raising or change of plan.

La piattaforma standardizzata, nota come CubeSat, sta rapidamente conquistando il mercato delle applicazioni spaziali a basso costo; la maggior parte di questi satelliti viene rilasciata in orbita senza un sistema propulsivo. Equipaggiare i CubeSats con un sistema propulsivo aumenterebbe sicuramente la loro flessibilità e la gamma di missioni per le quali potrebbero essere usati. In questa ricerca, il sistema propulsivo è basato sulla reazione tra alluminio e acqua. Questa reazione è stata studiata per applicazioni propulsive sia spaziali che sottomarine, così come per la generazione di idrogeno; tuttavia, queste ricerche erano generalmente focalizzate intorno a OF ratio stochiometrici, causando quindi alte temperature di combustione. Per permettere l’implementazione sui CubeSats, in questo studio sono stati considerati OF ratio bassi (0.002). Il sistema propulsivo derivato è in grado di sviluppare tra i 55 Ns (in single pulse operation) e i 1100 Ns (in multiple pulse operation). Questo permetterebbe ai CubeSats di eseguire manovre orbitali come l’aumento dell’altitudine di orbita o il cambio di piano