Silnik aerospike to od dawna koncepcja. W przeszłości NASA szeroko testowała tę koncepcję na ziemi i liczyła na włączenie jej do promu kosmicznego i programu nowej generacji Venture Star (pojazd z pojedynczym etapem na orbitę (SSTO)). Jednak ze względu na ograniczenia budżetowe prom kosmiczny został zamiast tego wyposażony w dysze w kształcie dzwonu, a gwiazda Venture Star nigdy nie ujrzała światła dziennego.
Ale dzięki ARCA, firmie lotniczej z siedzibą w Nowym Meksyku, silnik lotniczy zyskuje nowe życie. W sierpniu tego roku przeprowadzą lot próbny silnika lotniczego za pomocą rakiety Demonstrator 3, który będzie pierwszym lotem kosmicznym silnika. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, będzie to znaczący krok w kierunku stworzenia floty rakiet Single-Stage-To-Orbit (SSTO).
To, co sprawia, że silnik aerospike jest atrakcyjny, to fakt, że oferuje on skuteczny ciąg na szerokim zakresie wysokości, a także jest bardziej ekonomiczny pod względem zużycia paliwa niż obecne silniki. W tradycyjnych dyszach w kształcie dzwonu niezawodny ciąg występuje zwykle tylko na poziomie morza. Poza tym silnik nie jest w stanie wykorzystać spadków ciśnienia atmosferycznego, ponieważ gazy są zawarte w dyszy.
W przeciwieństwie do tego, układ wydechowy silnika lotniczego może wydłużyć się z poziomu morza aż do przestrzeni kosmicznej, co zapewnia zarówno oszczędność paliwa, jak i wysoki stopień impulsu właściwego (Isp) na wszystkich poziomach lotu. Już teraz ARCA i NASA zaplanowały testy naziemne i próżniowe silnika. Ale w międzyczasie chcą również gromadzić dane o tym, jak działa w locie. Tutaj zaczyna się test Demonstratora 3.
Oprócz testowania wydajności silnika przetestuje także technologię przechowywania chłodnego paliwa w aerospike. Zasadniczo silnik opiera się na rozkładającym się 70% stężeniu nadtlenku wodoru w temperaturze zaledwie 250 ° C, aby wytworzyć ciąg. Produktem ubocznym tego jest tlen i woda, co sprawia, że aerospike jest najbardziej przyjazną dla środowiska koncepcją rakiet. Jak powiedział w ostatnim oświadczeniu Dumitru Popescu, CEO ARCA:
„Wysyłając rakietę Demonstrator 3 w kosmos przy użyciu super zimnego silnika, w którym tylko 250 ° C zamiast 3500 ° C w komorze reakcyjnej, w połączeniu z technologią rakiet kosmicznych, pokażemy imponujący potencjał rakiety kosmicznej”.
Ostatecznie celem jest wykazanie, że rakiety SSTO są wykonalne, co ARCA bada dzięki swojej koncepcji Haas 2CA. Najnowszy z rodziny rakiet Haas, nazwany na cześć austriacko-rumuńskiego pioniera rakiet Conrada Haasa, ten pojazd nośny wykorzystuje nadtlenek wodoru i naftę jako paliwo i jest w stanie wytworzyć 22 900 kg (50 500 funtów) ciągu na poziomie morza i około 33 565 kg (74 000 funtów) w próżni.
W porównaniu z rakietami wielostopniowymi SSTO oferują zarówno niższe koszty, jak i większą elastyczność, jeśli chodzi o wprowadzanie małych ładunków na orbitę. Według szacunków opracowanych przez Space Works i Eurostat, ten mały rynek satelitarny wzrośnie o 5,3 miliarda dolarów w następnej dekadzie. Jako takie, firmy z branży lotniczej i kosmicznej, które mogą oferować konkurencyjne stawki startowe i elastyczność, będą mogły skorzystać z tego wzrostu.
Firma zaprezentowała Haas 2CA w marcu 2017 r. W siedzibie firmy w Las Cruces w Nowym Meksyku. W 2018 r. ARCA ma nadzieję przeprowadzić swój pierwszy test Haas 2CA z NASA Wallops Flight Facility w Wirginii. Ale zanim to się stanie, firma musi upewnić się, że silnik aerospike działa tak, jak powinien. Jak wyjaśnił Popescu:
„Jednopoziomowy Haas 2CA na orbitę to dopiero początek nowej generacji pojazdu kosmicznego, ukształtowanego przez innowacje, które wygenerują niższy koszt. Odpowiemy na jedno z najczęściej zadawanych pytań w branży: czy lot kosmiczny może zapewnić w locie kompensację ciśnienia generowaną przez zmianę wysokości i zapewnić oczekiwaną wydajność poprzez oszczędność paliwa? Chcemy wskazać miejsce, w którym NASA przerwała, i udowodnić, że ta technologia jest właściwą drogą do lotów kosmicznych. ”
Lot testowy, który odbędzie się w Spaceport America na pustyni w Nowym Meksyku, będzie składał się z suborbitalnego lotu kosmicznego, który zabierze Demonstratora 3 na wysokość 100 km. Jeśli ten lot zostanie osiągnięty, ARCA udowodni, że technologia silnika jest kwalifikowana do lotu, że rakiety SSTO są wykonalne, a super zimne silniki w połączeniu z technologią lotniczą pozwolą na przyjazne dla środowiska rakiety suborbitalne.
Test będzie także kamieniem milowym dla komercyjnego przemysłu lotniczego i kosmicznego, który powstał z myślą o zwiększeniu dostępności przestrzeni i obniżeniu kosztów związanych z poszczególnymi premierami. I jak z pewnością wskazywał Popescu, najlepszym sposobem na to jest nie tylko ulepszenie istniejących koncepcji, ale wykorzystanie najnowocześniejszych i sprawdzonych technologii w celu stworzenia nowych.
„Jesteśmy przekonani, że silnik aerospike w połączeniu ze zbiornikami paliwa z materiałów kompozytowych i paliwami gęstymi znacznie obniży koszty startów orbitalnych i suborbitalnych” - powiedział. „Jesteśmy przekonani, że odpowiedzią na obniżenie kosztów lotów kosmicznych jest innowacja, a nie staranie się, aby stare technologie były nieco bardziej wydajne. To nigdy nie spowoduje znacznego spadku cen uruchomień kosmicznych, a jedynie niewielkie ulepszenia. Mając na uwadze tę filozofię, oczekujemy wzrostu zarejestrowanej wartości naszej firmy z obecnych 20 milionów USD do co najmniej 200 milionów USD do 2019 roku. ”
Rozwój SSTO to tylko jeden ze sposobów, w jaki komercyjny przemysł lotniczy i kosmiczny czyni eksplorację kosmosu bardziej ekonomiczną. Inne przykłady obejmują rozwój rakiet wielokrotnego użytku przez SpaceX oraz wykorzystanie przez Rocketlab lekkich materiałów do stworzenia dwustopniowych rakiet jednorazowych.
Środki te nie tylko pozwalają na komercjalizację Niskoemisyjnej Orbity (LEO), ale otwierają możliwości, które wcześniej uważano za niemożliwe na razie - jak energia słoneczna i kosmiczne siedliska kosmiczne!
Bądź na bieżąco, aby uzyskać więcej informacji na temat tego i innych nadchodzących testów. I koniecznie sprawdź ten film, w jaki sposób ARCA przygotowuje się do zbliżającego się lotu testowego z lotem kosmicznym, dzięki uprzejmości ARCA:
