Аэрокосмический двигатель - проверенная временем концепция. В прошлом НАСА тщательно тестировало концепцию на месте и надеялось включить ее в космический челнок и программу Venture Star следующего поколения (транспортное средство с одной ступенью на орбиту (SSTO)). Тем не менее, из-за бюджетных ограничений космический челнок в итоге был оснащен колоколообразными форсунками, и Венчурная звезда никогда не видела дневного света.
Но благодаря аэрокосмической компании ARCA, базирующейся в Нью-Мексико, аэрокосмический двигатель получает новую жизнь. В августе этого года они проведут испытательный полет аэрокосмического двигателя с использованием своей ракеты Demonstrator 3, которая станет первым космическим полетом двигателя. Если все пойдет хорошо, это станет важным шагом на пути создания парка ракет с одной ступенью на орбиту (SSTO).
Что делает аэрокосмический двигатель привлекательным, так это тот факт, что он обеспечивает эффективную тягу в широком диапазоне высот, а также более экономичен, чем современные двигатели. С традиционными колоколообразными форсунками надежная тяга имеет место только на уровне моря. Кроме того, двигатель не способен использовать преимущества снижения атмосферного давления, поскольку газы содержатся в сопле.
Напротив, выхлоп аэрокосмического двигателя способен расширяться от уровня моря вплоть до космоса, что обеспечивает как топливную экономичность, так и высокую степень удельного импульса (Isp) на всех уровнях полета. ARCA и NASA уже запланировали наземные и вакуумные испытания двигателя. Но в то же время, они также хотят собрать данные о том, как он работает в полете. Это где тест Demonstrator 3 вступает в игру.
В дополнение к проверке эффективности двигателя, он также проверит технологию хранения супер-холодного топлива в аэроспайке. В основном, двигатель создает разлагающуюся 70% концентрацию перекиси водорода при температуре всего 250 ° C для создания тяги. Побочным продуктом этого является кислород и вода, что делает аэроспайк самой экологичной концепцией ракеты на сегодняшний день. Как отметил в недавнем заявлении генеральный директор ARCA Думитру Попеску:
«Отправив ракету Demonstrator 3 в космос, используя сверхмощный двигатель, с температурой реакции всего 250 ° C вместо 3500 ° C в сочетании с технологией аэроспайков, мы продемонстрируем впечатляющий потенциал аэроспайков».
В конечном счете, цель здесь состоит в том, чтобы продемонстрировать, что ракеты SSTO осуществимы, что ARCA исследует с их концепцией Haas 2CA. Последняя ракета семейства Haas, названная в честь австрийско-румынского ракетостроителя Конрада Хааса, эта ракета-носитель использует перекись водорода и керосин в качестве топлива и способна генерировать 22 900 кг (50 500 фунтов) тяги на уровне моря и около 33 565 кг (74 000 фунтов) в вакууме.
По сравнению с многоступенчатыми ракетами, SSTO предлагают как более низкие затраты, так и большую гибкость, когда дело доходит до запуска небольших полезных нагрузок на орбиту. По оценкам Space Works и Евростата, этот небольшой рынок спутниковой связи вырастет на 5,3 миллиарда долларов в следующем десятилетии. Таким образом, аэрокосмические компании, которые могут предложить конкурентоспособные скорости запуска и гибкость, смогут воспользоваться этим ростом.
Компания представила Haas 2CA в марте 2017 года в штаб-квартире компании в Лас-Крусес, Нью-Мексико. В 2018 году ARCA надеется провести свой первый тестовый запуск Haas 2CA с НАСА Wallops Flight Facility в Вирджинии. Но прежде чем это произойдет, компании необходимо убедиться, что двигатель для аэроспайков работает так, как ожидалось. Как объяснил Попеску:
«Единственная сцена на орбиту Haas 2CA - это только начало космического корабля нового поколения, созданного на основе инноваций, которые позволят снизить затраты. Мы собираемся ответить на один из наиболее часто задаваемых вопросов в отрасли: может ли аэроспайк обеспечить в полете компенсацию давления, создаваемую изменением высоты, и обеспечить ожидаемые характеристики при экономии топлива? Мы хотим понять, с чего остановилась НАСА, и доказать, что эта технология действительно подходит для космических полетов ».
Испытательный полет, который состоится в Spaceport America в пустыне Нью-Мексико, будет состоять из суборбитального космического полета, который доставит Demonstrator 3 на высоту до 100 км. Если этот полет будет достигнут, ARCA продемонстрирует, что технология двигателя является квалифицированной для полета, что ракеты SSTO осуществимы, и что сверх холодные двигатели в сочетании с технологией аэроспайков позволят создать экологически чистые суборбитальные ракеты.
Испытание также станет важной вехой для коммерческой аэрокосмической промышленности, которая была основана на стремлении сделать космос более доступным и снизить затраты, связанные с отдельными запусками. И, как наверняка указал Попеску, лучший способ сделать это - не просто улучшить существующие концепции, а использовать передовые и проверенные временем технологии для создания новых.
«Мы уверены, что аэрокосмический двигатель в сочетании с топливными баками из композитного материала и плотным топливом значительно снизит затраты на орбитальные и суборбитальные пуски», - сказал он. «Мы искренне верим, что ответом на снижение стоимости космического полета является инновация, а не попытка сделать старые технологии немного более эффективными. Это никогда не приведет к значительному снижению цен на космические запуски, а лишь к небольшим улучшениям. Учитывая эту философию, мы ожидаем, что к 2019 году мы увеличим зарегистрированную стоимость нашей компании с нынешних 20 миллионов долларов до как минимум 200 миллионов долларов ».
Развитие SSTO - это лишь один из способов, с помощью которых коммерческая аэрокосмическая отрасль делает освоение космоса более экономичным. Другие примеры включают разработки SpaceX многоразовых ракет и использование Rocketlab легких материалов для создания двухступенчатых одноразовых ракет.
Эти меры не только учитывают коммерциализацию низкой околоземной орбиты (LEO), но и открывают возможности, которые ранее считались невозможными в настоящее время - как космическая солнечная энергия и космические среды обитания!
Следите за новостями об этом и других предстоящих тестах. И обязательно посмотрите это видео о том, как ARCA готовится к предстоящему испытательному полету на аэроспайке, благодаря ARCA:
