Pokud budou nové raketové motory vyvíjené Evropskou kosmickou agenturou (ESA) úspěšné, mohly by způsobit revoluci v raketové technologii a změnit způsob, jakým se dostáváme do vesmíru. Motor, nazývaný Synergistic Air-Breathing Rocket Engine (SABRE), je navržen tak, aby používal atmosférický vzduch v raných fázích letu, než se přepne do konvenčního raketového režimu pro závěrečný výstup do vesmíru. Pokud vše půjde dobře, tato nová vzduchem dýchající raketa by mohla být připravena ke zkušebnímu odpálení zhruba za čtyři roky.
Konvenční rakety musí nést na palubě okysličovadlo, jako je kapalný kyslík, který je kombinován s palivem ve spalovací komoře rakety. To znamená, že rakety mohou ke svému fungování vyžadovat více než 250 tun kapalného kyslíku. Jakmile je tento kyslík spotřebován v prvních fázích, tyto spotřebované fáze jsou vyřazeny, což vytváří obrovský odpad a náklady. (Společnosti jako SpaceX a Blue Origin vyvíjejí znovu použitelné rakety, aby pomohly tento problém obejít, ale stále jsou to konvenční rakety.)
Konvenční rakety nesou svůj vlastní kyslík, protože lze regulovat jeho teplotu a tlak. To zaručuje výkon rakety, ale vyžaduje k tomu komplikované systémy. SABRE eliminuje potřebu převážet většinu palubního kyslíku, ale to není snadné.
Úkolem SABRE je stlačit atmosférický kyslík na asi 140 atmosfér před jeho zavedením do spalovacích komor motoru. Ale stlačování kyslíku do takové míry zvyšuje jeho teplotu natolik, že by to roztavilo motory. Řešením je ochladit vzduch pomocí předchlazovacího výměníku tepla do bodu, kdy je téměř kapalina. V tu chvíli může turbína založená na standardní technologii proudového motoru stlačit vzduch na požadovanou provozní teplotu.
To znamená, že zatímco je SABRE v zemské atmosféře, ke spalování vodíkového paliva používá vzduch, spíše než kapalný kyslík. To dává 8x lepší spotřebu paliva. Jakmile SABRE dosáhne výšky asi 25 km, kde je vzduch řidší, přepne režimy a funguje jako standardní raketa. V době, kdy přepne režimy, je již asi 20 % cesty na oběžnou dráhu Země.
Stejně jako u mnoha inženýrských výzev není pochopení toho, co je třeba udělat, to nejtěžší. Vývoj těchto technologií je ve skutečnosti extrémně obtížný, i když mnoho lidí jen předpokládá, že inženýři budou úspěšní. Klíč pro Společnost Reaction Engines Ltd , společnost vyvíjející SABRE, má vyvinout lehké výměníky tepla v srdci motoru.
Výměníky tepla jsou běžné v průmyslu, ale tyto výměníky musí ochladit přiváděný vzduch z 1000 Celsia na -150 Celsia za méně než 1/100 sekundy a musí to dělat a přitom zabránit tvorbě námrazy. Jsou extrémně lehké, asi 100krát lehčí než současná technologie, což umožní jejich první použití v kosmonautice. Část faktoru světlosti těchto nových výměníků tepla pochází z tloušťky stěny potrubí, která je menší než 30 mikronů. To je méně než tloušťka lidského vlasu.
Reaction Engines Limited říká, že tyto výměníky tepla budou mít stejný dopad na letecké pohonné systémy jako silikonové čipy na výpočetní techniku.
Nová dohoda o financování s ESA poskytne Reaction Engines 10 milionů eur na další vývoj SABRE. To přidá k 50 milionům liber, kterými již přispěla britská vesmírná agentura. Tato investice ve výši 50 milionů liber byla výsledkem příznivého hodnocení životaschopnosti SABRE, které ESA provedla v roce 2010.
V roce 2012 byl předchladič, životně důležitá součást SABRE, úspěšně testován v závodě Reaction Engines v Oxfordshire ve Spojeném království. Obrázek: ESA/Reaction Engines
V ROCE 2012 byl testován předchladič a výměníky tepla. Poté přišel další výzkum a vývoj, včetně vývoje raketových trysek s kompenzací výšky, chlazení náporové komory a přívodů vzduchu.
Nyní, když byla posílena proveditelnost SABRE, chce Reaction Engines do roku 2020 postavit pozemní demonstrační motor. Pokud pokračující vývoj SABRE půjde dobře a pokud bude testování do roku 2020 úspěšné, pak budou tyto raketové motory Air Breathing v pozici ke skutečné revoluci v přístupu do vesmíru.
Slovy ESA: „ESA je přesvědčena, že pozemní test menšího motoru může být úspěšně proveden, aby se demonstroval letový režim a cyklus, a bude kritickým milníkem ve vývoji tohoto programu a významným průlomem v pohonu na celém světě.“
Přineste to.