Aerospike-motoren er et konsept med tidssvar. I det siste testet NASA konseptet omfattende på bakken og håpet å innlemme det i romfergen og deres neste generasjons Venture Star-program (et SSTO-kjøretøy). På grunn av budsjettbegrensninger endte imidlertid romfergen med å bli utstyrt med bjelleformede dyser i stedet, og Venture Star så aldri dagens lys.
Men takket være det New Mexico-baserte luftfartsselskapet ARCA, får aerospike-motoren et nytt livstid. I løpet av august kommer de til å utføre en testflyging av fly-motoren ved hjelp av deres Demonstrator 3-rakett, som vil utgjøre motorens første romflukt. Hvis alt går bra, vil det være et stort skritt mot opprettelsen av en flåte av Single-Stage-To-Orbit (SSTO) raketter.
Det som gjør aerospike-motoren tiltalende er det faktum at den tilbyr effektiv skyvkraft over et bredt spekter av høyder, og er også mer drivstoffeffektiv enn dagens motorer. Med tradisjonelle bjelleformede dyser har en pålitelig skyvekraft bare en tendens til å oppstå ved havnivå. Utover det er ikke motoren i stand til å dra nytte av reduksjoner i atmosfæretrykk siden gassene er inneholdt av dysen.
I motsetning til det, er eksos fra aerospike-motoren utvidet fra havnivå helt opp til verdensrommet, noe som sikrer både drivstoffeffektivitet og en høy grad av spesifikk impuls (Isp) på alle flynivåer. Allerede har ARCA og NASA planlagt bakke- og vakuumtester for motoren. Men i mellomtiden ønsker de også å samle inn data om hvordan det presterer i løpet av flyreisen. Det er her Demonstrator 3-testen spiller inn.
I tillegg til å teste motorens effektivitet, vil den også teste aerospikes superkaldt drivstofflagringsteknologi. I utgangspunktet er motoren avhengig av en nedbrytende 70% konsentrasjon av hydrogenperoksyd ved en temperatur på bare 250 ° C for å generere skyvekraft. Biproduktet av dette er oksygen og vann, noe som gjør luftfarten til det mest miljøvennlige rakettkonseptet til dags dato. Som Dumitru Popescu, administrerende direktør i ARCA, sa i en fersk uttalelse:
"Ved å sende Demonstrator 3-raketten i verdensrommet ved hjelp av en superkald motor, med bare 250 ° C i stedet for 3500 ° C i reaksjonskammeret, sammen med luftfartsteknologien, kommer vi til å demonstrere det imponerende potensialet til luftfarten."
Til syvende og sist er målet her å demonstrere at SSTO-raketter er gjennomførbare, noe ARCA utforsker med Haas 2CA-konseptet sitt. Det siste innen Haas-rakettfamilien, kåret til ære for den østerriksk-rumenske rakettpioneren Conrad Haas. Dette kjøretøyet bruker hydrogenperoksyd og parafin til drivstoff og er i stand til å generere 22 900 kg (50 500 pund) skyvekraft ved havnivå, og omtrent 33,565 kg (74 000 pund) i vakuum.
Sammenlignet med flertrinnsraketter, tilbyr SSTOs både lavere kostnader og større fleksibilitet når det gjelder å sette i gang små nyttelaster i bane. I følge estimater produsert av Space Works og Eurostat, vil dette lille satellittmarkedet vokse med 5,3 milliarder dollar det neste tiåret. Som sådan vil luftfartsselskaper som kan tilby konkurransedyktige lanseringsrater og fleksibilitet, kunne dra nytte av denne veksten.
Selskapet avduket Haas 2CA tilbake i mars 2017 på selskapets hovedkvarter i Las Cruces, New Mexico. I 2018 håper ARCA å gjennomføre sin første testlansering av Haas 2CA fra NASAs Wallops Flight Facility i Virginia. Men før det kan skje, må selskapet sørge for at fly-motoren fungerer så bra som forventet. Som Popescu forklarte:
“Haas 2CA Single Stage to Orbit er bare begynnelsen på en ny generasjon romkjøretøy, formet av innovasjon som vil gi lavere kostnader. Vi kommer til å svare på et av bransjens mest stilte spørsmål: kan en luftfart levere i løpet av trykket kompensasjonen generert av høydevariasjon og levere den forventede ytelsen ved å spare drivstoff? Vi vil hente hvor NASA slapp og bevise at denne teknologien faktisk er veien å gå for romflyvninger. ”
Testflukten, som vil finne sted på Spaceport America i New Mexico-ørkenen, vil bestå av en suborbital romflukt som vil ta Demonstrator 3 opp til 100 km høyde. Hvis denne flyvningen oppnås, vil ARCA ha vist at motorteknologien er flykvalifisert, at SSTO-raketter er gjennomførbare, og at superkalte motorer parret med aerospike-teknologi vil gi rom for miljøvennlige suborbitalraketter.
Testen vil også være en milepæl for den kommersielle luftfartsindustrien, som ble grunnlagt på ønsket om å gjøre plassen mer tilgjengelig og senke kostnadene forbundet med individuelle lanseringer. Og som Popescu helt sikkert skulle indikere, den beste måten å gjøre dette på er ikke bare å forbedre eksisterende konsepter, men utnytte nyskapende og tidstestede teknologier for å skape nye.
"Vi er sikre på at flymotoren kombinert med drivstofftanker av komposittmateriale og tett drivstoff vil redusere kostnadene for oppskytninger i orbital og suborbital betydelig," sa han. ”Vi tror virkelig at svaret for kostnadsreduksjon av romflukt er innovasjon, ikke å prøve å effektivisere gamle teknologier. Dette vil aldri generere betydelig prisfall på plasslanseringer, men bare små forbedringer. Med denne filosofien i bakhodet forventer vi å øke den registrerte verdien av selskapet vårt fra det nåværende $ 20 millioner til minst $ 200 millioner innen 2019. ”
Utviklingen av SSTO-er er bare en måte som den kommersielle luftfartsindustrien gjør romutforskningen mer økonomisk. Andre eksempler inkluderer SpaceXs utvikling av gjenbrukbare raketter, og Rocketlabs bruk av lette materialer for å lage to-trinns engangsraketter.
Disse tiltakene gir ikke bare mulighet for kommersialisering av Low-Earth Orbit (LEO), men åpner for muligheter som tidligere ble antatt å være umulige foreløpig - som rombasert solkraft og romhabitater!
Følg med for mer om denne og andre kommende tester. Og husk å sjekke ut denne videoen om hvordan ARCA forbereder seg på den kommende testflukten for luftfart, med tillatelse av ARCA:
