Умјетнички приказ интегрисаног демонстратора Поверхеад-а. Кредитна слика: НАСА. Кликните за увећање.
Када размишљате о будућој ракетној технологији, вероватно мислите на ионски погон, антиматеријске моторе и друге егзотичне концепте.
Не тако брзо! Завршно поглавље у традиционалним ракетама на текуће гориво тек треба да буде написано. У току су истраживања нове генерације дизајна ракета на течно гориво које би могле да удвоструче перформансе у односу на данашњи дизајн, а истовремено побољшавају поузданост.
Ракете са течним горивом већ дуго постоје: прво лансирање на течни погон извршио је 1926. Роберт Х. Годдард. Та једноставна ракета произвела је приближно 20 килограма потиска, довољно да је пренесе око 40 стопа у ваздух. Од тада дизајни постају софистицирани и снажни. На пример, три бродска мотора са течним горивом, могу да искачу више од 1,5 милиона фунти комбинованог потиска на путу ка Земљиној орбити.
Могло би се претпоставити да су, до сада, сва прецизирана побољшања дизајна ракета на текуће гориво већ морају бити извршена. Били сте у криву Испада да има простора за напредак.
Предвођени америчким ратним ваздухопловством, група која се састоји од НАСА-е, Министарства одбране и неколико индустријских партнера раде на бољем дизајну мотора. Њихов програм се зове Интегрисане ракетне технологије високе исплативости и они траже многа могућа побољшања. Једна од најперспективнијих до сада је нова шема протока горива:
Основна идеја иза ракета са течним горивом прилично је једноставна. Гориво и оксидатор, у течном облику, доводе се у комору за сагоревање и пале се. На пример, шатл користи течни водоник као своје гориво и течни кисеоник као оксидант. Врући гасови настали сагоревањем брзо одлазе кроз млазницу у облику конуса, стварајући потисак.
Детаљи су, наравно, много сложенији. За једно, и течно гориво и оксидатор морају се доводити у комору веома брзо и под великим притиском. Главни мотори шатла испразнили би базен пун горива у само 25 секунди!
Ову бујицу горива пушта турбо пумпа. За напајање турбо-пумпе, мала количина горива се „прегава“, стварајући на тај начин вруће гасове који покрећу турбопумпу, што заузврат пумпа остатак горива у главну комору за сагоревање. Сличан поступак се користи за испумпавање оксиданса.
Данашње ракете са течним горивом шаљу само малу количину горива и оксиданса кроз претвараче. Велики део тече директно у главну комору за сагоревање, прескачући претече.
Једна од многих иновација које тестирају Ваздушно-ваздухопловне снаге и НАСА је слање цјелокупног горива и оксиданта преко својих предгоревача. Тамо се конзумира само мала количина - управо толико да покрене турбо; остатак струје кроз комору за сагоревање.
Ова конструкција „фазног циклуса са пуним протоком“ има важну предност: с већом масом која пролази кроз турбину која покреће турбопумпу, турбопумпа се покреће јаче, па достиже и веће притиске. Већи притисци једнаки су већим перформансама ракете.
Такав дизајн се никада раније није користио у ракетама са течним горивом у Сједињеним Државама, изјавио је Гари Генге из НАСА-иног центра за свемирске летове Марсхалл. Генге је заменик руководиоца пројекта за интегрисани демонстратор демонстратора (ИПД) - тестни мотор за ове концепте.
„Ови дизајни које истражујемо могли би да побољшају перформансе на више начина“, каже Генге. „Надамо се бољој ефикасности горива, већем омјеру притиска и тежине, побољшаној поузданости - и све уз ниже трошкове.“
"Међутим, у овој фази пројекта само покушавамо да овај алтернативни образац протока исправно ради", напомиње он.
Већ су постигли један кључни циљ: мотор који ради на хладнијем. „Турбопумпе које користе традиционалне шаре протока могу да греју до 1800 Ц“, каже Генге. То је пуно топлотног напрезања на мотору. Турбопумпа са „пуним протоком“ је хладнија, јер са већом масом која пролази кроз њу могу се користити ниже температуре и даље постићи добре перформансе. „Снижили смо температуру за неколико стотина степени“, каже он.
ИПД је замишљен само као тестни тест за нове идеје, напомиње Генге. Сам демонстрант никада неће летјети у свемир. Али ако пројекат буде успешан, нека побољшања ИПД-а могла би се наћи у лансирним возилима будућности.
Скоро стотину година и хиљаде лансирања након Годарда, најбоље ракете са течним горивом можда тек долазе.
Изворни извор: НАСА Сциенце Артицле
