Aerospike-motorn är ett koncept som är hederligt. Tidigare testade NASA konceptet i stor utsträckning på marken och hoppades kunna införliva det i rymdfärjan och deras nästa generations Venture Star-program (ett SSTO-fordon). På grund av budgetbegränsningar hamnade dock rymdfärjan i stället med klockformade munstycken, och Venture Star såg aldrig dagens ljus.
Men tack vare det New Mexico-baserade flyg- och rymdföretaget ARCA får flyg- och motormotorn en ny livstid. Den kommande augusti kommer de att genomföra en testflygning av flygmotorn med hjälp av deras Demonstrator 3-raket, som kommer att utgöra motorens första rymdflyg. Om allt går bra, kommer det att vara ett stort steg mot skapandet av en flotta av Single-Stage-To-Orbit (SSTO) raketer.
Det som gör flygmotorn tilltalande är det faktum att den erbjuder effektiv drivkraft över ett brett höjdområde och också är mer bränsleeffektiv än nuvarande motorer. Med traditionella klockformade munstycken tenderar tillförlitligt tryck endast att ske vid havsnivån. Utöver detta kan motorn inte dra nytta av minskningar av atmosfärstrycket eftersom gaserna ingår i munstycket.
Däremot kan flyg- och motorns avgaser expandera från havsnivå hela vägen upp till rymden, vilket säkerställer både bränsleeffektivitet och en hög grad av specifik impuls (Isp) vid alla flygnivåer. ARCA och NASA har redan planerat mark- och vakuumtester för motorn. Men under tiden vill de också samla in data om hur det presterar under flygningen. Det är här Demonstrator 3-testet spelar in.
Förutom att testa motorns effektivitet kommer den också att testa aerospikens teknik för lagring av superkallt bränsle. I grunden förlitar sig motorn på en sönderdelning av 70% koncentration av väteperoxid vid en temperatur på endast 250 ° C för att generera drivkraft. Biprodukten av detta är syre och vatten, vilket gör flygplanet till det mest miljövänliga raketkonceptet hittills. Som Dumitru Popescu, VD för ARCA, sade i ett nyligen uttalande:
"Genom att skicka Demonstrator 3-raket i rymden med en superkall motor, med bara 250 ° C istället för 3500 ° C i reaktionskammaren, i kombination med flyg- och teknik, kommer vi att visa den imponerande potentialen för flygfarten."
I slutändan är målet här att visa att SSTO-raketer är genomförbara, vilket ARCA undersöker med sitt Haas 2CA-koncept. Det senaste i Haas-raketfamiljen, utnämnt till hedern för den österrikiska-rumänska raketpionjären Conrad Haas, använder detta lanseringsfordon väteperoxid och fotogen för bränsle och kan generera 22 900 kg (50 500 pund) drivkraft vid havsnivån, och cirka 33,565 kg (74 000 pund) i vakuum.
Jämfört med flerstegsraket erbjuder SSTO: er både lägre kostnader och större flexibilitet när det gäller att lansera små nyttolaster i omloppsbana. Enligt uppskattningar producerade av Space Works och Eurostat kommer denna lilla satellitmarknad att växa med 5,3 miljarder dollar under det kommande decenniet. Som sådan kommer flyg- och rymdföretag som kan erbjuda konkurrenskraftiga lanseringsgrader och flexibilitet kunna dra fördel av denna tillväxt.
Företaget avslöjade Haas 2CA tillbaka i mars 2017 på deras företagets huvudkontor i Las Cruces, New Mexico. År 2018 hoppas ARCA kunna genomföra sin första testlansering av Haas 2CA från NASA: s Wallops Flight Facility i Virginia. Men innan det kan hända måste företaget se till att flyg- och motormotorn fungerar så bra som förväntat. Som Popescu förklarade:
”Haas 2CA Single Stage to Orbit är bara början på en ny generation av rymdfarkoster, formad av innovation som ger lägre kostnader. Vi kommer att besvara en av branschens mest ställda frågor: kan en flygfartyg leverera tryckkompensering som genereras av höjdvariationer och ge den förväntade prestanda genom att spara bränsle? Vi vill plocka upp där NASA slutade och bevisa att den här tekniken faktiskt är vägen att gå på rymdflyg. ”
Testflygningen, som kommer att äga rum vid Spaceport America i New Mexico-öknen, kommer att bestå av en suborbital rymdfärd som tar Demonstrator 3 upp till 100 km höjd. Om denna flygning uppnås kommer ARCA att ha visat att motortekniken är flygkvalificerad, att SSTO-raketer är genomförbara och att superkalla motorer i kombination med aerospike-teknik möjliggör miljövänliga suborbitalraketeter.
Testet kommer också att vara en milstolpe för den kommersiella flygindustrin, som grundades på önskningarna att göra utrymmet mer tillgängligt och sänka kostnaderna för individuella lanseringar. Och som Popescu med säkerhet visade, det bästa sättet att göra detta är inte bara att förbättra befintliga koncept, utan utnyttja banbrytande och tidtestade tekniker för att skapa nya.
"Vi är övertygade om att flygmotorn i kombination med bränsletankar av kompositmaterial och täta bränslen kommer att sänka kostnaderna för lansering av orbital och suborbital avsevärt," sade han. ”Vi tror verkligen att svaret för kostnadsminskning av rymdflyg är innovation, inte att försöka göra gamla tekniker lite effektivare. Detta kommer aldrig att generera ett betydande prisfall på utrymmen för lanseringar, utan bara små förbättringar. Med denna filosofi i åtanke förväntar vi oss att öka det registrerade värdet på vårt företag från dess nuvarande 20 miljoner dollar till minst 200 miljoner dollar till 2019. ”
Utvecklingen av SSTO: er är bara ett sätt att den kommersiella flygindustrin gör rymdutforskningen mer ekonomisk. Andra exempel inkluderar SpaceX: s utveckling av återanvändbara raketer och Rocketlabs användning av lätta material för att skapa tvåstegs engångsraketer.
Dessa åtgärder möjliggör inte bara kommersialisering av Low-Earth Orbit (LEO), utan öppnar upp möjligheter som tidigare antogs vara omöjliga för tillfället - som rymdbaserad solkraft och rymdmiljöer!
Håll ögonen öppna för mer om detta och andra kommande test. Och se till att kolla in den här videon om hur ARCA förbereder sig för den kommande flygfarten testflyg, med tillstånd av ARCA:
