När det gäller framtiden för utforskning av rymden är spelets namn "spara pengar". För att göra detta investerar rymdbyråer och flyg- och rymdföretag världen över i saker som återanvändbara raketer, enkelstegs-till-bana (SSTO) raketer och återanvändbara rymdplan. Det sista konceptet bygger på den tradition som rymdskeppet och Buran rymmer, två återanvändbara fordon som är utformade för att göra rymdskyttorna mer prisvärda.
En nackdel med detta rymdskepp var det faktum att det fortfarande tog två raketförstärkare och en enorm extern bränsletank för att sätta dem i omloppsbana. Det är här som Synergetic Air Breathing Rocket Engine (SABER) spelar in. Med hjälp av Europeiska rymdorganisationen (ESA) och den brittiska rymdorganisationen (UKSA) tog denna revolutionerande hypersoniska motor nyligen ett stort steg mot frukt.
Idén bakom SABER-motorn är både elegant och enkel. Under start och stigning skopar motorn upp atmosfären och använder den för att generera drivkraft (når hastigheter upp till Mach 5.4). Efter att ha nått en höjd på cirka 25 km (15,5 mi) växlar den till raketläge och accelererar till Mach 25 för att uppnå en bana och flyger i rymden.
Motorn är hjärnskölden till den brittiska-baserade flyg- och rymdtillverkaren Reaction Engines, som ursprungligen föreslog den som en del av deras Skylon-rymdplankoncept. Företaget grundades 1989 i syfte att utveckla den teknik som krävs för att skapa en hypersonisk motor som kunde kombinera bränsleeffektiviteten för en jet med kraft och höghastighetsförmåga hos en raket.
Tillsammans med UKSA granskade ESA nyligen den preliminära konstruktionen av motordemonstratorns kärna, varigenom motoren i full skala ett steg närmare förverkligandet. Som Mark Ford, chefen för ESA: s avsnitt för framdrivningsteknik, indikerade i ett ESA-pressmeddelande:
”Den positiva slutsatsen från vår preliminära designgranskning markerar en viktig milstolpe i SABER-utvecklingen. Det bekräftar att testversionen av denna revolutionerande nya klass av motor är redo för implementering. ”
Detta representerar det senaste steget i ESA: s och reaktionsmotorernas gemensamma insatser för att utveckla SABER-motorn. Redan 2010 blev ESA officiellt involverad efter att ha genomfört en oberoende granskning av motorns livskraft, vilket öppnade dörren för den brittiska regeringen att investera på UKSA: s vägnar.
Detta följdes 2012 av ESA och Reaction Engines som samarbetade om testningen av motorförkylaren. Detta element, som är väsentligt för SABER, säkerställer att den heta luftströmmen som kommer in i hypersoniska hastigheter hålls vid en jämn temperatur. Dessa test validerade fullkylaren fullständigt och visade att den fungerade bra vid omgivningstemperaturer.
Enligt Richard Varvill, Chief Technology Officer of Reaction Engines, är denna steg-för-steg-valideringsprocess en av de saker som skiljer SABER:
”En av de stora fördelarna med SABER-framdrivningskonceptet är att det är helt modulärt både ur design- och driftsperspektiv. Därför är det möjligt att utsätta var och en av nyckelkomponenterna i motorn för strikt markprovning, vilket helt efterliknar driftsförhållandena som motorn kommer att möta upp till Mach 5-flygning på 25 km höjd. ”
Utvecklingen av motorkärnan började i oktober 2016 då företaget beslutade att skapa det centrala elementet i SABER. Vid testning kommer reaktionsmotorer och ESA att försöka validera motorns värmeväxlare, turbomaskineri-moduler och förmågan att blanda luft och flytande väte för att generera förbränning.
Testningen av kärndemonstranten kommer att äga rum vid företagets dedikerade testanläggning i Westcott Venture Park, Buckinghamshire (som för närvarande håller på att byggas). Denna webbplats har en rik historia när det gäller att testa brittiska raketer, som det var där den historiska Blå linje och Svart pil raketer lanserades först.
Som Chris Castelli, programdirektören vid UK Space Agency, sa:
”Som jetmotorns hem har Storbritannien ett rikt rymdarv och världsberömd kompetens och expertis. Detta är ett spännande landmärke för reaktionsmotorer i utvecklingen av sin SABER-motor, vilket kan revolutionera både tillgången till rymden och internationella resor genom att driva flygplan till fem gånger ljudets hastighet.
”Regeringens moderna industristrategi sätter Storbritannien i framkant när det gäller banbrytande flyg- och rymdteknik och säkerställer att vi trivs i den nya kommersiella rymdåldern. Vår investering på 60 miljoner pund i SABER är ett bra exempel på hur vi stöder morgondagens företag. ”
Enligt uttalanden från Reaction Engineers tjänstemän öppnar denna senaste granskning dörren till flera testmilstolpar som företaget kommer att göra under de kommande 18 månaderna. Dessa kommer att kulminera i det första fullskalatestet av den färdiga motorn, som (om det lyckas) kan revolutionera rymdflygningen som vi känner till den.
I likhet med de framsteg som gjorts i återvinning och omstart av raketer de senaste åren kommer utsikterna för återanvändbara rymdplan som inte kräver externa raketförstärkare eller bränsletankar att komma ut i rymden att innebära drastiska minskningar av kostnaderna för enskilda lanseringar. Det kommer också att erbjuda en specialiserad typ av lanseringstjänster som kan underlätta utplacering av satelliter, små nyttolaster och besättningar till kretslopp.
Och det inkluderar inte ens hur denna motor kan stimulera utvecklingen inom rymdturismindustrin. I slutändan kommer rymdplan som kan starta, nå rymden och landa utan extra hjälp vara en allomfattande spelväxlare!
