Aerospike-motoren er et æresbevidst koncept. Tidligere testede NASA konceptet omfattende på jorden og håbede at indarbejde det i rumfærgen og deres næste generations Venture Star-program (et Single-Stage-To-Orbit-køretøj). På grund af budgetmæssige begrænsninger endte Space Shuttle dog med klokkeformede dyser i stedet, og Venture Star så aldrig dagens lys.
Men takket være det New Mexico-baserede luftfartsselskab ARCA får aerospike-motoren en ny lejekontrakt på livet. I den kommende august vil de gennemføre en testflyvning af aerospike-motoren ved hjælp af deres demonstrator 3-raket, der udgør motorens første rumflugt. Hvis alt går godt, vil det være et stort skridt hen imod oprettelse af en flåde af single-stage-to-orbit (SSTO) raketter.
Det, der gør aerospike-motoren tiltalende, er det faktum, at den tilbyder effektiv trækkraft over en lang række højder og også er mere brændstofeffektiv end nuværende motorer. Med traditionelle klokkeformede dyser har en pålidelig tryk kun en tendens til at forekomme ved havoverfladen. Derudover er motoren ikke i stand til at drage fordel af fald i atmosfæretrykket, da gasserne er indeholdt i dysen.
I modsætning hertil er aerospike-motorens udstødning i stand til at udvide sig fra havets overflade helt op til rummet, hvilket sikrer både brændstofeffektivitet og en høj grad af specifik impuls (Isp) på alle flyniveauer. ARCA og NASA har allerede planlagt jord- og vakuumtest for motoren. Men i mellemtiden ønsker de også at indsamle data om, hvordan det fungerer under flyvningen. Det er her demonstranten 3-test kommer i spil.
Ud over at teste motorens effektivitet vil den også teste aerospicens superkolde brændstofopbevaringsteknologi. Grundlæggende er motoren afhængig af en nedbrydning af 70% koncentration af hydrogenperoxid ved en temperatur på kun 250 ° C for at generere tryk. Biproduktet heraf er ilt og vand, hvilket gør luftfartøjet til det mest miljøvenlige raketkoncept til dags dato. Som Dumitru Popescu, administrerende direktør for ARCA, sagde i en nylig erklæring:
"Ved at sende Demonstrator 3-raket i rummet ved hjælp af en superkold motor, med kun 250 ° C i stedet for 3500 ° C i reaktionskammeret, parret med aerospike-teknologien, vil vi demonstrere det imponerende potentiale i fly- og flyvemaskinen."
I sidste ende er målet her at demonstrere, at SSTO-raketter er gennemførlige, hvilket ARCA udforsker med deres Haas 2CA-koncept. Den seneste i Haas-raketfamilien, der er navngivet til ære for den østrigsk-rumænske raketpioner, Conrad Haas, bruger dette køretøj brintperoxid og parafin til brændstof og er i stand til at generere 22.900 kg (50.500 lbs) skyvekraft ved havets overflade og ca. 33.565 kg (74.000 kg) i vakuum.
Sammenlignet med fletrins-raketter tilbyder SSTO'er både lavere omkostninger og større fleksibilitet, når det kommer til at lancere små nyttelast i kredsløb. Ifølge estimater produceret af Space Works og Eurostat vil dette lille satellitmarked vokse med 5,3 milliarder dollars i det næste årti. Som sådan vil luftfartsselskaber, der kan tilbyde konkurrencedygtige lanceringshastigheder og fleksibilitet, kunne drage fordel af denne vækst.
Virksomheden afslørede Haas 2CA tilbage i marts 2017 på deres virksomheds hovedkvarter i Las Cruces, New Mexico. I 2018 håber ARCA at gennemføre deres første testlancering af Haas 2CA fra NASAs Wallops Flight Facility i Virginia. Men inden det kan ske, er virksomheden nødt til at sikre, at fly-motoren fungerer så godt som forventet. Som Popescu forklarede:
”Haas 2CA Single Stage to Orbit er lige begyndelsen på en ny generation af rumkøretøjer, formet af innovation, der vil generere lavere omkostninger. Vi vil besvare et af branchens mest stillede spørgsmål: kan en luftfart levere under flyvning trykkompensationen genereret af højdevariation og levere den forventede ydelse ved at spare brændstof? Vi ønsker at samle op, hvor NASA slap og bevise, at denne teknologi faktisk er vejen til rumflyvninger. ”
Testflyvningen, der finder sted i Spaceport America i New Mexico-ørkenen, vil bestå af en suborbital rumflugt, der tager Demonstrator 3 op til 100 km højde. Hvis denne flyvning opnås, vil ARCA have vist, at motorteknologien er flyvekvalificeret, at SSTO-raketter er gennemførlige, og at superkolde motorer parret med aerospike-teknologi giver mulighed for miljøvenlige suborbitalraketeter.
Testen vil også være en milepæl for den kommercielle luftfartsindustri, som blev grundlagt på ønsket om at gøre pladsen mere tilgængelig og sænke omkostningerne i forbindelse med individuelle lanceringer. Og som Popescu med sikkerhed skulle indikere, den bedste måde at gøre dette på er ikke kun at forbedre de eksisterende koncepter, men udnytte banebrydende og tidstestede teknologier for at skabe nye.
”Vi er overbeviste om, at aerospike-motoren kombineret med kompositmateriale brændstoftanke og tæt brændstof vil sænke omkostningerne ved orbitale og suborbital-opsætninger betydeligt,” sagde han. ”Vi tror virkelig, at svaret på omkostningsreduktion af rumflugt er innovation, ikke at forsøge at gøre gamle teknologier lidt mere effektive. Dette vil aldrig generere et betydeligt prisfald på pladslanceringer, men kun små forbedringer. Med denne filosofi i tankerne forventer vi at øge den registrerede værdi af vores virksomhed fra dets nuværende $ 20 millioner til mindst $ 200 millioner inden 2019. ”
Udviklingen af SSTO'er er kun en måde, hvorpå den kommercielle luftfartsindustri gør rumundersøgelsen mere økonomisk. Andre eksempler inkluderer SpaceX's udvikling af genanvendelige raketter, og Rocketlabs brug af lette materialer til at skabe to-trins engangsraketter.
Disse foranstaltninger tillader ikke kun kommercialisering af Low-Earth Orbit (LEO), men åbner muligheder, der tidligere blev antaget at være umulige for tiden - som rumbaseret solenergi og rumhabitater!
Hold øje med mere om denne og andre kommende test. Og sørg for at tjekke denne video om, hvordan ARCA forbereder sig til den kommende flyvningstestflyvning, takket være ARCA:
