Ta nov raketni pogonski sistem lahko olajša vesoljske naloge in ima čistejše izgorevanje
Kar je bilo doslej videti nemogoče, se je zdaj uresničilo: skupina raziskovalcev, ki sodeluje z ameriškimi zračnimi silami, je zgradila in uspešno preizkusila eksperimentalni model vrtečega se detonacijskega motorja, ki za ustvarjanje super učinkovitega potiska uporablja vrteče se eksplozije znotraj krožnega kanala. Seveda je to izjemno pomembna novica, saj ti tipi motorjev zahtevajo precej manj goriva kot običajni motorji z notranjim zgorevanjem, ki se trenutno uporabljajo za raketni pogon. To bi lahko bila prihodnost poletov v vesolje, saj bi bil ta način bolj učinkovit in veliko lažji.
Primerjava med izgorevanjem in detonacijo
Bistvena razlika med njima je, da je izgorevanje razmeroma počasen in nadzorovan proces, ki izhaja iz reakcije med gorivom in kisikom pri visokih temperaturah. Motorji, ki uporabljajo izgorevanje, so tehnologija, ki jo že dolgo poznamo. Detonacija pa je dokaj nova tehnologija, ki so jo inženirji začeli razvijati že v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Sprošča veliko več energije iz bistveno manjše mase goriva, kot pri izgorevanju, zato so si raketni znanstveniki zelo prizadevali za uresničitev zamisli o vrteči se detonacijski raketi kot načinu za hkratno zmanjšanje teže in povečanje potiska. Detonacija pa je bliskovit, kaotičen proces, ki ga zdaj še ne moremo napovedovati in ga je zato težko nadzorovati, zato ga je bilo težko doseči in ohranjati.
Deluje!
Zdaj pa vse kaže, da je ekipi inženirjev iz univerze v osrednji Floridi, ki sodeluje v programu razvoja detonacijskega vrtečega raketnega motorja v Raziskovalnem laboratoriju zračnih sil, to končno uspelo. Njihov delujoč laboratorijski model je 3-palčna bakrena testna ploščad, ki za gorivo uporablja mešanico vodika in kisika. Kareem Ahmed, docent na UCF-ovem oddelku za strojništvo in vesoljsko tehniko, pravi: “Študija prvič v človeški zgodovini predstavlja eksperimentalne dokaze o varni in delujoči detonaciji vodikovega in kisikovega goriva v vrtljivem detonacijskem raketnem motorju. Detonacija traja neprekinjeno, dokler ne boste prekinili dovoda goriva. Testirali smo do 200 lbf, toda potisk se linearno povečuje z masnim pretokom pogonskega goriva. “
Skrivnost je bila v nastavitvah
Da bi dosegli ta revolucionarni podvig, so raziskovalci potrebovali dobre nastavitve. Skupina je ustvarila skrbno uravnoteženo mešanico vodika in kisika, kar so preizkusili na svojem majhnem, 3-palčnem vrtečem se detonacijskem raketnem motorju, ki je bil predelan po vzoru tistega, ki ga je že oblikoval ameriški raziskovalni laboratorij zračnih sil. Ahmed je delovanje motorja opisal takole: “Prilagoditi je treba velikosti curkov, ki dovajajo pogonska goriva, da bi izboljšali mešanje lokalne mešanice vodik-kisik. Torej, ko pride do vrteče se eksplozije te sveže mešanice, je eksplozija še vedno zadržana. Če bi bila namreč kompozicijska mešanica za trenutek neuravnotežena, bi se preprosto razblinila ali počasi zgorela, namesto da bi eksplodirala.” In to je delovalo! Da bi to tudi dokazali, je ekipa v vodik vbrizgala metanski označevalnik in uporabila kamero za zajem detonacijskih valov. Glede na izjave ekipe ti posnetki kažejo neprekinjene petvalne sočasne vrteče se detonacije, ki se premikajo v nasprotni smeri urinega kazalca. Ta video posnetek raketnega motorja si lahko ogledate na spletni strani vira.
Prelomni rezultati so ustvarili val raziskovalnega zagona
Po besedah Williama Hargusa, ki je vodja programa za raketne detonacijske motorje raziskovalnih laboratorijev ameriških zračnih sil, so rezultati ustvarili nov val raziskovalnega zagona v mednarodni raziskovalni skupnosti. “Več projektov zaradi teh naših rezultatov zdaj znova preučuje detonacijsko zgorevanje vodika znotraj vrtljivih detonacijskih raketnih motorjev.”
To je vsekakor vznemirljiva novica! New Atlas poroča, da se zasnova motorja ocenjuje kot možna zamenjava rakete Aerojet Rocketdyne RL-10. “Ameriške letalske sile so do leta 2025 usmerjene v preizkus lansiranja raket s tem motorjem in skušamo prispevati, da bo ta cilj dosežen,” pravi Ahmed. Z vrtečimi se detonacijskimi motorji bi lahko zmanjšali težo raket, znižali ceno izstreljenih raket in še več, na ladjah ameriške mornarice bi lahko zmanjšali porabo goriva za 25%. Ekipa je študijo objavila v reviji Zgorevanje in plamen (Combustion and Flame).
Avtorica članka: Derya Ozdemir
https://interestingengineering.com
