2018.06.03.

Önfelfaló rakétahajtómű készül

A skót Glasgow-i Egyetem és az ukrán Dnyipro-i (korábbi nevén Dnyepropetrovszk) Olesz Goncsár Egyetem kutatói olyan rakétahajtómű fejlesztésén dolgoznak, amelynek segítségével a kis méretű műholdak alacsony Föld körüli pályára (ilyen a Nemzetközi Űrállomás pályamagassága is) állítása a mainál lényegesen olcsóbb lehet. A hajtómű lényege, hogy működés közben „felfalja” önmagát, ezzel a hasznos teher javára billen a rakéta indítási tömege. A jelenleg használt rakétáknál a hasznos terhet sokszorosan meghaladó üzemanyagot külön tartályban viszi magával felfelé a jármű, ezzel nemcsak a hasznos teher lehetséges tömege csökken, hanem a leváló tartállyal űrszemét is keletkezik.
Az autofág hajtómű olyan üzemanyagrudat „fogyaszt el”, amely kívül szilárd hajóanyagból, belül az oxidálószerből áll, a szilárd üzemanyagként használható kemény műanyag, pl, polipropilén tehát gyakorlatilag egy cső, amelyben a porított oxidálószert (a kísérletekben alumínium-perklorát és alumínium-nitrát keveréke) tárolják. A csövet a hajtóműbe tolva ezek gázzá válnak, amit az égéskamrába vezetnek, s ott elégetve keletkezik a tolóerő, és persze a hő is, ami az üzemanyagrúd gázzá alakításához szükséges.
Ez a módszer ráadásnak a hajtómű fékezett üzemeltetését is lehetővé teszi, az égés csillapítható, ami a szilárd hajtóanyaggal működő rakéták esetében meglehetősen ritka adottság. Ehhez az szükséges, hogy az üzemanyagrúd beadagolásának sebességét tudják variálni. A laborkísérletekben eddig 60 másodperces, 4 fékezéssel és újragyorsítással járó sikeres hajtómű üzemidőt produkáltak a kutatók.

Az önfelfaló rakéta gyakorlatilag magából az üzemanyagrúdból készülhet, ezzel nagyon nagy előnyhöz jutnak a felhasználók. Ugyan a mai rakéták méretét lehet csökkenteni, ha kisebb tehet kell pályára állítani, azonban a kevesebb üzemanyagnak is nagy tartályra van szüksége, így egy bizonyos méretnél már nem lehet kisebb a rakéta, ha szeretnék is, hogy kellően magasra szálljon. Az önfelfaló rakéta felfelé tartó útján a végétől a hegyéig fogyasztja el az üzemanyagként szolgáló szerkezetét, vagyis azt a részt hasznosítja, ami a mai rakéták esetében a haszontalan, de feltétlen szükséges teher.

A szilárd hajtóanyagú rakéta előnye a folyékonnyal szemben, hogy a felhasznált üzemanyag nem súlyosan mérgező összetételű, hátránya azonban ma, hogy nem fékezhető az égés folyamata az üzemanyag adagolásával, nyomásváltozásával, ahogy azt a folyékony üzemanyagnál meg lehet tenni. Ez utóbbi megoldás viszont plusz terhet jelent a rakétán, hiszen számos extra berendezés szükséges a szabályozás folyamatához, no és a folyékony üzemanyag nagy nyomáson tartása miatt a kisebb rakéták esetén nem is igazán ajánlott a használata az ilyen hajtóműnek. A szilárd üzemanyagot a szabályozhatóság érdekében úgy formálják meg, hogy a felszállás során az aktuális sebességigénynek megfelelő mennyiség jusson az égéskamrába, azonban a hagyományos hajtóművek esetén ez a lehetőség korlátozott.

Ugyan a fejlesztések még korai szakaszban tartanak, de igen kecsegtetőek. Azzal, hogy skót egyetem is dolgozik rajta, a britek lehetőséget kaphatnak saját rakétákra is, és egyúttal a tervezett skóciai rakétakilövő központ megszületését is segítheti a Glasgow-i munka. Az ottani egyetemen évek óta fontos szerepet kapnak az űrtechnikával kapcsolatos kutatások, többek közt a nanoműholdak (CubeSat) szerepe igen fontos. Az önfelfaló hajtómű pont az ilyen, kis méretű és olcsó eszközök gazdaságos feljuttatásában jelenthet majd megoldást.
A kutatólabor az ukrán egyetemen van, s a gyakorlati kísérletek is ott folynak – a fejlesztések során persze még van tennivaló. A hajtómű kis méretű változatával folytatott laborkísérletek számos hibalehetőséget feltártak már a konstrukcióban (pl. a bekormozódó hajtómű elégtelen égését, túl alacsony égési hőmérsékletét), illetve felfedeztek még nem kihasznált technikai lehetőségeket is, így bőven van munkájuk még a kész hajtómű megépítéséig. Szeretnék tovább növelni a hajtómű hatékonyságát is, illetve feltehetően a hajtóanyag és az oxidálószer kémiai összetételén is lehet még finomítani.
Azt is ki kell kísérletezni, hogy miként integrálható az önfelfaló hajtómű a fellövéshez használt rakétába, ehhez a kutatóknak még finanszírozási segítségre is szükségük lesz.
A kutatás eddigi eredményéről a Journal of Spacecraft and Rockets folyóirat árpilis 17-én számolt be.

Az eredeti cikk angol nyelven itt olvasható.

Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)

Nincs még értékelés

Értékelés

About the Author: