De aerospike-motor is een aloude concept. In het verleden testte NASA het concept uitgebreid op de grond en hoopte het op te nemen in de Space Shuttle en hun volgende generatie Venture Star-programma (een Single-Stage-To-Orbit (SSTO) -voertuig). Vanwege budgetbeperkingen werd de Space Shuttle echter in plaats daarvan uitgerust met klokvormige mondstukken en zag de Venture Star nooit het daglicht.
Maar dankzij het in New Mexico gevestigde ruimtevaartbedrijf ARCA krijgt de aerospike-motor een nieuw leven ingeblazen. Komende augustus zullen ze een testvlucht van de aerospike-motor uitvoeren met hun Demonstrator 3-raket, die de eerste ruimtevlucht van de motor zal zijn. Als alles goed gaat, zal het een grote stap zijn in de richting van de oprichting van een vloot van Single-Stage-To-Orbit (SSTO) -raketten.
Wat de aerospike-motor aantrekkelijk maakt, is het feit dat hij een efficiënte stuwkracht biedt over een groot aantal hoogtes en ook zuiniger is dan de huidige motoren. Bij traditionele klokvormige spuitmonden komt betrouwbare stuwkracht meestal alleen op zeeniveau voor. Afgezien daarvan kan de motor niet profiteren van afname van de atmosferische druk omdat de gassen door de spuitmond worden opgevangen.
De uitlaat van de aerospike-motor daarentegen kan uitzetten van zeeniveau helemaal tot aan de ruimte, wat zowel brandstofzuinigheid als een hoge mate van specifieke impuls (Isp) op alle vluchtniveaus garandeert. ARCA en NASA hebben al grond- en vacuümtests gepland voor de motor. Maar ondertussen willen ze ook gegevens verzamelen over hoe het tijdens de vlucht presteert. Dit is waar de Demonstrator 3-test in het spel komt.
Naast het testen van de efficiëntie van de motor, zal het ook de technologie van de super-koude brandstofopslag van de aerospike testen. Kortom, de motor vertrouwt op een ontbindende concentratie van 70% waterstofperoxide bij een temperatuur van slechts 250 ° C om stuwkracht te genereren. Het bijproduct hiervan is zuurstof en water, wat de aerospike tot nu toe het meest milieuvriendelijke raketconcept maakt. Zoals Dumitru Popescu, de CEO van ARCA, in een recente verklaring zei:
"Door de Demonstrator 3-raket de ruimte in te sturen met een superkoude motor, met slechts 250 ° C in plaats van 3500 ° C in de reactiekamer, gecombineerd met de aerospike-technologie, gaan we het indrukwekkende potentieel van de aerospike demonstreren."
Uiteindelijk is het doel hier om aan te tonen dat SSTO-raketten haalbaar zijn, wat ARCA verkent met hun Haas 2CA-concept. De laatste in de Haas-raketfamilie, genoemd ter ere van de Oostenrijks-Roemeense raketpionier Conrad Haas, gebruikt dit lanceervoert waterstofperoxide en kerosine als brandstof en kan 22.900 kg (50.500 lbs) stuwkracht op zeeniveau genereren, en ongeveer 33.565 kg (74.000 lbs) in een vacuüm.
In vergelijking met meertrapsraketten bieden SSTO's zowel lagere kosten als meer flexibiliteit als het gaat om het lanceren van kleine ladingen in een baan om de aarde. Volgens schattingen van Space Works en Eurostat zal deze kleine satellietmarkt de komende tien jaar met $ 5,3 miljard groeien. Als zodanig kunnen ruimtevaartbedrijven die concurrerende lanceringspercentages en flexibiliteit kunnen bieden, profiteren van deze groei.
Het bedrijf onthulde de Haas 2CA in maart 2017 op hun hoofdkantoor in Las Cruces, New Mexico. In 2018 hoopt ARCA de eerste testlancering van de Haas 2CA uit te voeren vanuit NASA's Wallops Flight Facility in Virginia. Maar voordat dat kan gebeuren, moet het bedrijf ervoor zorgen dat de aerospike-motor naar behoren presteert. Zoals Popescu uitlegde:
“De Haas 2CA Single Stage to Orbit is slechts het begin van een nieuwe generatie ruimtevoertuigen, gevormd door innovatie die lagere kosten zal genereren. We gaan een van de meest gestelde vragen in de branche beantwoorden: kan een aerospike tijdens de vlucht de drukcompensatie leveren die wordt gegenereerd door hoogteverschillen en de verwachte prestaties leveren door brandstof te besparen? We willen verder gaan waar NASA was gebleven en bewijzen dat deze technologie de juiste keuze is voor ruimtevluchten. ”
De testvlucht, die zal plaatsvinden in Spaceport America in de woestijn van New Mexico, zal bestaan uit een suborbitale ruimtevlucht die de Demonstrator 3 naar een hoogte van 100 km brengt. Als deze vlucht wordt behaald, zal ARCA hebben aangetoond dat de motortechnologie geschikt is voor de vlucht, dat SSTO-raketten haalbaar zijn en dat superkoude motoren in combinatie met aerospike-technologie milieuvriendelijke suborbitale raketten mogelijk maken.
De test zal ook een mijlpaal zijn voor de commerciële lucht- en ruimtevaartindustrie, die is gebaseerd op de wens om de ruimte toegankelijker te maken en de kosten in verband met individuele lanceringen te verlagen. En zoals Popescu zeker aangaf, is de beste manier om dit te doen niet alleen bestaande concepten te verbeteren, maar gebruik te maken van geavanceerde en beproefde technologieën om nieuwe te creëren.
"We zijn ervan overtuigd dat de aerospike-motor in combinatie met brandstoftanks van composietmateriaal en dichte brandstoffen de kosten voor lanceringen van de omloopbaan en suborbitale productie aanzienlijk zal verlagen," zei hij. “We zijn er echt van overtuigd dat innovatie het antwoord is op kostenverlaging van ruimtevluchten, en niet probeert om oude technologieën een beetje efficiënter te maken. Dit zal nooit een aanzienlijke prijsdaling van ruimtelanceringen opleveren, maar slechts kleine verbeteringen. Met deze filosofie in gedachten verwachten we tegen 2019 de geregistreerde waarde van ons bedrijf te verhogen van de huidige $ 20 miljoen naar ten minste $ 200 miljoen. ”
De ontwikkeling van SSTO's is slechts één van de manieren waarop de commerciële lucht- en ruimtevaartindustrie de ruimtevaart economischer maakt. Andere voorbeelden zijn de ontwikkelingen van SpaceX op het gebied van herbruikbare raketten en het gebruik van lichtgewicht materialen door Rocketlab om tweetraps wegwerpraketten te maken.
Deze maatregelen maken niet alleen de commercialisering van Low-Earth Orbit (LEO) mogelijk, maar openen ook mogelijkheden die voorheen vooralsnog onmogelijk werden geacht - zoals ruimtegebaseerde zonne-energie en ruimtehabitats!
Blijf ons volgen voor meer informatie over deze en andere aankomende tests. En zorg ervoor dat je deze video bekijkt over hoe ARCA zich voorbereidt op de aanstaande aerospike testvlucht, met dank aan ARCA:
