Als het gaat om de toekomst van ruimteverkenning, is de naam van het spel 'geld besparen'. Om dit te doen, investeren ruimteagentschappen en ruimtevaartbedrijven over de hele wereld in zaken als herbruikbare raketten, single-stage-to-orbit (SSTO) -raketten en herbruikbare ruimtevliegtuigen. Dit laatste concept bouwt voort op de traditie van de Space Shuttle en het Buran-ruimtevaartuig, twee herbruikbare voertuigen die zijn ontworpen om ruimtelanceringen betaalbaarder te maken.
Het enige nadeel van dit ruimtevaartuig was het feit dat er nog twee raketboosters en een enorme externe brandstoftank voor nodig waren om ze in een baan om de aarde te brengen. Dit is waar de Synergetic Air Breathing Rocket Engine (SABER) in het spel komt. Met de hulp van de European Space Agency (ESA) en de UK Space Agency (UKSA) heeft deze revolutionaire hypersonische motor onlangs een grote stap gezet op weg naar succes.
Het idee achter de SABER-motor is zowel elegant als ongecompliceerd. Tijdens het opstijgen en stijgen, schept de motor de atmosfeer op en gebruikt deze om stuwkracht te genereren (met snelheden tot Mach 5,4). Na het bereiken van een hoogte van ongeveer 25 km (15,5 mi), schakelt het over naar de raketmodus en versnelt het naar Mach 25 om een baan en vlucht in de ruimte te bereiken.
De motor is het geesteskind van de in het Verenigd Koninkrijk gevestigde ruimtevaartfabrikant Reaction Engines, die hem oorspronkelijk had voorgesteld als onderdeel van hun Skylon ruimtevliegtuigconcept. Het bedrijf werd opgericht in 1989 met als doel de technologieën te ontwikkelen die nodig zijn om een hypersonische motor te creëren die het brandstofverbruik van een jet zou kunnen combineren met het vermogen en de hoge snelheid van een raket.
Samen met de UKSA heeft de ESA onlangs het voorlopige ontwerp van de kern van de motordemonstrator herzien, waardoor de volledige motor een stap dichter bij de realisatie is gekomen. Zoals Mark Ford, het hoofd van de sectie Propulsion Engineering van ESA, in een recent ESA-persbericht aangaf:
“De positieve conclusie van onze voorlopige ontwerpbeoordeling markeert een belangrijke mijlpaal in de ontwikkeling van SABER. Het bevestigt dat de testversie van deze revolutionaire nieuwe motorklasse klaar is voor implementatie. ”
Dit is de laatste stap in de gezamenlijke inspanning van ESA en reactiemotoren om de SABRE-motor te ontwikkelen. In 2010 werd de ESA officieel betrokken na een onafhankelijke evaluatie van de levensvatbaarheid van de motor, wat de deur opende voor de Britse regering om namens de UKSA te investeren.
Dit werd in 2012 gevolgd door de ESA- en reactiemotoren die samenwerkten bij het testen van de motorvoorkoeler. Dit element, dat essentieel is voor de SABRE, zorgt ervoor dat de hete luchtstroom die met hypersonische snelheden binnenkomt op een constante temperatuur wordt gehouden. Deze tests hebben de voorkoeler volledig gevalideerd, wat aantoont dat deze goed presteerde bij omgevingstemperaturen.
Volgens Richard Varvill, de Chief Technology Officer van Reaction Engines, is dit stapsgewijze validatieproces een van de dingen die de SABRE onderscheidt:
“Een van de grote voordelen van het SABER-voortstuwingsconcept is dat het zowel qua ontwerp als qua operationele aspecten volledig modulair is. Daarom is het mogelijk om elk van de belangrijkste onderdelen van de motor aan grondige grondtesten te onderwerpen, die de operationele omstandigheden volledig nabootsen waarmee de motor de vlucht van Mach 5 op 25 km hoogte zal doorstaan. ”
De ontwikkeling van de motorkern begon in oktober 2016 toen het bedrijf besloot om het centrale element van de SABRE te creëren. Wanneer getest, zullen reactiemotoren en de ESA proberen de warmtewisselingen van de motor, turbomachinery-modules en het vermogen om lucht en vloeibare waterstof te mengen om verbranding te genereren, te valideren.
De tests van de kerndemonstrator zullen plaatsvinden in de speciale testfaciliteit van het bedrijf in Westcott Venture Park, Buckinghamshire (dat momenteel wordt gebouwd). Deze site heeft een rijke geschiedenis als het gaat om het testen van Britse raketten, zoals het was waar het historische was Blue Streak en Zwarte Pijl raketten werden voor het eerst gelanceerd.
Zoals Chris Castelli, de programmadirecteur van de UK Space Agency, zei:
“Als de thuisbasis van de straalmotor heeft het VK een rijk ruimtevaarterfgoed en wereldberoemde vaardigheden en expertise. Dit is een opwindend herkenningspunt voor reactiemotoren in de ontwikkeling van de SABRE-motor, die een revolutie teweeg zou kunnen brengen in zowel de toegang tot de ruimte als internationaal reizen door vliegtuigen tot vijf keer de geluidssnelheid te laten rijden.
"De moderne industriële strategie van de regering plaatst het VK in de voorhoede van baanbrekende ruimtevaarttechnologieën en zorgt ervoor dat we gedijen in het nieuwe commerciële ruimtetijdperk. Onze investering van £ 60 miljoen in SABRE is een goed voorbeeld van hoe we de bedrijven van morgen ondersteunen. ”
Volgens verklaringen van Reaction Engine-functionarissen opent deze laatste beoordeling de deur naar verschillende testmijlpalen die het bedrijf de komende 18 maanden zal ondernemen. Deze zullen uitmonden in de eerste volledige test van de voltooide motor, die (indien succesvol) een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de ruimtevlucht zoals we die kennen.
Net als bij de vooruitgang die de afgelopen jaren is geboekt bij het ophalen en opnieuw lanceren van raketten, zal het vooruitzicht van herbruikbare ruimtevliegtuigen waarvoor geen externe raketboosters of brandstoftanks nodig zijn om de ruimte te bereiken, drastische verlagingen van de kosten van individuele lanceringen betekenen. Het zal ook een gespecialiseerd type lanceringsdienst aanbieden dat de inzet van satellieten, kleine ladingen en bemanningen in een baan om de aarde zou kunnen vergemakkelijken.
En dat is nog niet eens de manier waarop deze motor de ontwikkelingen in de ruimtetoerisme-industrie kan stimuleren. Uiteindelijk zullen ruimtevliegtuigen die zonder extra hulp kunnen opstijgen, de ruimte bereiken en landen, een allesomvattende game-changer zijn!
