Das Aerospike-Triebwerk wurde für das Shuttle in Betracht gezogen, ist aber nie geflogen. Das wird sich ändern
Der Aerospike-Motor ist ein altehrwürdiges Konzept. In der Vergangenheit hat die NASA das Konzept ausgiebig vor Ort getestet und hoffte, es in die Space Shuttle und ihre nächste Generation Venture Star Programm (ein Single-Stage-To-Orbit (SSTO)-Fahrzeug). Aus Budgetgründen wurde das Space Shuttle jedoch stattdessen mit glockenförmigen Düsen ausgestattet, und die Venture Star erblickte nie das Licht der Welt.
Aber dank des in New Mexico ansässigen Luft- und Raumfahrtunternehmens ARCHE , bekommt das Aerospike-Triebwerk ein neues Leben. Im kommenden August werden sie mit ihrer Demonstrator-3-Rakete einen Testflug des Aerospike-Triebwerks durchführen, der den ersten Weltraumflug des Triebwerks darstellen wird. Wenn alles gut geht, ist dies ein wichtiger Schritt in Richtung der Schaffung einer Flotte von Single-Stage-To-Orbit (SSTO)-Raketen.
Was das Aerospike-Triebwerk so attraktiv macht, ist die Tatsache, dass es über einen weiten Höhenbereich effizienten Schub bietet und zudem kraftstoffeffizienter ist als aktuelle Triebwerke. Bei herkömmlichen Glockendüsen tritt ein zuverlässiger Schub meist nur auf Meereshöhe auf. Darüber hinaus ist der Motor nicht in der Lage, den Rückgang des Atmosphärendrucks auszunutzen, da die Gase von der Düse eingeschlossen werden.
Der Test von zwei Linear Aerospike XRS-2200-Triebwerken, die ursprünglich für das X-33-Programm gebaut wurden, wurde am 6. August 2001 im Sternis Space Center der NASA in Mississippi durchgeführt. Bildnachweis: Marshall Space Flight Center der NASA
Im Gegensatz dazu ist der Auspuff des Aerospike-Triebwerks in der Lage, sich vom Meeresspiegel bis in den Weltraum auszudehnen, was sowohl Kraftstoffeffizienz als auch einen hohen spezifischen Impuls (Isp) auf allen Flugebenen gewährleistet. ARCA und NASA haben bereits Boden- und Vakuumtests für das Triebwerk geplant. In der Zwischenzeit wollen sie aber auch Daten darüber sammeln, wie es sich im Flug verhält. Hier kommt der Demonstrator 3-Test ins Spiel.
Neben der Effizienzprüfung des Triebwerks wird auch die superkalte Kraftstoffspeichertechnologie des Aerospikes getestet. Grundsätzlich ist das Triebwerk auf eine sich zersetzende 70%ige Konzentration von Wasserstoffperoxid bei einer Temperatur von nur 250 °C angewiesen, um Schub zu erzeugen. Als Nebenprodukt entstehen Sauerstoff und Wasser, was den Aerospike zum bisher umweltfreundlichsten Raketenkonzept macht. Wie Dumitru Popescu, der CEO von ARCA, kürzlich in einer Stellungnahme :
„Indem wir die Demonstrator-3-Rakete mit einem superkalten Triebwerk mit nur 250 °C statt 3500 °C in der Reaktionskammer ins All schicken, gepaart mit der Aerospike-Technologie, werden wir das beeindruckende Potenzial des Aerospikes demonstrieren.“
Letztendlich soll hier gezeigt werden, dass SSTO-Raketen machbar sind, was ARCA mit ihren Hase 2CA Konzept. Diese Trägerrakete ist die neueste in der Haas-Raketenfamilie, benannt nach dem österreichisch-rumänischen Raketenpionier Conrad Haas, verwendet Wasserstoffperoxid und Kerosin als Treibstoff und kann 22.900 kg (50.500 lbs) Schub auf Meereshöhe und etwa 33.565 . erzeugen kg (74.000 lbs) im Vakuum.
Im Vergleich zu mehrstufigen Raketen bieten SSTOs sowohl geringere Kosten als auch eine größere Flexibilität, wenn es darum geht, kleine Nutzlasten in den Orbit zu bringen. Nach Schätzungen von Space Works und Eurostat wird dieser Kleinsatellitenmarkt in den nächsten zehn Jahren um 5,3 Milliarden US-Dollar wachsen. Daher können Luft- und Raumfahrtunternehmen, die wettbewerbsfähige Startraten und Flexibilität bieten können, von diesem Wachstum profitieren.
Das Unternehmen hat den Haas 2CA zurück in vorgestellt März 2017 an ihrem Firmensitz in Las Cruces, New Mexico. Im Jahr 2018 hofft ARCA, ihren ersten Teststart des Haas 2CA von NASAs . durchführen zu können Wallops Flight Facility in Virginia. Aber bevor dies passieren kann, muss das Unternehmen sicherstellen, dass das Aerospike-Triebwerk so gut wie erwartet funktioniert. Als Popescu erklärt :
„Die Haas 2CA Single Stage to Orbit ist nur der Anfang einer neuen Generation von Raumfahrzeugen, die von Innovationen geprägt ist, die zu niedrigeren Kosten führen. Wir werden eine der am häufigsten gestellten Fragen der Branche beantworten: Kann ein Aerospike im Flug den durch Höhenunterschiede erzeugten Druckausgleich liefern und die erwartete Leistung durch Kraftstoffeinsparung liefern? Wir wollen dort anknüpfen, wo die NASA aufgehört hat und beweisen, dass diese Technologie tatsächlich der richtige Weg für Weltraumflüge ist.“
Der Testflug, der auf dem Spaceport America in der Wüste von New Mexico stattfinden wird, besteht aus einem suborbitalen Raumflug, der den Demonstrator 3 auf eine Höhe von 100 km bringen wird. Wenn dieser Flug erreicht wird, wird ARCA gezeigt haben, dass die Triebwerkstechnologie flugtauglich ist, dass SSTO-Raketen machbar sind und dass superkalte Triebwerke gepaart mit Aerospike-Technologie umweltfreundliche suborbitale Raketen ermöglichen.
Künstlerische Darstellung des in die Umlaufbahn aufsteigenden Haas 2C-Raketen. Bildnachweis: ARCA
Der Test wird auch ein Meilenstein für die kommerzielle Luft- und Raumfahrtindustrie sein, die auf dem Wunsch beruht, den Weltraum zugänglicher zu machen und die Kosten für einzelne Starts zu senken. Und wie Popescu sicher betonte, ist der beste Weg, dies zu tun, nicht nur bestehende Konzepte zu verbessern, sondern modernste und bewährte Technologien zu nutzen, um neue zu entwickeln.
„Wir sind zuversichtlich, dass das Aerospike-Triebwerk in Kombination mit Kraftstofftanks aus Verbundmaterial und dichten Kraftstoffen die Kosten für orbitale und suborbitale Starts erheblich senken wird“, sagte er. „Wir glauben fest daran, dass die Antwort zur Kostensenkung in der Raumfahrt Innovation ist und nicht der Versuch, alte Technologien ein bisschen effizienter zu machen. Dies wird niemals zu signifikanten Preissenkungen bei Weltraumstarts führen, sondern lediglich zu kleinen Verbesserungen. Mit dieser Philosophie im Hinterkopf erwarten wir, den eingetragenen Wert unseres Unternehmens von derzeit 20 Millionen US-Dollar auf mindestens 200 Millionen US-Dollar bis 2019 zu steigern.“
Die Entwicklung von SSTOs ist nur eine Möglichkeit, wie die kommerzielle Luft- und Raumfahrtindustrie die Weltraumforschung wirtschaftlicher macht. Andere Beispiele sind die Entwicklungen von SpaceX von wiederverwendbare Raketen , und Raketenlab 's Verwendung von leichten Materialien, um zu schaffen zweistufige Einwegraketen .
Diese Maßnahmen ermöglichen nicht nur die Kommerzialisierung des Low-Earth Orbit (LEO), sondern eröffnen Möglichkeiten, die vorerst für unmöglich gehalten wurden – wie weltraumgestützte Solarenergie und Weltraumlebensräume!
Bleiben Sie dran, um mehr über diesen und andere bevorstehende Tests zu erfahren. Und sehen Sie sich dieses Video an, das zeigt, wie sich ARCA auf den bevorstehenden Aerospike-Testflug mit freundlicher Genehmigung von ARCA vorbereitet:
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