Lotnictwo
Coraz bliżej hipersonicznych samolotów. Silnik SABRE dał radę przy 6200 km/h

Przyszłość przemysłu kosmicznego i lotniczego to nie rakiety i zwykłe samoloty, tylko samoloty kosmiczne, czyli pojazdy, które będą pozwalały na podróże po Ziemi i w kosmos z ogromnymi prędkościami.

Jednym z takich futurystycznych projektów jest rakietoplan o nazwie Skylon. Ma to być odpowiedź krajów europejskich na niesamowity rozwój prywatnego sektora przemysłu kosmicznego w Stanach Zjednoczonych, a także wielkie plany Chin. Europa chce dosłownie zdetronizować konkurencję, i wszystko wskazuje na to, że jej się to uda. Wówczas tradycyjne samoloty pasażerskie i rakiety staną się przeszłością, a zastąpią je samoloty kosmiczne lub rakiety nowej generacji, niewymagające zbiorników ciekłego tlenu.

Oznaczać to będzie, że np. Falcon-9 będzie mógł wynieść na niską orbitę okołoziemską nawet 4 razy więcej ładunku, a podróże z Nowego Jorku do Londynu skrócą się z 8 godzin do zaledwie 1 godziny. Mówimy tutaj o maszynie, która będzie startowała z powierzchni Ziemi o własnych siłach i rozwijała prędkość ponad 6 tysięcy km/h, a podczas samodzielnego powrotu z orbity nawet 30 tysięcy km/h.

SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) to zupełnie nowy rodzaj silnika odrzutowego opracowywany przez Alana Bonda i Reaction Engines Limited. Bazuje on na wcześniejszym koncepcie silnika LACE, który potrafił zbierać i skraplać tlen z atmosfery. Jego ideą jest przygotowanie samolotu kosmicznego zdolnego do odbycia lotu w atmosferze i poza nią.

Kilka dni temu, w ośrodku Air and Space Port w Kolorado, doszło do kolejnych pomyślnie przeprowadzonych eksperymentów innowacyjnego systemu schładzania powietrza o nazwie HTX z temperatury 1000 stopni Celsjusza do zaledwie 100 stopni, przy prędkości Mach 5, czyli 6200 km/h. W trakcie testów został wykorzystany silnik odrzutowy J79, który napędzał F-104 Starfighter oraz starsze wersje F-16. USA ma do dyspozycji aż 17 tysięcy silników.

Paliwem używanym w silniku SABRE ma być ciekły wodór, natomiast utleniaczem powietrze atmosferyczne. Gdy samolot zacznie się wzbijać w powietrze, silnik będzie pracował jak normalne jednostki, pozyskując tlen z atmosfery, jednak w środowisku przestrzeni kosmicznej, ma być wykorzystywany ciekły tlen, który zostanie pobrany wcześniej podczas lotu.

W trakcie lotu w atmosferze SABRE będzie wykorzystywał turbokompresor połączony z lekką chłodnicą. Dzięki takiemu rozwiązaniu, przy wysokich prędkościach pobrane powietrze będzie schładzane (w ciągu niecałej sekundy z 1000 stopni do minus 150 stopni Celsjusza), co zwiększy ciśnienie w silniku i tym samym nada potężny ciąg, który umożliwi pojazdowi uzyskanie ogromnych prędkości i pozwoli go wynieść w kosmos.

Cały system ma zacząć pracować po osiągnięciu Mach 5 i wysokości 28,5 kilometra. Wówczas zamykany będzie wlot powietrza i włączany zamknięty cykl, w którym spalany będzie zgromadzony w zbiornikach ciekły tlen i wodór. Samą sprężarkę będzie natomiast napędzał hel, który wykorzysta ciepło z komory spalania. Schładzacz zbudowany jest z kilkudziesięciu kilometrów cienkich rurek. Krąży w nich hel pod dużym ciśnieniem. Hel zostanie podgrzany, schłodzi dyszę, a następnie napędzi sprężarkę powietrza i trafi do wymiennika ciepła, gdzie pogrzeje ciekły wodór. Po tym procesie zostanie znowu skompresowany i cykl rozpocznie się od nowa.

Silnik ma być zbudowany z ultralekkich materiałów, co ma pozytywnie wpłynąć na jego niesamowite osiągi. Według ESA, Skylon bez problemów będzie mógł dostarczać astronautów i do 15 ton ładunku na pokład Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, krążącej ok. 400 kilometrów ponad naszymi głowami. Brytyjczycy jednocześnie mają plany budowy w latach 20. portu kosmicznego na terytorium swojego kraju, z którego m.in mogłyby startować Skylony z misjami orbitalnymi. Niedawno otwarto tam pierwszy mały port kosmiczny, ale to dopiero początek.

Źródło: GeekWeek.pl/Reaction Engines / Fot. Reaction Engines