ESA uskutečnila první fázi ostrých testů s novým raketovým motorem s proměnlivým tahem. Stalo se tak ve Varšavě v rámci programu ESA FLPP (Future Launchers Preparatory Programme). Motor vyvíjí polské konsorcium primárně studující, zdali nová konstrukce ventilů a vstřikovačů může odpovídajícím způsobem měnit tah, když navíc motor využívá udržitelné a skladovatelné pohonné látky. Podobné motory mají obrovský potenciál při budoucích kosmických misích nebo v opakovaně použitelných kosmických raketách.
Nový motor se jmenuje TLPD (Throttleable Liquid Propulsion Demonstrator). Po provedených testech je nyní demontován a kontrolován, výstupy jsou pak přímo na místě analyzovány hlavním kontraktorem. Tím je institut Lukasiewicz-ILOT (Łukasiewicz Research Network – Institute of Aviation) v Polsku společně s partnery – firmami Astronika a Jakusz SpaceTech. Po vyhodnocení dat se chystá další kolo testů.
Kapalné palivo, které vydrží
Motor s regulovatelným tahem obsahuje nově navržený vstřikovač paliva a řídicí ventily. S tahem 5 kN (pro srovnání: motor horního stupně rakety Ariane 6 má tah 180 kN) je motor TLPD vhodný pro horní stupně menších raket, pro družice, sondy a kosmické lodě nebo pro průzkumné mise. Schopnost měnit tah může být také velmi zajímavá pro přistávání na Zemi, Měsíci nebo jiném tělese.
Nový raketový motor je poháněný skladovatelnými pohonnými látkami (peroxid vodík a etanol), které jsou bezpečnější a méně toxické než další v současné době používané kombinace (jako třeba hydrazin a oxid dusičitý). Ve srovnání s kryogenními pohonnými látkami (např. kapalný kyslík a vodík) nevyžadují skladovatelné pohonné směsi chlazení a neodpařují se mezi jednotlivými zážehy motoru. Raketové motory využívající skladovatelné pohonné látky mohou mít dlouhou životnost a nabízej možnost spolehlivých a opakovaných zážehů v případě misí, které trvají měsíce. Kryogenní pohonné látky také vyžadují dodatečný zdroj energie, aby začaly hořet. Tu dodává „zapalovač“. Zatímco pohonné látky v TLPD jsou samozážehové, díky čemuž je motor jednodušší spolehlivější.
V srdci motoru: nové elektronicky řízené ventily a vstřikovač paliva
Hlavním cílem projektu motoru s regulovatelným tahem je testování nově vyvinutého systému ventilů a pohyblivé vstřikovače pohonných látek. Vše je pak ovládáno elektronickým řídicím systémem.
Ventily zajišťují správný tok pohonných látek do spalovací komory: čím je vyšší, tím je vyšší tah. Vstřikovač pak směřuje obě složky pohonné látky (etanolové palivo a peroxid vodíku jako okysličovadlo), které jsou pod vysokým tlakem vystřikovány do spalovací komory. Nutné je dosažení stabilního hoření, i když se mění průtok pohonných látek skrze ventily. Jen tak je zajištěn efektivní a řízený spalovací proces.
Další krok: plný tah
Motor TLPD byl navržený tak, aby bylo možné regulovat jeho tah v rozmezí 20 až 110 procent nominálního. Podobné škálování tahu, tedy schopnost velmi výrazně měnit sílu motoru, je nezbytné pro přistávání raketových stupňů na Zemi či kosmických lodí a sond na Měsíci či dalších planetárních tělesech.
Zkušebními zážehy byla dokončena první fáze (fáze A), která byla původně plánovaná jako čistě statická. Tedy se zážehy motorů na jedné úrovni tahu. Motor byl zažehnutý 17krát po dobu až deseti sekund, přičemž přísun paliva a okysličovadla byl udržovaný konstantní.
První výsledky byly tak slibné, že se týmy rozhodly mnohem dříve přikročit k další plánované fázi, tedy k dynamickým změnám tahu. Motor byl nyní zažehnutý dvakrát až na 15 sekund, přičemž během této doby se tah měnil v rozmezí 20 až 80 procent nominální hodnoty.
Jakmile budou výsledky analyzované, motor TLPD bude znovu instalovaný na zkušební stav a dojde k dynamickým testům v plném rozsahu. A to v plné délce zážehů. Tato série testů by měla začít v říjnu a právě ona v plné míře prověří škálovatelnost tahu motoru.
Program ESA FLPP (Future Launchers Preparatory Programme) a Lukasiewicz-ILOT nyní vedou diskuse o pokračování projektu, využití těchto zkušebních výstupů a práci na návrhu plně regulovatelného letového motoru.
Další informace jsou k dispozici na portálu Evropské kosmické agentury (ESA).
