محرك الطيران هو مفهوم عريق. في الماضي ، اختبرت وكالة ناسا المفهوم على نطاق واسع على الأرض وتأمل في دمجه في مكوك الفضاء وبرنامج Venture Star من الجيل التالي (مركبة أحادية المرحلة إلى المدار (SSTO)). ومع ذلك ، بسبب قيود الميزانية ، انتهى المطاف بمكوك الفضاء إلى أن يكون مزودًا بفوهات على شكل جرس بدلاً من ذلك ، ولم ير Venture Star أبدًا ضوء النهار.
ولكن بفضل شركة الطيران ARCA ومقرها نيومكسيكو ، يحصل محرك الطائرات على فرصة جديدة للحياة. في آب (أغسطس) المقبل ، سيجرون رحلة تجريبية لمحرك الطيران الجوي باستخدام صاروخ Demonstrator 3 ، الذي سيشكل أول رحلة فضائية للمحرك. إذا سارت الأمور على ما يرام ، فستكون خطوة كبيرة نحو إنشاء أسطول من الصواريخ ذات المرحلة الواحدة إلى المدار (SSTO).
ما يجعل محرك الطائرة يشبه جاذبية هو حقيقة أنه يوفر دفعًا فعالًا على نطاق واسع من الارتفاعات ، كما أنه أكثر كفاءة في استهلاك الوقود من المحركات الحالية. مع الفوهات التقليدية على شكل جرس ، يميل الدفع الموثوق إلى الحدوث فقط عند مستوى سطح البحر. أبعد من ذلك ، المحرك غير قادر على الاستفادة من الانخفاضات في الضغط الجوي نظرًا لاحتواء الغازات بواسطة الفوهة.
في المقابل ، عادم محرك الطيران قادر على التوسع من مستوى سطح البحر وصولاً إلى الفضاء ، مما يضمن كلاً من كفاءة الوقود ودرجة عالية من الاندفاع المحدد (Isp) في جميع مستويات الطيران. بالفعل ، قامت ARCA و NASA بجدولة اختبارات الأرض والفراغ للمحرك. ولكن في هذه الأثناء ، يريدون أيضًا جمع بيانات حول كيفية أدائه أثناء الطيران. هنا يأتي دور اختبار Demonstrator 3.
بالإضافة إلى اختبار كفاءة المحرك ، سيختبر أيضًا تقنية تخزين الوقود فائقة البرودة في صناعة الطائرات. يعتمد المحرك في الأساس على تحلل تركيز 70٪ من بيروكسيد الهيدروجين عند درجة حرارة 250 درجة مئوية فقط لتوليد الدفع. الناتج الثانوي لهذا هو الأكسجين والماء ، مما يجعل من طائرة الطيران مفهوم الصواريخ الأكثر صداقة للبيئة حتى الآن. وكما قال دوميترو بوبيسكو ، الرئيس التنفيذي لشركة ARCA ، في بيان حديث:
"من خلال إرسال صاروخ Demonstrator 3 في الفضاء باستخدام محرك شديد البرودة ، مع درجة حرارة 250 درجة مئوية فقط بدلاً من 3500 درجة مئوية في غرفة التفاعل ، مقترنة بتقنية الطيران ، سنقوم بإثبات الإمكانات المثيرة للإعجاب في مجال الطيران".
في النهاية ، الهدف هنا هو إثبات أن صواريخ SSTO ممكنة ، والتي يستكشفها ARCA بمفهوم Haas 2CA. الأحدث في عائلة صواريخ Haas ، التي سميت تكريما لرائد الصواريخ النمساوية-الرومانية Conrad Haas ، تستخدم مركبة الإطلاق هذه بيروكسيد الهيدروجين والكيروسين للوقود وقادرة على توليد 22900 كجم (50500 رطل) من الدفع عند مستوى سطح البحر ، وحوالي 33565 كجم (74000 رطل) في فراغ.
مقارنة بالصواريخ متعددة المراحل ، تقدم SSTO تكاليف أقل ومرونة أكبر عندما يتعلق الأمر بإطلاق حمولات صغيرة في المدار. وفقًا لتقديرات أنتجتها شركة Space Works و Eurostat ، ستنمو سوق الأقمار الصناعية الصغيرة هذه بمقدار 5.3 مليار دولار في العقد المقبل. على هذا النحو ، ستتمكن شركات الطيران التي يمكنها تقديم معدلات إطلاق تنافسية ومرونة من الاستفادة من هذا النمو.
كشفت الشركة النقاب عن Haas 2CA في مارس 2017 في مقر الشركة في Las Cruces ، نيو مكسيكو. في عام 2018 ، تأمل ARCA في إجراء أول اختبار تجريبي لهاس 2CA من منشأة الطيران Wallops التابعة لناسا في فيرجينيا. ولكن قبل أن يحدث ذلك ، تحتاج الشركة إلى التأكد من أداء محرك الطيران كما هو متوقع. كما أوضح Popescu:
"إن مرحلة Haas 2CA المفردة إلى Orbit هي مجرد بداية لجيل جديد من المركبات الفضائية ، والتي تشكلت من خلال الابتكار الذي سيولد تكلفة أقل. سنجيب على أحد أكثر الأسئلة المطروحة في الصناعة: هل يمكن لرحلات الطيران أن تقدم على متن الطائرة تعويض الضغط الناتج عن تغير الارتفاع وتوفر الأداء المتوقع عن طريق توفير الوقود؟ نريد أن نتابع من حيث توقفت وكالة ناسا وإثبات أن هذه التكنولوجيا هي في الواقع الطريق للذهاب لرحلات الفضاء. "
وستتكون الرحلة التجريبية ، التي ستجرى في سبيسبورت أمريكا في صحراء نيو مكسيكو ، من رحلة فضائية تحت المدارية ستصل بالمتظاهر 3 إلى ارتفاع 100 كيلومتر. إذا تم تحقيق هذه الرحلة ، فسوف تثبت ARCA أن تقنية المحرك مؤهلة للطيران ، وأن صواريخ SSTO ممكنة ، وأن المحركات فائقة البرودة المقترنة بتكنولوجيا الطيران ستسمح بصواريخ دون مدارية صديقة للبيئة.
سيكون الاختبار أيضًا علامة فارقة لصناعة الطيران التجاري ، التي تأسست على الرغبات لجعل المساحة أكثر سهولة وخفض التكاليف المرتبطة بعمليات الإطلاق الفردية. وكما كان من المؤكد أن يشير Popescu ، فإن أفضل طريقة للقيام بذلك ليست فقط تحسين المفاهيم الموجودة ، ولكن الاستفادة من أحدث التقنيات واختبار الوقت لإنشاء مفاهيم جديدة.
وقال: "نحن واثقون من أن محرك الطائرات مع خزانات وقود المواد المركبة والوقود الكثيف سيخفض بشكل كبير من تكاليف الإطلاق المداري وشبه المداري". "نحن نؤمن حقًا بأن الإجابة عن تخفيض تكلفة الرحلات الفضائية هي الابتكار ، وليس محاولة جعل التقنيات القديمة أكثر كفاءة. لن يؤدي هذا أبدًا إلى انخفاض كبير في سعر إطلاق المساحات ، ولكن مجرد تحسينات صغيرة. مع وضع هذه الفلسفة في الاعتبار ، نتوقع زيادة القيمة المسجلة لشركتنا من 20 مليون دولار الحالية إلى 200 مليون دولار على الأقل بحلول عام 2019. "
إن تطوير SSTOs هو مجرد طريقة واحدة تجعل صناعة الطيران التجارية من استكشاف الفضاء أكثر اقتصادا. وتشمل الأمثلة الأخرى تطورات SpaceX للصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام ، واستخدام Rocketlab لمواد خفيفة الوزن لإنشاء صواريخ يمكن التخلص منها على مرحلتين.
هذه الإجراءات لا تسمح فقط بتسويق المدار الأرضي المنخفض (LEO) ، ولكنها تفتح إمكانيات كان يعتقد سابقًا أنها مستحيلة في الوقت الحالي - مثل الطاقة الشمسية الفضائية والموائل الفضائية!
ترقبوا المزيد عن هذا وغيرها من الاختبارات القادمة. وتأكد من الاطلاع على هذا الفيديو حول كيفية تحضير ARCA لرحلة اختبار الطيران القادمة ، بإذن من ARCA:
