Njemački svemirski centar razvija raketne motore za višekratnu uporabu za lansiranje malih satelita

Bez obzira obavljaju li svoju zadaću samostalno ili u roju, mali sateliti težine od samo nekoliko kilograma (nanosateliti) pa sve do nekoliko stotina kilograma (mikro i mini sateliti) postaju sve tehnološki sofisticiraniji te imaju potencijal temeljno promijeniti svemirsku industriju.

U narednim godinama, stotine takvih malih satelita bit će lansirane u orbitu Zemlje. Kao dio projekta EU SMILE (Mali inovativni lanser za Europu), istraživači Instituta za konstrukcije i dizajn u Njemačkom svemirskom centru  (DLR) razvili su raketni motor koji se može koristiti za višekratnu uporabu, posebno pri lansiranju takvih manjih satelita, te su izvršili početnu seriju uspješnih ispitivanja na testnom uređaju, donosi portal Spacenewsfeed.com.

dlr 1

Prvi test paljenja raketnog motora na visokotlačnoj radnoj konzoli u partnerskoj tvrtki SMILE projekta PLD Space. (ljubaznošću: DLR)

dlr 2

Središnje komponente raketnog motora razvijenog na Institutu za konstrukcije i dizajn DLR-a su 3D ispisana glava mlaznice i keramička komora za izgaranje. (ljubaznošću: DLR)

Lansiranja malih satelija – nezavisna, fleksibilna i isplativa

Do sada su se mali sateliti u svemir lansirali na velikim raketama, ukoliko je bilo dovoljno prostora za njihov smještaj. Primarni cilj tih letova je postavljanje velikih satelita u određenu orbitu. Mali sateliti ovdje padaju u drugi plan što se tiče potrebnog vremena i ciljane orbite. Iz tog razloga 14 europskih istraživačkih institucija i tvrtki rade na izradi ekonomičnog raketnog lansera unutar SMILE projekta. Njime bi se trebalo omogućiti malim satelitima težine do 70 kilograma lansiranje u niže zemljine orbite. Sami projekt usredotočen je na tehnologiju potrebnu za pogon lansera, elektroniku letjelice i ekonomičnu proizvodnju.

3D ispis kao faktor uspjeha

Raketni motor, razvijen od strane DLR znanstvenika specifično za ovu primjenu, sastoji se od dvije središnje komponente – metalne glave mlaznice i keramičke komore za izgaranje. Belgijski projektni partner 3D Systems proizveo je prototip injektora iz legure nikla i kroma pomoću metalnog 3D tiska. 3D ispis je zbrojni proces. Digitalni podaci modela koriste se za izgradnju odnosno tiskanje željene strukture u slojevima procesom nanošenja materijala. “Zahvaljujući ovoj relativno novoj proizvodnoj tehnologiji potrebno nam je znatno manje dijelova i procesnih koraka koji ubrzavaju sami proizvodni proces injektora i tako smanjuju troškove proizvodnje. Istodobno, mogli smo znatno smanjiti masu komponenata, što je uvijek vrlo važan čimbenik prilikom primjene u zrakoplovstvu”, rekao je Markus Kuhn, voditelj projekta na DLR Institutu za konstrukcije i dizajn u Stuttgartu.

Komora za izgaranje izrađena od keramike visokih performansi

Istraživači su koristili poseban materijal visokih performansi za komoru za sagorijevanje – keramiku ojačanu karbonskim vlakanima koja se uglavnom sastoji od silicijskog karbida i prvobitno je razvijena na DLR institutu u Stuttgartu. Posebno je pogodna za primjenu na visokim temperaturama i pouzdano podnosi čak i ekstremne promjene temperature. “Višekratna uporaba bila je važna tijekom razmatranja razvoja projekta. Ako se cijeli sustav može koristiti više puta, operativni troškovi znatno se smanjuju, čime je komercijalna primjena privlačna tvrtkama”, rekao je Ilja Müller, inženjer raketnih sustava u Institutu za konstrukcije i dizajn.

Uspješna prva testiranja sustava

U prvim testovima paljenja raketnog motora u rujnu 2018., tim koji je vodio istraživač DLR-a Markus Kuhn podvrgnuo je raketni motor inicijalnom probnom radu. Uspješno je završio ukupno 18 ispitivanja na visokotlačnoj radnoj konzoli španjolskog partnera projekta PLD Spacea, s vremenom paljenja od 45 sekundi, što je pokazalo vrlo visoku učinkovitost izgaranja od preko 90 posto. U ispitivanjima su korišteni tekući kisik (LOx) i kerozin.