كشفت شركة Stoke Space الناشئة في سياتل عن خطط لتطوير محرك صاروخي فعال مشابه لمحرك Raptors الذي يدعم SpaceX’s Starship.
تم تشكيل Stoke Space في أكتوبر 2019 ، وحصلت على أول جولة تمويل كبيرة لها – 9.1 مليون دولار – قبل أقل من عامين. في ذلك الوقت ، قال الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك آندي لابسا إن الشركة الناشئة تضم خمسة موظفين فقط ، ولا توجد مساحة عمل دائمة ، و “حقل قاحل” لموقع اختبار. في غضون 18 شهرًا ، حولت Stoke Space هذا الحقل الفارغ إلى حقل مرفق اختبار مثير للإعجاب، أجرى العديد من اختبارات المكونات ، وقام بتجميع أول محرك صاروخي كامل النطاق – جهاز غريب يشبه الجسم الغريب لم يسبق له مثيل.
كما جمعت 65 مليون دولار أخرى – وهو تمويل كاف للبدء بجدية في تطوير أ يحتمل أن تكون ثورية صاروخ قادر على إطلاق 1.65 طن (~ 3600 رطل) في المدار بأقل من نصف مليون دولار. لتحقيق هذا الهدف الطموح للغاية ، اتخذت Stoke Space خطوة أكثر طموحًا بمحاولة جعل الصاروخ الأول الذي يطوره قابلاً لإعادة الاستخدام بالكامل. في الوقت نفسه ، قامت الشركة بدمج العديد من التقنيات الغريبة في هذا الصاروخ ، وبلغت ذروتها في إعلان مفاجئ بأنها ستحاول تطوير أحد أصعب أنواع المحركات لتشغيل مرحلة تعزيز هذا الصاروخ.
https://www.youtube.com/watch؟v=EY8nbSwjtEY
احتراق تدريجي كامل التدفق
في نهاية مقابلة مطولة وجولة مع YouTuber Tim Dodd (The Everyday Astronaut) ، كشف الرئيس التنفيذي آندي لابسا أن Stoke Space قررت بناء محرك احتراق تدريجي كامل (FFSC) للمرحلة الأولى من صاروخها القابل لإعادة الاستخدام. FFSC هو النوع الأكثر كفاءة من دورة الاحتراق المتاحة لمحرك صاروخي كيميائي ثنائي الاتجاه ، ولكنه أيضًا الأكثر صعوبة في التطوير.
في الأساس ، يحاول محرك التدفق الكامل ضغط كل أوقية ممكنة من الأداء من الوقود الدافع الذي يستهلكه. يجب أن تستهلك محركات الصواريخ الكيميائية الأقوى والأكثر كفاءة كميات هائلة من الوقود في فترة زمنية قصيرة دون تدمير مركبة الإطلاق المتصلة بها. لتوليد الضغط وتدوير المضخات اللازمة لتغذية هذا الوقود في غرفة الاحتراق الرئيسية ، غالبًا ما تحرق المحركات كمية صغيرة من الوقود الدافع في مولد غاز منفصل أو جهاز حرق مسبق. تعمل محركات مولدات الغاز على تنفيس العادم في الخارج ، مما يقلل من الكفاءة ولكنه يصنع تصميمًا أبسط بكثير. تستخدم محركات الاحتراق المرحلي أجهزة حرق مسبقة لتوليد الغاز الذي يضخ الوقود السائل ، وفي النهاية يتم حقن غاز العادم هذا في غرفة الاحتراق الرئيسية.
يميز الاحتراق المرحلي كامل التدفق نفسه عن طريق وجود مضختين منفصلتين ومحرقات مسبقة للمؤكسد والوقود. على عكس المتغيرات الأبسط للاحتراق المرحلي ، فإن محركات FFSC تحول كل وقودها الدافع إلى غاز قبل حقنها في غرفة الاحتراق. يزيد هذا الغاز الساخن من حرارة الاحتراق والضغط داخل غرفة الاحتراق ، مما يضمن احتراق كل الوقود الدافع الذي يتدفق عبر المحرك وتحويله إلى قوة دفع بأكبر قدر ممكن من الكفاءة. يعتبر FFSC صعبًا للغاية بسبب درجات الحرارة المرتفعة والضغوط ، فضلاً عن الحاجة إلى جهاز حرق مسبق غني بالأكسجين ومضخة. في بيئة الأكسجين الساخن عالية الضغط ، فإن كل شيء يمكن تخيله تقريبًا سوف يحترق تلقائيًا.
محرك رابتور سبيس إكس.
حريق ثابت واحد من رابتور.
القاعدة المكونة من 33 محركًا للمرحلة الأولى من Starship.
صاروخ ستوك القابل لإعادة الاستخدام بالكامل.
يبدو أن المعزز يحتوي على سبعة محركات FFSC.
تحتوي المرحلة العليا على محرك واحد به 30 غرفة احتراق.
فقط السبائك المعقدة المصممة خصيصًا يمكنها تحمل هذه الظروف. يعد محرك رابتور من سبيس إكس ، محرك FFSC الوحيد الذي طار على الإطلاق ، صعبًا بشكل خاص لأنه من المفترض أن يكون قابلاً لإعادة الاستخدام بشكل كبير. لكي تكون ناجحًا ، سيتعين على Raptor البقاء على قيد الحياة في هذه الظروف عشرات أو حتى مئات المرات على التوالي مع القليل من الصيانة أو عدم وجودها بينهما.
سيكون أول محرك معزز تحاول Stoke Space على الإطلاق بناءه هو محرك احتراق مرحلي قابل لإعادة الاستخدام كامل التدفق مدعوم بالميثان السائل والأكسجين السائل – وهو في الأساس نسخة أصغر من SpaceX’s Raptor. يعتبر معزز Stoke مألوفًا ويتميز بأرجل هبوط قابلة للنشر مثل معززات Falcon من SpaceX. يقول لابسا إنه من المحتمل أن يكون لديه أيضًا زعانف شبكية.
إعادة استخدام المرحلة العليا
من نواح كثيرة ، فإن المرحلة العليا من صاروخ ستوك الأول أكثر طموحًا. مدعومًا بدافع الهيدروجين والأكسجين ، صممت Stoke مرحلة عليا تشبه الكبسولة المخروطية مع هدية متكاملة. دفع المرحلة العليا غريب للغاية. ستقوم مضخة كبيرة بتغذية الوقود الدافع لما يصل إلى 30 غرفة احتراق موزعة حول حافة درعها الحراري. سوف يتمدد العادم القادم من تلك الغرف الثلاثين ويدفع جزئيًا ضد الدرع الحراري المعدني الغريب والمبرد بالسائل في المرحلة العليا. هذا التمدد ضد الدرع الحراري يحسن من كفاءة المرحلة العليا ويعني أن محركها سيكون من الناحية الفنية محركًا للطائرة.
تستعد المرحلة العليا لإعادة الدخول.
تنفصل المرحلة العليا عن المعزز.
عرض للدرع الحراري للمرحلة العليا.
المرحلة العليا تلامس.
محركات الدفع الفردية Stoke.
حريق ثابت من 15 غرفة.
نموذج أولي للدرع الحراري للمرحلة العليا والمحرك.
نموذج أولي لخزانات المرحلة العليا. (رائد فضاء كل يوم)
بدأ Stoke بالفعل في اختبار نسخة كاملة من محرك صاروخي يشبه UFO في المرحلة العليا مع 15 غرفة احتراق. منذ بدء الاختبار في النصف الثاني من عام 2022 ، أكمل ستوك عشرات الحرائق الثابتة. كشفت جولة Everyday Astronaut أيضًا أن الشركة الناشئة قد أحرزت تقدمًا كبيرًا في تصنيع وتجميع أول نموذج أولي كامل النطاق للمرحلة العليا – الخزانات ، nosecone ، الدرع الحراري ، المحرك ، وكل شيء.
تذكرنا بحملات SpaceX’s Grasshopper و Starhopper ، تخطط Stoke لإجراء اختبارات قفزة مع هذا النموذج الأولي إذا نجح في اجتياز اختبار التأهيل. في السابع من فبراير، كشفت Stoke أيضًا أنها بدأت في اختبار مكون مهم لمحركها المعزز كامل التدفق. أخيرًا ، تحرز Stoke Space تقدمًا بوتيرة ملحوظة وتواصل معالجة أصعب المشكلات أولاً. تجنبت الشركة الناشئة أيضًا الإعلان على نطاق واسع عن أي مواعيد نهائية محددة ، وبدلاً من ذلك اختارت السماح للأجهزة والنتائج الملموسة بالتحدث عن نفسها. سيحدد الوقت فقط ما إذا كان هذا النهج سيؤتي ثماره ، لكن Stoke بدأت في بداية رائعة بشكل استثنائي في صناعة مليئة بالضيق من الشركات الناشئة المثيرة للإعجاب.
https://www.youtube.com/watch؟v=VzqhZLgpiv0
Stoke Space لبناء أول منافس حقيقي لمحرك SpaceX Raptor
