La startup de Seattle, Stoke Space, ha revelado planes para desarrollar un motor de cohete eficiente similar a los Raptors que impulsan la nave espacial de SpaceX.
Formado en octubre de 2019, Stoke Space aseguró su primera ronda importante de financiación (9,1 millones de dólares) hace menos de dos años. En ese momento, el CEO y cofundador Andy Lapsa dice que la startup tenía solo cinco empleados, ningún espacio de trabajo permanente y un «campo estéril» para un sitio de prueba. En 18 meses, Stoke Space había convertido ese campo vacío en un impresionante instalación de pruebarealizó numerosas pruebas de componentes y ensambló su primer motor de cohete a gran escala: un dispositivo exótico similar a un OVNI como nunca antes se había visto.
También recaudó otros $65 millones, fondos suficientes para comenzar a desarrollar seriamente un potencialmente revolucionario cohete capaz de poner en órbita 1,65 toneladas (~3600 lb) por menos de medio millón de dólares. Para lograr ese objetivo extremadamente ambicioso, Stoke Space ha dado el paso aún más ambicioso de intentar hacer que el primer cohete que desarrolla sea completamente reutilizable. Simultáneamente, la compañía incorporó varias tecnologías exóticas en ese cohete, lo que culminó con un anuncio sorpresa de que intentará desarrollar uno de los tipos de motores más difíciles para alimentar la etapa de refuerzo de ese cohete.
Combustión por etapas de flujo total
Al final de una extensa entrevista y gira con el YouTuber Tim Dodd (The Everyday Astronaut), el CEO Andy Lapsa reveló que Stoke Space decidió construir un motor de combustión por etapas de flujo completo (FFSC) para la primera etapa de su cohete reutilizable. FFSC es el tipo de ciclo de combustión más eficiente disponible para un motor de cohete de bipropulsor químico, pero también es el más difícil de desarrollar.
En esencia, un motor de flujo completo intenta exprimir cada onza posible de rendimiento del propulsor que consume. Los motores de cohetes químicos más potentes y eficientes deben consumir grandes volúmenes de propelente en un corto período de tiempo sin destruir el vehículo de lanzamiento al que están conectados. Para crear presión y hacer girar las bombas que se necesitan para alimentar ese propulsor a la cámara de combustión principal, los motores a menudo queman una pequeña cantidad de propulsor en un generador de gas o prequemador separado. Los motores generadores de gas ventilan ese escape por la borda, lo que reduce la eficiencia pero hace que el diseño sea mucho más simple. Los motores de combustión por etapas usan prequemadores para crear gas que bombea propulsor líquido y ese gas de escape finalmente se inyecta en la cámara de combustión principal.
La combustión por etapas de flujo completo se distingue por tener dos bombas y prequemadores separados para el oxidante y el combustible. A diferencia de las variantes más simples de combustión por etapas, los motores FFSC convierten todo su propulsor en gas antes de inyectarlo en la cámara de combustión. Ese gas caliente aumenta el calor de combustión y la presión dentro de la cámara de combustión, asegurando que prácticamente todo el propulsor que fluye a través del motor se queme y se convierta en empuje de la manera más eficiente posible. FFSC es excepcionalmente difícil debido a esas altas temperaturas y presiones, así como a la necesidad de una bomba y un prequemador ricos en oxígeno. En un entorno de alta presión y oxígeno caliente, prácticamente todo lo imaginable entrará en combustión espontánea.
El motor Raptor de SpaceX.
Un fuego estático de un solo Raptor.
La base de 33 motores de la primera etapa de Starship.
El cohete totalmente reutilizable de Stoke.
El propulsor parece tener siete motores FFSC.
La etapa superior tiene un solo motor con 30 cámaras de combustión.
Solo las aleaciones complejas diseñadas a medida pueden sobrevivir a esas condiciones. El motor Raptor de SpaceX, el único motor FFSC que ha volado, es especialmente difícil porque está destinado a ser altamente reutilizable. Para tener éxito, Raptor tendrá que sobrevivir a esas condiciones docenas o incluso cientos de veces seguidas con poco o ningún mantenimiento en el medio.
El primer motor de refuerzo que Stoke Space intenta construir será un motor de combustión por etapas de flujo completo reutilizable alimentado por metano líquido y oxígeno líquido, esencialmente una versión más pequeña del Raptor de SpaceX. Por lo demás, el propulsor de Stoke es familiar y cuenta con patas de aterrizaje desplegables como los propulsores Falcon de SpaceX. Lapsa dice que probablemente también tendrá aletas de rejilla.
Reutilizando el escenario superior
En muchos sentidos, la etapa superior del primer cohete de Stoke es aún más ambiciosa. Impulsado por propulsor de hidrógeno y oxígeno, Stoke ha diseñado una etapa superior con forma de cápsula cónica con un carenado integral. La propulsión de la etapa superior es muy exótica. Una bomba grande alimentará propulsor a hasta 30 cámaras de combustión distribuidas alrededor del borde de su escudo térmico. El escape proveniente de esas 30 cámaras se expandirá y empujará parcialmente contra el igualmente exótico escudo térmico metálico refrigerado por líquido de la etapa superior. Esa expansión contra el escudo térmico mejora la eficiencia de la etapa superior y significa que su motor será técnicamente un aerospike.
La etapa superior se prepara para el reingreso.
La etapa superior se separa del booster.
Una representación del escudo térmico de la etapa superior.
El escenario superior aterriza.
Propulsores Stoke individuales.
Un fuego estático de 15 cámaras.
Un prototipo del escudo térmico y el motor de la etapa superior.
Un prototipo de los tanques de la etapa superior. (Astronauta de todos los días)
Stoke ya ha comenzado a probar una versión a gran escala del motor de cohete similar a un OVNI de la etapa superior con 15 cámaras de combustión. Desde que comenzaron las pruebas en la segunda mitad de 2022, Stoke ha completado docenas de incendios estáticos. La gira de Everyday Astronaut también reveló que la puesta en marcha ha logrado un progreso significativo en la fabricación y el ensamblaje de su primer prototipo de etapa superior a gran escala: tanques, ojiva, escudo térmico, motor y todo.
Con reminiscencias de las campañas Grasshopper y Starhopper de SpaceX, Stoke planea realizar pruebas de salto con ese prototipo si supera las pruebas de calificación. el 7 de febrero, Stoke también reveló que comenzó a probar un componente crucial de su motor de refuerzo de flujo completo. En total, Stoke Space está progresando a un ritmo notable y continúa abordando primero los problemas más difíciles. La startup también ha evitado publicitar ampliamente los plazos específicos, y en su lugar ha optado por dejar que el hardware y los resultados tangibles hablen por sí mismos. Solo el tiempo dirá si ese enfoque vale la pena, pero Stoke ha tenido un comienzo excepcionalmente impresionante en una industria repleta de impresionantes empresas emergentes.
Stoke Space construirá el primer competidor real del motor SpaceX Raptor
