シアトルのスタートアップ Stoke Space は、SpaceX の Starship に動力を供給するラプターに似た効率的なロケット エンジンを開発する計画を明らかにしました。
2019 年 10 月に設立された Stoke Space は、2 年も経たないうちに、最初の重要な資金調達ラウンド (910 万ドル) を確保しました。 当時、CEO 兼共同設立者の Andy Lapsa は、スタートアップには 5 人の従業員しかおらず、恒久的なワークスペースはなく、テスト サイト用の「不毛の地」しかなかったと述べています。 Stoke Space は 18 か月以内に、その空き地を 印象的な試験施設、多数のコンポーネントテストを実施し、最初の本格的なロケットエンジンを組み立てました。これは、これまでに見られなかったエキゾチックな UFO のようなデバイスです。
また、さらに 6,500 万ドルを調達しました。 潜在的に革命的な 50 万ドル未満で軌道に 1.65 トン (~3600 ポンド) を打ち上げることができるロケット。 その非常に野心的な目標を実現するために、Stoke Space は、開発した最初のロケットを完全に再利用可能にするというさらに野心的な一歩を踏み出しました。 同時に、同社はいくつかのエキゾチックな技術をそのロケットに組み込んでおり、そのロケットのブースター段階に動力を供給する最も困難なタイプのエンジンの1つを開発しようとするという驚きの発表で最高潮に達しました.
全流二段燃焼
YouTuber の Tim Dodd (The Everyday Astronaut) との長いインタビューとツアーの最後に、CEO の Andy Lapsa は、Stoke Space が再利用可能なロケットの第 1 段にフルフロー多段燃焼 (FFSC) エンジンを構築することを決定したことを明らかにしました。 FFSC は、化学二元推進剤ロケット エンジンで利用できる最も効率的なタイプの燃焼サイクルですが、開発が最も困難でもあります。
本質的に、フルフローエンジンは、消費する推進剤から可能な限りのパフォーマンスを絞り出そうとします。 最も強力で効率的な化学ロケット エンジンは、取り付けられているロケットを破壊することなく、短時間で大量の推進剤を消費しなければなりません。 圧力を発生させ、その推進剤を主燃焼室に供給するために必要なポンプを回転させるために、エンジンはしばしば別のガス発生器またはプレバーナーで少量の推進剤を燃焼させます。 ガス発生器エンジンは、排気を船外に排出するため、効率が低下しますが、設計が大幅に簡素化されます。 多段燃焼エンジンは、プレバーナーを使用して液体推進剤を送り出すガスを生成し、その排気ガスは最終的に主燃焼室に噴射されます。
フルフローの段階的燃焼は、酸化剤と燃料用に 2 つの別個のポンプとプレバーナーを備えていることで際立っています。 段階的燃焼のより単純な変形とは異なり、FFSC エンジンは燃焼室に噴射する前にすべての推進剤をガスに変えます。 この高温ガスは、燃焼熱と燃焼室内の圧力を上昇させ、エンジンを流れるほぼすべての推進剤が燃焼され、可能な限り効率的に推力に変換されるようにします。 FFSC は、これらの高温と高圧、および酸素が豊富なプレバーナーとポンプが必要なため、非常に困難です。 高圧の高温酸素環境では、想像できるほとんどすべてのものが自然発火します。
SpaceXのラプターエンジン。
単一のラプターのスタティック ファイア。
スターシップの第 1 ステージの 33 エンジン ベース。
ストークの完全再利用ロケット。
ブースターには 7 つの FFSC エンジンが搭載されているようです。
上段には 30 の燃焼室を持つ単一のエンジンがあります。
これらの条件に耐えることができるのは、複雑なカスタム設計の合金だけです。 これまでに飛行した唯一の FFSC エンジンである SpaceX の Raptor エンジンは、高度に再利用できるように設計されているため、特に困難です。 成功するためには、Raptor はその間にメンテナンスをほとんどまたはまったく行わずに、これらの条件を数十回または数百回続けて生き残る必要があります。
Stoke Space がこれまでに構築しようとした最初のブースター エンジンは、液体メタンと液体酸素を動力とする再利用可能なフルフロー段階燃焼エンジンであり、本質的に SpaceX の Raptor の小型バージョンです。 Stoke のブースターは、それ以外はおなじみで、SpaceX の Falcon ブースターのような展開可能な着陸脚を備えています。 ラプサは、グリッドフィンも搭載する可能性が高いと述べています。
上段の再利用
多くの点で、ストークの最初のロケットの上段はさらに野心的です。 水素と酸素の推進剤を動力源とする Stoke は、一体型フェアリングを備えた円錐形のカプセルのような上段を設計しました。 上段の推進力は非常にエキゾチックです。 大型ポンプは、熱シールドの縁に配置された最大 30 の燃焼室に推進剤を供給します。 これらの 30 のチャンバーからの排気は膨張し、部分的に上段の同様にエキゾチックな金属製の液冷熱シールドに押し付けられます。 熱シールドに対するその拡張により、上段の効率が向上し、そのエンジンが技術的にエアロスパイクになることを意味します。
上段は再突入の準備。
上段はブースターから分離。
上段遮熱板のレンダリング。
上段が着地。
個々のストークスラスター。
15室の静的な火災。
上段遮熱板とエンジンの試作品。
上段戦車のプロトタイプ。 (毎日の宇宙飛行士)
Stoke は、15 の燃焼室を持つ上段の UFO のようなロケット エンジンの実物大バージョンのテストを既に開始しています。 2022 年後半にテストが開始されて以来、Stoke は数十回の静止火災を完了しました。 Everyday Astronaut のツアーでは、このスタートアップが最初の本格的な上段プロトタイプ (タンク、ノーズコーン、ヒート シールド、エンジンなど) の製造と組み立てで大きな進歩を遂げたことも明らかになりました。
SpaceX の Grasshopper および Starhopper キャンペーンを思い起こさせるように、Stoke は、そのプロトタイプが認定テストを通過した場合、ホップ テストを実施する予定です。 2月7日、ストークはまた、フルフローブースターエンジンの重要なコンポーネントのテストを開始したことを明らかにしました. 全体として、Stoke Space は驚くべきペースで進歩を遂げており、最も困難な問題に最初に取り組み続けています。 スタートアップはまた、特定の期限を広く公表することを避け、代わりにハードウェアと具体的な結果がそれ自体を物語るようにすることを選択しました. そのアプローチが功を奏するかどうかは時が経てばわかりますが、Stoke は印象的なロケット スタートアップがぎっしりと詰まった業界で非常に印象的なスタートを切りました。
Stoke Space、SpaceX Raptor エンジンの最初の真の競争相手を構築
