시애틀 스타트업인 Stoke Space는 SpaceX의 Starship에 동력을 공급하는 Raptors와 유사한 효율적인 로켓 엔진을 개발할 계획을 밝혔습니다.
2019년 10월에 설립된 Stoke Space는 2년도 채 되지 않아 첫 번째 중요한 자금 조달 라운드인 910만 달러를 확보했습니다. 당시 CEO이자 공동 설립자인 Andy Lapsa는 신생 기업에 직원이 5명뿐이었고 영구적인 작업 공간이 없었고 테스트 사이트를 위한 “불모지”라고 말했습니다. 18개월 이내에 Stoke Space는 그 빈 필드를 인상적인 테스트 시설수많은 구성 요소 테스트를 수행하고 이전에 볼 수 없었던 이국적인 UFO와 유사한 장치인 최초의 본격적인 로켓 엔진을 조립했습니다.
또한 6,500만 달러를 추가로 모금했습니다. 잠재적으로 혁명적 50만 달러 미만의 비용으로 1.65톤(~3600lb)을 궤도에 올릴 수 있는 로켓입니다. 매우 야심 찬 목표를 실현하기 위해 Stoke Space는 개발한 첫 번째 로켓을 완전히 재사용할 수 있도록 만드는 훨씬 더 야심찬 단계를 밟았습니다. 동시에 회사는 그 로켓에 여러 가지 이국적인 기술을 통합했으며, 그 로켓의 부스터 단계에 동력을 공급하기 위해 가장 어려운 유형의 엔진 중 하나를 개발하려고 시도할 것이라는 놀라운 발표로 절정에 달했습니다.
전체 흐름 단계적 연소
CEO Andy Lapsa는 유튜버 Tim Dodd(The Everyday Astronaut)와의 긴 인터뷰 및 투어 끝에 Stoke Space가 재사용 가능한 로켓의 첫 번째 단계를 위해 완전 흐름 단계 연소(FFSC) 엔진을 만들기로 결정했다고 밝혔습니다. FFSC는 화학 바이프로펠런트 로켓 엔진에 사용할 수 있는 가장 효율적인 연소 사이클 유형이지만 개발하기 가장 어려운 유형이기도 합니다.
본질적으로 전체 흐름 엔진은 소비하는 추진제에서 가능한 모든 온스의 성능을 짜내려고 시도합니다. 가장 강력하고 효율적인 화학 로켓 엔진은 부착된 발사체를 파괴하지 않고 짧은 시간 내에 엄청난 양의 추진제를 소비해야 합니다. 압력을 생성하고 해당 추진제를 주 연소실로 공급하는 데 필요한 펌프를 회전시키기 위해 엔진은 종종 별도의 가스 발생기 또는 예연소기에서 소량의 추진제를 연소합니다. 가스 발생기 엔진은 배기 가스를 배 밖으로 배출하여 효율성을 감소시키지만 훨씬 단순한 설계를 만듭니다. 다단 연소 엔진은 예비 연소기를 사용하여 액체 추진제를 펌핑하는 가스를 생성하고 배기 가스는 결국 주 연소실로 주입됩니다.
전체 흐름 단계적 연소는 산화제와 연료용으로 두 개의 별도 펌프와 예연소 장치가 있어 차별화됩니다. 단계적 연소의 단순한 변형과 달리 FFSC 엔진은 모든 추진제를 연소실에 주입하기 전에 가스로 바꿉니다. 그 뜨거운 가스는 연소열과 연소실 내부의 압력을 증가시켜 엔진을 통해 흐르는 거의 모든 추진제가 연소되어 가능한 한 효율적으로 추력으로 전환되도록 합니다. FFSC는 높은 온도와 압력뿐 아니라 산소가 풍부한 예연소 장치와 펌프가 필요하기 때문에 매우 어렵습니다. 고압의 고온 산소 환경에서는 사실상 상상할 수 있는 모든 것이 자연 발화합니다.
스페이스X의 랩터 엔진.
단일 랩터 정적 화재.
스타쉽 1단의 33개 엔진 베이스.
스토크의 완전히 재사용 가능한 로켓.
부스터에는 7개의 FFSC 엔진이 있는 것으로 보입니다.
상단에는 30개의 연소실이 있는 단일 엔진이 있습니다.
복잡한 맞춤 설계 합금만이 이러한 조건에서 살아남을 수 있습니다. 지금까지 비행한 유일한 FFSC 엔진인 SpaceX의 Raptor 엔진은 재사용 가능성이 높기 때문에 특히 어렵습니다. 성공하려면 Raptor는 유지 관리가 거의 또는 전혀 없이 이러한 조건을 수십 또는 수백 번 연속으로 견뎌야 합니다.
Stoke Space가 구축하려고 시도하는 최초의 부스터 엔진은 액체 메탄과 액체 산소로 구동되는 재사용 가능한 전체 흐름 단계 연소 엔진(기본적으로 SpaceX의 Raptor의 소형 버전)입니다. Stoke의 부스터는 친숙하며 SpaceX의 Falcon 부스터와 같이 전개 가능한 착륙 다리가 특징입니다. Lapsa는 그리드 핀도 있을 것이라고 말합니다.
상단 스테이지 재사용
여러 면에서 Stoke의 첫 번째 로켓의 상단 단계는 훨씬 더 야심적입니다. 수소와 산소 추진제로 구동되는 Stoke는 일체형 페어링이 있는 원추형 캡슐과 같은 상부 스테이지를 설계했습니다. 상단 스테이지의 추진력은 매우 이국적입니다. 대형 펌프는 열 차폐 장치의 가장자리 주변에 분포된 최대 30개의 연소실에 추진제를 공급합니다. 이 30개의 챔버에서 나오는 배기 가스는 확장되어 상단 스테이지의 똑같이 이국적인 금속, 액체 냉각 열 차폐물에 부분적으로 밀려납니다. 방열판에 대한 확장은 상부 스테이지의 효율성을 향상시키고 엔진이 기술적으로 에어로스파이크가 될 것임을 의미합니다.
상위 스테이지는 재진입을 준비합니다.
상단 스테이지는 부스터에서 분리됩니다.
상단 열 차단막의 렌더링입니다.
상단 스테이지가 터치 다운됩니다.
개별 스토크 추진기.
15개의 챔버가 있는 정적 화재입니다.
상단 방열판과 엔진의 프로토타입.
상단 탱크의 프로토 타입. (일상 우주비행사)
스토크는 이미 15개의 연소실이 있는 상부 단계의 UFO와 같은 로켓 엔진의 본격적인 버전을 테스트하기 시작했습니다. 2022년 하반기에 테스트가 시작된 이후 Stoke는 수십 건의 정적 화재를 완료했습니다. Everyday Astronaut의 투어는 또한 신생 기업이 탱크, 노즈콘, 방열판, 엔진 등 첫 번째 전체 크기의 상부 단계 프로토타입을 제작하고 조립하는 데 상당한 진전을 이루었음을 밝혔습니다.
SpaceX의 Grasshopper 및 Starhopper 캠페인을 연상시키는 Stoke는 해당 프로토타입이 자격 테스트를 통과하면 홉 테스트를 수행할 계획입니다. 2월 7일, Stoke는 또한 전체 흐름 부스터 엔진의 중요한 구성 요소를 테스트하기 시작했다고 밝혔습니다. 결국 Stoke Space는 놀라운 속도로 발전하고 있으며 계속해서 가장 어려운 문제를 먼저 해결하고 있습니다. 스타트업은 또한 특정 마감일을 널리 알리는 대신 하드웨어와 유형의 결과가 스스로를 대변하도록 선택했습니다. 그 접근 방식이 효과가 있는지는 시간이 지나야 알 수 있지만 Stoke는 인상적인 로켓 스타트업으로 가득 찬 업계에서 매우 인상적인 출발을 하고 있습니다.
SpaceX Raptor 엔진의 첫 번째 실제 경쟁자를 구축하는 Stoke Space
