Seattle girişimi Stoke Space, SpaceX’in Starship’ine güç sağlayan Raptors’a benzer verimli bir roket motoru geliştirme planlarını açıkladı.
Ekim 2019’da kurulan Stoke Space, ilk önemli finansman turunu (9,1 milyon ABD doları) iki yıldan kısa bir süre önce elde etti. O sırada CEO ve kurucu ortak Andy Lapsa, girişimin yalnızca beş çalışanı olduğunu, kalıcı bir çalışma alanı olmadığını ve bir test sahası için “çorak bir alan” olduğunu söylüyor. Stoke Space, 18 ay içinde o boş alanı etkileyici test tesisiçok sayıda bileşen testi gerçekleştirdi ve daha önce görülmemiş egzotik bir UFO benzeri cihaz olan ilk tam ölçekli roket motorunu monte etti.
Ayrıca 65 milyon dolar daha topladı – ciddi bir şekilde geliştirmeye başlamak için yeterli fon potansiyel olarak devrimci yarım milyon dolardan daha az bir fiyata 1,65 ton (~3600 lb) yörüngeye fırlatma kapasitesine sahip roket. Stoke Space, bu son derece iddialı hedefi gerçekleştirmek için daha da iddialı bir adım atarak geliştirdiği ilk roketi tamamen yeniden kullanılabilir hale getirmeye çalıştı. Eşzamanlı olarak, şirket o rokete birkaç egzotik teknoloji dahil etti ve roketin güçlendirici aşamasına güç sağlamak için en zor motor türlerinden birini geliştirmeye çalışacağına dair sürpriz bir duyuruyla sonuçlandı.
Tam akış kademeli yanma
YouTuber Tim Dodd (The Everyday Astronaut) ile yapılan uzun bir röportaj ve turun sonunda CEO Andy Lapsa, Stoke Space’in yeniden kullanılabilir roketinin ilk aşaması için tam akışlı aşamalı yanmalı (FFSC) bir motor yapmaya karar verdiğini açıkladı. FFSC, kimyasal çift yakıtlı bir roket motoru için mevcut olan en verimli yanma döngüsü türüdür, ancak aynı zamanda geliştirilmesi en zor olanıdır.
Özünde, tam akışlı bir motor, tükettiği itici gazdan mümkün olan her ons performansı sıkıştırmaya çalışır. En güçlü ve verimli kimyasal roket motorları, bağlı oldukları fırlatma aracını yok etmeden kısa sürede büyük hacimlerde itici gaz tüketmelidir. Basınç oluşturmak ve itici gazı ana yanma odasına beslemek için gereken pompaları döndürmek için motorlar genellikle ayrı bir gaz jeneratöründe veya ön yakıcıda az miktarda itici gaz yakar. Gaz jeneratörü motorları, egzozu denize atarak verimliliği azaltır, ancak tasarımı çok daha basit hale getirir. Kademeli yanmalı motorlar, sıvı yakıtı pompalayan gaz oluşturmak için ön yakıcılar kullanır ve bu egzoz gazı sonunda ana yanma odasına enjekte edilir.
Tam akış kademeli yanma, oksitleyici ve yakıt için iki ayrı pompaya ve ön yakıcıya sahip olmasıyla kendisini diğerlerinden ayırır. Kademeli yanmanın daha basit varyantlarından farklı olarak, FFSC motorları, yanma odasına enjekte etmeden önce tüm itici gazlarını gaza dönüştürür. Bu sıcak gaz, yanma ısısını ve yanma odası içindeki basıncı artırarak, motordan akan itici gazın neredeyse tamamının yakılmasını ve mümkün olan en verimli şekilde itme gücüne dönüştürülmesini sağlar. FFSC, bu yüksek sıcaklıklar ve basınçların yanı sıra oksijen bakımından zengin bir ön yakıcı ve pompaya duyulan ihtiyaç nedeniyle son derece zordur. Yüksek basınçlı, sıcak oksijenli bir ortamda, akla gelebilecek hemen hemen her şey kendiliğinden yanacaktır.
SpaceX’in Raptor motoru.
Tek bir Raptor statik ateşi.
Starship’in ilk aşamasının 33 motorlu üssü.
Stoke’un tamamen yeniden kullanılabilir roketi.
Güçlendiricinin yedi FFSC motoru var gibi görünüyor.
Üst kademe, 30 yanma odasına sahip tek bir motora sahiptir.
Yalnızca karmaşık, özel olarak tasarlanmış alaşımlar bu koşullarda hayatta kalabilir. SpaceX’in şimdiye kadar uçan tek FFSC motoru olan Raptor motoru, son derece yeniden kullanılabilir olması gerektiği için özellikle zordur. Başarılı olmak için, Raptor’un arada çok az veya hiç bakım olmadan arka arkaya düzinelerce, hatta yüzlerce kez bu koşullardan sağ çıkması gerekecek.
Stoke Space’in üretmeye çalıştığı ilk güçlendirici motor, sıvı metan ve sıvı oksijenle çalışan yeniden kullanılabilir, tam akışlı kademeli yanmalı bir motor olacak – esasen SpaceX’in Raptor’unun daha küçük bir versiyonu. Stoke’un güçlendiricisi bunun dışında tanıdıktır ve SpaceX’in Falcon güçlendiricileri gibi konuşlandırılabilir iniş ayaklarına sahiptir. Lapsa, muhtemelen ızgara kanatçıklarına da sahip olacağını söylüyor.
Üst aşamayı yeniden kullanma
Birçok yönden, Stoke’un ilk roketinin üst aşaması daha da iddialı. Hidrojen ve oksijen itici gazla çalışan Stoke, entegre bir kaplamaya sahip konik kapsül benzeri bir üst aşama tasarladı. Üst aşamanın tahriki oldukça egzotiktir. Büyük bir pompa, ısı kalkanının çevresine dağılmış 30 adede kadar yanma odasına itici gaz besleyecektir. Bu 30 bölmeden gelen egzoz genişleyecek ve kısmen üst katın eşit derecede egzotik metalik, sıvı soğutmalı ısı kalkanına doğru itecektir. Isı kalkanına karşı bu genişleme, üst aşamanın verimliliğini artırır ve motorunun teknik olarak bir aerospike olacağı anlamına gelir.
Üst aşama yeniden giriş için hazırlanır.
Üst kademe yükselticiden ayrılır.
Üst aşama ısı kalkanının bir görüntüsü.
Üst aşama aşağı dokunur.
Bireysel Stoke iticileri.
15 odacıklı statik bir yangın.
Üst kademe ısı kalkanı ve motorun bir prototipi.
Üst aşama tanklarının bir prototipi. (Günlük Astronot)
Stoke, üst aşamanın 15 yanma odalı UFO benzeri roket motorunun tam ölçekli bir versiyonunu test etmeye şimdiden başladı. 2022’nin ikinci yarısında testler başladığından beri Stoke düzinelerce statik yangını tamamladı. Everyday Astronaut’un turu ayrıca, girişimin ilk tam ölçekli üst aşama prototipini – tanklar, burun konisi, ısı kalkanı, motor ve her şeyi – imal etme ve monte etme konusunda önemli ilerleme kaydettiğini ortaya çıkardı.
SpaceX’in Grasshopper ve Starhopper kampanyalarını hatırlatan Stoke, kalifikasyon testinden geçerse bu prototiple atlama testleri yapmayı planlıyor. 7 Şubat’ta, Stoke ayrıca tam akışlı güçlendirici motorunun önemli bir bileşenini test etmeye başladığını da açıkladı. Sonuç olarak, Stoke Space kayda değer bir hızla ilerliyor ve önce en zor sorunları çözmeye devam ediyor. Başlangıç ayrıca, herhangi bir belirli son teslim tarihini geniş çapta duyurmaktan kaçındı, bunun yerine donanım ve somut sonuçların kendileri için konuşmasına izin vermeyi seçti. Bu yaklaşımın işe yarayıp yaramadığını yalnızca zaman gösterecek, ancak Stoke, etkileyici roket girişimleriyle dolu bir sektörde son derece etkileyici bir başlangıç yaptı.
Stoke Space, SpaceX Raptor motorunun ilk gerçek rakibini inşa edecek
