SG.hu·
Öntsünk petróleumot űrhajónkba
A petróleum, mely akár a lakásban is fellelhető fűtőanyag, hamarosan az új űrjárművek üzemanyagává léphet elő. A petróleum, avagy a kerozin, mely szinte ugyanolyan általános az amerikaiak életében, mint a benzin, számításba került a második generációs újrahasznosítható kilövő járművek két főhajtóműve esetében is, melyek már fejlesztés alatt állnak a Space Launch Initiative program keretében. A programot a NASA irányítja, célja egy teljes űrszállítási rendszer kifejlesztése, mely fokozott biztonságot, megbízhatóságot nyújt kisebb költségeken.
A Marshall Űrrepülő Központ a Boeing Rocketdyne-nal együttműködve fejleszti a kerozin üzemű RS-84 hajtómű prototípust, valamint a TR107 prototípust, melyben a TRW Space and Electronics segédkezik. Ezen felül két hidrogén üzemű hajtómű is készülőben van. A kerozinos rakétahajtómű nem új keletű. Már használták üzemanyagként a Saturn V rakéták F-1 hajtóműveiben, ez juttatta el az Apollo űrhajósait a Holdra a hatvanas évek végén.
A második generációs hajtóműveknek megbízhatóbbaknak, könnyebben működtethetőnek és olcsóbbnak kell lenniük. Az új kerozinos megoldást egy szakaszos égési ciklus jellemzi, ami nagyobb hatékonyságot eredményez az F-1 hajtóművekkel szemben, újra felhasználva az üzemanyag és az oxidáló egy részét, melyet az előégető használ. Az előégetők hevítik fel a hajtóanyagot a hajtómű turbópumpái számára, mielőtt a hajtóanyag befecskendeződne a fő égetőkamrába, ahol tolóerővé alakul. A kamrában uralkodó nyomás az új hajtómű esetében közel háromszorosa az F-1-hez képest, ami lehetővé teszi a hajtómű méretének csökkentését. A legnagyobb különbség azonban az újra felhasználhatóság, hiszen az F-1 mindössze egy repülésre volt alkalmas.
Persze a kerozinnak is meg vannak a hátrányai, mivel ahogy egyre inkább melegszik kemény réteggel vonja be a hajtómű összetevőit, ezáltal egyre nehezebbé teszi a hajtóanyag átjutását az égetőkamrába. Korommal vonja be a turbina lapátjait, ami igen nagy kihívás elé állít egy újra és újra felhasználhatónak tervezett rakétát. Hogy kiküszöböljék ezeket a problémákat, a mérnökök megpróbálják korlátozni a kerozin hőmérsékletét. Az RS-84 kis szerteágazó csőrendszerekkel vannak ellátva az égető kamra és a hajtómű fúvókája mentén, mely egyrészt a kerozin hűtéstét szolgálja, másrészt pedig egyes csövek kerozint fecskendeznek közvetlenül a kamrába, hogy egy vékony üzemanyag réteget képezzenek annak falán, ezzel is redukálva a fal hőmérsékletét.
A kerozin viszonylag kevés karbantartást igényel, könnyű a kezelése, ezáltal csökkenti a működési költségeket. Továbbá, mivel nem kriogén, azaz nem igényel nagy hűtést, illetve maga sem rendkívül alacsony hőmérsékletű, mint a hidrogén, így a meghajtó rendszer nem igényel elszigetelést a meghajtással kapcsolatos csövek, szelepek és vezetékek számára, ami nem csak a költséget, de a súlyt is csökkenti.
A Marshall Űrrepülő Központ a Boeing Rocketdyne-nal együttműködve fejleszti a kerozin üzemű RS-84 hajtómű prototípust, valamint a TR107 prototípust, melyben a TRW Space and Electronics segédkezik. Ezen felül két hidrogén üzemű hajtómű is készülőben van. A kerozinos rakétahajtómű nem új keletű. Már használták üzemanyagként a Saturn V rakéták F-1 hajtóműveiben, ez juttatta el az Apollo űrhajósait a Holdra a hatvanas évek végén.
A második generációs hajtóműveknek megbízhatóbbaknak, könnyebben működtethetőnek és olcsóbbnak kell lenniük. Az új kerozinos megoldást egy szakaszos égési ciklus jellemzi, ami nagyobb hatékonyságot eredményez az F-1 hajtóművekkel szemben, újra felhasználva az üzemanyag és az oxidáló egy részét, melyet az előégető használ. Az előégetők hevítik fel a hajtóanyagot a hajtómű turbópumpái számára, mielőtt a hajtóanyag befecskendeződne a fő égetőkamrába, ahol tolóerővé alakul. A kamrában uralkodó nyomás az új hajtómű esetében közel háromszorosa az F-1-hez képest, ami lehetővé teszi a hajtómű méretének csökkentését. A legnagyobb különbség azonban az újra felhasználhatóság, hiszen az F-1 mindössze egy repülésre volt alkalmas.
Persze a kerozinnak is meg vannak a hátrányai, mivel ahogy egyre inkább melegszik kemény réteggel vonja be a hajtómű összetevőit, ezáltal egyre nehezebbé teszi a hajtóanyag átjutását az égetőkamrába. Korommal vonja be a turbina lapátjait, ami igen nagy kihívás elé állít egy újra és újra felhasználhatónak tervezett rakétát. Hogy kiküszöböljék ezeket a problémákat, a mérnökök megpróbálják korlátozni a kerozin hőmérsékletét. Az RS-84 kis szerteágazó csőrendszerekkel vannak ellátva az égető kamra és a hajtómű fúvókája mentén, mely egyrészt a kerozin hűtéstét szolgálja, másrészt pedig egyes csövek kerozint fecskendeznek közvetlenül a kamrába, hogy egy vékony üzemanyag réteget képezzenek annak falán, ezzel is redukálva a fal hőmérsékletét.
A kerozin viszonylag kevés karbantartást igényel, könnyű a kezelése, ezáltal csökkenti a működési költségeket. Továbbá, mivel nem kriogén, azaz nem igényel nagy hűtést, illetve maga sem rendkívül alacsony hőmérsékletű, mint a hidrogén, így a meghajtó rendszer nem igényel elszigetelést a meghajtással kapcsolatos csövek, szelepek és vezetékek számára, ami nem csak a költséget, de a súlyt is csökkenti.