Skylon تقترب
Skylon (الروسية Skylon) هو اسم مشروع واعد قدمته شركة Reaction Engines Limited. كجزء من هذا المشروع ، يمكن إنشاء مركبة فضائية غير مأهولة قابلة لإعادة الاستخدام في المستقبل القريب ، والتي ، وفقًا للمطورين ، يمكن استخدامها للقيام برحلات غير مكلفة وموثوقة إلى الفضاء. أظهر الفحص الأولي لهذا المشروع عدم وجود أخطاء تصميمية وفنية فيه. وفقًا لبعض الخبراء ، ستكون مركبة الفضاء Skylon قادرة على تقليل تكلفة إطلاق البضائع في المدار بحوالي 15-20 مرة. في السنوات الأخيرة ، شاركت الشركة بنشاط في البحث عن التمويل اللازم لتطوير المشروع ، ويبدو أنها عثرت عليه.
في 17 يوليو 2013 ، أعلنت حكومة المملكة المتحدة عن خططها لاستثمار الأموال في تطوير محرك الصاروخ الجديد SABER الذي يتنفس الهواء. ومن المقرر تخصيص ما يقرب من 60 مليون جنيه (حوالي 91 مليون دولار) لهذه الأغراض. بفضل هذا ، تلقى مشروع الفضاء الأكثر جرأة وطموحًا خلال السنوات العشر الماضية أموالًا لمزيد من العمل والتقدير. في حالة العمل الناجح على إنشاء محطة طاقة مبتكرة SABER ، وهو محرك نفاث هوائي أسرع من الصوت وهو في الواقع قلب المركبة الفضائية ، قد تبدأ اختبارات الطيران Skylon في وقت مبكر من نهاية هذا العقد .
من المخطط أن يساعد إنشاء Skylon في إجراء إطلاق رخيص في مدار حمولة يصل وزنها إلى 12-15 طنًا. في الوقت نفسه ، فإن تصميم هذه المركبة الفضائية لا يحتوي على أي مراحل قابلة للفصل ، ويحدث الإقلاع والهبوط في وضع الطائرة ، مما يبسط إلى حد كبير تشغيل المركبة الفضائية.
بعد الرفع في الهواء من المدرج ، تعمل محطة الطاقة SABER المثبتة على المركبة الفضائية كمحرك نفاث فرط صوتي. في هذا الوقت ، يتم توصيل الهواء الخارجي ذو الضغط العالي جدًا إلى غرفة الاحتراق ، والتي تستخدم الهيدروجين كوقود. في هذا الوضع ، يعمل المحرك حتى تتسارع المركبة الفضائية إلى سرعة 5 أمتار ويصل ارتفاع الرحلة إلى 25 كم. بعد ذلك ، تتحول محطة الطاقة إلى العمل في وضع الصاروخ ، باستخدام عامل مؤكسد على شكل أكسجين سائل.
المبدأ الموصوف أعلاه يجعل من الممكن تقليل كمية المؤكسد على متن السفينة بشكل كبير ؛ هذا أيضًا يحفظ المركبة الفضائية من الحاجة إلى إعادة ضبط المراحل المستهلكة. ولكن في الوقت نفسه ، تظل هناك مشكلة أخرى: عندما يعمل المحرك في وضع سكرامجت ، يجب ضغط الهواء الذي يتم توفيره لغرفة الاحتراق إلى 140 جوًا. وهذا بدوره محفوف بمثل هذه الزيادة في درجة حرارة العملية بحيث لا تتمكن أي من المواد الأرضية المعروفة من التعامل مع درجة الحرارة هذه وستذوب ببساطة.
كانت هذه الحقيقة هي أنه حتى وقت قريب وضع حدًا لإنشاء محرك مشترك. ومع ذلك ، في نهاية عام 2012 ، تمكن ممثلو Reaction Engines من تقديم حل لهذه المشكلة لعامة الناس. تمكن مهندسو الشركة الإنجليزية من إنشاء عنصر أساسي في محرك SABER الجديد - مبرد الهواء الذي يدخل مدخل الهواء. كانت هذه التفاصيل الخاصة بالمحرك المدمج الجديد هي التي تسببت في معظم الأسئلة.
يسمح لك التطوير المبتكر من Reaction Engines بإعادة ضبط درجة حرارة الهواء الجوي الوارد بسرعة (0,01 ثانية فقط) من 1000 درجة مئوية إلى -150 درجة مئوية. يبدو الأمر لا يصدق ، لكن المهندسين كانوا قادرين على عرض مثل هذا الإعداد على نموذج أولي. في غرفة التبريد المسبق ، استخدم المهندسون البريطانيون مخطط "الهيليوم الغازي - النيتروجين السائل" على مرحلتين. مبادل حراري خاص ذو كفاءة عالية قادر حقًا على تبريد تيار الهواء الوارد إلى درجة الحرارة المطلوبة (أقل من نقطة تجمد الماء) في جزء من الثانية. بالطبع ، يجدر الاعتراف بأن مثل هذه المبادلات الحرارية كانت موجودة من قبل ، لكنها كانت ضخمة الحجم من مصنع حقيقي ، بينما تمكن البريطانيون من تقليصها إلى أحجام مناسبة للاستخدام على مركبة الفضاء Skylon التي يبلغ أقصى طول لها من 84 مترا.
منذ حوالي عام ، أبلغت Reaction Engines بالفعل عن اختبارات أرضية ناجحة لنسخة أولية من مبردها. لذلك ، على الأرجح ، تم التغلب على معظم "عنق الزجاجة" في المحرك الهجين. الدعم المالي الجاد من الحكومة البريطانية دليل على ذلك. من خلال هذا الدعم المالي ، يمكن للشركة البريطانية البدء في بناء نموذج أولي لمحرك SABER الهجين ، والذي يجب أن يكون جاهزًا بحلول عام 2017.
ثورة في جوهرها ، المركبة الفضائية ستكون قادرة على الإقلاع من مدارج عادية ، الموجودة في أي مطار رئيسي. وسيكون محركا الأكسجين والهيدروجين المثبتين عليه قادرين على إيصاله إلى ارتفاع يزيد عن 2 كيلومترًا ، بالإضافة إلى إطلاق الأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض. وفقًا للمعلومات الأولية ، ستكون نسخة الركاب من Skylon قادرة على استيعاب 29 راكبًا على الأقل ، بينما لن يكون للمركبة الفضائية طيارون - سيتم التحكم في المحركات والارتفاع والدفع باستخدام نظام كمبيوتر حديث. سيكون نظام الكمبيوتر هذا مسؤولًا أيضًا عن الانتقال إلى وضع تشغيل الصاروخ للمحركات عندما تغادر المركبة الفضائية الغلاف الجوي للأرض.
مع التطور الأكثر مثالية للوضع ، تتوقع شركة Reaction Engines أن تبدأ بالفعل في عام 2020 في اختبار أول مركبة فضائية Skylon التي تم بناؤها ، والتي سيكون لها نظريًا كل فرصة لتصبح ثورة في صناعة الفضاء بأكملها. يتوقع المهندسون البريطانيون في المستقبل استخدام Skylon كسفينة نقل يمكنها تسليم رواد الفضاء والبضائع إلى محطة الفضاء الدولية. "الوصول إلى الفضاء اليوم مكلف للغاية ، ولكن لا توجد قوانين فيزيائية تنص على أن هذا هو الحال في المستقبل. نحن ندرك جيدًا أن كل هذا الآن يشبه إلى حد ما الخيال العلمي ، ولكن في نفس الوقت نعتقد اعتقادًا راسخًا أن Skylon ستكون قادرة على إثبات عكس العالم من خلال جعل السفر إلى الفضاء في متناول الجميع "، قال ريتشارد وارفيل ، كبير مسؤولي التكنولوجيا من محركات رد الفعل.
مصادر المعلومات:
-http: //compulenta.computerra.ru/universe/explore/10007967
-http: //kerbalspace.ru/sandbox/932-nevozmozhnyy-kosmolet-skylon-priznan-perspektivnym.html
-http: //yakimov.org/space/britanskij-kosmolet-skylon-sdelaet-zaatmosfernye-polety-dostupnymi.html
-http: //ru.wikipedia.org/wiki/Skylon
في 17 يوليو 2013 ، أعلنت حكومة المملكة المتحدة عن خططها لاستثمار الأموال في تطوير محرك الصاروخ الجديد SABER الذي يتنفس الهواء. ومن المقرر تخصيص ما يقرب من 60 مليون جنيه (حوالي 91 مليون دولار) لهذه الأغراض. بفضل هذا ، تلقى مشروع الفضاء الأكثر جرأة وطموحًا خلال السنوات العشر الماضية أموالًا لمزيد من العمل والتقدير. في حالة العمل الناجح على إنشاء محطة طاقة مبتكرة SABER ، وهو محرك نفاث هوائي أسرع من الصوت وهو في الواقع قلب المركبة الفضائية ، قد تبدأ اختبارات الطيران Skylon في وقت مبكر من نهاية هذا العقد .
من المخطط أن يساعد إنشاء Skylon في إجراء إطلاق رخيص في مدار حمولة يصل وزنها إلى 12-15 طنًا. في الوقت نفسه ، فإن تصميم هذه المركبة الفضائية لا يحتوي على أي مراحل قابلة للفصل ، ويحدث الإقلاع والهبوط في وضع الطائرة ، مما يبسط إلى حد كبير تشغيل المركبة الفضائية.
بعد الرفع في الهواء من المدرج ، تعمل محطة الطاقة SABER المثبتة على المركبة الفضائية كمحرك نفاث فرط صوتي. في هذا الوقت ، يتم توصيل الهواء الخارجي ذو الضغط العالي جدًا إلى غرفة الاحتراق ، والتي تستخدم الهيدروجين كوقود. في هذا الوضع ، يعمل المحرك حتى تتسارع المركبة الفضائية إلى سرعة 5 أمتار ويصل ارتفاع الرحلة إلى 25 كم. بعد ذلك ، تتحول محطة الطاقة إلى العمل في وضع الصاروخ ، باستخدام عامل مؤكسد على شكل أكسجين سائل.
المبدأ الموصوف أعلاه يجعل من الممكن تقليل كمية المؤكسد على متن السفينة بشكل كبير ؛ هذا أيضًا يحفظ المركبة الفضائية من الحاجة إلى إعادة ضبط المراحل المستهلكة. ولكن في الوقت نفسه ، تظل هناك مشكلة أخرى: عندما يعمل المحرك في وضع سكرامجت ، يجب ضغط الهواء الذي يتم توفيره لغرفة الاحتراق إلى 140 جوًا. وهذا بدوره محفوف بمثل هذه الزيادة في درجة حرارة العملية بحيث لا تتمكن أي من المواد الأرضية المعروفة من التعامل مع درجة الحرارة هذه وستذوب ببساطة.
كانت هذه الحقيقة هي أنه حتى وقت قريب وضع حدًا لإنشاء محرك مشترك. ومع ذلك ، في نهاية عام 2012 ، تمكن ممثلو Reaction Engines من تقديم حل لهذه المشكلة لعامة الناس. تمكن مهندسو الشركة الإنجليزية من إنشاء عنصر أساسي في محرك SABER الجديد - مبرد الهواء الذي يدخل مدخل الهواء. كانت هذه التفاصيل الخاصة بالمحرك المدمج الجديد هي التي تسببت في معظم الأسئلة.
يسمح لك التطوير المبتكر من Reaction Engines بإعادة ضبط درجة حرارة الهواء الجوي الوارد بسرعة (0,01 ثانية فقط) من 1000 درجة مئوية إلى -150 درجة مئوية. يبدو الأمر لا يصدق ، لكن المهندسين كانوا قادرين على عرض مثل هذا الإعداد على نموذج أولي. في غرفة التبريد المسبق ، استخدم المهندسون البريطانيون مخطط "الهيليوم الغازي - النيتروجين السائل" على مرحلتين. مبادل حراري خاص ذو كفاءة عالية قادر حقًا على تبريد تيار الهواء الوارد إلى درجة الحرارة المطلوبة (أقل من نقطة تجمد الماء) في جزء من الثانية. بالطبع ، يجدر الاعتراف بأن مثل هذه المبادلات الحرارية كانت موجودة من قبل ، لكنها كانت ضخمة الحجم من مصنع حقيقي ، بينما تمكن البريطانيون من تقليصها إلى أحجام مناسبة للاستخدام على مركبة الفضاء Skylon التي يبلغ أقصى طول لها من 84 مترا.
منذ حوالي عام ، أبلغت Reaction Engines بالفعل عن اختبارات أرضية ناجحة لنسخة أولية من مبردها. لذلك ، على الأرجح ، تم التغلب على معظم "عنق الزجاجة" في المحرك الهجين. الدعم المالي الجاد من الحكومة البريطانية دليل على ذلك. من خلال هذا الدعم المالي ، يمكن للشركة البريطانية البدء في بناء نموذج أولي لمحرك SABER الهجين ، والذي يجب أن يكون جاهزًا بحلول عام 2017.
ثورة في جوهرها ، المركبة الفضائية ستكون قادرة على الإقلاع من مدارج عادية ، الموجودة في أي مطار رئيسي. وسيكون محركا الأكسجين والهيدروجين المثبتين عليه قادرين على إيصاله إلى ارتفاع يزيد عن 2 كيلومترًا ، بالإضافة إلى إطلاق الأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض. وفقًا للمعلومات الأولية ، ستكون نسخة الركاب من Skylon قادرة على استيعاب 29 راكبًا على الأقل ، بينما لن يكون للمركبة الفضائية طيارون - سيتم التحكم في المحركات والارتفاع والدفع باستخدام نظام كمبيوتر حديث. سيكون نظام الكمبيوتر هذا مسؤولًا أيضًا عن الانتقال إلى وضع تشغيل الصاروخ للمحركات عندما تغادر المركبة الفضائية الغلاف الجوي للأرض.
مع التطور الأكثر مثالية للوضع ، تتوقع شركة Reaction Engines أن تبدأ بالفعل في عام 2020 في اختبار أول مركبة فضائية Skylon التي تم بناؤها ، والتي سيكون لها نظريًا كل فرصة لتصبح ثورة في صناعة الفضاء بأكملها. يتوقع المهندسون البريطانيون في المستقبل استخدام Skylon كسفينة نقل يمكنها تسليم رواد الفضاء والبضائع إلى محطة الفضاء الدولية. "الوصول إلى الفضاء اليوم مكلف للغاية ، ولكن لا توجد قوانين فيزيائية تنص على أن هذا هو الحال في المستقبل. نحن ندرك جيدًا أن كل هذا الآن يشبه إلى حد ما الخيال العلمي ، ولكن في نفس الوقت نعتقد اعتقادًا راسخًا أن Skylon ستكون قادرة على إثبات عكس العالم من خلال جعل السفر إلى الفضاء في متناول الجميع "، قال ريتشارد وارفيل ، كبير مسؤولي التكنولوجيا من محركات رد الفعل.
مصادر المعلومات:
-http: //compulenta.computerra.ru/universe/explore/10007967
-http: //kerbalspace.ru/sandbox/932-nevozmozhnyy-kosmolet-skylon-priznan-perspektivnym.html
-http: //yakimov.org/space/britanskij-kosmolet-skylon-sdelaet-zaatmosfernye-polety-dostupnymi.html
-http: //ru.wikipedia.org/wiki/Skylon
معلومات