Zvětšit obrázek

Zvětšit obrázek

Výhody a nevýhody současných motorů
Ať již klasické vrtulové nebo ty tryskové, oba potřebují ke svému provozu atmosféru, což je v použití ve velkých výškách nad Zemským povrchem poněkud limituje. Raketové motory přítomnost, či absenci atmosféry neřeší, ale musejí s sebou tahat okysličovadlo, což má neblahý dopad na výsledné parametry hmotnosti užitného nákladu.

SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) je reaktivní motor spojující obě tyto technologie. Přelomový je v možnosti užití atmosférického vzduchu jako složky paliva až do rychlosti 5.14 Machu a výšky 28.5 km. Pak se přepíná do “raketového” modu v uzavřeném cyklu. Funguje pak jako klasický raketový motor spalující tekutý kyslík a vodík.

Počátky tohoto řešení lze vystopovat až k britskému projektu HOTOL (Horizontal Take-Off and Landing) z roku 1982. Jeho cílem bylo vytvořit opakovaně použitelný raketoplán, který by na orbitální dráhu létal jen s jedním stupněm. Dnešní rakety na to potřebují stupně tři. Změnu měl přivodit motor RB545 od firmy Rolls Royce. Byl navržen na spalování vodíku s kyslíkem, přičemž v nižších vrstvách atmosféry měl získával kyslík z okolního prostředí. Snahou bylo omezit nesené zásoby okysličovadla. Projekt byl ale pro nedostatek finačních prostředků po necelých šesti letech.  K jeho konci přispělo i to, že se tehdy souběžně pracovalo na projektech snažících se o něco podobného u motorů raketových.

Zvětšit obrázek

V roce 1989 jeden z vedoucích pracovníků projektu HOTOL, založil firmu Reaction Engines Limited (RLE), která od té doby pracuje na vývoji raketoplánu Skylon. Má být asi 82 m dlouhý a opatřen dvěma motory SABRE. Na nízké oběžné dráhy by měl dopravovat materiál za zlomek ceny dnešních raketových nosičů. Skylonu by ke startu měla stačit vyztužená ranvej, na níž by také přistával jako klasické letadlo. Aktuální konfigurace počítá s třináct metrů dlouhým válcovým nákladovým prostorem o průměru 4,8 m (Ariane 5: 8-17 m/5,4 m, Falcon 9: 6,6-11,4 m/4,6 m). Tento prostor je určen pro přepravu běžných nákladu, tak i standardizovaných kontejnerů, které by umožňovaly rychlou výměnu. Jednou ze zvažovaných možností je i upravený kontejner pro 30 (!) atronautů. Firma RLE dále počítá s vynášením 15 t nákladu na LEO 300 km (stanice ISS), nebo 11 tun na LEO 800 km.

Zvětšit obrázek

Klíčem ke konstrukci tohoto raketoplánu je právě motor SABRE. Měl by až do výšky 28,5 km získávat kyslík z okolního prostředí. Problémem takového řešení zatím spočíval v tom, že při tak vysokých rychlostech a spojených vysokých teplotách, nebyla možnost tak velké množství kyslíku z prostředí získat. Aby se vzduch z řídké atmosféy dal použít, je potřeba jej nejprve zchladit a stlačit.  REL modul toho dosahuje extrémně hustou sítí trubiček, kterou lze extrahovat teplo a ochladit vzduch na -140 stupňů Celsia za méně než 1/100 s. Za normálních okolností by takové řešení znamenalo okamžité zamrznutí systému od vlhkosti přítomné v atmosféře, ale REL vyřešil odmražování, které umožňuje motoru pracovat po celou jeho dobu provozu. Neméně důležité je, že se technikům podařilo vše vyřešit při malé hmotnosti a rozměrech, které se dají vmístit do trupu letadla.

Na základě požadavku firmy REL britská vesmírná agentura požádala Evropskou vesmírnou agenturu (ESA) - divizi pohonů o prověření jejich modulu. V testu, který trval deset minut zařízení bezchybně vzduch ochlazovalo na -150 stupňů Celsia, na což vydala výrobci osvědčení.

V REL nyní pracují na prototypu kompletního motoru. Jeho testy by měly proběhnout v příštím roce.  V případě úspěchu by možnosti této technologie byly obrovské. Raketoplán Skylon by znamenal revoluci v přepravě do vesmíru, umožnil by prakticky trvalé spojení s nízkou oběžnou dráhou. Odstranil by problémy s přepravou kapalin, zařízení i personálu. Další potenciál vyvinutého chladiče a motoru SABRE experti spatřují v jejich využití v běžné civilní přepravě. Umožnily by časovou úsporu i zlevnění dálkových letů. Jako bonus REL uvádí možnost využít jejich chladič jako odsolovací zařízení pro získávání pitné vody v rovníkových oblastech Afriky...

Test chladiče:

Skylon:

Zdroje:
http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-20510112
http://en.wikipedia.org/wiki/HOTOL
http://en.wikipedia.org/wiki/Single-stage-to-orbit