Εκτόξευση πυραύλων με καύσιμο από πλαστικό και καουτσούκ

Σύνοψη

• Η ιαπωνική startup Letara άντλησε χρηματοδότηση 2,6 δισεκατομμυρίων γεν (περίπου 15 εκατ. ευρώ) για την περαιτέρω εξέλιξη των υβριδικών πυραυλοκινητήρων της.
• Η τεχνολογία της βασίζεται στη χρήση καθημερινών, φθηνών υλικών όπως το πλαστικό και το καουτσούκ ως στερεό καύσιμο, σε συνδυασμό με ξεχωριστό υγρό οξειδωτικό.
• Η ιδιόκτητη διαδικασία συμπίεσης και χύτευσης της εταιρείας επιλύει το ιστορικό πρόβλημα της ανομοιόμορφης καύσης που ταλαιπωρεί τους υβριδικούς κινητήρες.
• Το νέο κεφάλαιο θα επιτρέψει την κατασκευή μεγαλύτερων συστημάτων πρόωσης για οχήματα εκτόξευσης και αμυντικές εφαρμογές, στοχεύοντας στην ταχύτερη διέλευση των δορυφόρων από τις ζώνες ακτινοβολίας Van Allen.
• Στα μελλοντικά σχέδια περιλαμβάνεται η δοκιμή κινητήρων με πρώτη ύλη αποκλειστικά από ανακυκλωμένο πλαστικό.

Η Letara αναπτύσσει υβριδικούς πυραυλοκινητήρες που διαχωρίζουν το στερεό καύσιμο, κατασκευασμένο από πλαστικό και καουτσούκ, από το υγρό οξειδωτικό, εξασφαλίζοντας ελεγχόμενη ανάφλεξη και ομοιόμορφη καύση. Μέσω μιας ιδιόκτητης διαδικασίας συμπίεσης των υλικών, η ιαπωνική startup επιτυγχάνει υψηλή ώθηση για μεγάλους δορυφόρους, αντικαθιστώντας τα παραδοσιακά και εξαιρετικά πτητικά χημικά προωθητικά συστήματα.

Η μετάβαση από τους παραδοσιακούς χημικούς κινητήρες στις υβριδικές αρχιτεκτονικές αποτελεί μια θεμελιώδη μηχανολογική εξέλιξη στους κόλπους της αεροδιαστημικής βιομηχανίας. Για πολλές δεκαετίες, οι υγροί κινητήρες κυριαρχούσαν στον σχεδιασμό των διαστημικών αποστολών εξαιτίας της υψηλής ειδικής ώθησης και της ικανότητας ρύθμισης της ισχύος τους. Ωστόσο, η εγγενής αστάθεια της αποθήκευσης εξαιρετικά αντιδραστικών προωθητικών ή κρυογονικών υγρών απαιτεί εξαιρετικά δαπανηρές υποδομές, πολύπλοκα συστήματα σωληνώσεων και απόλυτα αυστηρά πρωτόκολλα ασφαλείας.

Από την άλλη πλευρά, οι κινητήρες στερεού καυσίμου προσφέρουν μηχανολογική απλότητα και υψηλή ώθηση κατά την εκτόξευση, αλλά πάσχουν από ένα κρίσιμο ελάττωμα, την παντελή έλλειψη ελέγχου. Μόλις το στερεό καύσιμο αναφλεγεί, η διαδικασία δεν μπορεί να διακοπεί μέχρι την πλήρη εξάντληση του υλικού. Η συγκεκριμένη τεχνολογική διχοτομία περιορίζει διαρκώς τα προφίλ των αποστολών και αυξάνει κατακόρυφα το λειτουργικό κόστος τόσο για τους διαχειριστές των δορυφόρων όσο και για τους παρόχους υπηρεσιών εκτόξευσης.

Η τεχνολογική προσέγγιση της Letara

Η ιαπωνική startup Letara επιχειρεί να γεφυρώσει αυτό το δομικό χάσμα προωθώντας την τεχνολογία των υβριδικών πυραύλων, αξιοποιώντας εξαιρετικά προσβάσιμα βιομηχανικά υλικά. Διαχωρίζοντας φυσικά το στερεό καύσιμο από το υγρό οξειδωτικό, η μηχανολογική τους προσέγγιση εκμηδενίζει τον κίνδυνο καταστροφικής προανάφλεξης ή ανεξέλεγκτης έκρηξης κατά τη διάρκεια της μεταφοράς και της ενσωμάτωσης των υποσυστημάτων στο όχημα εκτόξευσης.

Η πραγματική καινοτομία της εταιρείας εντοπίζεται στην ιδιόκτητη κατασκευαστική της διαδικασία. Η Letara έχει αναπτύξει μια εξειδικευμένη μέθοδο η οποία αναμιγνύει, μορφοποιεί και συμπιέζει αυτά τα πλούσια σε άνθρακα πολυμερή, δημιουργώντας έναν εξαιρετικά ομοιόμορφο πυρήνα προωθητικού υλικού. Η δομική αυτή ομοιογένεια είναι απολύτως κρίσιμη, καθώς οι ιστορικές προσπάθειες χρήσης υβριδικής πρόωσης συνήθως υπέφεραν από ασυνεπείς ρυθμούς διάβρωσης του καυσίμου και ανομοιόμορφη καύση. Αυτά τα φαινόμενα οδηγούσαν με τη σειρά τους σε απρόβλεπτες καμπύλες ώθησης και μη αποδεκτές αποκλίσεις στην απόδοση κατά τη διάρκεια παρατεταμένων πυροδοτήσεων στο κενό του Διαστήματος.

Η μετάβαση στα μεγάλα συστήματα εκτόξευσης

Έχοντας πρόσφατα εξασφαλίσει μια σημαντική κεφαλαιακή ενίσχυση ύψους 2,6 δισεκατομμυρίων γεν, δηλαδή περίπου 15 εκατομμυρίων ευρώ, η Letara τοποθετείται στρατηγικά προκειμένου να κλιμακώσει τις επιχειρησιακές της δραστηριότητες πολύ πέρα από τους προωθητήρες μικροδορυφόρων που χαρακτήριζαν αρχικά το χαρτοφυλάκιό της. Αυτή η οικονομική ρευστότητα διευκολύνει την έρευνα και την ανάπτυξη ουσιωδώς μεγαλύτερων μονάδων πρόωσης, οι οποίες σχεδιάζονται ειδικά για βαρέα οχήματα εκτόξευσης, καθώς και για εξειδικευμένες αμυντικές εφαρμογές και υποδομές εθνικής ασφάλειας.

• Υψηλή ώθηση και τροχιακές μεταφορές: Οι ισχυρότεροι κινητήρες επιτρέπουν στους τηλεπικοινωνιακούς ή στρατιωτικούς δορυφόρους να εκτελούν ταχύτερες μεταφορές από τη Χαμηλή Γήινη Τροχιά (LEO) στη Γεωστατική Τροχιά (GEO).
• Προστασία ηλεκτρονικών συστημάτων: Η επιτάχυνση αυτής της διαδικασίας σημαίνει ότι τα σκάφη διασχίζουν ταχύτερα τις εξαιρετικά επιβλαβείς ζώνες ακτινοβολίας Van Allen, προστατεύοντας τα ευαίσθητα ηλεκτρονικά συστήματα από την πρόωρη φθορά, σε σύγκριση με την πολύ αργή μετακίνηση που προσφέρουν οι ηλεκτρικοί προωθητήρες.
• Δοκιμές στο Διάστημα: Το αμέσως επόμενο στρατηγικό βήμα της εταιρείας είναι η εκτέλεση μιας πραγματικής δοκιμής ανάφλεξης απευθείας στην τροχιά της Γης, έχοντας εξασφαλίσει τη συνεργασία ενός διεθνούς, αν και προς το παρόν άγνωστου εταίρου.

Η περιβαλλοντική διάσταση της τροχιακής οικονομίας

Κοιτάζοντας προς τις μελλοντικές εφαρμογές της τεχνολογίας, η πιθανή ενσωμάτωση ανακυκλωμένων πλαστικών ως κύριας πηγής καυσίμου εισάγει μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα διάσταση κυκλικής οικονομίας στην τροχιακή μηχανική. Αν και απαιτούνται εκτεταμένες δοκιμές συμπεριφοράς των υλικών για την επικύρωση της απόδοσης καύσης και της θερμικής σταθερότητας των μη παρθένων πολυμερών, η επιτυχής εφαρμογή ανακυκλωμένων υλικών θα μείωνε δραστικά τα γενικά έξοδα κατασκευής για τους στερεούς πυρήνες καυσίμου.