Rakiety kieszonkowe pakują cios

Rakieta zapala się. Poniżej wystrzeliwuje strumień rozpalonego do białości płomienia. Jego operatorzy zwiększają moc, a płomień rośnie — aż rakieta eksploduje w kulę ognia.

Dokładnie zgodnie z oczekiwaniami. Niebezpieczny eksperyment do przeprowadzenia w laboratorium? Nie wtedy, gdy rakieta jest mikroelektromechanicznym systemem wielkości dziesięciocentówki — tak zwanym MEMS — wykonanym z krzemu. Laboratoria w całym kraju badają rakiety MEMS i inne urządzenia mikronapędowe do zasilania nowej generacji tanich, maleńkich satelitów i innych urządzeń.

Kierunek na orbitę

Najbardziej ambitny projekt znajduje się w Departamencie Aeronautyki i Astronautyki Massachusetts Institute of Technology. Przy wsparciu NASA inżynierowie MIT budują mikrorakietę, która działa mniej więcej jak silnik promu kosmicznego. NASA ma nadzieję, że wykorzysta mikrorakietę do kontroli orientacji w przyszłych pojazdach kosmicznych, mówi Alan Epstein, szef MIT Microengine Project.

Kadeci kosmiczni MIT, mówi Epstein, chcą również rozmieścić macierze mikrorakiet, aby wystrzelić maleńkie satelity wielkości puszki po Coca-Coli. Sieci nanosatelitów mogłyby wspierać obserwacje Ziemi lub konserwację satelitów.

Najważniejsze dla silnika jest wielkość ciągu, jaki generuje w stosunku do jego własnej masy. Główny silnik wahadłowca kosmicznego ma stosunek ciągu do masy wynoszący 70. Mikrorakieta MIT osiągnęła 85, a jej budowniczowie szacują potencjalny stosunek ponad 10 razy większy niż wystarczający do wystrzelenia satelity w kosmos.

Patrzymy na bardzo wysoki ciąg — wysokowydajny koniec silników mikrorakietowych — mówi Epstein. Wyjaśnił, że to właśnie odróżnia projekt MIT od wysiłków na rzecz mikrorakiet na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, Caltech i innych miejscach.

Epstein twierdzi, że projekt MIT jest na dobrej drodze do wyprodukowania działającej, zintegrowanej mikrorakiety do końca 2003 roku. Następny kamień milowy nastąpi we wrześniu, kiedy Epstein zamierza zbudować działającą turbopompę MEMS, kluczowy element, który będzie wtryskiwał paliwo do komory spalania rakiety pod bardzo wysokim ciśnieniem.

W tej chwili mamy pomieszczenie pełne sprzętu, który dostarcza paliwo, mówi Epstein. Turbopompa miniaturyzuje to wszystko za pomocą przypominającej wentylator mikroturbiny, która pompuje paliwo do komory spalania.

Budowana turbopompa jest znacznie większa niż sama mikrorakieta. Aby zintegrować te dwie, wciąż jeszcze odległe cele, inżynierowie mogą zaczerpnąć strony z rakiet, takich jak zaprojektowany przez Rosję RD-170, który napędza cztery komory spalania z jednej turbopompy.

Berkeley wybucha

Mimo że robi wrażenie, mikrorakieta MIT wciąż stoi na stole laboratoryjnym. Tak nie jest w Berkeley, gdzie inżynierowie z Centrum Czujników i Siłowników już wystrzelili skromniejszą rakietę MEMS.

Mikrorakieta Berkeley, zaawansowana wersja Dopasuj rakietę z kijem , jest o połowę mniejszy od urządzenia MIT, ze średnim stosunkiem ciągu do masy wynoszącym pięć.

To wciąż dużo dla doradcy projektowego Krisa Pistera. Przewodzi on wysiłkom mającym na celu zaprojektowanie inteligentnych urządzeń MEMS w skali milimetrowej pyłu, zdolnych do wykrywania, obliczeń, komunikacji i mobilności. Cała moja praca skupia się na tworzeniu absolutnie najmniejszych pojazdów, którymi może sterować człowiek – wyjaśnia.

Sieci inteligentnego pyłu, jak mówi Pister, mogą badać system pogodowy, pole bitwy, baldachim lasu deszczowego lub każdy trudno dostępny obszar.

Chcemy tylko dać czujnikowi możliwość podskakiwania, poruszania się i lądowania, mówi Pister. Mówi, że sztuczka polega na rozprowadzaniu kurzu. Najbardziej obiecujące projekty to płaskie wafle krzemu, kształt, który pozwala im korzystać z energii słonecznej, ale ze względu na opór jest kiepskim pociskiem. Wyjaśnia, że ​​pokładowa mikrorakieta będzie napędzać inteligentny pył znacznie dalej niż oddzielna wyrzutnia zużywająca tę samą ilość paliwa.

Mikrorakieta Berkeley wielkości dziesięciocentówki leci do przodu (jak Sokół Millennium, mówi Pister) na odległość trzech metrów w pionie. Twierdzi, że teoretyczna maksymalna wysokość rakiety jest bliższa 50 metrów wysokości wystarczającej dla urządzenia, które może dryfować przez wiele mil w prądach powietrza przed lądowaniem.

ukryć