Eiropas zinātnieki pašlaik izstrādā pilnīgi jaunu reaktīvā un raķešu dzinēja kombināciju. Pēc 10–15 gadiem tam būs jāpaceļ spārnos kosmiskā lidmašīna “Skylon”. Tā pacelsies un nosēdīsies kā parasta lidmašīna, nodrošinot lētu transportu un tūrismu kosmosā.
Neskaitāmi zinātniskās pētniecības, meteoroloģisko prognožu un sakaru satelīti gadiem gaida, kad tos nosūtīs kosmosā, jo pašreizējā transporta kapacitāte – kosmoplāni un nesējraķetes – netiek līdzi pieprasījumam. Turklāt palaist satelītu orbītā ir dārgs prieks. Izmantojot tagadējos kosmoplānus, nepieciešams iesaistīt tūkstošiem inženieru. Nesējraķetes ir lētākas, bet nav atkārtoti izmantojamas, jo raķešu pakāpes sadeg atmosfērā. Vienlaikus pastāv ievērojams nelaimes gadījumu risks. Mūsdienās tiek zaudēts viens no 50 satelītiem, pārsvarā tas notiek palaišanas kļūmju dēļ.
Tāpēc kosmosa pētnieki gadu desmitiem ir sapņojuši par kosmisko lidmašīnu, kura pati varētu nokļūt zemā orbītā, paceļoties un nolaižoties parastā lidostā, un kuras apkope būtu tikpat vienkārša kā reaktīvajai lidmašīnai. Tagad sperts vēl viens solis, lai šis sapnis īstenotos. Eiropas Kosmosa aģentūra ESA, Lielbritānijas valdība un privāti investori piešķīruši aptuveni 6,7 miljonus eiro, lai izstrādātu dzinēju, kas varbūt jau pēc 10 gadiem spēs pacelt spārnos jauno lidaparātu. Ir paredzēts, ka Eiropas kosmiskā lidmašīna “Skylon” spēs uznest 12 tonnu smagu kravu līdz orbītai 300 km virs Zemes vai 9,5 tonnas 460 km augstumā.
Būs drošākas nekā raķetes
“Skylon” spēs atkārtot lidojumu kosmosā vismaz 200 reižu. Kā apgalvo Marks Hempsels no britu uzņēmuma “Reaction Engines Ltd.”, kurš izstrādā jauno dzinēju, atkārtotais izmantojums samazinās transporta izdevumus par tonnu kravas līdz ceturtdaļai no pašreizējās summas. Iespējams, ietaupījums būs vēl lielāks, ja izdosies radīt lielu kosmisko lidmašīnu floti. Masu produkcija padarīs šādas lidmašīnas lētākas un samazinās to apkopes izdevumus. “Skylon” būs arī drošāka nekā raķetes.
Parasti jaunu raķeti izmēģina četras reizes, pirms to piedāvā komerciālai izmantošanai, bet “Skylon” prototipus pārbaudīs daudz pamatīgāk, iekams ar tiem nosūtīs kosmosā pirmo apmaksāto kravu. Mēs vēlamies, lai risks zaudēt satelītu samazinātos līdz vienam no 200 000,” stāsta Marks Hempsels.
Kosmiskās lidmašīnas garums būs 82 metri, korpusa diametrs – 6,25 metri, un spārna vēziens – 25 metri. Salīdzinājumam var minēt, ka vidējās klases lidmašīnai “Boeing 737” spārna vēziens ir apmēram 34 metri. “Skylon” būs aprīkota ar riteņiem kā parasta reaktīvā lidmašīna. Tā pacelsies un nolaidīsies horizontāli.
Visģeniālākais šajos lidaparātos būs spārna galos izvietotie dzinēji, kas ļaus nonākt orbītā ap Zemi vienā piegājienā. Lai nokļūtu zemā orbītā, lidmašīnai ir jāattīsta 25 mahu ātrums, proti, 25 reizes jāpārsniedz skaņas ātrums. Iemesls, kāpēc nesējraķetēm vajadzīgas vairākas pakāpes, ir degvielas lielais svars – vienas pakāpes raķete būtu daudz par smagu. Tāpēc izlietotās raķešu pakāpes tiek atvienotas, tādējādi samazinot svaru.
Gaisu atdzesē līdz mīnus 130 °C
“Skylon” risinājums ir kombinēti dzinēji, kas iesūc gaisu pirmo 25 kilometru augstumā. Atlikušo ceļu dzinēji darbojas kā parasti raķešdzinēji, kuros līdzpaņemtais šķidrais skābeklis tiek sajaukts ar ūdeņradi.Reaktīvais dzinējs nodrošinās kosmiskajai lidmašīnai 5,5 mahu lielu ātrumu, kurā iesūktā gaisa temperatūra būs 1000° C.
Šajā gadījumā raķešu degviela būs šķidrs ūdeņradis, kas sajaukts ar skābekli. Ja viss degvielas sadegšanai vajadzīgais skābeklis būtu jāņem līdzi, tas veidotu pārāk lielu daļu raķetes svara. Tāpēc, kosmiskajai lidmašīnai ceļoties augšup caur atmosfēru, dzinējam ir jāiesūc gaiss kā reaktīvajam dzinējam, samazinot līdzņemamā skābekļa apjomu un iztiekot ar vienu raķetes pakāpi.
ASV konstruktori ir veltījuši lielas pūles, lai izstrādātu reaktīvos dzinējus ar gaisa iesūci priekšgalā. Kā piemēru var minēt caurplūdes reaktīvos dzinējus jeb ramjet. Lidmašīnas lielā ātruma dēļ gaisa plūsmas ātrums jāsamazina, iekams to var saspiest un sajaukt ar degvielu. Caurplūdes reaktīvajos dzinējos šī problēma atrisināta ar īpašu gaisa iesūces ierīces konstrukciju. Tomēr šie dzinēji ļauj attīstīt tikai 5 mahu maksimālo ātrumu, jo lielākā ātrumā gaiss saspiežot kļūst pārāk karsts.
Piemērotāks kandidāts ir scramjet dzinēji, kuri atšķirībā no ramjetdzinējiem spēj ļoti ātri sajaukt gaisu un ūdeņradi un attīstīt ātrumu līdz 20 mahiem. Tomēr scramjet dzinēji darbojas tikai tad, ja lidaparāta ātrums pārsniedz 5 mahus, tāpēc tiem papildus vajadzīga pirmā raķetes pakāpe vai citi reaktīvie dzinēji.
Lai saspiestu gaisu tā, ka to var efektīvi sajaukt ar ūdeņradi, tas jāatdzesē līdz mīnus 130° C. To iespējams izdarīt ar siltummaini, kurā gaiss plūst caur plānām, ar mīnus 220° C aukstu hēlija gāzi pildītām ribām. Grūtākais ir panākt, lai atmosfēras ūdens tvaiki nesasaltu ledū un nenobloķētu gaisa iesūci, liekot dzinējam apstāties. “Reaction Engines Ltd.” pagaidām ir atrisinājis šo problēmu maza mēroga modelī. Šī metode ir firmas noslēpums, taču uzņēmuma nākamais mērķis ir izgatavot pilna mēroga siltummaini un izmēģināt to 2011. gadā.
Sūtot orbītā satelītus, “Skylon” vadība notiks ar datoru, tomēr tiek arī plānots lidot kosmosā ar pasažieriem, un tad kosmiskajai lidmašīnai būs piloti.
“Uzņēmumiem, kas vēlēsies palaist orbītā satelītus, vairs nevajadzēs pierunāt valdības, un privātpersonas varēs kļūt par kosmosa tūristiem, maksājot aptuveni vienu miljonu eiro,” sola Marks Hempsels.
