Dziś troszkę ciekawostek o rakiecie Alpha a właściwie bardziej o silniku FRE-2 firmy Firefly Space Systems. Rakieta i silnik stawiają na głowie wszystko co do tej pory uważaliśmy za kluczowe. Zacznijmy od wyliczenia kilku nietypowych cech:
- silniki zasilane są ciśnieniowo, bez żadnych turbopomp
- ciśnienie w zbiornikach jest niezbyt wysokie – rzędu 4 MPa
- silniki mają relatywnie niskie ciśnienie w komorze spalania (firma nie podaje dokładnie ile) – to jest wynikiem właśnie zasilania ciśnieniowego
Takie rozwiązanie ma wiele zalet – najtrudniejszym etapem rozwoju silnika rakietowego jest właśnie budowa jego „power head” – turbosprężarki + generatora gazu. Firefly Space Systems uniknął tego problemu. Drugi problem przy budowie silnika rakietowego to zaprojektowanie komory spalania która wytrzymała by olbrzymie ciśnienia (a co za tym się wiąże temperatury). Jako że silniki FRE-1 pracują przy niskich ciśnieniach, to mogą być one lżejsze a ich zaprojektowanie jest łatwiejsze.
Pewnie się zastanawiacie – to w jaki sposób to wszystko ma działać i do tego polecieć w kosmos? I tu właśnie pojawia się genialność rozwiązania tej rakiety. Po pierwsze niskie ciśnienie w komorze spalania oznacza że dysza silnika może być krótka (bo nie ma za bardzo czego rozprężać). Jednak taka krótka dysza powoduje że sporo energii idzie na boki zamiast popychać rakietę w górę. I tu pojawia się silnik aerospike nazwany przez Firefly Space Systems FRE-2. Składa się on z 12 silników FRE-1 i sporego stożka. Stożek ten w połączeniu z silnikami FRE-1 tworzy silnik aerospike i pozwala na efektywne wykorzystanie energii spalin w szerokim zakresie ciśnienia atmosfery. Nie ma ryzyka że silnik/dysza jest nie w pełni rozprężona (co zwykle kończy się oscylacjami i rozpadnięciem się silnika).
Największym problemem silników aerospike jest ich chłodzenie – w końcu 12 silników rakietowych jednocześnie atakuje ten długi stożek. Ale właśnie problem z chłodzeniem silnika aerospike jest kluczowy dla sukcesu rakiety. Jako że rakieta jest zasilana ciśnieniowo, to do pompowania 130 kg ciekłego tlenu na sekundę i 57 kg RP-1 na sekundę potrzeba jest sporo gazu. I tu właśnie na pomoc przychodzi ten długi stożek – jego powierzchnia jest na tyle duża że można na niej rozgrzać hel do sporych temperatur i wyprodukować wystarczająco dużo gazu by utrzymać ciśnienie w zbiornikach pomimo szybkiego ubywania z nich cieczy (w Wikipedii jest błędnie podane że silnik zasilany jest ciekłym metanem). I w ten sposób problem silnika aerospike stał się jego zaletą – właśnie dzięki sprytnemu zaprojektowaniu rakiety.
Drugi stopień rakiety Alpha ma być napędzany pojedynczym silnikiem FRE-1 z klasyczną dyszą. Niestety nie podano skąd drugi stopień znajdzie wystarczająco dużo energii by podgrzać hel i zapewnić odpowiedni przepływ paliwa i utleniacza.
Firma jak dotąd zbudowała silnik FRE-1 i rozpoczyna prace nad budową FRE-2, testy tego silnika będą się odbywały na jesieni tego roku.
