随着卫星星座和太空垃圾继续拥挤着地球上空的轨道区域,研究人员正在寻找方法来避免加剧日益严重的问题。根据一个研究团队的说法,一种解决方案可能涉及利用火箭本身来为其发射提供燃料。
格拉斯哥大学的合作者表示,他们已经发布了首个成功的、无需外部支撑的自食式(拉丁语意为“自我吞噬”)火箭发动机原型。本周早些时候在美国航空航天学会科学与技术论坛上公布的“蛇吞蛇-3”(以古埃及蛇咬自己尾巴的象征命名)将其自身作为额外的燃料来源。在测试视频中可以看到,“蛇吞蛇-3”在模拟发射过程中,随着机身被烧毁而长度缩短。
如今的传统火箭将燃料储存在不同的级段,用完后即被抛弃,要么在再入大气层时烧毁,要么变成另一块轨道太空垃圾。“蛇吞蛇-3”在完成任务后几乎不留下痕迹,因为它只会负责将小型、无人驾驶的载荷发射并送入轨道。
在首次使用由氧气和液化丙烷组成的双组元推进剂点火后,“蛇吞蛇-3”的高密度聚乙烯塑料管外壳在火箭持续燃烧过程中,也为其提供了额外的推力。就像蜡烛火焰吞噬蜡一样,外壳提供了高达总必要推进剂五分之一的燃料。在试射中,“蛇吞蛇-3”产生了高达100牛顿的推力。
“传统火箭的结构占其总质量的5%到12%。我们的测试表明,“蛇吞蛇-3”可以燃烧与其自身结构质量非常相似的量作为推进剂,”格拉斯哥大学工程学教授、项目负责人帕特里克·哈克尼斯(Patrick Harkness)本周早些时候在一份声明中说。“如果我们能将其中一部分质量用于载荷,那将是未来火箭设计的引人注目的前景。”
后续测试还表明,该团队如何控制其自食式火箭的燃烧,使其能够重新启动、脉冲式启停,或者进行节流。
“这些结果是开发全功能自食式火箭发动机的基石,”哈克尼斯继续说道。
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尽管仍是早期原型,“蛇吞蛇-3”团队希望能够对未来迭代进行规模化,以支持将纳米卫星等载荷送入轨道,而不会进一步加剧大气层的拥堵。周四,哈克尼斯在接受Gizmodo采访时表示,他打算将他们的自食式火箭推力提高大约两个数量级——再多就没有必要了,因为发射任务很可能限制在相对较小的载荷。
尽管如此,自食式火箭有一天可能会为太空产业提供一种替代现有设计成本高昂、且制造拥堵问题的方案。而且,任何有助于避免引发凯斯勒综合征的事物无疑都是好消息。