Rotační detonační pohon na plné detonace. Kredit: NASA.

Zhruba před 2 lety jsme na OSLU psali o převratném rotačním detonačním raketovém pohonu, v tomto případě týmu University of Central Florida, který vyznává filozofii velmi odlišnou od klasických raketových motorů. Stručně řečeno – výbuchy udělají více šťávy než spalování, pokud to ovšem vydrží motor. Mezitím se ukázalo, že NASA tomuto pohonu věří a že s ním počítá pro lety do vzdálenějších končin Sluneční soustavy. Revoluční pohon jim důvěru vrací vynikajícími výsledky v testech.

Spalovací raketové motory prověřil čas. Na první pohled jsou divoké, zvlášť když jedou na plný výkon, ale ve skutečnosti je spalování paliva s okysličovadlem relativně pomalé a spořádané. Detonace, to jsou opravdu výbuchy, se vším všudy. Zběsilé, nepředvídatelné a uvolňující ohromné množství energie v podobě rázových vln, rozpínajících se nadzvukovou rychlostí.

NASA, stejně jako i další zájemci, chce rotační detonační pohon z několika důvodů. Detonační pohon má oproti spalovacímu podstatně vyšší teoretickou účinnost, možná až o 25 procent. Detonační motory by měly vytvořit více tahu s využitím méně paliva. To v letech do vesmíru znamená levnější provoz a větší dosah.

Revoluční pohon si v testech vede výtečně. Kredit: NASA.

Další výhodou detonačních motorů je, že jsou vstřícné vůči hypersonickým technologiím. Detonace jsou nadzvukové, což kromě zmíněné vyšší účinnosti rovněž příznivě snižuje zahřívání a odpor u hypersonických aplikací. Klasické spalovací pohony musejí při nadzvukových/hypersonických rychlostech brzdit vzduch vstupující do motoru na podzvukovou rychlost, aby vůbec mohlo ke spalování dojít.

V současné době jsou rotační detonační pohony pro kosmické lodě populární a pracuje na nich celá řada aktérů, od americké University of Central Florida ve spolupráci s Air Force Research Laboratory, přes Venus Aerospace nebo Aerojet Rocketdyne, až po australský RMIT spolupracující s DefendTex. Japonská agentura JAXA už dokonce loni otestovala malý rotační detonační pohon za letu japonské výzkumné suborbitální rakety S-520-31.

Logo. Kredit: IN Space LLC.

Pokud jde o zmíněné nedávné testy NASA, v tomto případě spolupracují s americkou společností In Space LLC se sídlem v Indianě. Jejich malý demonstrátor NASA prověřila v pozemních testech v prostoru East Test Area, který je součástí Marshall Space Flight Center v Huntsville, Alabama. Zveřejněné video je příjemně podmanivé.

Pohon by zažehnut více než tucetkrát a byl v provozu celkem téměř 10 minut. Jak lakonicky dodávají komentátoři, tímto rotační detonační pohon prokázal, že si důstojně poradil s hlavní technologickou výzvou tohoto systému – čili neexplodovat a nerozpadnout se na malé kousky. Motor byl v tomto případě postaven 3D tiskem typu spékání práškové vrstvy (powder bed fusion), při němž byla použita slitina mědi GRCop-42. Tuto slitinu přitom vyvinula sama NASA s tím, že musí vydržet extrémní podmínky neustálých detonací, aniž by se příliš přehřívala.

NASA oznámila, že pohon společnosti In Space LLC vyvinul nepřetržitý tah přes 1 800 kilogramů po dobu téměř jedné minuty a vytvořil tlak v komoře cca 4,29 MPa (622 psi), což by měl být rekord pro tento typ designu pohonu. Vzhledem k velmi slibným výsledkům již NASA pracuje na podstatně větším a opětovně použitelném pohonu tohoto typu s tahem přes 4 530 kg. V této velikostní kategorii by měl rotační detonační pohon začít vykazovat přínos oproti konvenčním spalovacím motorům.

Video: Rotating Detonation Rocket Engine Test at Marshall Space Flight Center

Literatura

New Atlas 31. 1. 2023.