Det første virkelige romflyet

Det britiske Skylon-flyet kan bli hva romferga burde vært: Et fly som klatrer opp til bane rundt jorda, helt for egen kraft.

Internasjonal romfartskonferanse i Napoli


 

forskning.no rapporterer fra International Astronautical Congress, nummer 63 i rekken, som foregår denne uken i Napoli, Italia.

Her på romfartskongressen i Napoli sitter en tettbygd, energisk engelskmann i et sentralt panel som skal diskutere framtida til kommersiell romfart.

Han heter Bond. Alan Bond. Og romskipet han foreslår å bygge, kunne gjerne frest over lerretet i en av filmene om hans navnefetter 007.

Romferge med 24 passasjerer

Og akkurat som 007, lever Skylon foreløpig bare i fantasifilmenes verden. Videoen viser en slank, svart pil som løfter seg fra rullebanen.

Den er enorm, hele 83 meter lang, over 10 meter lengre enn verdens største passasjerfly Airbus A380, men slankere.

Skylon klatrer opp i verdensrommet, helt for egen maskin, uten hjelperaketter som på romferga, høyt nok til å nå den internasjonale romstasjonen - og med 24 passasjerer.

Prisen per romfarer kan reduseres til en hundredel, sies det. Ikke rart at Alan Bond er invitert til å snakke, sammen med folk fra mer kjente selskaper som Virgin Galactic, ESA og NASA.

Veteran med ville idéer

Alan Bond. (Foto: Reaction Engines Limited)
Alan Bond. (Foto: Reaction Engines Limited)

Alan Bond er romveteran, med røtter helt tilbake til det berømte British Interplanetary Society (BIS).

Denne foreningen ble startet av science fiction-legenden Arthur C. Clarke, forfatteren bak filmen 2001 - En romodyssé.

På 1970-tallet var Bond hovedforfatter på studien om BIS-prosjektet Daedalus. Dette var en detaljert studie som foreslo å sende et enormt romskip til den røde dvergstjernen Barnards stjerne, bare seks lysår fra jorda.

Drivkraften skulle være ørsmå kjernefysiske bomber, drevet av stoffer hentet ut av Jupiters atmosfære med robotfabrikker hengt opp i varmluftsballonger.

Prosjekt Daedalus høres ut som vill science fiction, men ideene bak var faglig fundert - av blant andre Alan Bond.

Vanskelig start

Da Daedalus døde, gikk Bond straks i gang med nye og mer oppnåelige prosjekter.

På 1980-tallet arbeidet han sammen med britisk flyindustri for å utvikle romflyet Horizontal Take-Off and Landing (HOTOL).

HOTOL kom aldri i lufta. Motorene var plassert for langt bak, og det gikk ut over hvor mye nyttelast romskipet kunne ta. Myndighetene trakk støtten.

Fortsatt tette bånd

Men Bond startet firmaet Reaction Engines i 1989. Han tok det beste fra HOTOL, og videreutviklet det til romflyet Skylon.

Reaction Engines har standen sin like ved siden av British Interplanetary Society her på romfartskongressen, og folk fra BIS selger en modell av Skylon. Båndene er fortsatt tette.

På modellen viser Mark Hempsell fram hvordan Skylon virker. Han leder British Interplanetary Society, og er direktør for framtidsprogrammer i Reaction Engines.

Mark Hempsell fra Reaction Engines Ltd (t.v.) viser fram en modell av romflyet Skylon på den internasjonale romfartskongressen IAC i Napoli, 2012. (Foto: Arnfinn Christensen)
Mark Hempsell fra Reaction Engines Ltd (t.v.) viser fram en modell av romflyet Skylon på den internasjonale romfartskongressen IAC i Napoli, 2012. (Foto: Arnfinn Christensen)

Rak-jet

Flyet har veldig korte vinger. Det ser faktisk vingestekket ut. Hvordan kan det ta av?

Hemmeligheten er formen på motorene, forklarer Hempsell. De ser ut som en katt med krummet rygg, klar til sprang.

Krumningen virker som krumningen på en ving. Den gir motorene løft, ikke bare framdrift.

Motoren kalles SABRE, Synergistic Air-Breathing Rocket Engine. I prinsippet er dette en villkatt av en rakettmotor som også kan sparke fra som en jetmotor. Man kunne kalle den en rak-jet-motor.

Motoren SABRE virker som en jetmotor ved hastigheter under Mach 5 og som en rakettmotor ved høyere hastighet, når romflyet Skylon nærmer seg verdensrommet. Det blå området kjøler ned innsugningslufta, og er en viktig og krevende del av den spesielle konstruksjonen. Motoren er krum som en ving for å øke løftet. (Foto: (Figur: Reaction Engines Limited))
Motoren SABRE virker som en jetmotor ved hastigheter under Mach 5 og som en rakettmotor ved høyere hastighet, når romflyet Skylon nærmer seg verdensrommet. Det blå området kjøler ned innsugningslufta, og er en viktig og krevende del av den spesielle konstruksjonen. Motoren er krum som en ving for å øke løftet. (Foto: (Figur: Reaction Engines Limited))

Rask nedkjøling

En rakettmotor har mye høyere trykk inne i brennkammeret enn en jetmotor, 160 ganger lufttrykket på jordas overflate.

Når SABRE virker som jetmotor, blir utfordringen å få det samme høye trykket på lufta som suges inn til brennkammeret.

Jo kraftigere lufta trykkes sammen, desto varmere blir den nemlig. Du kan kjenne det samme når du plutselig presser inn lufta i en sykkelpumpe: veggene blir varme.

Skulle kompressorene i SABRE bare trykket på uten videre, ville motoren smeltet. Derfor må det et avansert kjølesystem til, en av kjerneteknologiene i SABRE.

I dette kjølesystemet passerer lufta gjennom kanaler med flytende helium. På brøkdelen av et sekund kjøles den ned til minus 150 grader Celsius.

Kjølesystemet ble prøvet ut i sommer, og fungerte som det skulle. Dette var en viktig milepæl for Reaction Engines.

Lang rullebane

Romflyet Skylon kan ta av og lande som et vanlig fly, uten ekstra hjelpemotorer, slik som romferga. (Foto: (Illustrasjon: Reaction Engines Limited))
Romflyet Skylon kan ta av og lande som et vanlig fly, uten ekstra hjelpemotorer, slik som romferga. (Foto: (Illustrasjon: Reaction Engines Limited))

Selv om de krumme motorene gir løft, må Skylon opp i en halv gang lydens hastighet for å ta av.

Det betyr at rullebanen må være lang. Det klarer seg riktignok med 2500 meter for å ta av, men hele 4000 meter trengs hvis noe går galt og flyet må skrubbe med spesielle vannkjølte bremser.

Flyet stiger i bratt vinkel, for å få nok løft. Når det når 1,5 ganger lydens hastighet, spytter en krans av ramjetmotorer igang rundt den sentrale rak-jet-motoren.

Sparer vekt

Både ramjetene og rak-jet-motoren brenner oksygen fra lufta som suges inn. Det betyr at de slipper å ha med seg dette oksygenet i tanker, slik som rakettmotorer. Dermed er vekt spart.

Romflyet Skylon trenger ikke ekstra hjelperaketter, som romferga. Motorene fungerer som jetmotorer under 26 kilometer, og blir rakettmotorer ved Mach 5. (Foto: (Illustrasjon: Reaction Engines Limited))
Romflyet Skylon trenger ikke ekstra hjelperaketter, som romferga. Motorene fungerer som jetmotorer under 26 kilometer, og blir rakettmotorer ved Mach 5. (Foto: (Illustrasjon: Reaction Engines Limited))

Den lavere vekten gjør det mulig å bruke vinger istedenfor drivstoff til å løfte flyet. Romferga startet jo loddrett, og fikk ingen hjelp av vingene til å løfte seg. Dermed sparer Skylon enda mer vekt.

Skylon vil trolig også bli bygget med et rammeverk av karbonfiber og drivstofftanker av aluminium. Skylon er med andre ord konstruert slik at den kommer inn i en god sirkel av stadig lavere vekt, som sparer enda mer vekt.

Fra jet til rakett

Ved 4,5 ganger lydens hastighet sjalter ramjetmotorene ut igjen. Og ved Mach 5, fem ganger lydens hastighet, har flyet en fart som er større enn noe annet fly har oppnådd.

Da glir et deksel foran innsugningsåpningene. Her oppe i stratosfæren er lufta så tynn at motoren ikke lenger får nok oksygen.

Dermed tenner SABRE-motorene som skikkelige raketter, og slynger Skylon opp til en bane rundt jorda, høyt nok til å kunne dokke med den internasjonale romstasjonen, og høyere om nødvendig.

Romflyet Skylon skal kunne frakte opptil 24 astronauter til Den internasjonale romstasjonen for en hundredel av prisen idag. (Foto: (Illustrasjon: Reaction Engines Limited))
Romflyet Skylon skal kunne frakte opptil 24 astronauter til Den internasjonale romstasjonen for en hundredel av prisen idag. (Foto: (Illustrasjon: Reaction Engines Limited))

Sterkere varmeskjold

Så vil flyet fyre av bremserakettene, og begynne nedstigningen. I atmosfæren vil det bli bremset opp av luftmotstanden, akkurat som alle andre romskip.

Men fordi Skylon i utgangspunktet er så lett, bremses det lettere opp i større høyde, der atmosfæren er tynnere.

Dermed trenger ikke romflyet det sårbare varmeskjoldet som sviktet på romferga Columbia i februar 2003, slik at alle ombord ble drept.

Det er nok med et lag av tynnere, sterkere keramisk materiale utenpå rammen av karbon.

Skylon lander som et vanlig fly, og kan brukes om igjen opptil 200 ganger. Dermed blir kostnadene for å sende opp last eller mennesker til verdensrommet redusert til en brøkdel.

Anerkjent av ESA

Etter mange år med hardt arbeid, er Reaction Engines i ferd med å få anerkjennelse for sin SABRE-motor.

Den europeiske romfartsorganisasjonen ESA og UK Space Agency støttet utviklingen av en prototyp  med en million euro.

Men viktigere er den prestisje det er å bli tatt med i romfartsorganisasjonenes offisielle programmer.

Reaction Engines er nemlig overveiende privat finansiert, og firmaet arbeider fortsatt hardt for å få inn flere penger for å bygge prototypen.

Testflyging fra Kourou

Et lite ubemannet prøvefly, Nacelle Test Vehicle, skal fly fra ESAs rombase Kourou i Fransk Guyana med en fart på 4,2 ganger lydens hastighet.

Alan Bond mener det nå bare er snakk om måneder før Reaction Engines kan vise fram en ferdig prototyp av SABRE for verden.

Han er nøye med å understreke at Reaction Engines bare skal bygge selve motoren.

Firmaet har riktignok utviklet SABRE til å passe perfekt sammen med Skylon, men det vil koste rundt 14 milliarder dollar å utvikle flyet.

Dette kan bare et konsortium av bedrifter innen rom- og flyindustrien klare. Håpet er nå at dette arbeidet kan komme i gang, slik at Skylon kan lette fra en rullebane og stige mot verdensrommet en gang rundt 2022.

Lenke:

Nettsidene til Reaction Engines

Powered by Labrador CMS