Silnik rakietowy z rotującą detonacją (RDRE) przyszłością lotów kosmicznych?
By
KopalniaWiedzy.pl, in Technologia
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie z NASA skonstruowali i przetestowali pierwszy pełnoskalowy silnik rakietowy z rotującą detonacją (RDRE – rotating detonation rocket engine). Tego typu napęd może być przyszłością lotów kosmicznych. Dzięki niemu bowiem rakiety będą lżejsze, mniej skomplikowane i zużyją mniej paliwa. Zaledwie trzy lata temu powstał matematyczny model takiego silnika oraz niewielki prototyp, co pozwoliło inżynierom na rozpoczęcie testów urządzenia.
Konwencjonalny silnik rakietowy uzyskuje ciąg dzięki spalaniu paliwa i wyrzucaniu go z tyłu. Silnik z rotującą detonacją składa się z koncentrycznych cylindrów, pomiędzy które wpływa paliwo. Zostaje ono tam zapalone. Dochodzi do gwałtownego uwolnienia ciepła w postaci fali uderzeniowej. Jest to silny impuls gazów o wysokiej temperaturze i ciśnieniu, które poruszają się szybciej od prędkości dźwięku. O ile w konwencjonalnych silnikach stosowane są liczne podzespoły odpowiedzialne za kierowanie i kontrolowanie reakcji spalania, to nie są one potrzebne w silnikach RDRE. Napędzana procesem spalania fala uderzeniowa w sposób naturalny przemieszcza się w komorze, zapalając kolejne porcje paliwa. To bardzo gwałtowny proces, w wyniku którego można uzyskać większy ciąg, zużywając przy tym mniej paliwa.
NASA poinformowała właśnie o wynikach ubiegłorocznego testu silnika RDRE. Został on uruchomiony kilkanaście razy i pracował w sumie przez 10 minut. Celem testu było sprawdzenie, czy poszczególne podzespoły są w stanie wytrzymać przez dłuższy czas ekstremalne temperatury i ciśnienie.
Podczas pracy z pełną mocą silnik przez niemal minutę wygenerował ciąg o mocy ok. 18 kN, czyli ok. 400 razy mniejszy niż ciąg F-1, najpotężniejszego w historii jednokomorowego silnika na paliwo płynne, który napędzał Saturna V, najpotężniejszą rakietę w dziejach. Średnie ciśnienie w komorze spalania wyniosło 4,2 MPa. To najwyższa wartość ciśnienia osiągnięta w tego typu silniku.
Udane testy RDRE pozwalają NASA myśleć o wykorzystaniu tej technologii w przyszłości. Obecnie inżynierowie pracują nad RDRE wielokrotnego użytku, który wygeneruje ciąg 44,5 kN. Posłuży on do testów porównujących tego typu konstrukcję z obecnie używanymi silnikami.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Podczas otwierania butelki szampana powstaje naddźwiękowa fala uderzeniowa, informują naukowcy z Francji i Indii. Symulacje z zakresu dynamiki płynów pozwoliły zbadać tworzenie się, ewolucję i rozpraszanie fali uderzeniowej wydobywającej się z szyjki butelki. Badania nad otwieraniem szampana mogą dostarczyć cennych informacji nt. naddźwiękowego przepływu cieczy zarówno w rakietach kosmicznych, pociskach balistycznych czy turbinach wiatrowych. Znajdą one zastosowania przy produkcji elektroniki, jak i budowie pojazdów podwodnych.
Chcieliśmy lepiej zrozumieć niespodziewane zjawisko naddźwiękowego przepływu, który ma miejsce podczas otwierania szampana. Mamy nadzieję, że nasze symulacje dostarczą pożytecznych wskazówek naukowcom, którzy mogą potraktować butelkę szampana jak mini laboratorium, mówi współautor badań, Robert Georges z Université de Rennes 1.
W czasie początkowej fazy odkorkowywania, mieszanina gazów jest częściowo blokowana przez korek, co zapobiega osiągnięciu prędkości dźwięku przez buzujący pod korkiem płyn. W miarę, jak korek opuszcza szyjkę, mieszanina gazów uchodzi z butelki promieniście, równoważąc swoje ciśnienie za pomocą kolejnych fal uderzeniowych. Fale te tworzą wzór diamentów Macha, wzorców typowych dla silników odrzutowych. Symetryczny kształt butelki powoduje, że uchodzący z naddźwiękową prędkością gaz ma kształt korony. W końcu ciśnienie spada na tyle, że prędkość ulatniającego się gazu jest mniejsza niż prędkość dźwięku.
Teraz naukowcy chcą zbadać inne parametry wpływające na cały proces, takie jak temperatura, objętość, średnica szyjki oraz procesy fizykochemiczne towarzyszące odkorkowywaniu butelki szampana. Chcieliby na przykład sprawdzić, jak tworzenie się kryształów lodu, spowodowane nagłym spadkiem temperatury rozprężających się gazów, wpływa na ich naddźwiękowy przepływ.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
W końcu udało się przeprowadzić testowy lot Starship SN8. Lot, który zakończył się spektakularną eksplozją rakiety. Nie było to jednak zbyt wielkim zaskoczeniem. Oceniano bowiem, że szanse, iż rakieta wyląduje nietknięta wynoszą około 30%.
Starship SN8 wystartował wczoraj o godzinie 23:45 czasu polskiego z ośrodka testowego SpaceX w pobliżu wsi Boca Chica w Teksasie. Jego celem było osiągnięcie wysokości 12,5 kilometra, wykonanie kilku skomplikowanych manewrów – w tym odwrócenie się poziomo w celu spowolnienia opadania – powrót do pozycji pionowej i pionowe lądowanie. SN8 wykonał wszystkie zadania, z wyjątkiem ostatniego. W 6 minut i 42 sekundy po starcie doszło do wielkiej eksplozji na lądowisku. Wszystko wskazuje na to, że Starship miał podczas lądowania zbyt dużą prędkość.
Firma SpaceX uznała jednak test za sukces. Podczas lądowania ciśnienie w zbiorniku paliwowym na szczycie rakiety było zbyt niskie, przez co silniki nie wyhamowały pojazdu do odpowiedniej prędkości. Mamy jednak wszystkie dane, jakich potrzebowaliśmy. Gratulacje dla całego zespołu SpaceX, napisał na Twitterze Elon Musk. Niedługo potem dodał: Marsie, przybywamy!.
Wczorajszy test był najbardziej skomplikowany ze wszystkich dotychczasowych testów Starship. Wcześniej pojazdy te (Starhopper, SN5 i SN6) osiągały wysokość około 150 metrów. Były prostymi konstrukcjami, wyposażonymi w jeden silnik Raptor. SN8 to znacznie bardziej skomplikowany pojazd, o większych możliwościach. Korzysta on z trzech Raptorów, wyposażony jest w klapy i nos. Wszystkie te nowe elementy spisały się na medal, zapewnił Musk. Udane wznoszenie, przełączenie na górny zbiornik, precyzyjna praca klap, które naprowadziły rakietę na lądowisko, cieszył się założyciel SpaceX.
Pojazdy Starships mają w przyszłości latać na Księżyc, Marsa i w inne miejsca. Docelowo cały system będzie składał się dwóch zasadniczych elementów – pojazdu Starship, który w przyszłości będzie wyposażony w sześć silników Raptor oraz z olbrzymiej rakiety SuperHeavy, napędzanej około 30 silnikami. Oba elementy mają być wielokrotnego użytku, oba konstruowane są tak, by po starcie i lądowaniu były szybko gotowe do kolejnego startu.
SpaceX chce, by Starship i SuperHeavy były wkrótce gotowe do regularnych lotów. Musi być to nieodległa perspektywa, gdyż NASA rozważa wykorzystanie Starship podczas załogowej misji na Księżyc. Elon Musk ogłosił niedawno, że SpaceX zorganizuje pierwszą załogową misję na Marsa już w roku 2026, szybko jednak dodał, że jeśli będziemy mieli szczęście, to misja taka odbędzie się już w roku 2024.
Jeśli traktować te zapewnienia poważnie, to kolejne loty Starship muszą odbywać się często. Wiemy, że Starship SN9jest już niemal gotowa. Trwają też prace nad wersją SN10. Obie wersje będą bardzo podobne do SN8, mają jednak zawierać sporo niewielkich usprawnień. Duże zmiany przewidziane są w wersji SN15.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Od wystrzelenia Voyagerów minęło ponad 40 lat, a sondy wciąż dokonują odkryć naukowych. Fizycy z University of Iowa poinformowali, że instrumenty na obu Voyagerach zarejestrowały elektrony przyspieszone przez fale uderzeniowe pochodzące z dużych rozbłysków na Słońcu. Elektrony przemieszczają się niemal z prędkością światła, około 670 razy szybciej niż fala uderzeniowa, która je przyspieszyła.
Po nagłym przyspieszeniu elektronów zarejestrowano oscylacje fal plazmy wywołane elektronami o niskich energiach, które dotarły do czujników Voyagerów kilka dni po przyspieszonych elektronach. W końcu, miesiąc później, Voyagery zarejestrowały samą falę uderzeniową.
Fale uderzeniowe pochodziły z koronalnych wyrzutów masy. Przemieszczają się one z prędkością około 1 600 000 km/h. Nawet tak szybko poruszająca się fala uderzeniowa potrzebuje znacznie ponad roku, by dotrzeć do Voyagerów.
Zidentyfikowaliśmy elektrony, które zostały odbite i przyspieszone przez międzygwiezdne fale uderzeniowe rozprzestrzeniające się na zewnątrz od wysoce energetycznego wydarzenia na Słońcu. To nowy mechanizm, mówi współautor badań, emerytowany profesor Don Gurnett.
Dzięki temu odkryciu fizycy lepiej będą mogli zrozumieć zależność fal uderzeniowych i promieniowania kosmicznego pochodzącego z rozbłysków słonecznych czy eksplodujących gwiazd. Jest to ważne np. z punktu planowania długotrwałych misji załogowych, podczas których astronauci będą narażeni na znacznie wyższe dawki promieniowania niż to, czego doświadczamy na Ziemi.
Fizycy sądzą, że te nagle przyspieszone elektrony w medium międzygwiezdnym są odbijane od wzmocnionych linii pola magnetycznego na krawędzi fali uderzeniowej i przyspieszane przez ruch tej fali. Odbite elektrony poruszają się po spirali wzdłuż międzygwiezdnych linii pola magnetycznego, przyspieszając w miarę oddalania się od czoła fali uderzeniowej.
Sam pogląd, że fale uderzeniowe przyspieszają cząstki nie jest niczym nowym. Zasadniczą sprawą jest tutaj mechanizm oddziaływania. My odkryliśmy go w zupełnie nowym środowisku – przestrzeni międzygwiezdnej – które jest całkowicie różne od wiatru słonecznego, gdzie takie procesy były już obserwowane, dodaje Gurnett.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Eksplozja w Bejrucie była jedną z najpotężniejszych nieatomowych eksplozji wywołanych przez człowieka, informują naukowcy z Sheffield University. Brytyjscy uczeni ocenili siłę wybuchu, który przed miesiącem miał miejsce w stolicy Libanu, na 500–1100 ton TNT.
Naukowcy dokonali swojej oceny analizując materiały wideo przedstawiające sposób rozprzestrzeniania się fali uderzeniowej. Na tej podstawie uznali, że siła eksplozji mogła wynosić nawet 1/20 siły wybuchu bomby atomowej zrzuconej na Hiroszimę. Wyliczyli też, że w ciągu milisekund uwolniona została energia rzędu 1 GWh. To tyle ile w ciągu godziny generują 3 miliony paneli słonecznych lub 400 turbin wiatrowych.
Dnia 4 sierpnia bieżącego roku Bejrutem wstrząsnął olbrzymi wybuch. Eksplodowało 2750 ton nieprawidłowo przechowywanego azotanu amonu. Zginęło około 200 osób, a ponad 6000 odniosło rany. Eksplozja zniszczyła znaczną część miasta. Naukowcy z Wielkiej Brytanii mają nadzieję, że ich badania pomogą w przyszłości reagować na takie wydarzenia, gdyż dostarczą niezbędnej wiedzy o stopniu uszkodzeń infrastruktury.
Eksplozja w Bejrucie jest interesująca, gdyż jej siła znajduje się dokładnie pomiędzy siłą najpotężniejszej broni konwencjonalnej, a broni atomowej, mówi jeden z autorów badań, doktor Sam Rigby z Blast and Impact Engineering Research Group. Doktor Rigby przypomina, że najpotężniejsza broń konwencjonalna, jaką dysponują Stany Zjednoczone to GBU-43/B MOAB, której siła wybuchu odpowiada 11 tonom TNT. Wybuch w Bejrucie był zatem 10-krotnie potężniejszy niż wybuch najpotężniejszej broni konwencjonalnej i kilkunastokrotnie słabszy od wybuchu wczesnych bomb atomowych.
Najpotężniejsza nieatomowa eksplozja wywołana przez człowieka miała miejsce w 1917 roku w kanadyjskim porcie Halifax, gdy doszło do zderzenia dwóch statków, z których jeden przewoził materiały wybuchowe. Siła wybuchu była równa eksplozji 3000 ton TNT.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.