新型Ouroborous-3自毀式火箭可以吞噬自身以取得額外燃料
如果格拉斯哥大學工程師開發的新型火箭在燃燒過程中似乎變小了,那不是你的眼睛在作怪。它確實在變小。新型Ouroborous-3 火箭發動機可以透過在燃燒過程中吞噬自身來節省燃料。
在儒勒-凡爾納的經典小說《八十天環遊世界》中,菲尼亞斯-福格在橫渡大西洋時,由於他乘坐的船沒煤了,他的環球旅行賭注面臨著失敗的危險。他的解決辦法是買下這艘船,然後燒掉船上所有的木製部件,當他到達愛爾蘭時,這艘船隻剩下一個金屬骨架。
在英國航太局和科學與技術設施委員會的資助下,格拉斯哥大學正在將這項方案的升級版本轉化為實用的方法,以便更有效地將有效載荷發射到太空。
這個想法並不新鮮。自1938年以來,它就一直存在,但直到2018年,格拉斯哥團隊才與烏克蘭第聶伯國立大學(Dnipro National University)合作,使工程技術達到了在桌上型設備上運行的程度。現在,他們又邁出了新的一步,研製出了一種無支撐火箭發動機,這種發動機在穩定運轉、節流、脈動和重啟的同時,還能自我供能。
格拉斯哥大學的Ouroborous-3 動畫
Ouroborous-3之所以能自我消耗,是因為它的機身由高密度聚乙烯塑膠管組成,而引擎的廢熱將塑膠管熔化。熔化的塑膠與液態氧和丙烷混合後送入燃燒室。據研究小組稱,最棘手的是如何讓塑膠機身在火箭收縮時保持形狀而不發生彎曲。
所有這些自噬工程背後的原理是,火箭的大部分重量由將火箭本身和有效載荷升離地面所需的推進劑組成。此外,還需要更多的燃料來提升火箭、有效載荷和燃料。如此循環往復。
透過燃燒火箭的碎片,不僅可以提供更多的燃料,還可以減輕運載火箭的重量,從而可以增加有效載荷或將有效載荷提升到更高的軌道。這使得某些任務,如發射奈米衛星群,變得更經濟實惠。
Ouroborous-3 的最新測試是在金泰爾半島皇家空軍馬赫里哈尼什基地的馬赫實驗室進行的,它產生了22.5 磅的推力。
格拉斯哥大學詹姆斯-瓦特工程學院的帕特里克-哈克內斯(Patrick Harkness)教授說:”這些成果是在開發全功能自噬菌體火箭發動機的道路上邁出的奠基性一步。這些未來的火箭可以有廣泛的應用,這將有助於推進英國發展成為太空產業重要參與者的雄心。”
“傳統火箭的結構佔其總質量的5% 到12%。我們的測試表明,Ouroborous-3 可以燃燒自身結構質量中非常相似的部分作為推進劑。如果我們至少能將其中一部分質量用於有效載荷,這將是未來火箭設計的一個引人注目的前景。”
測試結果已在美國航空航天協會科學與技術論壇上公佈。
下面的影片展示了Ouroborous-3 火箭發動機的試射情況。