Ke Infinity & Di Luar! Enjin Roket Baru Menjanjikan Perjalanan Angkasa Yang Lebih Baik

2023 Pengarang: Isabella Ferguson | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-08-03 14:11

Penyelidik di University of Central Florida mengatakan bahawa mereka telah mengembangkan sistem pendorong roket canggih yang pernah dianggap mustahil. Dikenali sebagai mesin roket peledakan berputar, ia akan membolehkan roket tahap atas untuk misi angkasa menjadi lebih ringan, bergerak lebih jauh, dan terbakar dengan lebih bersih. Penyelidikan ini diterbitkan baru-baru ini dalam jurnal Combustion and Flame.

"Kajian ini menyajikan, untuk pertama kalinya, bukti eksperimen mengenai letupan hidrogen dan pendorong oksigen yang selamat dan berfungsi dalam enjin roket peledakan berputar," kata Kareem Ahmed, penolong profesor di Jabatan Kejuruteraan Mekanikal dan Aeroangkasa di UCF yang mengetuai penyelidikan.

Ledakan berputar adalah letupan berterusan Mach 5 (lima kali kelajuan suara) yang berputar di sekitar bahagian dalam mesin roket yang diperbuat daripada tembaga dan tembaga. Letupan itu dilakukan dengan memasukkan hidrogen dan pendorong oksigen ke dalam sistem dengan jumlah yang tepat, menurut UCF Today.

Sistem ini meningkatkan kecekapan mesin roket sehingga lebih banyak tenaga dihasilkan menggunakan lebih sedikit bahan bakar daripada mesin roket tradisional. Kurang bahan bakar bermaksud kurang berat badan. Berat yang kurang bermaksud muatan yang lebih tinggi atau jarak yang lebih panjang, semuanya dengan pengurangan pelepasan.

Walaupun konsep mesin roket peletaran berputar telah wujud lebih dari 50 tahun, para penyelidik adalah yang pertama menunjukkan bahawa teknologi dapat berfungsi di luar makmal. Terobosan mereka adalah hasil pengimbangan kadar di mana hidrogen dan oksigen dilepaskan ke dalam mesin dengan teliti.

"Kita harus menyesuaikan ukuran jet yang melepaskan propelan untuk meningkatkan pencampuran untuk campuran hidrogen-oksigen tempatan," kata Ahmed. "Jadi, apabila letupan berputar datang untuk campuran segar ini, ia masih berterusan. Kerana jika anda mempunyai campuran komposisi anda sedikit, ia akan cenderung membara, atau membakar perlahan dan bukannya meletup."

Untuk mengesahkan penemuan mereka, pasukan menyuntikkan alat pelacak ke dalam aliran bahan bakar hidrogen dan menangkap gelombang peledakan menggunakan kamera berkelajuan tinggi. "Anda memerlukan pelacak untuk benar-benar melihat letupan yang berlaku di dalam dan mengesan pergerakannya," kata Ahmed. "Mengembangkan kaedah ini untuk mencirikan dinamika gelombang ledakan adalah sumbangan lain dari artikel ini."

William Hargus, ketua Program Rotating Detonation Rocket Engine Laboratorium Penyelidikan Tentera Udara, adalah pengarang bersama kajian ini dan mula bekerja dengan Ahmed pada projek itu musim panas lalu. Sebagai spektroskopi penggerak maju, saya mengenali beberapa cabaran unik dalam pemerhatian struktur peletapan hidrogen. Setelah berunding dengan Profesor Ahmed, kami dapat merumuskan alat eksperimen yang sedikit diubah suai yang secara signifikan meningkatkan kekuatan isyarat yang relevan,”katanya.

Hasil penyelidikan ini telah memberi kesan di seluruh komuniti penyelidikan antarabangsa. Beberapa projek kini memeriksa semula pembakaran hidrogen hidrogen di dalam mesin roket detonasi berputar kerana hasil ini. Saya sangat bangga dapat dikaitkan dengan penyelidikan berkualiti tinggi ini,”tambah Hargus.