Iš Londono į Sidnėjų per 4 valandas: turtuolių kosmoso tilto užgaida ar realus savaitgalis su kengūromis

Skrydžio laikas iš Londono į Sidnėjų galėtų sutrumpėti 80 proc. jau 2030 metais. Tai pranešė Jungtinės Karalystės kosmoso agentūra, kuri kartu su kolegomis iš Australijos sieks sukurti pirmąjį pasaulyje „kosmoso tiltą“. Tai padaryti leis naujos kartos SABRE variklis, kurį tobulina bendrovė „Reaction Engines“.

Mokosi iš „Concorde“ klaidų

Bet kol kas nepralenkime garso ir prisiminkine tai jau padariusį „Concorde“, kuris ant žemės nutupdytas jau beveik 20 metų.

Nuo 1969 iki 2003 metų, kai nusileido paskutinį kartą, „Concorde“ pasiekė daug skirtingų rekordų ir viršgarsiniu greičiu skrido per 50 tūkstančių kartų. Pirmasis ir vienintelis komercinis viršgarsinis orlaivis pasaulyje Atlanto vandenyną galėdavo perskristi per maždaug tris valandas.

Orlaivio varikliai turėjo šildymo technologiją, kuri pridėdavo papildomo kuro paskutiniame variklio degimo ciklo etape. Taip lėktuvas pasiekdavo 2173 km/h greitį, tačiau susidaręs „garso dundėjimas“ trikdydavo ant žemės esančius gyventojus.

Orlaiviui skrendant, jis suspaudžia prieš save esantį orą. Šios bangos garso greičiu traukiasi nuo orlaivio, bet kuo greičiau lėktuvas skrenda, tuo labiau bangos „lipa“ viena ant kitos. Jei lėktuvas skrenda viršgarsiniu greičiu, visos garso bangos, kurios būtų keliavusios priešais lėktuvą, yra suspaudžiamos jo priekyje ir gale. Štai kodėl mes, kai yra viršijamas garso greitis, girdime tokį garsų dundėjimą.

Šiandien viršgarsinių orlaivių kūrėjai ieško būdų sumažinti šį triukšmą ir daugiausia vilčių deda į naujos kartos variklius.

Kosminė technologija

Tam, kad tradicinės raketos pakiltų į kosminę erdvę, jose turi būti daugybė tonų skysto deguonies, jog vyktų degimo reakcijos. Todėl kuriamos sunkios, vienkartinės raketos, kurios kildamos turi atsikratyti didžiulio svorio. Norint sukurti daugkartinius kosminius lėktuvus, galinčius į Žemės orbitą skraidinti turistus, reikia ieškoti alternatyvų.

Sinergetinis oru kvėpuojantis raketinis variklis (angl. Synergetic Air-Breathing Rocket Engine; SABRE) Žemės atmosferoje gali veikti kaip įprastinis reaktyvinis variklis – siurbti išorėje esantį deguonį tam, kad degintų turimą skystą vandenilį. Pasiekęs 25 kilometrų aukštį, jis gali įjungti raketinį režimą ir pradėti naudoti jau degalų bake laikomą skystą deguonį. Taip galima laimėti maždaug 250 tonų.

Tiesa, konstruojant „oru kvėpuojančius“ raketinius variklius, skirtus skrieti penkis kartus greičiau nei garsas, susiduriama su viena didele problema. Skrendant tokiu greičiu, iš atmosferos įtraukiamas oras, prieš patekdamas į degimo kamerą, turi būti suslėgtas. Tai įtraukto oro temperatūrą pakelia iki 1000 °C, o toks karštis gali išlydyti metalines variklio konstrukcijas.

Siekdama išspręsti šią problemą „Reaction Engines“ sukūrė aušinimo sistemą, kuri įsiurbiamą orą per mažiau nei šimtąją sekundės dalį gali atvėsinti iki minus 150 °C. Bet iškyla kita problema – ore esantys vandens garai gali užšalti į ledukus ir užkimšti variklio sistemas, tačiau bendrovės inžinieriai sugalvojo, kaip apeiti šią kliūtį.

Bendrovė „Reaction Engines“ investavo šimtus milijonų ir balandžio mėnesį variklį sėkmingai išbandė simuliuodama 3,3 karto už garsą didesnį greitį. Tai didesnis greitis už „Concorde“.

Tiesa, čia verta paminėti, kad garso greitis nėra pastovi konstanta. Kuo didesnis aukštis, tuo garso greitis mažesnis. Prie žemės jis – 1220 km/h, 12 km aukštyje – 1060 km/h. Garso greičiui įtakos turi ir temperatūra.

Atšaldytas oras yra suslegiamas iki maždaug 140 atmosferų. Per variklį plonais vamzdeliais cirkuliuojantis helis yra vėsinamas skystu vandeniliu.

Žemės atmosferoje variklis įsiurbia orą kaip ir tradiciniai reaktyvinių lėktuvų varikliai. Helis įsiurbiamą orą atvėsina iki minus 150 °C, todėl deguonis beveik pasiekia skystąją būseną. Deguonies ir skysto vandenilio degimo reakcijos kuria varomąją galią.

Lėktuvui ištrūkus iš Žemės atmosferos ir varikliui nebegalint siurbti oro iš išorės, pradedamos naudoti bake esančios skysto deguonies atsargos.

Naujausias bandymas

Kompanija išplatino pranešimą, kuriame teigiama, kad bandymu metu iki tūkstančio laipsnių įkaitusias dujas jų sukurtas aušintuvas atvėsino per dvidešimtąją sekundės dalį.

„Tai vienas didžiausių iššūkių, kurį mums pavyko įveikti. Mūsų sukurtas aušintuvas yra pats lengviausias ir efektyviausias pasaulyje“, – pranešime buvo cituojamas Markas Thomas, bendrovės vadovas.

Jis užsiminė ir apie tai, kad tokia technologija gali būti panaudota kuriant hibridinius orlaivius, kurie būtų varomi ir elektra. Tokiu atveju daugiausia dėmesio būtų skiriama ne greičiui, o ekonomiškumui. Pasak vodovo, SABRE variklis Žemės atmosferoje leis pasiekti 5 kartus didesnį greitį už garso, o, išskridus į kosmosą, greitis padidėtų dar penkis kartus.

Per pastaruosius ketverius metus ši kompanija sulaukė 120 milijonų eurų investicijų. Su ja bendradarbiauja aeronautikos flagmanai – „BAE Systems“, „Rolls-Royce“ ir „Boeing HorizonX“.

Greičio alternatyva – elektrinis vėjas

Siekiant sumažinti anglies dioksido taršą, oro transportas kelia kliūčių. Iškastiniu kuru varomi reaktyviniai ir propeleriniai lėktuvai aviacijos srityje karaliavo nuo pat pirmojo brolių skrydžio 1903 metais, tačiau Masačusetso technologijos instituto fizikų bandomas elektrinio (joninio) vėjo lėktuvas situaciją gali pakeisti. 2018 metų antroje pusėje jis tapo pirmuoju daugiau nei kelis gramus sveriančiu ir judančių dalių neturinčiu „lėktuvu“, atlikusiu nepertraukiamą skrydį.

Šis lėktuvas, pavadintas „Version Two“ („Antroji versija“), yra varomas elektroaerodinamikos: galingos ličio polimerų baterijos generuoja aukštą įtampą, kuri jonizuoja atmosferoje esantį azotą. Tai sukuria elektrinį vėją, kuriame perkrauti jonai susitrenkia su neutraliomis oro molekulėmis, iš jų atima elektronus ir suformuoja naujai jonizuotas daleles, traukiamas lėktuvo gale esančių neigiamą krūvį turinčių elektrodų. Taip sukuriama tyli lėktuvą į priekį varanti jėga.

„Version Two“ pirmojo bandymo metu nuskrido tik 60 metrų, tačiau šio modelio sukūrimas yra milžiniškas žingsnis į priekį, siekiant sumažinti mūsų priklausomybę nuo vidaus degimo variklių. Jeigu elektrinio vėjo lėktuvus pavyktų padidinti neprarandant pakankamos varomosios jėgos, ši technologija galėtų tapti esmine vystant elektrines ir hibridines lėktuvų varos sistemas.

„Version Two“ sveria vos daugiau nei 2,45 kilogramo, tačiau tam, kad būtų išgautas pakilti pakankamas elektrinis vėjas, baterijos turi generuoti 40 tūkst voltų. Šiuo metu didysis klausimas – ar reikės išgauti dar didesnę įtampą, o galbūt įmanoma procesą padaryti efektyvesnį, kad jam reiktų mažesnės įtampos? Jeigu pasiteisintų antrasis pasirinkimas, tuomet galimybė sukurti visiškai elektrinį, po visą pasaulį tiek turistus, tiek kitus keleivius skraidinantį tolimo nuotolio keleivinį lėktuvą yra gana reali.