Vista dall'alto dell'EZ-Rocket. Guarda altre foto di EZ-Rocket. Foto per gentile concessione di XCOR Aerospace Andare nello spazio è costoso - circa $ 10, 000 per libbra, infatti. Quindi fino a poco tempo fa solo i governi potevano permettersi di andare nello spazio. Ma nel 2004, il veicolo spaziale commerciale SpaceShipOne ha effettuato due voli suborbitali nello spazio esterno, vincendo l'Ansari X Prize da 10 milioni di dollari. SpaceShipOne è caduto da un aereo tra circa 46, 000 a 48, 000 piedi, accese il suo motore a razzo, viaggiato a 150, 000 piedi, rientrò nell'atmosfera terrestre e planò su un atterraggio. Ma può un veicolo spaziale commerciale decollare da solo da terra, viaggiare nello spazio e atterrare di nuovo su una pista? Questo è l'obiettivo di XCOR Aerospace, e inizia con l'EZ-Rocket.
In questo articolo, impareremo a conoscere la tecnologia alla base dell'EZ-Rocket e vedremo come XCOR prevede di espandere questa tecnologia in futuro.
L'EZ-Rocket è il primo aereo a razzo costruito e pilotato privatamente, e funge da banco di prova per le nuove tecnologie. XCOR Aerospace ha progettato l'EZ-Rocket, che hanno modificato dall'aereo Long-EZ di Bert Rutan. Il Long-EZ è un kit aeronautico autocostruito prodotto dalla fabbrica aeronautica di Rutan. È un'ala fissa aereo canard , il che significa che il suo piano di coda è davanti alle sue ali invece che dietro di esse. Questo conferisce all'aereo buone caratteristiche di planata, rendendolo ideale per un aereo a razzo.
Un Rutan Long-EZ 160 con il suo piano di coda davanti al pilota Foto di pubblico dominio di Adrian Pingstone Le modifiche dell'EZ-Rocket includevano quanto segue:
Componenti principali di EZ-Rocket Foto per gentile concessione di XCOR Aerospace Rutan ha aggiunto il serbatoio del carburante esterno perché i serbatoi originali Long-EZ non erano progettati per contenere alcol o resistere ad alta pressione. Ha aggiunto i serbatoi di ossigeno perché i motori a razzo devono trasportare la propria scorta di ossigeno (i motori degli aeroplani ottengono il loro ossigeno dall'atmosfera).
Motori EZ-Rocket e serbatoi di ossigeno Foto per gentile concessione di XCOR Aerospace Ogni motore a razzo sull'EZ-Rocket produce 400 libbre di spinta, o forza (ogni Motore principale dello Space Shuttle , o SSME, produce circa 375, 000 libbre di spinta). I motori a razzo non hanno bisogno di produrre l'enorme quantità di forza che fa lo space shuttle perché non devono sollevare tanta massa come fa lo space shuttle. Come i motori della navetta spaziale, I motori di EZ-Rocket sono raffreddato in modo rigenerativo . Ciò significa che il combustibile liquido freddo viene pompato intorno alle camere di combustione per rimuovere il calore in eccesso e impedirne la fusione. L'EZ-Rocket trasporta abbastanza carburante per soli 3,5 minuti di tempo di combustione del razzo.
Vedremo esattamente come funziona l'EZ-Rocket in seguito.
Il carburante e l'ossidanteLa scelta di ossigeno liquido e alcol (o LOX/alcool) come ossidante e carburante per l'EZ-Rocket presenta diversi vantaggi. Ha un impulso specifico da 250 a 270 secondi (l'impulso specifico è l'unità di spinta per unità di propellente consumata nel tempo). In contrasto, la combinazione idrogeno liquido/ossigeno liquido della navetta ha un impulso specifico di 453 secondi. Più lungo è il tempo di impulso, più efficiente è il carburante e più veloce può andare il razzo. Inoltre, questo tipo di motore non necessita di un raffreddamento criogenico esteso sia per il carburante che per l'ossidante. Ciò rende lo stoccaggio e il rifornimento dell'EZ-Rocket più rapido ed efficiente.
L'EZ-Rocket al decollo Foto per gentile concessione di XCOR Aerospace Quando il pilota (di solito il fratello di Bert Rutan, Dick) avvia l'EZ-Rocket, l'alcol scorre sotto pressione dal serbatoio del carburante al motore a razzo. Una pompa a pistone pompa l'ossigeno liquido nel motore. XCOR ha dovuto progettare una pompa unica perché le turbopompe utilizzate in altri motori a razzo sono troppo grandi. Quindi un accenditore elettrico accende il carburante e l'ossidante. Inizia la combustione. e i gas caldi lasciano l'ugello del razzo sul retro, generando la spinta. Con entrambi i motori in funzione (generando 800 libbre di spinta), ci vogliono 20 secondi e 1650 piedi (500 metri) di pista per decollare.
L'EZ-Rocket decolla, vola, e atterra come un aereo convenzionale, con alcune eccezioni:
In una prova, il pilota ha eseguito un a manovra tocca e vai -- è atterrato sulla pista senza energia, rotolato diverse centinaia di piedi, riaccese il motore a razzo e ripartì. L'EZ-Rocket ha eseguito con successo 15 voli e una serie di test, comprese le manovre touch-and-go e una manovra di interruzione in volo. Ha anche dimostrato le sue capacità in occasione di spettacoli aerei, inclusa la X-Cup Rocket Racing Exposition del 2005 nel New Mexico.
Un test del motore LOX/alcool dell'EZ-Rocket. La serie di anelli nel pennacchio sono diamanti shock, o dischi Mach, che si verificano quando la pressione del pennacchio di scarico è inferiore alla pressione atmosferica. Foto per gentile concessione di XCOR Aerospace Mentre l'EZ-Rocket è stato costruito sulla cellula Long-EZ, non è mai stato inteso per uso personale, solo come banco di prova per nuove tecnologie. Ma come qualsiasi aereo o veicolo spaziale, ci devono essere dispositivi di sicurezza integrati per soddisfare le esigenze di emergenza più frequenti come un incendio al motore o un guasto al motore. L'EZ-Rocket ha un sensore antincendio ultravioletto nel vano motore collegato al cruscotto, che avvisa il pilota di qualsiasi incendio nel motore. Due grandi bottiglie di elio pressurizzato nella baia vengono utilizzate come estintori quando il pilota preme un interruttore sul quadro strumenti. Ogni motore ha i propri sistemi di controllo e può essere acceso e spento indipendentemente (l'EZ-Rocket può salire su un motore). Ogni motore ha anche uno scudo antiesplosione in Kevlar e un sensore di bruciatura che segnala al pilota quando il carburante è finito.
Se necessario, il pilota può depressurizzare entrambi i serbatoi di carburante e scaricare l'alcol e/o l'ossigeno liquido nell'atmosfera. Può anche spegnere il carburante di entrambi i motori se c'è un incendio o un motore non si spegne. Le valvole principali e l'accenditore sono collegate per evitare che i gas si raccolgano nella camera di combustione e si accendano inavvertitamente, e le valvole del propellente sono collegate insieme per coordinare la fasatura delle valvole. Il tettuccio può aprirsi rapidamente e il pilota ha un paracadute nel caso debba uscire dall'EZ-Rocket.
XCOR ha testato con successo molte di queste caratteristiche di sicurezza nella manovra di interruzione in volo. Ora l'azienda sta costruendo sul successo dell'EZ-Rocket con due nuovi progetti. Impareremo su questi nella prossima sezione.
Un poster per Leading Edge Rocket Racing, la prima squadra della Rocket Racing League Immagine per gentile concessione di Rocket Racing League L'EZ-Rocket ha effettuato i suoi ultimi voli testando nuove tecnologie per aerei a razzo. XCOR Aerospace sta ora passando a due nuovi progetti:lo sviluppo di razzi da corsa e un veicolo spaziale suborbitale.
Dott. Peter Diamandis, fondatore dell'Ansari X-Prize, ha stabilito il Rocket Racing League (RRL) con Granger Whitelaw, due volte campione della 500 Miglia di Indianapolis. Diamandis e Whitelaw prevedono un'ampia copertura televisiva e un'ampia affluenza di pubblico come quelli della NASCAR. I Rocket Racers correranno in tutto il mondo in eventi indipendenti, su un'altezza di 5000 piedi, pista lunga due miglia. I tifosi vedranno gli aerei volare attraverso un percorso virtuale realizzato da Sportvision (la stessa società che ha realizzato la linea "1st and 10" sui campi da calcio). La stagione culminerà in una corsa al campionato per un montepremi di 2 milioni di dollari alla X Prize Cup, un evento annuale che si tiene a Las Cruces, Nuovo Messico.
La Rocket Racing League stimolerà lo sviluppo di nuove tecnologie da parte di aziende private e ispirerà nuove generazioni di scienziati missilistici. Durante la X-Prize Cup del 2005 sono state eseguite dimostrazioni di test di corse di razzi. Nel gennaio 2006, la Rocket Racing League ha annunciato un concorso per i fan per nominare il primo Mark-1 X-Racer. Il premio include un pass VIP di un anno per tutti gli eventi della Rocket Racing League. Il vincitore sarà annunciato nell'ottobre 2006, quando il Mark-1 X-Racer viene rivelato al pubblico per la prima volta.
Rappresentazione artistica di una sede della Rocket Racing League Immagine gentilmente concessa da Rocket Racing League 
Il veicolo di sviluppo Mark-1 X-Racer Foto per gentile concessione della Rocket Racing League Il prossimo progetto di XCOR Aerospace è la creazione di un aereo spaziale suborbitale, Xero. Hanno identificato tre mercati che potrebbero beneficiare di un prezzo economico, veicolo di lancio riutilizzabile:
Rappresentazione artistica dello Xerus Immagine per gentile concessione di XCOR Aerospace Xerus utilizzerà diversi motori principali per raggiungere un'altitudine di 100 miglia (circa 65 km), poi costeggiare a 130 miglia (circa 100 km). Raggiungerà una velocità massima di Mach 4, circa 10 volte più veloce dell'EZ-Rocket, e decollerà e atterrerà come un aereo convenzionale. Una volta fuori dall'atmosfera, l'imbarcazione utilizzerà propulsori a razzo da 50 libbre per le manovre (controlli di assetto). Xerus utilizzerà la tecnologia dei razzi a propellente liquido come quella sviluppata e testata su EZ-Rocket. Utilizzerà anche pompe a pistone sia per il carburante che per l'ossidante (EZ-Rocket ne usa solo una per l'ossidante). XCOR sta sviluppando questa tecnologia per la NASA e il Dipartimento della Difesa.
Rappresentazione artistica dello Xerus che lancia un piccolo carico utile Foto per gentile concessione di XCOR Aerospace Una volta che XCOR ha terminato il progetto per Xerus, prevede un programma di 20 voli di prova.
Per ulteriori informazioni sull'EZ-Rocket, la Rocket Racing League, Xerus e argomenti correlati, controlla i link nella pagina successiva.
Aerei a razzo del passatoI tedeschi svilupparono aerei a razzo - il Lippisch Ente e il Messerschmitt Me 163 B e C - insieme a motori a reazione durante la seconda guerra mondiale. Questi aerei hanno raggiunto velocità di 600 miglia orarie (966 km/h), appena sotto la velocità del suono. L'Unione Sovietica ha anche sperimentato con aerei a razzo, e i giapponesi svilupparono persino un bombardiere Kamikaze a propulsione a razzo.
Dopo la seconda guerra mondiale, gli aerei a razzo sono stati usati sperimentalmente per testare le prestazioni degli aerei a velocità ipersoniche. Il 14 ottobre, 1947, Chuck Yeager è stato il primo a rompere la barriera del suono nell'aereo a razzo Bell X-1.
Forse l'aereo a razzo più famoso era l'X-15 della NASA. L'X-15 è stato costruito per ricercare l'aerodinamica, stabilità, controlli di volo, il riscaldamento, e gli effetti fisiologici dell'alta velocità, volo ad alta quota. Ha effettuato 199 voli tra il giugno 1959 e l'ottobre 1968 e l'altitudine impostata (354, 200 piedi, o 67 miglia) e velocità (4520 mph, o Mach 6.7) record per pilotato, volo ipersonico. Le informazioni del programma sono state utili per sviluppare il Mercurio, Gemelli, Programmi Apollo e Space Shuttle.
Per saperne di più
Fonti
Grazie a Charles Scott Williams per il suo aiuto con questo articolo.
