Phoebus’un test öncesi kritik zamanı

Bir şeyleri uzaya fırlatmak zordur. Motorlar ve yazılımlar, yörünge hesaplamaları ve fırlatma rampasının yanı sıra, yakıtı tutan tanklar da başlı başına bir mühendislik örneğidir. Ve ESA yakında yeni nesil roket tankları Phoebus’u test edecek.

Şunu düşünün: Avrupa’daki roketler genellikle sıvı oksijen ve sıvı hidrojenle çalışır; bunlar harika itici gazlardır, ancak sıvı haldeyken -200°C’nin altındaki aşırı sıcaklıklarda tutulmaları gerekir. Roket tanklarının bu aşırı soğutulmuş sıvıları serin tutması ve aynı zamanda mümkün olduğunca az ağırlığa sahip olması gerekiyor.

Hidrojenin birkaç başka komplikasyonu daha vardır; evrendeki en küçük molekül olduğundan ve küçük şeylerin muhafaza edilmesi zor olduğundan, hidrojen yakıt tankının insanların yapabileceği en sızdırmaz kaplardan biri olması gerekir. Hidrojen gazı da çok hafiftir, bu nedenle nispeten küçük miktarlardaki gazı depolamak için büyük hacimlere ihtiyaç duyulur, bu da tankların hafif tutulması görevini yine karmaşık hale getirir. Sıvı halde depolanan yakıt depoları, yakıtın motora doğru basınç ve sıcaklıkta ulaşmasını sağlamak için basınçlandırılır; bu nedenle, depoların yalnızca sızdırmaz ve yalıtkan olması değil, aynı zamanda güçlü olması da gerekir.

Sıvı oksijenin depolanmasını zorlaştıran ekstra bir özelliği vardır: Oldukça reaktiftir ve birçok malzemeyi hızla aşındırır. Bir roket için doğru tankı tasarlamak ve inşa etmek kolay bir iş değildir ve fırlatma sırasında daha da karmaşık hale gelir. Bir roket motorunun ateşlenmesi ve havalanması sırasında, roket yoğun bir patlamaya maruz kalır, her bir bileşen sıkıştırılır ve sallanır ve yakıt depoları, içeride etrafa saçılan sıvıları tuttukları için bundan en kötüsünü alır.

Karbon-plastik fantastik

ESA’nın Phoebus projesi, yeni nesil roket yakıt tankları için karbon fiberle güçlendirilmiş plastik arıyor. Karbon fiber malzemeler son derece hafif ve güçlü oldukları için dünyayı kasıp kavurdu, ancak şu ana kadar sıvı hidrojeni veya sıvı oksijeni depolamak için uygun şekilde sızdırmaz hale getirilemediler. ESA, MT Aerospace ve ArianeGroup’taki Avrupalı ​​ekipler artık yeni üretim teknolojilerinin yanı sıra en son teknolojiye sahip tasarım metodolojilerini kullanarak ve plastik kimyasında ince ayar yaparak bu sınırlamaların üstesinden geldi.

Phoebus, sıfırdan katman katman üretim kullanılarak inşa edilmiş, karbon fiberle güçlendirilmiş plastik bir yakıt deposu göstericisidir. Bu teknik ve yenilikçi tasarım, mühendislerin yakıt tankını destekleyici bir çerçeve içinde asılı tutan, aralarında yalıtıcı bir hava boşluğu bulunan benzersiz bir şekil oluşturmalarına olanak tanır ve yukarıdaki sorunların çoğunu tek bir ek hamlede çözer. Hafif, güçlü, sızdırmaz ve tepkimeye girmeyen Phoebus projesinin önemli bir unsuru geçen hafta teste hazırlık incelemesini geçti ve 2 m çapında bir oksijen modelinin bulunduğu teste devam edilmesi için onay verildi. Tank sanki gerçekten uçuyormuş gibi test edilecek. Benzer ölçekte bir hidrojen tankı, 2025’te tam bir üst aşamanın tam ölçekli yapısal göstericisinin test edilmesinden önce gelecek yıl test edilecek.

ESA’nın projedeki baş mühendisi Kate Underhill, “Bu projenin arkasındaki fizik, kimya ve inşaat teknikleri akıllara durgunluk verici” diyor. “Phoebus’a başladığımızda riskler yüksekti ve projenin bu aşamaya ulaşması ESA, MT Aerospace ve ArianeGroup’ta birlikte çalışan ekiplerin tek vücut halinde çalışması ve büyük bağlılığı ve bilgi birikimi sayesinde oldu.”

İtme ve çekme

Testin ilk adımı nitrojen ve ardından helyum (tankta herhangi bir sızıntı olup olmadığını tespit etmeye yardımcı olan bir gaz) ile basınçlandırmadır.

Phoebus bu testi geçerse bir sonraki adım oksijenle test yapmak olacak: “Phoebus’u Almanya’nın Unterlüß kentindeki Rheinmetall askeri test alanına taşıyacağız” diyor Kate, “orada test yapabiliriz çünkü onlar patlamalara alışkınlar… Sıvı oksijenle çalışırken işler ters giderse çok çabuk ters gider!”

Son testler, tank için en “test” olacak ve burada Almanya’nın Augsburg kentindeki MT Aerospace’de bir roket fırlatmasının yüklerini simüle etmek için kelimenin tam anlamıyla çekilecek ve itilecek. Uçuş sırasındaki durumunu tam olarak simüle etmek için tank, bu test sırasında nitrojenle doldurulacak ve basınçlandırılacak.