Silnik Raptor po europejsku? ArianeGroup podejmuje wyzwanie

Podpisanie umowy miało miejsce we wtorek, 17 czerwca 2025 r. ArianeGroup stanie na czele konsorcjum, w skład którego wejdą m. in. firmy SiriusSpace i Pangea Aerospace. Celem współpracy będzie opracowanie wstępnego projektu i dwóch demonstratorów silnika na mieszankę paliwa ciekły metan i ciekły tlen (methalox), wykorzystującego cykl etapowego spalania z pełnym przepływem (ang. full-flow staged combustion cycle; FFSC).

Europejski odpowiednik silnika Raptor

Cykl FFSC oraz paliwo methalox są wykorzystywane w m. in. silniku Raptor, który napędza segmenty najpotężniejszej rakiety na świecie - Starship/Super Heavy. Tego typu jednostka posiada dość skomplikowaną konstrukcję, ale jest charakteryzuje się dużą wydajnością. Jej konstrukcja obejmuje dwie turbiny, które napędzają pompy do wtryskiwania paliwa i utleniacza do dwóch przedspalaczy (ang. pre-burner): z gazem bogatym w paliwo i gazem bogatym w utleniacz. Turbiny są zasilane gazami z przedspalaczy.

Materiały w przedspalaczach celowo nie są jednak spalane w całości. Pre-burner z gazem w bogatym w paliwo zawiera duże ilości niespalonego paliwa i analogicznie utleniacza. Spaliny oraz reszta paliwa i utleniacza wędrują kanałami do komory spalania, gdzie następuje pełne spalanie. Cykl ten charakteryzuje się nie tylko łatwiejszym chłodzeniem, co wynika z przepływu dużych ilości materiałów pędnych, ale i generowaniem bardzo dużego ciągu.

Zasadniczo podobnie będzie działał silnik od ArianeGroup, opracowywany w ramach projektu ASTRE (Advanced Staged-Combustion Technologies for Reusable Engines). Z komunikatu prasowego wynika, że jednostka będzie dwa razy mocniejsza od silnika Vulcain 2.1 z rakiety Ariane 6, generując ciąg o sile 1,96 - 2,94 MN.

Data zakończenia projektu pozostaje nieznana. Konsorcjum opracuje szczegółową dokumentację oraz dwa demonstratory: pierwszy w mniejszej skali oraz drugi w wersji docelowej. „Na rozwijającym się rynku wyrzutni wymagania dotyczące ładowności rosną. Pojazdy startowe będą większe, a ich silniki mocniejsze.” - skomentowała Valérie de Korver, wiceprezes ds. programów napędów na paliwo ciekłe w ArianeGroup.

Pierwszy w Europie?

Na świecie jest kilka podmiotów, które pracują nad silnikami z cyklem FFSC. Najlepszym przykładem jest SpaceX, która regularnie przeprowadza testy statyczne, uruchamiając Raptory w segmentach rakiety Starship/Super Heavy. Innym przykładem jest jednostka Zenith od amerykańskiej firmy Stoke Space, natomiast napędzana przez nią rakieta Nova dopiero oczekuje na swój debiut. Próby podejmowali również Sowieci z silnikiem RD-270, który ostatecznie został porzucony.

W Europie również prowadzone są tego typu projekty, a ArianeGroup nie będzie jedynym podmiotem. Nad silnikiem zasilanym mieszanką methalox, wykorzystującym cykl FFSC pracuje również francusko-niemiecki start-up The Exploration Company. W lutym 2025 r. firma zakończyła kilkutygodniową kampanię testową przedspalacza z mieszanką bogatą w utleniacz do silnika Typhoon. The Exploration Company wskazało, że wykonano łącznie 16 testów, w tym pełne uruchomienie, osiągając stabilne spalanie do 16 sekund. Projekt jest współfinansowany przez francuską agencję CNES.