Wybuchowe testy w projekcie rakiety Nova

Flight Termination System (FTS) to system przerwania lotu rakiety, gdy ta podczas lotu zacznie stanowić zagrożenie dla ludzi lub infrastruktury naziemnej. Powodem do uruchomienia systemu i eksplozji rakiety może być awaria lub zmiana trajektorii lotu.

FTS jest jednym z kluczowych systemów w rakietach nośnych, wpływających na bezpieczeństwo. Nic więc dziwnego, że firma Stoke Space, pracująca nad innowacyjną rakietą Nova, opublikowała nagranie z testów, któremu towarzyszą humorystyczna muzyka i filmowe efekty dźwiękowe.

„System FTS jest elementem autonomicznego systemu bezpieczeństwa lotu (AFSS) firmy Nova, który stale monitoruje trajektorię lotu pojazdu, sprawdzając, czy nie przekracza ona ustalonych wcześniej limitów bezpieczeństwa, i w razie potrzeby autonomicznie wydaje polecenie przerwania lotu.” - przekazało Stoke Space w mediach społecznościowych.

System w pełni wielokrotnego użytku

System nośny opracowywany przez Stoke Space ma być systemem w pełni wielokrotnego użytku. Nova będzie mieć 40,2 m wysokości i 4,2 m średnicy. Będzie to system nośny o średnim udźwigu, zdolny wynieść na niską orbitę okołoziemską (LEO) do 3 t przy ponownym użyciu obu stopni lub do 7 t w konfiguracji jednorazowej.

W dolnym segmencie znajduje się 7 silników Zenith zasilanych materiałem pędnym LNG (głównie metan) i ciekły tlen oraz wykorzystujących cykl etapowego spalania z pełnym przepływem (ang. full-flow staged combustion cycle; FFSC). Tego typu jednostka posiada dość skomplikowaną konstrukcję, ale charakteryzuje się dużą wydajnością. Cykl ten zastosowano również w silnikach Raptor w rakiecie Starship/Super Heavy.

Ciekawym rozwiązaniem jest górny stopień rakiety Nova, Andromeda 2, a dokładnie jego osłona termiczna i jej współpraca z silnikami. Osłona termiczna jest kluczowym elementem w statkach kosmicznych powracających na Ziemię, ponieważ chroni je przed ekstremalnym nagrzewaniem podczas wejścia w atmosferę. W niektórych przypadkach osłona ulega kontrolowanemu spalaniu. Wówczas jest nazywana osłoną ablacyjną.

Przykładowo w załogowej kapsule Orion system ablacyjny jest wykonany z materiału Avcoat, wykonanego z włókien szklanych (uformowanych w plastry miodu), wypełnionych materiałem ablacyjnym. Materiał ablacyjny tworzą termoodporne polimery, tj. żywice fenolowe, specyficzne rodzaje żywic epoksydowych, silikony. W tym przypadku jest to żywica epoksydowo-nowolakowa.

O osłonie termicznej Oriona więcej opowiada mgr inż. Agata Białek, starszy specjalista z Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk.

Co planuje Stoke Space?

Stoke Space postawił na inne rozwiązanie, sprawdzone w lotach kosmicznych. Górny stopień rakiety Nova będzie posiadał metalową osłonę termiczną, chłodzoną regeneracyjnie. W jej wnętrzu znajdują się kanały, przez które przepływa kriogeniczne paliwo, czyli ciekły wodór. 24 silniki zostały zamontowane na obwodzie segmentu.

Rozmieszczenie silników jest również ciekawym rozwiązaniem, szczególnie jeśli Stoke Space wykorzysta metodę „hot-staging” do separacji stopni. Polega ona na uruchomieniu silników górnego stopnia jeszcze przed odłączeniem dolnego.

Rozmieszczenie silników w ten sposób miało na celu wyeliminowanie segmentu (często nazywanego pierścieniem) między stopniami rakiety, który zapewnia drogę ucieczki dla spalin wyrzucanych z silników górnego segmentu. Dobrze obrazuje to poniższa grafika.

Stoke Space stoi przed wieloma wyzwaniami, w tym rozbudową infrastruktury naziemnej. Sukces może przyciągnąć wielu klientów, a możliwość wielokrotnego użycia nie tylko dolnego, ale i górnego stopnia znacząco obniży koszty misji i skróci czas oczekiwania na start.