Ovanifrån av EZ-raketten. Se fler EZ-Rocket-bilder. Foto med tillstånd av XCOR Aerospace Att gå till rymden är dyrt - cirka $ 10, 000 per pund, faktiskt. Så tills nyligen, bara regeringar hade råd att gå ut i rymden. Men 2004, det kommersiella rymdfarkosten SpaceShipOne gjorde två sub-orbitalflygningar till yttre rymden, vinna Ansari X -priset på 10 miljoner dollar. SpaceShipOne tappade från ett flygplan mellan cirka 46, 000 till 48, 000 fot, tända sin raketmotor, reste till 150, 000 fot, kom in igen i jordens atmosfär och gled till en landning. Men kan en kommersiell rymdfarkost lyfta på egen hand från marken, resa ut i rymden och landa igen på en landningsbana? Det är målet med XCOR Aerospace, och det börjar med EZ-Rocket.
I den här artikeln, vi kommer att lära oss om tekniken bakom EZ-Rocket och se hur XCOR planerar att utöka denna teknik i framtiden.
EZ-Rocket är det första privatbyggda och flugna raketplanet, och fungerar som testbädd för ny teknik. XCOR Aerospace designade EZ-Rocket, som de modifierade från Bert Rutans Long-EZ-flygplan. Long-EZ är ett hembyggt flygplan som tillverkas av Rutans flygplanfabrik. Det är en fastvingad canardflygplan , vilket innebär att svansplanet ligger framför vingarna istället för bakom dem. Detta ger planet goda glidegenskaper, vilket gör den idealisk för ett raketplan.
En Rutan Long-EZ 160 med svansplanet före piloten Foto från offentligt område av Adrian Pingstone EZ-Rockets modifieringar inkluderade följande:
EZ-Rocket huvudkomponenter Foto med tillstånd av XCOR Aerospace Rutan lade till den externa bränsletanken eftersom de ursprungliga Long-EZ-tankarna inte var utformade för att hålla alkohol eller motstå högt tryck. Han lade till syretankarna eftersom raketmotorer måste bära sin egen syretillförsel (flygmotorer får sitt syre från atmosfären).
EZ-Rocket-motorer och syretankar Foto med tillstånd av XCOR Aerospace Varje raketmotor på EZ-Rocket ger 400 kilo dragkraft, eller kraft (var Rymdfärjan Huvudmotor , eller SSME, producerar cirka 375, 000 pund dragkraft). Raketmotorer behöver inte producera de enorma mängder kraft som rymdfärjan gör eftersom de inte behöver lyfta så mycket massa som rymdfärjan gör. Liksom rymdfärjans motorer, EZ-Rockets motorer är kyls regenerativt . Detta innebär att det kalla flytande bränslet pumpas runt förbränningskamrarna för att avlägsna överskottsvärme och förhindra att det smälter. EZ-Rocket bär tillräckligt med bränsle för endast 3,5 minuters raketförbränningstid.
Vi ska titta på exakt hur EZ-Rocket fungerar nästa.
Bränslet och oxidatornValet av flytande syre och alkohol (eller LOX/alkohol) som oxidationsmedel och bränsle för EZ-Rocket har flera fördelar. Den har en specifik impuls på 250 till 270 sekunder (specifik impuls är tryckenheterna per enheter drivmedel som förbrukas över tid). I kontrast, skyttelens kombination av flytande väte/flytande syre har en specifik impuls på 453 sekunder. Ju längre impulstiden, ju effektivare bränsle och desto snabbare kan raketen gå. Dessutom, denna typ av motor behöver inte omfattande kryogen kylning för både bränsle och oxidationsmedel. Detta gör lagring och tankning av EZ-Rocket snabbare och effektivare.
EZ-Rocket på start Foto med tillstånd av XCOR Aerospace När piloten (vanligtvis Bert Rutans bror, Dick) startar EZ-Rocket, alkohol rinner under tryck från bränsletanken in i raketmotorn. En kolvpump pumpar det flytande syret in i motorn. XCOR var tvungen att designa en unik pump eftersom turbopumpar som används i andra raketmotorer är för stora. Sedan tänder en elektrisk tändare bränslet och oxidatorn. Förbränningen börjar. och de heta gaserna lämnar raketmunstycket på baksidan, genererar dragkraften. Med båda motorerna igång (genererar 800 kilo dragkraft), det tar 20 sekunder och 1650 fot (500 meter) bana att lyfta.
EZ-Rocket tar fart, flyger, och landar som ett vanligt flygplan, med några undantag:
I ett test, piloten utförde a touch-and-go-manöver - han rörde sig på banan utan ström, rullade flera hundra fot, tända raketmotorn igen och lyfte igen. EZ-Rocket har framgångsrikt utfört 15 flygningar och ett antal tester, inklusive touch-and-go-manövrer och en manöver för avbrott under flygning. Det har också visat sina förmågor på flygutställningar, inklusive X-Cup Rocket Racing Exposition 2005 i New Mexico.
En testeld av EZ-Rockets LOX/alkoholmotor. Seriens ringar i plymen är chockdiamanter, eller Mach -diskar, som uppstår när avgasrörets tryck är lägre än atmosfärstrycket. Foto med tillstånd av XCOR Aerospace Medan EZ-Rocket byggdes på Long-EZ flygplan, den var aldrig avsedd för personligt bruk - bara som en testbädd för ny teknik. Men som alla flygplan eller rymdfarkoster, Det måste finnas inbyggda säkerhetsfunktioner för att möta de vanligaste nödbehovet, till exempel brand i motorn eller motorfel. EZ-Rocket har en ultraviolett brandgivare i motorrummet ansluten till instrumentpanelen, som larmar piloten om brand i motorn. Två stora flaskor med helium under tryck i viken används som brandsläckare när piloten kastar en strömbrytare på instrumentpanelen. Varje motor har sina egna styrsystem och kan slås på och av oberoende (EZ-Rocket kan klättra på en motor). Varje motor har också en sprängsköld av Kevlar och en genombränningssensor som signalerar piloten när bränslet är borta.
Om nödvändigt, piloten kan trycksätta båda bränsletankarna och ventilera alkoholen och/eller det flytande syret i atmosfären. Han kan också stänga av bränsle till båda motorerna om det är brand eller en motor inte stängs av. Huvudventilerna och tändaren är kopplade för att förhindra att gaser samlas i förbränningskammaren och antänds oavsiktligt, och drivventilerna är sammanlänkade för att koordinera ventiltimingen. Kapellet kan öppnas snabbt och piloten har en fallskärm om han måste lämna EZ-raketten.
XCOR testade framgångsrikt många av dessa säkerhetsfunktioner i avbrottsmanöver under flygning. Nu bygger företaget på framgången för EZ-Rocket med två nya projekt. Vi lär oss mer om dessa i nästa avsnitt.
En affisch för Leading Edge Rocket Racing, det första Rocket Racing League -laget Bild med tillstånd av Rocket Racing League EZ-Rocket har gjort sina sista flygningar för att testa nya raketplanstekniker. XCOR Aerospace går nu vidare till två nya projekt:utveckling av raketåkare och ett suborbital rymdfarkoster.
Dr Peter Diamandis, grundare av Ansari X-priset, har etablerat Rocket Racing League (RRL) med Granger Whitelaw, en tvåfaldig Indianapolis 500-mästare. Diamandis och Whitelaw föreställer sig bred tv -täckning och stort publikdeltagande som NASCAR. Rocket Racers kommer att tävla över hela världen i oberoende evenemang, på en 5000 fot hög, två mil lång bana. Fans kommer att se planen flyga genom en virtuell bana som skapats av Sportvision (samma företag som skapade linjen "1:a och 10" på fotbollsplaner). Säsongen kommer att kulminera i ett mästerskapstävling för en handväska på 2 miljoner dollar vid X Prize Cup, ett årligt evenemang som hålls i Las Cruces, New Mexico.
Rocket Racing League kommer att väcka utvecklingen av ny teknik från privata företag och inspirera nya generationer av raketforskare. Rakettävlingstestdemonstrationer utfördes vid X-Prize Cup 2005. I januari 2006, Rocket Racing League tillkännagav en tävling för fans att utse den första Mark-1 X-Racer. I priset ingår ett ettårigt VIP-pass till alla Rocket Racing League-evenemang. Vinnaren meddelas i oktober 2006, när Mark-1 X-Racer avslöjas för allmänheten för första gången.
Konstnärens återgivning av en plats för Rocket Racing League Bild med tillstånd av Rocket Racing League 
Mark-1 X-Racer utvecklingsfordon Foto med tillstånd av Rocket Racing League XCOR Aerospace nästa projekt är skapandet av ett suborbital rymdplan, Xerus. De har identifierat tre marknader som kan dra nytta av en billig, återanvändbart skjutfordon:
Konstnärens återgivning av Xerus Bild med tillstånd av XCOR Aerospace Xerus kommer att använda flera huvudmotorer för att nå en höjd av 100 miles (cirka 65 km), sedan kust till 130 miles (cirka 100 km). Den når en toppfart på Mach 4, cirka 10 gånger snabbare än EZ-raketten, och kommer att lyfta och landa som ett konventionellt flygplan. Väl utanför atmosfären, båten kommer att använda 50-lb raketpropellrar för manövrering (inställningskontroller). Xerus kommer att använda vätskedrivet raketteknik som den som utvecklats och testats på EZ-Rocket. Det kommer också att använda kolvpumpar för både bränsle och oxidationsmedel (EZ-Rocket använder bara en för oxidatorn). XCOR utvecklar denna teknik för NASA och försvarsdepartementet.
Konstnärens återgivning av Xerus lanserar en liten nyttolast Foto med tillstånd av XCOR Aerospace När XCOR är klar med designen för Xerus, det planerar ett program med 20 testflygningar.
För mycket mer information om EZ-Rocket, Rocket Racing League, Xerus och relaterade ämnen, kolla in länkarna på nästa sida.
Tidigare raketplanTyskarna utvecklade raketplan - Lippisch Ente och Messerschmitt Me 163 Bs och Cs - tillsammans med jetmotorer under andra världskriget. Dessa plan nådde hastigheter på 600 miles i timmen (966 km/h), precis under ljudets hastighet. Sovjetunionen experimenterade också med raketplan, och japanerna utvecklade till och med en raketdriven Kamikaze-bombplan.
Efter andra världskriget, raketplan användes experimentellt för att testa prestanda för flygplan vid hypersonisk hastighet. Den 14 oktober 1947, Chuck Yeager var först med att bryta ljudspärren i raketplanet Bell X-1.
Det kanske mest kända raketplanet var NASA:s X-15. X-15 byggdes för att undersöka aerodynamiken, stabilitet, flygkontroller, uppvärmning, och fysiologiska effekter av höghastighet, flygning på hög höjd. Det gjorde 199 flygningar mellan juni 1959 och oktober 1968 och ställde in höjd (354, 200 fot, eller 67 miles) och hastighet (4520 mph, eller Mach 6.7) poster för pilot, hypersonisk flygning. Information från programmet var användbar för att utveckla Merkurius, Tvillingar, Apollo- och rymdfärjeprogram.
Läs mer
Källor
Tack vare Charles Scott Williams för hans hjälp med denna artikel.
