Перевод космического двигателя на азотистый газ

Будущий успех цепочки поставок космической отрасли зависит от стандартизации всех аспектов космической миссии, от безопасности человека до окислителя, используемого в топливе. В этом коллективном материале рассказывается о том, почему закись азота является оптимальным выбором, при этом учитываются:

Несколько недель назад Космические силы США впервые запросили 60 миллионов долларов в течение следующих двух лет на свою тактически ориентированную космическую программу.

Поскольку тактически реагирующий космос продолжает набирать обороты в качестве приоритета финансирования, технологиям движения придется его догонять. Спутники должны быть готовы к запуску в течение 24 часов, а это означает, что загрузка спутникового топлива должна быть бесперебойной.

Правительство США становится серьезным после многих лет лоббирования со стороны небольших компаний, занимающихся запуском спутников, но для успешного выполнения всей программы запуска потребуется нечто большее, чем просто бюджетная статья — для этого потребуется максимально эффективный процесс производства топлива для спутников, в том числе:

Да, прямо как в «Форсаже». Системы на основе азота являются самой быстрорастущей категорией экологически чистых двигателей на рынке коммерческого космоса. Системы на основе азота подходят для всех типов миссий, от НОО до дальнего космоса, и масштабируются для многих классов тяги. Правительственные организации, такие как Европейская комиссия, ЕКА, DLR и Космическое агентство Новой Зеландии, уже инвестируют в проекты по азоту.

«Я всегда чувствовал, что для того, чтобы будущие космические корабли были по-настоящему дешевыми, отрасли необходимо отказаться от токсичного топлива, такого как гидразин, и вместо этого оптимизировать использование двухкомпонентного топлива, которое отдает приоритет безопасности, но при этом имеет хорошие характеристики», — сказал Том Мюллер, руководитель исполнительный директор Impulse Space. «Вот почему, когда я основал Impulse, я знал, что мы будем использовать азот в качестве окислителя при разработке наших двигателей».

Устойчивая внутренняя цепочка поставок: Цепочка поставок двигателей в США не защищена. Соединенные Штаты в значительной степени зависят от ксенона и криптона высокой чистоты, которые в основном производятся в России, Китае и Украине, как подчеркивается в недавней статье технического директора четвертой фазы Умайра Сиддики. Также нет внутреннего производства гидразина, основного топлива в США, большая часть которого производится в Китае.

«Для спутников со значительной полезной нагрузкой, которые имеют значительные требования к двигательной активности, измеряемые большой дельтой v, ксенон удовлетворяет потребность, но цены высоки, а сроки поставки длительны. Затраты, достигающие миллионов долларов, и неопределенная доступность могут нарушить бюджеты и графики», — сказал Эрик Андерсон, президент And One Technologies. «Поскольку затраты на закись азота измеряются тысячами долларов на спутник, владельцы миссий могут сосредоточить средства и усилия на других областях, помимо топлива».

При поддержке других крупных отраслей, таких как медицинская промышленность, закись азота промышленного качества находится в большом количестве, производится внутри США и доступна по цене в долларах за литр. По данным ChemView, в США имеется как минимум семь предприятий по производству N2O, производящих от 50 до 100 миллионов фунтов в год. Интересный факт: производственные мощности Air Liquide в Вашингтоне, штат Пенсильвания, расположены по адресу Nitrous Lane, 1.

Хранение пороха: N2O – чистое химическое соединение. Он не расслаивается, не разлагается, не выходит из раствора и не кристаллизуется. Он никоим образом не деградирует и, следовательно, теоретически может храниться бесконечно. Резервуары доставляются непосредственно к стартовой площадке или объектам интеграции грузовыми автомобилями поставщика промышленных газов. Хранится в газовых баллонах промышленного класса в вентилируемом помещении. Любой, кто умеет обращаться со сварочной горелкой, сможет справиться с такими цилиндрами.

«Мы начали создавать системы на основе азота, поскольку это высокоэффективное, но безопасное топливо, которое мы могли получить», — сказал Стефан Пауэлл, генеральный директор Dawn Aerospace. «Оказывается, строители коммерческих спутников любят его по тем же причинам».

Целесообразные погрузочные операции: Загрузка топлива в OTV, работающий на азоте, который летал в рамках миссии Transporter, производилась в восточном отсеке комплекса обработки полезной нагрузки SpaceX в чистой комнате общей сборки. Наземному оператору, загружавшему каждое топливо в орбитальный транспортный корабль (OTV), потребовалось примерно два часа каждый, то есть всего четыре часа. В ходе процесса требовались защитные очки и средства защиты органов слуха — костюмы SCAPE не требовались. Единственным ограничением в то время было то, что загрузка топлива должна была производиться ночью, когда вокруг было меньше людей.