Hãy xem động cơ tên lửa kiểu mới làm lạnh từ 1.000 độ C xuống còn -150 độ C trong 0,01 giây như thế nào

Reaction Engines, công ty của Anh đứng đằng sau SABRE, loại động cơ tên lửa phản lực tái sử dụng có thể thay dổi đáng kể ngành công nghiệp du lịch vũ trụ và hàng không, cho biết. Họ đã hoàn tất vòng gọi vốn cuối cùng để cho phép tạo ra một nguyên mẫu động cơ SABRE vào năm 2020.

Tại hội chợ hàng không Farnborough vào thứ Ba vừa qua, Reaction Engines đã ký một hợp đồng phát triển trị giá 10 triệu USD với Cơ quan Vũ trụ châu Âu, ESA. Không những vậy, cam kết từ ESA này sẽ mở ra một khoản tài trợ khác từ Cơ quan Vũ trụ Anh trị giá 50 triệu Bảng.

Động cơ SABRE của Reaction Engines.

Tháng Mười Một năm 2015, BAE Systems – công ty đa quốc gia về quốc phòng và hàng không vũ trụ có trụ sở tại Anh – đã đầu tư 20,6 triệu Bảng vào Reaction Engines. Đổi lại, hãng được sở hữu 20% vốn cổ phần của công ty này, trong khi BAE Systems cũng đồng ý cung cấp các hỗ trợ về kỹ thuật và công nghiệp trong suốt giai đoạn phát triển.

Theo Reaction Engines, giờ họ đã có đủ tiền và công nghệ tại chỗ để tạo ra một nguyên mẫu động cơ SABRE trên thực địa vào năm 2020.

Nếu bạn chưa nghe đến cái tên động cơ SABRE bao giờ, thì nó là viết tắt của Synergistic Air-Breathing Rocket Engine (tạm dịch Động cơ Tên lửa Hợp lực lấy không khí bên ngoài). Cho dù đó là một cái tên khá lạ tai, nhưng về cơ bản đó là một động cơ lai giữa phản lực và tên lửa: ở độ cao thấp nó là một động cơ phản lực, ở độ cao cao hơn nó là một động cơ tên lửa.

Về lý thuyết, động cơ này sẽ có thể cung cấp đủ lực đẩy để đưa một tầu vũ trụ từ các đường băng ở độ cao ngang mực nước biển tới vùng quỹ đạo thấp của Trái Đất (quỹ đạo tầng một - SSTO). Yếu tố quan trọng giúp động cơ này làm được như vậy là “Air Breathing” – lấy không khí bên ngoài. Ở chế độ này, động cơ sẽ hút không khí để đốt cháy nhiên liệu Hydrogen như các động cơ phản lực thông thường khi bay trong phạm vi bầu khí quyển Trái Đất.

Thông thường, khi lên tới một độ cao nhất định, không khí ở đó sẽ trở nên quá loãng (ví dụ không đủ lượng oxy cần thiết) để động cơ phản lực có thể hoạt động. Tuy nhiên, khi SABRE đạt tới tốc độ Mach 5,5 (gấp 5,5 lần tốc độ âm thanh) và rời khỏi bầu khí quyển ở độ cao 28,5 km, nó có thể tự tạo ra Oxy lỏng để sử dụng từ không khí loãng bên ngoài, và sau đó đưa tầu vũ trụ đạt tới vận tốc quỹ đạo (Mach 25 – gấp 25 lần tốc độ âm thanh).

Theo Reaction Engines, bí mật của họ ở đây là bộ trao đổi nhiệt làm lạnh trước, để có thể làm lạnh không khí vào từ 1.000 độ C xuống còn -150 độ C chỉ trong một phần trăm giây (nhanh hơn 6 lần một cái chớp mắt). Để ngăn chặn việc hình thành các tinh thể nước đá ở bên trong, động cơ sẽ được phun methanol (chất chống đông) vào trong ma trận làm lạnh này.

Công nghệ này có ý nghĩa quan trọng khi nó giúp cắt giảm lượng Oxy lỏng dự trữ phải mang để bay vào không gian. Điều này cũng có nghĩa tên lửa mang động cơ này sẽ nhẹ hơn, tỷ lệ lực đẩy trên khối lượng cao hơn, giúp giảm đáng kể chi phí vận tải vào không gian.

“Chúng tôi có rất nhiều điểm phun và trích xuất bên trong ma trận này, nhưng hỗn hợp cuối cùng là sự kết hợp giữa methanol và nước, sẽ thực sự chảy tiếp vào trong ma trận, ngược với hướng của luồng không khí.” Giám đốc kỹ thuật của công ty, ông Richard Varvill cho biết vào năm ngoái.

Dù có lẽ phải mất nhiều năm nữa mới đạt được, nhưng mục tiêu cuối cùng là tạo ra động cơ SABRE để cung cấp sức mạnh cho một tầu vũ trụ với tên gọi Skylon. Mặc dù vậy, trong những năm gần đây, không có nhiều thông tin cho biết về tầu vũ trụ này. Được nhắc đến lần đầu tiên vào năm 2004, Skylon có thể cắt giảm đáng kể chi phí của việc đưa các công cụ vào quỹ đạo – nhưng từ đó đến nay, rất nhiều điều đã xảy ra, đặc biệt nhất là các nỗ lực của SpaceX và Blue Origin trong việc hạ cánh tên lửa trở lại Trái Đất.

Tham khảo ArsTechnica