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新型Ouroborous-3自毀式火箭可以吞噬自身 以獲取額外燃料

2024-01-16軍事

如果格拉斯哥大學工程師研制的新型火箭在燃燒過程中似乎變小了,那不是你的眼睛在作怪。它確實在變小。新型 Ouroborous-3 火箭發動機可以透過在燃燒過程中吞噬自身來節省燃料。

在儒勒-凡爾納的經典小說【八十天環遊世界】中,菲尼亞斯-福格在橫渡大西洋時,由於他乘坐的船沒煤了,他的環球旅行賭註面臨著失敗的危險。他的解決辦法是買下這艘船,然後燒掉船上所有的木制部件,當他到達愛爾蘭時,這艘船只剩下一個金屬骨架。

在英國航天局和科學與技術設施委員會的資助下,格拉斯哥大學正在將這一方案的升級版本轉化為一種實用的方法,以便更有效地將有效載荷發射到太空。

這個想法並不新鮮。自1938年以來,它就一直存在,但直到2018年,格拉斯哥團隊才與烏克蘭聶伯國立大學(Dnipro National University)合作,使工程技術達到了在台式裝置上執行的程度。現在,他們又邁出了新的一步,研制出了一種無支撐火箭發動機,這種發動機在穩定執行、節流、脈動和重新開機的同時,還能自我供能。

格拉斯哥大學的 Ouroborous-3 動畫

Ouroborous-3之所以能自我消耗,是因為它的機身由高密度聚乙烯塑膠管組成,發動機的廢熱將塑膠管熔化。熔化的塑膠與液氧和丙烷混合後被送入燃燒室。據研究小組稱,最棘手的是如何讓塑膠機身在火箭收縮時保持形狀而不發生彎曲。

所有這些自噬工程背後的原理是,火箭的大部份重量由將火箭本身和有效載荷升離地面所需的推進劑組成。此外,還需要更多的燃料來提升火箭、有效載荷和燃料。如此迴圈往復。

透過燃燒火箭的碎片,不僅可以提供更多的燃料,還可以減輕運載火箭的重量,從而可以增加有效載荷或將有效載荷提升到更高的軌域。這使得某些任務,如發射奈米衛星群,變得更加經濟實惠。

Ouroborous-3 的最新測試是在金泰爾半島皇家空軍馬赫裏哈尼什基地的馬赫實驗室進行的,它產生了 22.5 磅的推力。

格拉斯哥大學詹姆士-瓦特工程學院的派屈克-哈克內斯(Patrick Harkness)教授說:"這些成果是在開發全功能自噬菌體火箭發動機的道路上邁出的奠基性一步。這些未來的火箭可以有廣泛的套用,這將有助於推進英國發展成為太空產業重要參與者的雄心。"

"傳統火箭的結構占其總品質的 5% 到 12%。我們的測試表明,Ouroborous-3 可以燃燒自身結構品質中非常相似的部份作為推進劑。如果我們至少能將其中一部份品質用於有效載荷,這將是未來火箭設計的一個引人註目的前景。"

測試結果已在美國航空航天協會科學與技術論壇上公布。

下面的視訊展示了Ouroborous-3 火箭發動機的試射情況。