موتور هایپرسونیک SABRE دوباره متولد شد: هواپیمای فضایی Invictus Mach 5 در راه است

اخبار بازار ایران؛ مهرداد تیموری – موتور موشکی تنفس‌کننده از هوا و دارای هم‌افزایی (SABRE) ساخت شرکت Reaction Engines، پس از اعلام برنامه جدیدی به نام Invictus توسط کنسرسیومی به رهبری بریتانیا، جانی دوباره گرفته است. هدف این برنامه ساخت یک هواپیمای فضایی با سرعت بیش از ماخ ۵ است که نشان می‌دهد نوآوری‌های فناورانه را نمی‌توان متوقف کرد.

تاریخچه یک ایده جاه‌طلبانه: از HOTOL تا تولد دوباره SABRE

در سال ۱۹۸۲، شرکت‌های British Aerospace و Rolls-Royce برای توسعه هواپیمای فضایی HOTOL (برخاست و فرود افقی) با یکدیگر همکاری کردند. این هواپیما قرار بود یک وسیله تک‌مرحله‌ای به مدار باشد که بتواند از یک باند فرود معمولی برخاسته و فرود آید و برای کاهش چشمگیر وزن، در بخش عمده پرواز خود از هوای اتمسفر استفاده کند. با وجود شور و شوق فراوان و حمایت دولت بریتانیا، این پروژه در سال ۱۹۸۷ به دلیل “بیش از حد جاه‌طلبانه” بودن، متوقف شد.

اما این پایان کار نبود. در سال ۱۹۸۹، آلن باند، جان اسکات-اسکات و ریچارد وارویل با تأسیس شرکت خصوصی Reaction Engines Limited، ایده HOTOL را زنده نگه داشتند و به توسعه فناوری‌های کلیدی آن پرداختند. این شرکت تا سال ۲۰۲۴ با تکیه بر فناوری SABRE و پروژه‌های جانبی برای جذب سرمایه، به فعالیت خود ادامه داد. با این حال، بحران نقدینگی این شرکت را مجبور به انحلال و تجزیه کرد.

Invictus: ورود به دوران جدید پرواز هایپرسونیک و دسترسی به فضا

اکنون، گروهی از شرکت‌ها به رهبری Frazer-Nash و با مشارکت Spirit AeroSystems، Cranfield University و چندین شرکت کوچک و متوسط، برنامه Invictus را آغاز کرده‌اند. هدف این برنامه، توسعه یک هواپیمای فضایی با سرعت ماخ ۵ تا اوایل سال ۲۰۳۱ است که در لبه فضا عمل می‌کند و ممکن است روزی به یک سیستم پرتاب مداری منجر شود.

کلید این فناوری، موتوری است که می‌تواند بین حالت‌های مختلف جابجا شود – گاهی مانند یک جت و گاهی مانند یک موشک عمل کند. هواپیمای Invictus در هنگام برخاست، مانند یک هواپیمای معمولی از باند فرودگاه بلند می‌شود و موتور آن برای سوزاندن سوخت هیدروژن مایع از هوا استفاده می‌کند. این روش به دلیل عدم نیاز به اکسیژن داخلی در این مرحله، وزن زیادی را کاهش می‌دهد. با نزدیک شدن هواپیما به لبه فضا، به حالت موشکی تغییر شکل می‌دهد و از اکسیژن مایع استفاده می‌کند، هرچند که بسیار کمتر از یک پرتابگر معمولی به آن نیاز دارد.

قلب Invictus: سیستم پیش‌خنک‌کننده موتور SABRE

در مرکز Invictus، سیستم پیش‌خنک‌کننده موتور SABRE قرار دارد. در یک موتور جت که با سرعت‌های هایپرسونیک پرواز می‌کند، هوای ورودی فشرده شده و تا دمایی گرم می‌شود که به سرعت هر ماده‌ای را ذوب و نابود می‌کند. برای جلوگیری از این اتفاق، سوخت هیدروژن موتور از یک مبدل حرارتی عبور می‌کند تا یک خنک‌کننده هلیوم مایع را خنک کند. این خنک‌کننده از طریق شبکه‌ای پیچیده از لوله‌های کوچک در ورودی هوا جریان می‌یابد. این سیستم، هوای ورودی را از بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد (۱۸۳۲ درجه فارنهایت) به دمای محیط در کمتر از ۱/۲۰ ثانیه خنک می‌کند. سپس هوای خنک‌شده با هیدروژن مایع مخلوط شده و مشتعل می‌شود.

انتظار می‌رود با استفاده از این روش، Invictus به سرعت ماخ ۵ دست یابد. با این حال، اگر عملکرد پیش‌بینی‌شده موتور SABRE و هواپیمای فضایی Skylon شرکت Reaction Engines را تقلید کند، در حالت موشک خالص ممکن است بتواند به سرعتی بیش از ماخ ۲۵ دست یابد – سرعتی که برای رسیدن به مدار پایین زمین کافی است.

پشتیبانی اروپایی و بریتانیایی: نوآوری دوگانه برای آینده دفاعی و فضایی

در حال حاضر، برنامه Invictus در حال توسعه یک طرح مفهومی جامع برای وسیله قابل استفاده مجدد و سیستم‌های یکپارچه آن با ۷ میلیون یورو (۸.۱ میلیون دلار آمریکا) بودجه از سازمان فضایی اروپا (ESA) است. ESA به ویژه مشتاق ایجاد یک قابلیت پرتاب اروپایی پیشرفته فراتر از موشک فعلی Ariane 6 است. این پروژه همچنین از حمایت آژانس فضایی بریتانیا برخوردار است که می‌خواهد تلاش‌های هایپرسونیک و فضایی بریتانیا را تقویت کند.

از آنجا که این فناوری دارای کاربرد دوگانه (غیرنظامی و نظامی) است، انتظار می‌رود کاربردهای نظامی و غیرنظامی داشته باشد و این پروژه امیدوار است فناوری‌های پیشرانش، مواد پیشرفته، هوش مصنوعی و سیستم‌های خودمختار را برای هر دو بخش توسعه دهد.

دکتر تومازو غیدینی، رئیس دپارتمان مکانیک در آژانس فضایی اروپا، اظهار داشت: “پرواز هایپرسونیک تنها مرز بعدی هوافضا نیست – بلکه دروازه‌ای به پارادایم جدیدی از تحرک، دفاع و دسترسی به فضا است. با Invictus، اروپا از فرصت رهبری در فناوری‌هایی بهره می‌برد که نحوه حرکت ما در سراسر سیاره و فراتر از آن را بازتعریف خواهد کرد. با تسلط بر پیشرانش قابل استفاده مجدد و تنفس‌کننده از هوا، ما در حال پایه‌گذاری برای هواپیماهایی هستیم که مانند هواپیما بلند می‌شوند و مانند موشک به مدار می‌رسند – که حمل و نقل زمینی و مداری را متحول می‌کند. اینجاست که نوآوری دوگانه با خودمختاری استراتژیک تلاقی می‌کند.”