Naukowcy testują zapłon rezonansowy do rakiet wielokrotnego użytku
Zbudowanie działającego silnika rakietowego to jedno, lecz jego stabilne i powtarzalne uruchamianie stanowi już prawdziwe wyzwanie inżynieryjne.
Wraz z tym, jak Europa coraz wyraźniej kieruje się w stronę rakiet nośnych wielokrotnego użytku, rośnie znaczenie technologii umożliwiających nie tylko zapłon nowych silników, lecz także ich wielokrotne ponowne uruchamianie w trakcie lotu.
The Exploration Company, firma z siedzibą w Bordeaux, zaprezentowała nowatorską koncepcję zapłonu, która wykorzystuje wyłącznie same paliwa, bez potrzeby stosowania dodatkowych urządzeń zapłonowych.
Tak zwany zapłon rezonansowy polega na generowaniu fal o wysokiej częstotliwości wewnątrz specjalnie ukształtowanej wnęki. Oddziałujące ze sobą fale rezonują i stopniowo podnoszą temperaturę paliwa aż do momentu jego zapłonu. Zamiast iskry, zapłonnika pirotechnicznego czy palnika plazmowego, system wytwarza samowzmacniające się fale ciśnienia, które w bardzo krótkim czasie podgrzewają gazową mieszankę paliwową.
Paliwa są wtryskiwane w postaci gazu przez tzw. dyszę rezonansową do wnęki zapłonowej. Jeżeli geometria dyszy i wnęki jest precyzyjnie dobrana, strumienie gazu odbijają się od ścianek, tworząc stojące fale akustyczne. Powstają one w wyniku nakładania się fali poruszającej się w jednym kierunku z falą powracającą w kierunku przeciwnym.
W punktach ich interferencji, zwanych węzłami, dochodzi do gwałtownych zmian ciśnienia oraz wzrostu temperatury gazu. Zjawisko fal stojących jest dobrze znane z instrumentów dętych, takich jak flety, a także znajduje zastosowanie w systemach aktywnej redukcji hałasu, gdzie przeciwne fale dźwiękowe służą do tłumienia niepożądanych odgłosów. W uproszczonej formie można je zaobserwować również podczas dmuchania powietrzem w szyjkę butelki.
The Exploration Company bada to zjawisko jako potencjalnie przełomową metodę uruchamiania silników rakietowych, niewymagającą zewnętrznych zapłonników, a jedynie odpowiednio zaprojektowanej dyszy i wnęki rezonansowej. Do głównych zalet zapłonników rezonansowych należy możliwość wielokrotnego użycia, niskie zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz brak dodatkowych, ciężkich komponentów. Dla porównania, obecnie stosowane rozwiązania obejmują świece zapłonowe wymagające wysokiego napięcia, świece żarowe potrzebujące czasu na rozgrzanie oraz zapłonniki palnikowe.
Pierwsza kampania testowa zakończyła się w listopadzie 2025 roku i potwierdziła funkcjonalność tej technologii. Testy pozwoliły inżynierom lepiej zrozumieć zachowanie układu oraz określić kluczowe parametry geometryczne niezbędne do uzyskania szybkiego, skutecznego i powtarzalnego zapłonu.
W ramach badań sprawdzono różne konfiguracje urządzenia i przeanalizowano odmienne tryby zapłonu. Zebrane dane posłużą do opracowania kolejnej wersji systemu, który ma zostać zintegrowany z przedpalnikami w ramach programu silników o wysokim ciągu i cyklu spalania stopniowego rozwijanego przez The Exploration Company.
Prace testowe realizowane są w ramach kontraktu o wartości 9 mln euro zawartego z Europejską Agencją Kosmiczną, finansowanego z inicjatywy „Technologie dla transportu kosmicznego o wysokim ciągu i możliwości ponownego użycia”.
Źródło: ESA
Czytaj też: Starship V3 szykuje się do debiutu. Najpotężniejsza rakieta świata coraz bliżej Marsa?
Grafika tytułowa: David Torres / Unsplash
