Možná se u budoucích landerů pro Mars dočkáme nasazení metanu, tedy paliva, které americká agentura zatím ještě nikdy nepoužila na žádném kosmickém stroji. Na Marshallově středisku je v těchto týdnech k vidění výrazně modrý plamen šlehající z trysky – právě barva prozrazuje poměrně netypické palivo – nejjednodušší z uhlovodíků – metan. Právě zde totiž probíhají zkoušky motorů, které sází na spalování molekuly s jedním atomem uhlíku a čtyřmi atomy vodíku.

„Při současné konfiguraci by tyto metanové trysky mohly pohánět malý lander,“ říká Steve Hanna, který zodpovídá za vývoj pokročilých systémů na Marshallově středisku a dodává: „Díky datům, která jsme získali během testů můžeme celou technologii zvětšit pro použití ve vesmíru, nebo pro větší landery.“

Aktuálně nejvyužívanějším raketovým palivem je kapalný vodík, který za sebou nechává letecký petrolej díky vyššímu výkonu i deriváty hydrazinu díky tomu, že není toxický. Metan má ale oproti kapalnému vodíku výhodu v tom, že je mnohem stabilnější a můžeme jej skladovat při příznivějších teplotách, které jsou srovnatelné se zkapalněným kyslíkem. Díky tomu by metanové nádrže potřebovaly slabší tepelnou izolaci a jelikož má metan vyšší hustotu než zkapalněný vodík, daly by se použít i menší nádrže.

Co je ale hlavní je to, že metan můžeme mimořádně snadno získat z místních zdrojů. Technologie ISRU, tedy využívání lokálních zdrojů je pro odborníky velice lákavá, protože stroje by získaly možnost snadno dotankovat své nádrže. Technologie ISRU se mají testovat na vozítku Mars rover 2020, kde by se měla zkoušet produkce metanu a kyslíku. Budoucí výpravy (třeba jednou i pilotované) by tak mohly z atmosféry doplnit nádrže a vyrazit na oběžnou dráhu.

Ale zpátky do dnešních dnů. Testované motory využívaly standardní přetlakový cyklus (viz náš starší článek). Aby příští generace těchto trysek dosáhly tahu více než 11 tun pro použití na větších landerech a zároveň umožnily korigovat tah, pracují inženýři i na motoru, který by byl napojený na klasické turbočerpadlo. V tomto případě má dosahovat 95 000 otáček / minutu a díky jeho práci dosáhne motor vyšších úrovní tahu.

První zkoušky turbočerpadla pro metanové motory by mohly přijít ještě před koncem letošního roku. Půjde o kus, který měl původně pracovat s kapalným vodíkem. Bylo by výhodné, pokud by se ukázalo, že turbočerpadlo může pracovat s oběma palivy. Samotné motory se skládají jen ze dvou částí – vstřikovače a samotné spalovací komory – technici v Marshallově středisku na nich pracují již téměř deset let. Jako okysličovadlo zde slouží zkapalněný kyslík. Za zmínku stojí, že některé části turbočerpadel i samotných motorů byly vyrobeny pomocí pokročilých výrobních metod jako je například 3D tisk.

Kromě toho, že 3D tisk umožňuje rychlou výrobu a snížení nákladů, umožňuje i vytvořit složité struktury – třeba u aktuálně testovaných motorů jde o kanálky pro teplotní senzory. Cílem techniků je dosáhnout trysky, která by byla regenerativně chlazena – chladné palivo z nádrže by procházelo kolem trysky, ze které by odebíralo přebytečné teplo a bránilo tak jejímu shoření. Do spalovací komory by tak přicházelo již ohřáté. K tomu je ale potřeba důkladně prozkoumat rozložení tepla v metanovém motoru. A přesně v tom mohou pomoci aktuální zkoušky s teplotními senzory.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://scontent-vie1-1.xx.fbcdn.net/…64a55d43c3f0e9be7d89137752e2e8b0&oe=56B626BE
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/58/Methane-3D-balls.png
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/13/Expander_rocket_cycle_cz.png