Thị trường vận tải không gian đang ngày một sôi động hơn với sự tham gia của các công ty tư nhân bên cạnh những tổ chức, cơ quan thuộc chính phủ. Ngoài chất lượng dịch vụ thì yếu tố về chi phí là một trong những lợi thế cạnh tranh trên thị trường này. Vì vậy, công ty Firefly Space Systems mới đây đã tiết lộ kế hoạch về hệ thống phóng Alpha – hệ thống được thiết kế nhằm phục vụ cho nhu cầu đưa các vệ tinh cỡ nhỏ lên quỹ đạo thấp của Trái Đất với chi phí rất thấp.
Để giảm giá thành dịch vụ, hệ thống Alpha đã sử dụng động cơ aerospike – một loại động cơ đẩy cổ điển, ít thông dụng nhưng có khả năng duy trì hiệu quả khí động học trong nhiều dải độ cao, tiêu thụ ít nhiên liệu hơn ở độ cao thấp và cho lực đẩy lớn. Đồng thời, đây cũng là hệ thống phóng đầu tiên sử dụng nhiên liệu methane.
Alpha được thiết kế đặc biệt để phóng các vệ tinh nhẹ với chi phí thấp vào quỹ đạo thấp của Trái Đất và các quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời cho các sứ mạng quan sát Trái Đất và truyền thông. Với tải trọng tối đa 400kg, Alpha được chế tạo bằng carbon tổng hợp và sử dụng cùng một thiết kế cơ bản cho 2 giai đoạn tên lửa nhằm giảm thiểu giá thành chế tạo và đơn giản hóa công đoạn lắp ráp.
Tên lửa dùng methane và oxy lỏng làm chất đẩy và theo Firefly thì đây là hệ thống phóng vệ tinh lên quỹ đạo đầu tiên dùng loại nhiên liệu này mặc dù methane đã được đề xuât sử dụng từ lâu cho các tàu đổ bộ. Methane được chọn bởi giá rẻ, nguồn cung cấp dồi dào, cháy sạch và không giống như các loại nhiên liệu thông thường, methane tự điều áp do đó không cần đến hệ thống điều áp thứ 2.
Khi quan sát hình đồ họa trên, bạn sẽ nhận ra một điểm rất thú vị về thiết kế tên lửa Alpha. Bên trong các họng phun của động cơ tên lửa đẩy thông thường là một khối lồi ra ngoài. Đây chính là động cơ aerospike giai đoạn 1 của tên lửa cho lực đẩy trên 40,8 tấn (400,3 kN), các họng phun hình chuông bao quanh thuộc động cơ giai đoạn 2.
Động cơ aerospike đã được phát triển từ những năm 1960 mặc dù vậy cho đến hiện tại thì thiết kế của chúng vẫn không thay đổi nhiều. Về cơ bản, động cơ aerospike có thiết kế họng phun hình chuông nhưng chỉ có một nửa, sau đó họng phun được kéo dài ra và chụm lại thành hình nút thắt. Khi động cơ đốt, áp suất khí bên ngoài giới hạn phạm vi phun của dòng khí nóng bên trong, tương tự chức năng của họng phun hình chuông thông thường. Khi lên cao, sự thay đổi về áp suất khí làm thay đổi hình dạng của luồng khí, đảm bảo tính hiệu quả của động cơ. Đây là một điểm hạn chế của các động cơ tên lửa đẩy truyền thống bởi thiết kế họng phun hình chuông chỉ hiệu quả tại một độ cao nhất định.
Kết quả của sự sắp đặt này là một động cơ tên lửa nhẹ hơn, hoạt động tốt tại nhiều độ cao. Do giai đoạn 2 của tên lửa hoạt động trong môi trường chân không nên nó sử dụng các họng phun truyền thống.
Giám đốc điều hành Thomas Markusic của Firefly cho biết: “Những gì thường tiêu tốn của bạn hàng trăm triệu đô giờ đây nhanh chóng được giảm xuống còn chỉ vài triệu đô. Chúng tôi đang cung cấp cho các khách hàng với nhu cầu đưa vệ tinh nhỏ lên quỹ đạo một hệ thống phóng giá rẻ với chi phí chỉ từ 8 đến 9 triệu USD – thấp nhất trên thế giới”.
Theo Tinh Tế
