211service.com
Pocket Rockets giver et slag
Raketten antændes. En stråle af hvidglødende flamme skyder ud nedenfor. Dens operatører øger kraften, og flammen vokser - indtil raketten eksploderer i en ildkugle.
Præcis som forventet. Et farligt eksperiment at udføre i et laboratorium? Ikke når raketten er et mikroelektromekanisk system på størrelse med en krone - et såkaldt MEMS lavet af silicium. Laboratorier rundt om i landet kigger på MEMS-raketter og andre mikrofremdrivningsenheder for at drive en ny generation af billige, bittesmå satellitter og andre enheder.
På vej mod Orbit
Det mest ambitiøse projekt sidder i Massachusetts Institute of Technology's Department of Aeronautics and Astronautics. Med NASA-støtte bygger MIT-ingeniører en mikroraket, der fungerer mere eller mindre som motoren på rumfærgen. NASA håber at bruge mikroraketten til attitudekontrol på fremtidige rumfartøjer, siger Alan Epstein, leder af MIT's Microengine Project.
MITs rumkadetter, siger Epstein, ønsker også at indsætte rækker af mikroraketter for at opsende bittesmå satellitter på størrelse med en cola-dåse. Netværk af nanosats kan understøtte jordobservation eller satellitvedligeholdelse.
Den nederste linje for en motor er mængden af tryk, den genererer i forhold til sin egen vægt. Rumfærgens hovedmotor producerer et tryk-til-vægt-forhold på 70. MITs mikroraket har nået 85, og dets bygherrer anslår et potentielt forhold mere end 10 gange det - mere end nok til at sende en satellit ud i rummet.
Vi kigger på meget høj kraft - den højtydende ende af mikroraketmotorer, siger Epstein. Det er det, der adskiller MIT-projektet fra mikroraketindsatsen ved University of California i Berkeley, Caltech og andre steder, forklarede han.
Epstein siger, at MIT-projektet er på vej til at producere en fungerende, integreret mikroraket inden udgangen af 2003. Den næste milepæl kommer i september, hvor Epstein sigter mod at bygge en fungerende MEMS turbopumpe, en nøglekomponent, der vil sprøjte brændstof ind i rakettens forbrændingskammer ved meget højt tryk.
Lige nu har vi et rumfuldt udstyr, der leverer brændstoffet, siger Epstein. Turbopumpen miniaturiserer alt det med en ventilatorlignende mikroturbine, der pumper brændstof ind i forbrændingskammeret.
Turbopumpen under konstruktion er væsentligt større end selve mikroraketten. For at integrere de to, stadig et fjerntliggende mål, kan ingeniører tage en side fra raketter som den russisk-designede RD-170, der brænder fire forbrændingskamre fra en enkelt turbopumpe.
Berkeley eksploderer
Hvor imponerende det end er, sidder MITs mikroraket stadig på en laboratoriebænk. Det er ikke tilfældet i Berkeley, hvor ingeniører ved Sensor and Actuator Center allerede har opsendt en mere beskeden MEMS-raket.
Berkeley-mikroraketten, en avanceret version af en tændstik raket , er halvt så stor som MIT-enheden med et gennemsnitligt træk-til-vægt-forhold på fem.
Det er stadig masser af drivkraft for projektrådgiver Kris Pister. Han står i spidsen for en indsats for at designe smarte MEMS-enheder i støvmillimeterskala, der er i stand til at registrere, beregne, kommunikere og mobilitet. Alt mit arbejde er fokuseret på at lave de absolut mindste køretøjer, der kan styres af mennesker, forklarer han.
Netværk af smart støv, siger Pister, kunne studere et vejrsystem, slagmark, regnskovskrone eller et hvilket som helst svært tilgængeligt område.
Vi vil bare give en sensor mulighed for at hoppe op og bevæge sig rundt og lande, siger Pister. Tricket, siger han, er at placere støvet. De mest lovende designs er flade skiver af silicium, en form, der lader dem drage fordel af solenergi, men gør det til et elendigt projektil på grund af modstand. Han forklarer, at en mikroraket ombord vil drive smart støv meget længere end en separat løfteraket, der bruger den samme mængde brændstof.
Berkeley-mikroraket på størrelse med en krone flyver på kanten (som Millennium Falcon, siger Pister) i en lodret afstand på tre meter. Rakettens teoretiske maksimale højde er tættere på 50 meter høj nok, siger han, til en enhed, der kunne drive miles i luftstrømmene før landing.