לטוס לחלל ממסלול רגיל בנמל התעופה
מאת גלילאו
מדוע לא לטוס לחלל היישר ממסלול רגיל בנמל התעופה? מיזם מטוס החלל סקיילון מבקש לענות על שאיפה זו ולדלג מעל כמה משוכות טכניות בדרך
חלום הטיסה לחלל באמצעות מטוס שימריא ממסלול רגיל בשדה תעופה, בלי צורך במאיצים רקטיים, ושאפשר להשתמש בו לשימוש חוזר מספר רב מאוד של פעמים, מלווה את האנושות עוד בטרם שוגר הלוויין הראשון בשנת 1957.
מיזמים טכנולוגיים רבים, פרטיים וממשלתיים, עלו וירדו וגם היום, 50 שנה לאחר טיסת האדם הראשון לחלל, עדיין אין בנמצא כלי מעין זה, לא לשיגור בני אדם ולא לשיגור לוויינים.
הכירו את הסקיילון
מיזם מעניין ההולך ונבנה בשנים האחרונות הוא מטוס החלל סקיילון (Skylon, המכונה כך בשל דמיונו למגדל פלדה בעל שם זהה וצורה יוצאת דופן, דקיקה ואווירודינמית, שהוקם בלונדון ב-1951 ונהרס שנה לאחר מכן). את כלי הטיס מפתחת חברת Reaction Engines.
מטוס החלל סקיילון יצויד במנועים רקטיים שיוכלו להשתמש גם בחמצן מהאטמוספרה, ובאופן זה יהיה סקיילון כלי שיגור חללי בעל שלב יחיד. סקיילון מתוכנן למספר רב של טיסות חלל, והוא יוכל להציב בחלל מטע"דים במשקל של עד 15 טון בכל טיסה לחלל.
חלק ניכר מהידע הדרוש לבניית מטוס החלל שאוב ממיזם בריטי לבניית מטוס חלל, HOTOL, שהתנהל במהלך שנות השמונים של המאה ה-20, ובוטל. מתכנני הכלי מצהירים על יכולתו לטוס לחלל ובחזרה 200 פעם, ועל הורדת מחיר השיגור לקילוגרם ביותר מסדר גודל, ביחס לנהוג כיום באמצעות משגרים שונים.
מטוס החלל סקיילון הוא כלי טיס המונע באמצעות מנועי סילון המשנים את אופן פעולתם תוך כדי טיסה והופכים למנועים רקטיים המונעים בדלק נוזלי (ושאינם מתבססים על חמצן האטמוספרה). הכלי ישתמש במימן נוזלי הן להנעתו כמטוס סילון הן ככלי בעל הנעה רקטית.
בעת הטיסה באטמוספרה ישתמש בחמצן שבאוויר (הנעה סילונית), ובעת הטיפוס לחלל יעבור הכלי לשימוש בחמצן נוזלי האגור במכליו (הנעה רקטית). מטוס החלל סקיילון יוכל לטפס לגובה של 26 ק"מ ולהגיע למהירות של 5.4 מאך בכוח מנועי הסילון המוזנים במימן, בטרם ישתנה אופן פעולתם להנעה רקטית טהורה.
בהיות הכלי במסלול הקפה סביב כדור הארץ ייפתחו דלתות תא המטען, והמטען ישוגר לחלל. מטענים שיוכלו להיות משוגרים באמצעות סקיילון כוללים לוויינים מסוגים שונים, ציוד ואספקה לתחנות חלל ואף חלליות מאוישות (אם כי יעד זה נמצא, לדברי מפתחי הכלי, בעתיד הרחוק מאוד).
כך נראה מטוס החלל סקיילון בעת חזרה לאטמוספרה
מבנה מטוס החלל
סקיילון ייבנה ברובו מסיבי פחמן שיעניקו לו חוזק רב במשקל נמוך ביחס למתכות. חלקים מסוימים במטוס החלל, הדורשים נשיאת משקל רב (החיבורים בין הכנפיים למנועים למשל), ייבנו מסגסוגות טיטניום.
מכלי הדלק של סקיילון ייבנו מאלומיניום, ויותקנו בתוכו חומרים מבודדים כדי לבודדו מחום חיצוני שייווצר עקב חיכוך עם האטמוספרה במהירויות גבוהות בעת הטיסה אל החלל וכן בעת החזרה אל כדור הארץ.
החלקים החיצוניים של סקיילון יצופו במערכת הגנה תרמית המבוססת על תרכובות קֶרָמיות, המזכירות במידת מה את אריחי הבידוד המיוחדים שעטפו את מעבורת החלל של ארצות-הברית. התכנון העדכני של סקיילון (דגם המכונה C2) הוא של כלי טיס באורך 82 מטר ובקוטר 6.3 מטרים.
לסקיילון כנף דלתא מרכזית, בעלת מוטה של 25.4 מטר, שבשני קצותיה יותקנו מנועיו הגדולים. ממדיו העצומים של סקיילון נובעים מהצורך להכיל כמויות גדולות של מימן נוזלי – הדלק של הכלי, הן כמטוס והן כחללית.
סקיילון לאחר הנחיתה בנמל תעופה
שיטת ההנעה: ממנועי סילון למנוע רקטי
מטוס החלל סקיילון נועד להשתמש כאמור בשיטת הנעה ייחודית, שטרם הבשילה לשימוש מבצעי: מנועי סילון השורפים מימן ולהם דחף גבוה ביותר ה"נושמים" חמצן אטמוספרי, שיכולים "לשנות את עורם" ולהפוך למנועים רקטיים המשתמשים בחמצן נוזלי.
תהליך זה הוא הפיך וכך, בבוא סקיילון לנחות בשדה תעופה, הוא לא יגלוש נטול הנעה אל הקרקע (כדרך מעבורות החלל של ארצות-הברית), אלא ישתמש בהנעה סילונית. המנוע הייחודי של סקיילון משתמש בטכנולוגיה הנקראת מעגל משולב, ובה האוויר המוזן לתוכו עובר קירור ניכר ביותר והופך לנוזל, ומעורבב עם המימן הנוזלי שמשמש לו דלק.
המנוע מכונה SABRE (ראשי תיבות של Synergistic Air Breathing Rocket Engine) והוא פיתוח מתקדם של מנוע שהגו מהנדסים בריטיםבשנות השמונים של המאה ה-20, הנקרא LACE (ראשי תיבות של Liquid Air Cycled Engine). את פיתוח המנוע של סקיילון מתקצבת, בחלקו הגדול, סוכנות החלל האירופית, אף שמיזם סקיילון אינו חלק מפעולותיה.
מנועי הסילון הייחודיים של סקיילון שורפים כאמור מימן נוזלי. מנועים אלה יכולים לשנות את אופן פעולתם בעת הטיסה; כונסי האוויר הגדולים של הכלי ייסגרו ומערכת אספקת חמצן נוזלי תתחיל להזרים אותו אל תא השרפה באופן הדומה למנוע רקטי קריוגני רגיל (מנוע קריוגני הוא מנוע הפועל באמצעות דלקים נוזליים קרים ביותר – בטמפרטורות הקרובות למינוס 200 מעלות צלזיוס).
האתגר הטכני הגדול ביותר של תכנון המנוע הוא בהפעלתו כמנוע סילוני, ולא כמנוע רקטי. יש צורך במערכות קירור אדירות ממדים הפועלות בעוצמה רבה כדי להפוך אוויר בטמפרטורה גבוהה ביותר (האוויר שהמנוע יונק בעת טיסה במהירויות של מעל חמישה מאך) לאוויר קר מאוד. עד עתה הודגמה פעולת מערכות הקירור באופן ניסיוני ובקנה מידה קטן. המַעבר למנוע פועל בגודל המלא יצריך משאבים רבים וניסויים נוספים.
יישומים נוספים
אנשי החברה המפתחת את סקיילון הציגו באתר האינטרנט שלהם, כמו גם בכנסים מדעיים ברחבי העולם, את האפשרות לבנות בעתיד מטוס נוסעים גדול מידות שישתמש בטכנולוגיות המנוע הייחודי של סקיילון. מטוס זה יגמד את גדול מטוסי הנוסעים היום, האיירבאס A-380, ואם ייבנה אי פעם יצריך שינויים תשתיתיים רבים בנמלי תעופה שירצו ליהנות משירותיו.
בינתיים חלום מטוס הנוסעים החללי העתידי נמצא במרחק כה רב מהגשמתו, עד כי נדמה שהוא שרוי באופק המדע הבדיוני. יש לזכור כי גם המימון הדרוש להשלמת דגם טס של סקיילון עדיין לא הושג.