Si bien SpaceX y sus similares en el mercado de lanzamiento de cohetes comerciales han cambiado la economía del espacio y han dado paso a una era de iniciativa empresarial de satélites pequeños, la tecnología real de motores de cohetes que utilizan no es tan diferente de la que se usaba hace 50 años cuando la NASA estaba haciendo sus primeras incursiones en el espacio exterior.
Firehawk aeroespacialuna nueva empresa fundada por el director ejecutivo Will Edwards y el presidente y director científico Ron Jones, quiere cambiar eso con un combustible para cohetes híbrido estable y rentable que emplee fabricación aditiva (impresión 3D a escala industrial) para superar los obstáculos y limitaciones de los modelos anteriores. diseños de motores de combustible híbrido.
Los cohetes híbridos en sí mismos, los que usan una combinación de combustible sólido y oxidante líquido, no son nuevos, pero siempre se han enfrentado a limitaciones significativas en términos de sus métricas de rendimiento y potencia de empuje máxima. Jones, investigador de propulsión de cohetes desde hace mucho tiempo y estructuras aeroespaciales e ingeniero de compuestos avanzados, ha estado fascinado con la tecnología de motores y cómo superar los límites de los diseños de motores híbridos anteriores, al mismo tiempo que conserva los beneficios, incluida la seguridad y el costo.
Jones había estado muy interesado en la física y la ingeniería durante la escuela secundaria y la universidad, pero finalmente se unió a la Marina y se convirtió en aviador antes de volver a trabajar en la industria aeroespacial. Mientras tanto, aprovechó la llegada de Internet en sus primeros días para comenzar a sumergirse más profundamente en su primer amor por los cohetes, específicamente investigando la tecnología de motores híbridos e intercambiando notas con expertos de todo el mundo.
“Al final, se me ocurrieron dos conceptos juntos”, me dijo Jones en una entrevista. “Una es que estaban usando el combustible equivocado: el combustible que estaban usando era demasiado elástico. Una vez que lo pones bajo presión, va a reverberar, y no es muy fuerte, por lo que a medida que se vuelve más delgado, esencialmente se romperá en pedazos y perderás mucho combustible. Así que cambié eso a un polímero estructuralmente muy duro. Y en segundo lugar, pude ver que moldear en fundición no era una buena idea. Cambié eso a la fabricación aditiva”.
Con la fabricación aditiva, que crea una estructura con el tiempo mediante la extrusión de material, en lugar de verter un líquido en una forma y permitir que se endurezca, puede hacer cosas que son imposibles con el moldeado, incluida la construcción de componentes internos intencionales y muy estructurados. Si alguna vez ha visto la impresión 3D de consumo en el hogar, es como el patrón entrecruzado que ve en los sólidos más grandes para proporcionar rigidez o soporte a las superficies externas. Eso resultó desbloquear un gran potencial para los gránulos de combustible sólido para cohetes.
“Con la fabricación aditiva, pude hacer algo que nadie más había hecho antes. Y eso es para crear una estructura interna de alta ingeniería que no se puede hacer con molduras”, dijo. “Con esas estructuras internas, pudimos mejorar en gran medida el rendimiento del motor cohete, haciéndolo muy confiable y también muy seguro, y estos eran los atributos principales que buscaba”.
Firehawk ahora posee cinco patentes relacionadas con su impresión 3D de combustible para cohetes, y ya ha realizado 32 pruebas de fuego en caliente del motor a 200 libras y 500 libras de empuje para verificar que su diseño realmente funciona. La puesta en marcha también está trabajando en un motor capaz de 5000 libras de empuje (aproximadamente equivalente a la segunda etapa de Rocket Lab Electron), que planea comenzar a probar a finales de este año en una nueva instalación que está construyendo para ese propósito.
Como se mencionó, las compañías de lanzamiento actuales ya están operando utilizando tecnología de cohetes mucho más antigua, pero aún efectiva. Entonces, ¿por qué molestarse con un nuevo tipo de diseño de motor híbrido? Por varias razones, pero la eficiencia y la seguridad son las principales.
El combustible de Firehawk se puede almacenar, transportar y manejar de manera mucho más segura, ya que no es susceptible de detonación accidental cuando el combustible y el oxidante están separados. Tampoco es tóxico y solo produce gases de escape que, según Firehawk, son “benignos para el medio ambiente”. El manejo seguro de las opciones existentes de combustible para cohetes para grandes vehículos de lanzamiento requiere mucho cuidado y seguridad especiales, así como capacitación, todo lo cual suma tiempo y dinero.
Firehawk también puede proporcionar diseños de motores personalizados entre 4 y 6 meses, dice, mientras que el desarrollo típico de un nuevo motor de cohete basado en la tecnología existente suele tardar entre 5 y 7 años. Ese ahorro de tiempo también se suma a ahorros presupuestarios significativos, del orden de cientos de millones de dólares, lo que significa que los cohetes nuevos y mejores se pueden iterar más rápidamente, sin necesidad de largas vidas útiles entre generaciones para recuperar los costos iniciales de I+D.
El combustible también se puede almacenar y transportar durante períodos prolongados, e incluso potencialmente detenerse y reiniciarse en pleno vuelo, todo lo cual significa que se pueden realizar misiones más largas y complejas a costos mucho más bajos que nunca. Obviamente, el potencial ha despertado mucho interés tanto de clientes comerciales como gubernamentales potenciales, según el director ejecutivo Edwards.
A principios de este año, Firehawk Aerospace cerró una ronda inicial de $ 2 millones, de inversores como Victorum Capital, Achieve Capital y Harlow Capital Management, y actualmente buscan hacer crecer el equipo, en particular con ingenieros motivados que buscan trabajar en el futuro de los cohetes. propulsión. También está en proceso con varios socios potenciales y cartas de intención para la comercialización de su tecnología.
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