Mislykket prøve av X-43

Av Erik Tronstad

Slik håpet man at X-43A i noen sekunder skulle fly for egen motor ved 7 mach,... (NASA)

Prøveflyvningen av X-43A startet klokken 22.44 norsk tid lørdag 2. juni 2001. Da ble X-43A, montert i toppen av førstetrinnet på en Pegasus XL-bærerakett, sluppet fra under vingen av et B-52-fly fra NASA. Det skjedde over Stillehavet, utenfor kysten av Syd-California.

Raketten falt fritt i omtrent 5 sekunder før Pegasus-motoren tente. Den skulle ha brent i omtrent 10 minutter og sendt X-43A opp i nesten 30 km høyde og en hastighet på 7 mach. X-43A skulle så ha blitt skilt fra Pegasus-trinnet og startet sin scramjetmotor. Den skulle ha brent i omtrent 10 sekunder, før X-43A ville ha falt ned i Stillehavet. Man hadde ingen planer om å hente X-43A opp fra havet etter ferden.

...men slik gikk det. Ute av kontroll raser Pegasus-raketten med X-43A av gårde, inntil alt ble sprengt. (NASA/DRFC/Jim Ross)

Istedenfor å brenne i 10 minutter, så man bare 10 sekunder etter at Pegasus-motoren hadde startet at biter av raketten falt ned, idet den kom ut av kontroll. Fra bakken ble det sendt kommandoer om å sprenge raketten, for å sikre at den gikk i oppløsning, istedenfor eventuelt å komme helt ut av kurs og true folk på bakken. Restene av den falt ned over et havområde man på forhånd hadde varslet kunne bli nedslagsfelt for prøven.

Årsaken til at det gikk galt, vet man ikke. En uhellskommisjon skal nedsettes i dag. Den skal prøve å finne ut hva som skjedde og hvorfor dette gikk galt. Nettopp fordi ferden var en utpreget prøveferd, var hele fartøyet tungt instrumentert. Derfor håper man å sitte inne med gode utgangsdata for undersøkelsen.

X-43A under bygging. (NASA/DFRC/Tom Tschida)

X-43A skulle vært første fartøy ut i en serie tilsvarende prøver. Formålet er å utvikle en helt ny type «luftpustende» motorer, som skal kunne akselerere luft- og romfartøyer opp til hypersoniske hastigheter, det vil si over 5 mach. Et romfartøy i bane har en hastighet på rundt 25 mach, i den grad man kan bruke mach-betegnelsen om et fartøy som ikke flyr aerodynamisk i gassomgivelser.

Vi har i dag allerede forskjellige typer luftpustende motorer, som kan akselerere fly opp til over 3 mach. Skal man få et fartøy opp til over 5 mach, må man ta i bruk scramjetmotorer. Scramjet er en sammentrekning av ordene «supersonic combustion ramjet». Noe forenklet sagt er en ramjetmotor en motor der fartøyets store hastighet brukes til å presse sammen luften foran motoren for å stor nok lufttetthet inn i motoren. På turboviftemotorer brukes turbovifter for å oppnå dette.

Modell av X-43A fotografert forfra. Det svarte rektangelet på undersiden er luftinntaket til scramjetmotoren. (NASA/DFRC/Dennis Taylor)

I en vanlig ramjetmotor bremses hastigheten på luftstrømmen ned til underlydshastighet gjennom motoren, selv om fartøyet motoren sitter på, flyr med overlydshastighet. En scramjetmotor er bygd slik at luftstrømmen passerer gjennom motoren med overlydshastighet. Ett av hovedproblemene med dette er rett og slett å greie å underholde forbrenningen i motoren, som må skje i en luftstrøm med overlydshastighet. Når luften raser så raskt gjennom motoren, blir det en stor utfordring å greie å sprøyte inn brenselet, få det fordelt i luftstrømmen og forbrenne det, innen hele greia har passert gjennom motoren. Effekten blir svært dårlig om brenselet er skikkelig fordelt i luftstrømmen først mange meter bak motorutløpet.

Modell av Pegasus XL-trinnet (hvitt) med X-43A (svart) på toppen. (NASA/DRFC)

Drivstoffet i enhver kjemisk motor (forbrenningsmotor) trenger to komponenter: Et brensel og et oksidasjonsmiddel. Bil- og flymotorer bruker forskjellige typer bensin som brensel og oksygen i gassform fra luften som oksidasjonsmiddel.

Rakettmotorer må bringe med seg både brenselet og oksidasjonsmiddelet de trenger. Dette er en stor ulempe ved raketter. De må frakte med seg både nyttelast, sin egen struktur, brensel og oksidasjonsmiddel. Et fartøy med luftpustende motorer behøver ikke drasse med seg noe oksidasjonsmiddel, men trekker det inn fra atmosfæren mens det flyr. Det reduserer i betydelig grad startvekten og gir en enklere og billigere konstruksjon.

Utsnitt av X43-A fra den samme modellen som på forrige bilde. (NASA/DRFC)

For virkelig å få ned prisen på hva det koster å transportere ting opp i rommet, må den rene raketteknologien erstattes. Den mest nærliggende erstatteren er nettopp fartøyer som blant annet bruker scramjetmotorer. Om romreiser noen gang skal bli tilnærmet like vanlige som flyturer er i dag, må utviklingen av denne teknologien lykkes. Derfor er X-43-prøvene så uhyre viktige.

En modell i full størrelse av X43-A under utprøving i en luftstrøm på 7 mach i en vindtunnel ved NASAs Langley Research Center. (NASA/DRFC)

Torsdag 7. juni 2001 skulle NASA ha skutt opp en solobservasjonssatellitt med en Pegasus XL-bærerakett. Den oppskytingen er nå utsatt til 12. juni, som en følge av den mislykkede bruken av Pegasus XLs førstetrinn til å skyte opp X-43A.