X-43A satte fartsrekord for luftpustende motorer

Av Erik Tronstad

For første gang har et fartøy drevet av en «luftpustende» «scramjetmotor» fløyet fritt. Den historiske begivenheten skjedde med NASAs ubemannede eksperimentelle fartøy X-43A. Riktignok fløy fartøyet for egen motorkraft i bare 10 sekunder, men hastigheten var hele 7 mach (syv ganger lydens hastighet i luft).

Tegning av X-43A, mens scramjetmotoren brenner. (NASA/DFRC/Steve Lighthill)

Denne hastigheten er den høyeste som er oppnådd i fri flyvning av et fartøy med en luftpustende motor. Den tidligere rekordholderen var USAs spionfly SR-71 Blackbird, som har vært oppe i hastigheter på over 3,3 mach. (Nøyaktig topphastighet er hemmelig.) I 1960-årene ble det amerikanske rakettflyet X-15 fløyet i hastigheter opptil 6,7 mach, men da med en rakettmotor som fremdriftskilde.

Ferden med X-43A startet fra NASAs Dryden Flight Research Center i California. X-43A var montert til toppen av en modifisert versjon av en bærerakett av typen Pegasus. X-43A/Pegasus var igjen montert under høyre vinge på et bombefly av typen B-52. Akkurat dette B-52-flyet er for øvrig det eldste flyet av denne typen som i dag er i drift.

B-52-flyet tar av 27. mars 2004 med X-43A/Pegasus under høyre vinge. Den gule ellipsen ringer inn X-43A. Fartøyet blir lite i forhold til Pegasus-bæreraketten bak det og B-52-flyet. (NASA/DFRC/Tom Tschida/Erik Tronstad)

Med den spesielle nyttelasten tok B-52-flyet av fra Edwards Air Force Base i California lørdag 27. mars 2004 klokken 21.40 norsk tid. Ferden gikk vestover, til en sted over Stillehavet omtrent 80 km utenfor kysten av Syd-California. I omtrent 12 000 m høyde ble X-43A/Pegasus-kombinasjonen sluppet fra B-52-flyet klokken 23.00. Etter et fritt fall på 5 sekunder, startet Pegasus' faststoffmotor.

X-43A/Pegasus er nettopp sluppet fri fra B-52-flyets høyre vinge. (NASA/DFRC/Jim Ross)

Motoren brant i 1 minutt og 20 sekunder. I løpet av den tiden ble X-43A/Pegasus akselerert opp til en hastighet på nesten 8000 km/h i nær 29 000 m høyde. X-43A ble koblet fra Pegasus og X-43As motor startet. X-43A var 3,6 m langt, hadde et vingespenn på 1,5 m og en masse på knapt 1300 kg.

X-43A hadde en såkalt scramjetmotor. 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. I en vanlig ramjetmotor bremses hastigheten på luftstrømmen ned til underlydshastighet gjennom motoren, selv om fartøyet som motoren sitter på, flyr med overlydshastighet. En scramjetmotor er bygd slik at luftstrømmen passerer gjennom motoren med overlydshastighet. Det er ikke en rakettmotor, men en «luftpustende» motor.

Pegasus-bærerakettens motor brenner. Den mørke gjenstanden helt til venstre er X-43A. (NASA/DFRC/Jim Ross)

En rakett frakter med seg både det brenselet og det oksidasjonsmiddelet rakettmotoren må ha for å brenne. Et fartøy med en luftpustende motor, for eksempel et fly, bringer bare med seg brenselet det trenger. Som oksidasjonsmiddel trekker en slik motor inn luft fra atmosfæren.

Motoren til X-43A brukte hydrogen som brensel. Oksidasjonsmiddelet, som trengtes for å underholde forbrenningen i motoren, var altså luft sugd inn fra atmosfæren rundt fartøyet. Et hovedformål med forsøket var å vise at en slik motor faktisk kan fungere i fri flyvning, ikke bare i laboratorier.

X-43As scramjetmotor brant i bare 10 sekunder og greide å holde fartøyets hastighet på nesten 8000 km/h. Da var alt hydrogenet fartøyet hadde med, brukt opp. Dette var helt som planlagt.

Etter at motoravfyringen var slutt, ble X-43A kommandert til å gjøre en rekke manøvrer i de neste minuttene. Dette ga forskerne meget viktige data om hvordan fartøyet oppførte seg aerodynamisk ved ulike hastigheter. X-43A plasket ned og sank i Stillehavet omtrent 720 km vest for California-kysten om lag 10 minutter etter at Pegasus-motoren startet.

Man hadde ingen planer om å forsøke å berge X-43A etter nedslaget i havet. Det ville rett og slett blitt for dyrt å ha et bergingsapparat på plass.

Sist lørdags prøveflyvning var den andre med et X-43A-fartøy. Den første fant sted 2. juni 2001 og var totalt mislykket. Bare 10 sekunder etter at Pegasus-raketten hadde startet, falt deler av raketten av. Den kom ut av kontroll og ble sprengt. (Se Mislykket prøve av X-43 (eRomfart 2001-091).)

Tegningen viser situasjonen like etter at X-43A (til høyre) er koblet fra den modifiserte Pegasus-bæreraketten. (NASA/DFRC)

X-43A er et viktig ledd i en langsiktig utviklingsprosess. Måle med den er å utvikle nye systemer for transport til og fra verdensrommet, som et alternativ til dagens dyre og lite fleksible raketter.

Raketter må, som nevnt, frakte med seg både det de trenger av brensel og det de trenger av oksidasjonsmiddel. Et fartøy som bruker en luftpustende motor, behøver ikke frakte med seg noe oksidasjonsmiddel. Fartøyet trekker isteden inn luft fra atmosfæren og bruker det som oksidasjonsmiddel. Det gir betydelige vektbesparelser. Dessuten regner man med at et slikt fartøy kan drives mer likt med dagens fly enn med dagens raketter.

Du finner flere detaljer om X-43A og scramjetmotorer i Mislykket prøve av X-43 (eRomfart 2001-091).