Uji coba mesin aerospike dengan bahan bakar hidrogen yang inovatif dan berhasil. Capaian itu merupakan sebuah tonggak sejarah percobaan mesin aerospike.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer IWS (sumber): Penggunaan teknologi mesin aerospike menjadi sorotan bagi para pelaku industri dirgantara selama beberapa tahun terakhir.
Mesin aerospike dikenal berkat efisiensi dan performanya yang lebih unggul dibandingkan mesin roket konvensional.
Hal itu telah dibuktikan oleh Fraunhofer IWS yang berlokasi di Dresden, Jerman. Para ahli melakukan uji coba mesin aerospike yang dicetak generatif dengan menggunakan bahan bakar hidrogen peroksida-kerosin, menandai pencapaian penting dalam pengembangan teknologi ini.
Sebuah konsorsium yang terdiri dari Fraunhofer IWS, Universitas Teknologi Dresden, ArianeGroup, dan Institut Penerbangan Warsawa mencapai terobosan signifikan dalam teknologi luar angkasa.
Uji coba gas panas pertama yang berhasil pada mesin aerospike cetak 3D menggunakan kombinasi bahan bakar berkelanjutan dari hidrogen peroksida dan minyak tanah.
Proyek ini dilaksanakan melalui kerja sama dalam proyek ASPIRER yang didanai oleh Badan Antariksa Eropa (ESA). Hasil uji coba tersebut berpotensi meningkatkan efisiensi misi luar angkasa.
Mesin aerospike yang diproduksi secara aditif dengan lapisan termal spike dan saluran pendingin internal yang kompleks.
Uji coba gas panas yang berhasil pada mesin Aerospike yang diproduksi secara aditif di mitra proyek IoA di Polandia. Salah satu tantangan terbesar dalam pengembangan mesin aerospike adalah kompleksitas desain dan kebutuhan material yang sangat spesifik.
Penggunaan teknik pencetakan generatif atau aditif menjadi solusi potensial untuk memproduksi komponen-komponen dengan presisi tinggi yang diperlukan oleh mesin ini.
Oleh sebab itu, mesin aerospike yang diproduksi secara aditif dengan lapisan termal pada spike dan saluran pendingin internal yang kompleks.
Mesin aerospike tidak hanya menarik secara teknis, tetapi juga menawarkan keuntungan signifikan dibandingkan mesin roket konvensional dengan nosel lonceng.
Sementara mesin klasik sering kali kesulitan dengan konsumsi bahan bakar yang tinggi dan efisiensi yang terbatas, mesin aerospike dicirikan dengan peningkatan kinerja pada ketinggian yang berbeda.
Karakteristik ini menjadikannya solusi potensial untuk misi luar angkasa di masa mendatang, terutama pada saat keberlanjutan menjadi semakin penting.
Terobosan melalui manufaktur aditif
Kompleksitas mesin aerospike menimbulkan tantangan yang signifikan, terutama dalam hal pendinginan, yang sangat penting untuk keberhasilan karena beban termal yang tinggi.
“Berkat proses pencetakan 3D yang inovatif seperti peleburan sinar laser selektif, kami dapat menerapkan solusi pendinginan internal yang kompleks,” cerita Samira Gruber, manajer proyek dari Fraunhofer IWS.
Solusi pendinginan ini sangat penting untuk mengendalikan suhu di ruang pembakaran dan memastikan pengoperasian mesin yang aman.
Dengan menggunakan peleburan laser selektif yang dikombinasikan dengan lapisan keramik tahan panas yang baru dikembangkan untuk elemen ruang pembakaran, para ilmuwan memberikan kontribusi yang menentukan bagi keberhasilan penerapan uji gas panas atau bahan bakar hidrogen.
Para peserta proyek juga mengembangkan rantai proses komprehensif yang tidak hanya mencakup manufaktur aditif, tetapi juga langkah-langkah pemrosesan berikutnya seperti penggilingan dan pengelasan laser.
Pendekatan terpadu ini memungkinkan penerapan perubahan desain secara efisien dan memastikan kualitas mesin secara keseluruhan.
“Pengujian kami telah menunjukkan bahwa seluruh proses produksi berhasil. Semuanya bekerja sesuai rancangan,” kata Alex Selbmann rekan peneliti di Fraunhofer IWS, mendampingi seluruh rantai proses dalam proyek tersebut.
Efisiensi dan keberlanjutan: masa depan perjalanan luar angkasa. Dibandingkan dengan mesin roket klasik, mesin aerospike tidak hanya menawarkan efisiensi bahan bakar yang signifikan, juga desain yang lebih ringan dan lebih ringkas.
Properti ini menjadikannya ideal untuk berbagai skenario misi, termasuk kendaraan peluncur, ekspedisi ke Mars dan bulan Saturnus, Titan, dan modul bulan.
“Khususnya untuk modul bulan, mesin aerospike dapat menjadi alternatif yang lebih berkelanjutan untuk mesin konvensional berbasis hidrazin,” papar Samira Gruber.
Penggunaan bahan bakar tradisional semakin dipandang kritis karena risiko kesehatan dan ekologi, oleh karena itu pengembangan alternatif yang lebih ramah lingkungan menjadi sangat penting.
Bentuk khusus mesin aerospike juga memungkinkan kebebasan desain yang lebih besar.
Hal ini menghasilkan modul bulan yang lebih datar, yang membuat pemuatan dan pembongkaran oleh astronot dan penyebaran penjelajah menjadi jauh lebih mudah.
Kombinasi efisiensi, keberlanjutan, dan teknologi inovatif memposisikan mesin aerospike sebagai solusi berorientasi masa depan untuk perjalanan luar angkasa.
Selain itu, penggunaan mesin ini dalam berbagai aplikasi dapat membantu mengurangi jejak karbon perjalanan luar angkasa dan menurunkan biaya pengoperasian.
Melihat ke masa depan: Sistem propulsi alternatif untuk perjalanan luar angkasa. Dalam uji coba terbaru, Fraunhofer IWS berhasil mengimplementasikan teknik pencetakan generatif untuk membuat mesin aerospike.
Teknik ini memungkinkan pembuatan komponen yang sebelumnya sulit atau bahkan tidak mungkin dilakukan dengan metode manufaktur konvensional. Proses ini juga mengurangi waktu produksi dan biaya, serta meningkatkan fleksibilitas desain.
Sebagai contoh, mesin aerospike yang diuji menggunakan bahan bakar hidrogen peroksida-kerosin mampu menghasilkan performa yang lebih baik dalam uji gas panas dibandingkan mesin konvensional.
Keberhasilan ini menunjukkan bahwa teknik pencetakan generatif dapat diterapkan secara efektif dalam pembuatan mesin roket canggih.
Pengembangan di Fraunhofer IWS bertujuan untuk menyelidiki kesesuaian metode kontrol mesin alternatif dan, dalam jangka panjang, untuk meningkatkan kematangan teknologi mesin aerospike.
Secara khusus, penelitian ini akan bertujuan untuk mengembangkan sistem kontrol inovatif guna mengoptimalkan kinerja mesin dalam berbagai kondisi.
Jika ketidakpastian yang terkait dengan teknologi inovatif ini dapat diatasi, para ilmuwan dapat mengawali era baru propulsi yang lebih ramah lingkungan dalam misi luar angkasa di masa mendatang.
“Kami yakin bahwa pendekatan kami dapat mengubah industri luar angkasa dalam jangka panjang,” simpul Samira Gruber.
Selain itu, Fraunhofer IWS akan terus berupaya meningkatkan proses manufaktur untuk mengurangi biaya produksi dan meningkatkan ketersediaan mesin inovatif ini untuk misi mendatang.
Visi mereka jelas: perjalanan luar angkasa yang berkelanjutan dan efisien untuk generasi mendatang.
Sejak 2020, Badan Antariksa Eropa ESA telah mendanai proyek “AeroSPIke Rocket Engine Realisation” (ASPIRER) dengan partisipasi ILR sebagai pemimpin konsorsium, Fraunhofer IWS, Space Technologies Center – Lukasiewicz Research Network dari Warsawa, dan ArianeGroup.
Penggunaan teknik pencetakan generatif dalam pembuatan mesin aerospike adalah solusi inovatif yang menjanjikan.
Dengan kemampuan untuk mencetak komponen dengan bentuk kompleks dan material khusus, teknik ini membuka peluang baru dalam desain dan produksi mesin roket yang lebih efisien dan berperforma tinggi.
Keberhasilan uji coba mesin aerospike yang dicetak generatif oleh Fraunhofer IWS merupakan pencapaian penting yang menunjukkan potensi besar teknologi ini.
Dengan terus mengembangkan dan menyempurnakan teknik pencetakan generatif, diharapkan akan ada lebih banyak inovasi dalam industri dirgantara yang dapat mengubah kemajuan penerbangan luar angkasa di masa depan.
