Fjölmargir gervihnettir fyrir rannsóknir, veðurathuganir og fjarskipti bíða í áraraðir þess að komast á loft, þar sem núverandi geimflaugar anna ekki eftirspurninni. Auk þess er afar kostnaðarsamt að senda gervihnött á braut um jörðu. Þúsundir tæknimanna þarf til að sinna núverandi geimferjum. Burðareldflaugar eru ódýrari, en þær er ekki hægt að nýta aftur, þar sem eldflaugaþrep þeirra brenna upp á leiðinni út í geim. Jafnframt fylgir þeim umtalsverð áhætta, enda glatast einn af hverjum 50 gervihnöttum, einkum vegna mistaka við geimskot.
Af þessum sökum hafa geimvísindamenn unnið að þróun geimferju sem getur lent og tekist á loft frá venjulegum flugvelli, komist upp á lága braut undan eigin afli og er viðhaldið nánast rétt eins og á hverri annarri þotu. Nú virðist þessi draumur vera innan seilingar. Evrópska geimferðastofnunin, ESA, breska ríkisstjórnin og einkaaðilar hafa til samans lagt fram 1.300 milljónir króna til að þróa byltingarkenndan mótor, sem gæti kannski innan tíu ára komið nýrri geimferju á loft. Skylon, eins og evrópska geimferjan hefur verið nefnd, á að geta borið tólf tonn upp á braut 300 km yfir jörðu eða 9,5 tonn upp í 460 km hæð.
Geimferjur verða öruggari en eldflaugar
Skylon á að geta endurtekið ferðina út í geim minnst 200 sinnum og samkvæmt Mark Hempsell við breska fyrirtækið Reaction Engines Ltd., sem þróar mótorinn, mun endurnotkunin minnka kostnað við hvert tonn um fjórðung af núverandi kostnaði – eða jafnvel meira, verði um að ræða stóran flota af geimferjum. Fjöldaframleiðsla mun einnig gera geimferjurnar ódýrari og lækka viðhaldskostnað. Skylon verður ennfremur töluvert öruggari en eldflaugar.
„Yfirleitt er ný eldflaug prófuð fjórum sinnum áður en hún fer með gervihnetti á braut, en frumgerðir af Skylon munu fara í 400 reynsluflug áður en fyrsta ferðin verður seld. Því mun hætta á að glata gervihnetti verða einungis einn af hverjum 200.000,“ útskýrir Mark Hempsell.
Geimferjan verður 82 m löng, skrokkurinn 6,25 m í þvermál og vænghaf 25 m. Til samanburðar hefur meðalstór farþegaflaug, eins og Boeing 737, vænghaf sem nemur um 34 m. Skylon verður með hjólabúnað eins og venjulegar þotur og lendir og tekst á loft lárétt.
Helsta nýjungin felst í mótorum sem eru á enda vængjanna og er ætlað að koma flauginni á braut í einu þrepi. Til að komast upp á háa braut er nauðsynlegt að ná hraðanum mach 25, þ.e.a.s. 25-földum hraða ljóss. Þar sem eldflaugar nú á dögum þurfa mörg þrep til að ná nauðsynlegum hraða, sem stafar af þyngd eldsneytisins, myndi eldflaug með einungis eitt þrep verða alltof þung. Þess vegna eru útbrunnin þrep losuð á leiðinni til að minnka þyngdina. Eldflaugareldsneytið er fljótandi vetni blandað súrefni. Súrefnið getur ýmist verið fljótandi eða komið til skila með blöndungi en í honum felst drjúg þyngd eldflaugarinnar. Til þess að geta spjarað sig með eitt eldflaugarþrep er nauðsynlegt að mótorinn dragið til sín loft líkt og þotumótor á leiðinni í gegnum lofthjúpinn svo unnt sé að minnka magn á meðfluttu súrefni.
Bandaríkjamenn hafa farið fremstir í þróun eldflaugamótora með loftinntak framan á eldflauginni. Eitt dæmi eru svonefndar ram-þotur. Mikill hraðinn krefst yfirleitt að minnka verður hraða loftstreymisins áður en því er blandað við eldsneytið. Ram-þotur leysa vandann með sérstöku formi á loftinntakinu. Þær geta hins vegar einungis náð hámarkshraða sem nemur um mach-5, þar sem loftið verður of heitt við meiri hraða til að unnt sé að blanda því hæfilega.
Annar kandídat eru scram-þotur sem andstætt ram-þotum geta blandað lofti og vetni afar hratt og ná allt að mach-20 hraða. Scram-þotur virka hins vegar einungis við meiri hraða en mach-5 og þurfa því fyrst að ná þeim hraða.
Glóheitt loft er kælt í -130°C
Lausn Skylons er blendingsmótorar sem draga í sig loft fyrstu 25 km upp í gegnum lofthjúpinn.Það sem lifir ferðarinnar virka mótorarnir eins og venjulegir eldflaugamótorar, þar sem fljótandi súrefni er blandað við vetni.
Þotumótorinn mun veita geimferjunni mach-5,5 hraða og þá er loftið 1000° heitt. Til að unnt sé að blanda því skilvirkt við vetnið þarf að kæla það niður í -130°C. Það er gert með varmaskiptum, þar sem loftið fer um þunnar fanir með helíumgasi sem er -220°C. Helsta áskorunin felst í að forðast að vatnsgufa í lofthjúpnum frjósi og teppi loftinntakið þannig að mótorinn stöðvist. Það vandamál hafa menn hjá Reaction Engines Ltd. nú leyst í litlu módeli. Aðferðin er viðskiptaleyndarmál en næsta markmið fyrirtækisins er að útbúa hitaskipti í fullri stærð og prófa hann árið 2011.
Þegar gervihnettir munu sendir á loft með Skylon verða tölvur við stjórnvölinn en einnig er fyrirhugað að fljúga með farþega og þá sjá flugmenn um stjórn geimferjunnar.
„Fyrirtæki sem vilja koma gervihnöttum á braut þurfa ekki lengur að sannfæra ríkisstjórnir, og einkaaðilar geta orðið geimferðamenn fyrir verð sem nemur um milljón evrum,“ segir Mark Hempsell.
