NASA चे Mach 9.6 X-43A 'हायपरसोनिक स्क्रॅमजेट' अजूनही एक अभियांत्रिकी चमत्कार आहे

काही दशकांपूर्वी विमान वाहतुकीचे काही नियम होते. जर तुम्हाला वातावरणात वेगाने उड्डाण करायचे असेल तर तुम्ही जेट इंजिन वापरले. येथील चॅम्पियन SR-71 ब्लॅकबर्ड होता, जो लॉकहीड मार्टिनने डिझाइन केला होता, परंतु तो मॅच 3 वर आला. जर तुम्हाला अधिक वेगाने जायचे असेल, तर तुम्हाला रॉकेटची गरज आहे. पण याचा अर्थ तुमचा स्वतःचा ऑक्सिजन घेऊन जाणे आणि विमानापेक्षा स्पेसशिपसारखे कार्य करणे असा होतो. हे नासाचे X-43A सोबत येण्यापूर्वीचे होते.

X-43A हे केवळ 12-फूट-लांब एअरफ्रेम असलेले एक विनापायल विमान होते जे 2004 मध्ये ध्वनीच्या दहापट वेगाने उड्डाण करू शकले. हे हायपर-X चे परिणाम होते, एक मूलगामी नवीन प्रकारचे इंजिन, एक स्क्रॅमजेट, प्रत्यक्षात लॅबच्या बाहेर काम करू शकते हे सिद्ध करण्यासाठी डिझाइन केलेले अंदाजे $230 दशलक्ष संशोधन उपक्रम. त्याआधी, शास्त्रज्ञांनी फक्त संगणक सिम्युलेशन आणि पवन बोगद्यांमधील संख्या क्रंच केली होती.

X-43A स्वतःहून टेक ऑफ करू शकत नाही. एक मोठा B-52B बॉम्बर त्याला प्रारंभिक धक्का देईल, X-43A सुमारे 40,000 फुटांपर्यंत घेऊन जाईल. तेथून, ते यानाला टाकेल, जे सुधारित पेगासस रॉकेटच्या नाकाला चिकटलेले होते. रॉकेट नंतर फायर करेल, X-43A ला त्याच्या चाचणी उंचीपर्यंत उडवेल.

चाचणी यशस्वी झाली नाही. बूस्टर अयशस्वी झाल्यानंतर जून 2001 मध्ये पहिला प्रयत्न प्रत्यक्षात दक्षिणेत गेला. यामुळे संघाला त्यांचा दृष्टिकोन पुन्हा अभियांत्रिकीसाठी दोन वर्षे घालवावी लागली. ते 2004 मध्ये सूड घेऊन परत आले. मार्चमध्ये, यानाने मख 6.8 ला जोरदार धडक दिली. त्यानंतर, 16 नोव्हेंबर 2004 रोजी, दुसरे वाहन सुमारे 110,000 फूट उंचीवर, अविश्वसनीय माच 9.6, किंवा सुमारे 7,000 मैल प्रति तास वेगाने आकाशातून ओरडले. इंजिन फक्त दहा सेकंदांसाठी जळले, परंतु त्या लहान खिडकीत, हवेतून श्वास घेणारे हायपरसॉनिक उड्डाण शक्य आहे हे सिद्ध झाले.

त्या अशक्य गतींना साध्य करण्यात मदत करणे हे स्क्रॅमजेट नावाचे तंत्रज्ञान आहे, जे मुळात “सुपरसोनिक-कम्बशन रॅमजेट” आहे. सामान्य जेट इंजिनच्या विपरीत जे हवा खाली करण्यासाठी फॅन ब्लेड्स वापरते, स्क्रॅमजेटचे कार्य तत्त्व असे आहे की त्याचे कोणतेही हलणारे भाग नाहीत. त्याऐवजी, येणारी हवा दाबण्यासाठी ते विमानाच्या तीव्र गतीचा वापर करते. मनाला झुकणारा भाग असा आहे की संपूर्ण इंजिनमध्ये हवा सुपरसॉनिक राहते कारण इंधन इंजेक्शन आणि जाळले जाते. हे एक मोठे अभियांत्रिकी आव्हान आहे कारण तुम्हाला ध्वनीच्या वेगापेक्षा वेगाने जाणाऱ्या वायुप्रवाहात ज्योत टिकवून ठेवावी लागते. त्यामुळेच स्क्रॅमजेट्स कमी वेगाने काम करू शकत नाहीत आणि त्यांना “चालू” करण्यासाठी पुरेसे वेगाने जाण्यासाठी रॉकेटची आवश्यकता आहे.

पण हा सर्व त्रास व्यर्थ नाही, कारण मोठा फायदा म्हणजे स्क्रॅमजेट्स वातावरणातून ऑक्सिजन श्वास घेतात – रॉकेटच्या विपरीत ज्यांना स्वतःचे जड ऑक्सिडायझर वाहून घ्यावे लागते. याचा अर्थ ते लहान, हलके किंवा अधिक पेलोड वाहून नेऊ शकतात. हे सर्व खरोखरच आकर्षक आहे, परंतु हायपर-एक्स प्रोग्राम कधीही उत्पादन विमान तयार करण्यासाठी नव्हता — किंवा अगदी चालू असलेले मिशन देखील. उलट, सुरुवातीपासूनच तीन-उड्डाण संशोधन प्रकल्प म्हणून त्याची व्याप्ती होती. 2004 मध्ये त्या दोन यशस्वी उड्डाणांनंतर, NASA कडे आवश्यक असलेला सर्व महत्त्वाचा डेटा होता आणि त्याने गोष्टी गुंडाळल्या.

हायपर-एक्स प्रोग्राम कधीही पूर्णपणे मरण पावला नाही. हा दंडुका यूएस एअरफोर्सला देण्यात आला होता, ज्याला पुढे काय होते हे शोधण्याचे काम देण्यात आले होते. ती पुढची पायरी विक्रमी Boeing X-51 WaveRider ठरली, ज्याने X-43A ने जे सुरू केले ते घेतले आणि त्याच्याबरोबर धावले. 2013 मध्ये, X-51 ने स्क्रॅमजेट-चालित उड्डाण साध्य करून तंत्रज्ञान किती दूर आले आहे हे दाखवून दिले जे तब्बल 210 सेकंद टिकले.

पण खरी कहाणी म्हणजे छोट्या हस्तकलेचा तरंग परिणाम. त्याच्या फ्लाइट्समधून काढलेला डेटा नंतरच्या सर्व अमेरिकन हायपरसोनिक प्रोग्रामसाठी प्लेबुक बनला. अभियंत्यांनी काही मोठे धडे शिकले, जसे की संपूर्ण वाहन इंजिनसह एक तुकडा म्हणून डिझाइन केले पाहिजे आणि त्यांना हायपरसॉनिक फ्लाइटची उष्णता कशी हाताळायची याबद्दल माहितीचा खजिना मिळाला.

आजही, तो 20 वर्षांचा फ्लाइट डेटा अजूनही 'उत्तर की' आहे जो अभियंते नवीन वाहने डिझाइन करण्यासाठी त्यांचे आधुनिक संगणक सिम्युलेशन पुन्हा तपासण्यासाठी वापरतात. हेच विमान थेट कक्षेत उडवण्याचे स्वप्न निव्वळ कल्पनारम्य होण्यापासून दूर ठेवते.