Động cơ Northstar và tầng GS3: Bước tiến mới của Blue Origin

Blue Origin vừa công bố động cơ Northstar trên cổng thông tin chính thức của doanh nghiệp. Động cơ Northstar sở hữu sức đẩy 715.000 pound-force nhằm phục vụ phương tiện New Glenn. Bước tiến mới giúp hãng tối ưu hóa hiệu suất vận hành và giảm chi phí sản xuất.

Theo Tức Thời, động cơ Northstar tạo lợi thế thương mại quan trọng trước đối thủ SpaceX. Cấu trúc cải tiến mở rộng khả năng đưa hàng vào quỹ đạo xa. Toàn bộ thông số kỹ thuật vừa được kiểm chứng qua các đợt vận hành thực tế. Định hướng này giúp hãng gia tăng sức cạnh tranh trên thị trường dịch vụ phóng.

Động cơ Northstar mang lại những đột phá kỹ thuật nào?

Theo công bố từ Blue Origin, động cơ Northstar tạo ra lực đẩy 715.000 pound-force. Thiết bị sử dụng hỗn hợp nhiên liệu oxy lỏng và khí thiên nhiên hóa lỏng. Mức lực đẩy này vượt qua mốc 640.000 pound-force của động cơ BE-4 tiền nhiệm. Chênh lệch lực đẩy giữa hai thế hệ động cơ đạt 75.000 pound-force.

Theo tính toán của chúng tôi, sức đẩy của phiên bản mới tăng khoảng 11,7%. Động cơ mới này tận dụng tối đa năng lực sản xuất bồi đắp quy mô lớn. Hãng xác nhận hơn 65% động cơ được chế tạo bằng phương pháp in 3D đắp lớp. Nhờ quy trình đắp lớp, khối lượng thiết bị giảm 30% so với thế hệ BE-4 trước đó.

Ứng dụng công nghệ in 3D đắp lớp trên động cơ Northstar

Số lượng chi tiết linh kiện cơ khí trên Northstar cũng giảm 50% so với bản cũ. Việc tinh giản linh kiện giúp giảm thiểu các mối nối phức tạp trong buồng đốt. Cấu trúc liền khối hạn chế nguy cơ rò rỉ nhiên liệu khi hoạt động ở áp suất cao. Giải pháp in kim loại đồng thời rút ngắn đáng kể thời gian lắp ráp hoàn chỉnh cụm máy.

Đội ngũ kỹ sư chế tạo động cơ Northstar chỉ mất 11 tháng để thử nghiệm thực tế. Tốc độ này phản ánh khả năng rút ngắn chu kỳ phát triển hệ thống đẩy của doanh nghiệp. Động cơ Northstar trở thành mẫu động cơ tăng cường thứ hai của đơn vị. Thiết bị này sẽ phối hợp cùng các động cơ sẵn có để tối ưu hóa hiệu quả kinh tế.

Vì sao tầng đẩy GS3 mở rộng tầm bay của New Glenn?

Song song với động cơ mới, Blue Origin ra mắt tầng đẩy thứ ba mang tên GS3. Tầng đẩy này được thiết kế để mở rộng tầm bay cho các nhiệm vụ năng lượng cao. Phương tiện hỗ trợ việc đưa hàng trực tiếp lên quỹ đạo địa tĩnh thay vì chuyển tiếp thông thường. Khả năng này giúp các vệ tinh tiết kiệm nhiên liệu quý giá để duy trì vị trí.

Hệ thống GS3 vận hành nhờ một động cơ BE-7 chuyên dụng cho môi trường chân không. Động cơ BE-7 đạt xung lực riêng trên 460 giây trong hồ sơ nhiệm vụ bay không gian. Hiệu suất nhiệt động học này cho phép tầng đẩy thực hiện nhiều lần kích hoạt chính xác. Các chuyến bay liên hành tinh sẽ rút ngắn được thời gian hành trình đáng kể.

Khả năng tương thích giữa tầng đẩy GS3 và các biến thể tên lửa

Theo tài liệu từ Blue Origin, tải trọng thay đổi tùy theo cấu hình phương tiện New Glenn. Khi lắp trên bản 7×2, tầng GS3 mang được 8 tấn lên quỹ đạo địa tĩnh. Tầng đẩy cũng vận chuyển được 10 tấn hàng vào quỹ đạo chuyển tiếp Mặt Trăng. Đây là năng lực cần thiết cho các hợp đồng phóng vệ tinh quân sự và dân sự.

Nếu kết hợp cùng biến thể 9×4, tải trọng địa tĩnh trực tiếp đạt mức 14 tấn. Tải trọng đưa vào quỹ đạo chuyển tiếp Mặt Trăng cũng được nâng lên 20 tấn. Biến thể tên lửa 9×4 có quy mô đồ sộ với chiều cao thiết kế gần 400 foot. Chóp chứa hàng đường kính 8,7 mét sở hữu thể tích khoang chứa tới 29.000 foot khối.

Tầng hai của bản 9×4 có khả năng đưa 70 tấn hàng lên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp. Tầng một tái sử dụng được thiết kế cho tối thiểu 25 chuyến bay mà không cần thay vỏ. Năng lực chuyên chở lớn giúp tên lửa cạnh tranh trực tiếp với các phương tiện phóng hạng nặng.

Mức độ tin cậy của các thử nghiệm và thông số công bố

Toàn bộ số liệu vận hành vừa nêu đều do phòng thí nghiệm của hãng phát hành. Đội ngũ kỹ thuật đã hoàn thành thử nghiệm nạp hydro lỏng cho bình chứa tầng GS3. Đợt kiểm tra diễn ra tại bãi thử Launch Site One đặt tại bang Texas. Bình nhiên liệu làm từ vật liệu composite đã chịu áp suất 100% MEOP trong 2,5 giờ.

Thời lượng duy trì áp suất thực tế đã vượt qua yêu cầu của các nhiệm vụ bay tiêu chuẩn. Nhà sản xuất kỳ vọng đây sẽ là bình hydro lỏng composite đầu tiên bay vào quỹ đạo. Vật liệu composite giúp triệt tiêu khối lượng kim loại nặng nề trên thân tên lửa. Nhờ vậy, tỷ lệ khối lượng nhiên liệu hữu ích được cải thiện rõ rệt.

Tuy nhiên, các kết quả trên mới chỉ dừng lại ở thử nghiệm tĩnh trên mặt đất. Hydro lỏng có đặc tính phân tử siêu nhỏ và dễ bay hơi ở nhiệt độ môi trường. Môi trường rung chấn khi cất cánh có thể tạo ra những thách thức vật lý phát sinh. Do đó, theo Tức Thời, động cơ Northstar cần trải qua thêm các đợt bay thử thực tế.

Lộ trình thử nghiệm tiếp theo và triển vọng phóng vệ tinh

Lịch cất cánh của tên lửa New Glenn đang có sự điều chỉnh nhất định. Theo các kênh truyền thông CNBC và The Verge, thời điểm phóng dời sang tháng Một năm 2027. Quyết định lùi lịch xuất phát từ yêu cầu sửa chữa và nâng cấp hạ tầng bệ phóng. Quá trình khắc phục sự cố thử nghiệm trước đó cần sự chuẩn bị kỹ lưỡng.

Dù đối mặt với sự trì hoãn ngắn hạn, tiến độ hợp đồng dài hạn vẫn được duy trì. Tầng đẩy GS3 đã nhận được hợp đồng phục vụ một nhiệm vụ không gian vào năm 2028. Chuyến bay này sẽ chở hàng hóa cho một khách hàng chính phủ tiến vào vùng không gian Mặt Trăng. Dự án là cột mốc then chốt chứng minh độ tin cậy của chuỗi cung ứng.

Tức Thời ước tính động cơ Northstar sẽ bay thử vào cuối năm 2027. Thời điểm phóng thực tế cũng có thể diễn ra vào đầu năm 2028. Mức độ tin cậy của dự đoán ở mức trung bình do phụ thuộc vào tiến độ bệ phóng. Doanh nghiệp cần bay thử New Glenn tiêu chuẩn trước khi tích hợp động cơ Northstar hoàn chỉnh.

Điều cần nhớ về động cơ Northstar và tầng đẩy GS3

Động cơ Northstar đánh dấu bước chuyển mình quan trọng trong chiến lược tự chủ lực đẩy của Blue Origin. Công nghệ in 3D đắp lớp giúp cắt giảm khối lượng và chi phí chế tạo đáng kể. Cùng với đó, tầng đẩy GS3 mang lại khả năng vận chuyển trực tiếp lên quỹ đạo địa tĩnh. Cấu hình này mở ra cánh cửa cho các nhiệm vụ thám hiểm Mặt Trăng dài ngày.

Cột mốc quan trọng tiếp theo cần theo dõi là đợt phóng vào tháng Một năm 2027. Đợt bay này sẽ kiểm tra năng lực vận hành của New Glenn. Sau đó, hãng mới đưa động cơ Northstar vào sử dụng chính thức. Bạn đọc có thể xem thêm các bài viết về nghiên cứu khoa học và tin tức công nghệ trên trang.

Nguồn tham khảo

• Thông cáo báo chí từ Blue Origin: Giới thiệu động cơ đẩy Northstar công nghệ in 3D.
• Hồ sơ phát triển của Blue Origin: Chi tiết kỹ thuật tầng đẩy GS3 cho không gian sâu.
• Bản đặc tả phương tiện tại Blue Origin: Cấu hình tên lửa New Glenn biến thể 9×4.
• Tạp chí chuyên ngành Space.com: Phân tích về tầng đẩy thứ ba và động cơ mới.
• Kênh tài chính CNBC: Thông tin điều chỉnh lịch trình phóng tên lửa New Glenn.
• Chuyên trang công nghệ The Verge: Cập nhật lộ trình trở lại đường đua không gian của New Glenn.