Pocket Rockets Packa ett slag

Raketen antänds. En stråle av glödhet låga skjuter ut nedanför. Dess operatörer ökar kraften och lågan växer - tills raketen exploderar i en eldboll.

Precis som förväntat. Ett farligt experiment att utföra i ett labb? Inte när raketen är ett mikroelektromekaniskt system i en krona - ett så kallat MEMS tillverkat av kisel. Laboratorier runt om i landet tittar på MEMS-raketer och andra mikroframdrivningsenheter för att driva en ny generation billiga, små satelliter och andra enheter.

På väg mot Orbit

Det mest ambitiösa projektet sitter vid Massachusetts Institute of Technologys avdelning för flyg- och astronautik. Med stöd från NASA bygger MIT-ingenjörer en mikroraket som fungerar ungefär som motorn på rymdfärjan. NASA hoppas kunna använda mikroraketen för attitydkontroll på framtida rymdfarkoster, säger Alan Epstein, chef för MIT:s Microengine Project.

MIT:s rymdkadetter, säger Epstein, vill också distribuera uppsättningar av mikroraketer för att skjuta upp små satelliter ungefär lika stora som en colaburk. Nätverk av nanosatsningar skulle kunna stödja jordobservation eller underhåll av satelliter.

Summan av kardemumman för en motor är mängden dragkraft den genererar i förhållande till sin egen vikt. Rymdfärjans huvudmotor producerar ett dragkraft-till-vikt-förhållande på 70. MIT:s mikroraket har nått 85, och dess byggare uppskattar ett potentiellt förhållande mer än 10 gånger det - mer än tillräckligt för att skjuta upp en satellit i rymden.

Vi tittar på mycket hög dragkraft – den högpresterande delen av mikroraketmotorer, säger Epstein. Det är det som skiljer MIT-projektet från mikroraketinsatser vid University of California i Berkeley, Caltech och på andra håll, förklarade han.

Epstein säger att MIT-projektet är på väg att producera en fungerande, integrerad mikroraket i slutet av 2003. Nästa milstolpe kommer i september, när Epstein siktar på att bygga en fungerande MEMS-turbopump, en nyckelkomponent som kommer att spruta in bränsle i raketens förbränningskammare vid mycket högt tryck.

Just nu har vi ett stort rum med utrustning som levererar bränslet, säger Epstein. Turbopumpen miniatyriserar allt detta med en fläktliknande mikroturbin som pumpar in bränsle i förbränningskammaren.

Turbopumpen under konstruktion är betydligt större än själva mikroraketen. För att integrera två-still-ett-avlägsna mål-ingenjörer kan ta en sida från raketer som den ryskt designade RD-170, som bränsle fyra förbränningskammare från en enda turbopump.

Berkeley spränger iväg

Hur imponerande det än är, sitter MIT:s mikroraket fortfarande på en labbbänk. Så är inte fallet i Berkeley, där ingenjörer vid Sensor and Actuator Center redan har lanserat en mer blygsam MEMS-raket.

Berkeley-mikroraketen, en avancerad version av en tändsticksraket , är hälften så stor som MIT-enheten, med ett genomsnittligt dragkraft-till-viktförhållande på fem.

Det är fortfarande mycket kraft för projektrådgivaren Kris Pister. Han leder ett försök att designa smarta MEMS-enheter i damm-millimeterskala som kan avkänna, beräkna, kommunicera och röra sig. Allt mitt arbete är inriktat på att göra de absolut minsta fordonen som kan styras av människor, förklarar han.

Nätverk av smart damm, säger Pister, kan studera ett vädersystem, slagfält, regnskogstak eller något svårtillgängligt område.

Vi vill bara ge en sensor möjligheten att hoppa upp och flytta runt och landa, säger Pister. Tricket, säger han, är att placera ut dammet. De mest lovande designerna är platta wafers av kisel, en form som låter dem dra nytta av solenergi men gör en usel projektil på grund av motståndet. Han förklarar att en mikroraket ombord kommer att driva smart damm mycket längre än en separat bärraket som använder samma mängd bränsle.

Den stora Berkeley-mikroraketen flyger på kanten (som Millennium Falcon, säger Pister) för ett vertikalt avstånd på tre meter. Raketens teoretiska maximala höjd är närmare 50 meter hög nog, säger han, för en enhet som kan driva mil i luftströmmarna innan den landar.

Dölj