Empresa de robótica espacial e logística lunar com sede em Pittsburgh Astrobótico concluiu uma campanha de fogo quente para seu motor de foguete de detonação rotativo Chakram, com a fabricação aditiva desempenhando um papel central na viabilização desse marco. Dois protótipos completaram oito testes bem-sucedidos no Marshall House Flight Middle da NASA em Huntsville, Alabama, acumulando mais de 470 segundos de tempo whole de execução, incluindo uma única queima contínua de 300 segundos que se acredita ser a mais longa já registrada para um RDRE.
PermiAM: a tecnologia de fabricação aditiva por trás do Chakram
No centro do programa Chakram está o PermiAM, uma técnica patenteada de fabricação de aditivos metálicos co-desenvolvida pela Astrobotic e Elementum3D que permite porosidade ajustável em componentes metálicos impressos. A capacidade de controlar com precisão o quão poroso é um materials tem consequências diretas no gerenciamento térmico, na estabilidade da combustão e na eficiência da propulsão, três dos desafios de engenharia mais exigentes no projeto de RDRE.
O NASA Os contratos SBIR que apoiam o programa focaram especificamente no novo projeto de injetores e na aplicação de PermiAM a componentes RDRE, tornando a fabricação aditiva não uma contribuição periférica, mas basic.
Os resultados falam a essa base. Cada protótipo produziu mais de 4.000 libras de empuxo, colocando o Chakram entre os RDREs mais poderosos já demonstrados, com quase todos os incêndios quentes atingindo o estado térmico estável, o marcador da operação estável e sustentada do motor.
O que os RDREs fazem de diferente
Ao contrário dos motores de foguete convencionais, que queimam o propelente por meio de combustão contínua e em estado estacionário, os RDREs usam ondas de detonação supersônicas girando em torno de uma câmara em forma de anel. Esse processo extrai mais energia utilizável da mesma quantidade de combustível, oferecendo uma melhoria de até 15% no impulso específico, uma melhor relação empuxo-peso e um motor geral menor e mais leve. O desafio sempre foi controlar essas ondas de detonação com estabilidade suficiente para tornar a tecnologia prática, que foi precisamente o que demonstrou a campanha de testes de Chakram.
“O Chakram superou mais do que as nossas expectativas. Com qualquer tecnologia de ponta como um RDRE, passando do projeto aos testes, você está sempre preocupado com fatores desconhecidos que podem ser críticos para o desempenho. Mas o motor teve um desempenho ainda melhor do que o esperado”, disse Bryant Avalos, principal investigador da Astrobotic para o programa Chakram. “A queima de 300 segundos foi a cereja do bolo. Demonstrações como esta mostram como a tecnologia RDRE poderia apoiar uma ampla gama de missões astrobóticas, desde a propulsão em futuros módulos lunares até veículos de transferência orbital no espaço e outras capacidades que ajudarão a expandir as operações em todo o espaço cislunar.”
Próximas etapas e aplicações futuras
A Astrobotic planeja incorporar Chakram em vários veículos futuros, incluindo módulos lunares da classe Griffin, foguetes reutilizáveis das lessons Xodiac e Xogdor e um veículo de transferência orbital em desenvolvimento. A próxima fase do programa concentrar-se-á no arrefecimento regenerativo, no estrangulamento e na redução de massa, esperando-se que as capacidades de gestão térmica da PermiAM permaneçam centrais para esse trabalho.
“Esta campanha de testes foi um tremendo sucesso e atingimos todos os objetivos que pretendíamos alcançar”, disse Monica Traupmann, co-investigadora do programa Chakram. “Os dados desses testes nos fornecem uma base poderosa para a próxima fase do desenvolvimento do RDRE e ajudarão a orientar futuros projetos de motores. Estou entusiasmado com o próximo passo que poderemos levar esta tecnologia.”
Manufatura Aditiva e a Fronteira RDRE
Durante décadas, os motores rotativos de foguetes de detonação existiram principalmente no papel. O ambiente de combustão, ondas de detonação supersônicas, fluxo de calor extremo e pressão de ciclo rápido dificultaram o atendimento dos requisitos de {hardware} por meio da usinagem convencional. A manufatura aditiva mudou isso. Ao permitir estruturas integradas complexas, como canais de refrigeração, caminhos de fluxo e orifícios de injetores que não podem ser produzidos de outra forma, e combiná-los com ligas avançadas capazes de sobreviver às condições dentro de um RDRE, a tecnologia desbloqueou ganhos de eficiência em relação aos motores de foguetes químicos tradicionais.
A Astrobotic não é a única empresa construída sobre essa base. Programa RDRE da NASA no Marshall House Flight Middle confiou na fusão de leito de pó a laser junto com as ligas GRCop-42 e GRX-810 para produzir câmaras de impulso com geometrias de parede e arquiteturas de resfriamento que a usinagem convencional simplesmente não consegue replicar, {hardware} que o engenheiro de propulsão líquida Thomas Teasley descreveu como o facilitador direto do RDRE se tornando uma realidade prática.
Em abril de 2025, A Venus Aerospace incorporou um bocal de fusão de leito de pó a laser desenvolvido pela NASA SBIR em sua plataforma RDREum componente que seu CTO descreveu como pronto para integração de voo em futuros módulos de pouso, veículos de transferência orbital e drones hipersônicos.
A campanha Chakram da Astrobotic, construída em torno de seu processo proprietário de controle de porosidade PermiAM, agora adiciona o que é considerado a queima de RDRE sustentada mais longa já registrada a esse crescente corpo de evidências.
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A imagem em destaque mostra teste de fogo quente bem-sucedido do motor de foguete de detonação rotativa Chakram (RDRE) no Marshall House Flight Middle (MSFC) da NASA em Huntsville, Alabama. Foto through Astrobótica.