近日，来自一种华盛顿大学(University of Washington)的研究人员提出了一种新的发射机制，利用了一种新的发动机，这是一种重量更轻、更容易制造的新型火箭！旋转起爆发动机。
我们知道，在当前的太空探索时代，昂贵的花费是必不可少的，大量的能源需要从地球上调用。因此通过降低与个别发射、太空机构和私人航空公司相关的成本，我们可以确保有更长远的空间访问。说到发射的成本，最大的支出就是推进剂。简单地说，脱离地球引力需要大量的火箭燃料！那么我们是否可以在燃料方面做一些改进呢？
为了解决这个问题，华盛顿大学(University of Washington)的研究人员最近开发了一个数学模型，描述了一种新的发射机制——旋转起爆发动机(RDE，rotating detonation engine)的工作原理。这种轻量化的设计提供了更高的燃油效率和更少的复杂构造。然而，人类此前从未使用此类发动机，换句话说，它的不确定性是关键因素，因此不能马上投入使用，但是不可否认，这种新型的发射机制很可能引领未来的时代！那么这种新型的发动机盒传统的发动机有什么差别呢？
我们知道，在传统的火箭发动机中，推进剂在点火室中燃烧，然后通过喷管从后部排出，产生推力。而在RDE中，运行机制是不同的，旋转起爆发动机采用了不同的方法来燃烧推进剂。它是由同心圆构成的，推进剂在气缸之间的间隙中流动，点火后，迅速释放的热量会形成冲击波，这是一种强烈的气体脉冲，其压力和温度远远高于声速。
这一点使得RDE大大有别于传统的发动机，后者需要大量的机械来指导和控制燃烧反应，以便将其转化为加速。但在RDE中，由点火产生的冲击波自然产生推力，不需要额外的发动机部件。
然而，正如研究人员指出，旋转爆震发动机领域仍处于起步阶段，工程师们仍不确定他们的实际应用以及可能的缺陷。因此，研究人员决定测试这个概念，包括重铸可用数据和查看模式构成。首先，他们开发了一个实验性的RDE(如下图所示)，使他们能够控制不同的参数(如气缸之间的间隙大小)。
然后他们用高速摄像机记录燃烧过程，每次的观测时间仅需0.5秒。摄像机以每秒24万帧的速度记录下每一次点火，让研究小组能够以慢动作观察反应的展开，结果表明引擎实际上运行良好。
研究人员科赫表示，这个燃烧过程实际上是二次爆炸，但在这个初始启动阶段之后，我们可以看到许多稳定的燃烧脉冲形成，然后继续消耗可用的推进剂。这就会产生高压和高温，从而推动发动机后部的废气高速排出，继而产生推力。接下来，研究人员建立了一个数学模型来模拟他们在实验中观察到的情况。该模型是此类模型中的首个测试模型，它可以帮助研究人员首次确定RDE是否稳定。虽然这个模型还没有准备好供其他工程师使用，但它可以让其他研究团队评估特定的RDEs的性能。
到目前为止，让所有人困扰的是，发动机设计确实有一个缺点，那就是它的不可预测性。一方面，燃烧驱动的冲击过程自然导致冲击被燃烧室压缩，产生推力。另一方面，一旦开始，爆炸是不受控制的，它的后果是我们无法想象的，尤其当涉及到火箭时，这是相当严重的。
但正如科赫所解释的，这项研究是成功的，因为它测试了这种引擎设计并定量地测量了它的性能。这是成功的第一步，将为实际开发和实现RDEs铺平道路。科赫说:“我的目标仅仅是重现我们看到的脉冲行为，以确保模型输出与我们的实验结果相似。我已经确定了主流物理学以及它们之间的相互作用。现在我可以把这里做的变成定量的模型，从那里我们可以讨论如何制造更好的发动机。”
虽然现在下结论还为时过早，但这项研究的意义深远，从而使火箭发动机更容易生产，成本更低，这是人类探索太空可持续发展的重要一步，当然，最关键的是确保引擎设计本身是安全可靠的。