Пока Илон Маск запускает частично многоразовую ракету-носитель, на Урале началось создание одноступенчатой и полностью многоразовой. На площадке Научно-исследовательского института машиностроения (НИИМаш) в Нижней Салде успешно прошёл демонстрационный пуск двигательной установки. Первый опытный образец ракеты появится через шесть лет. Стоимость проекта оценивается в 250 млн рублей.
Демонстрационные испытания двигательной установки проекта «Корона» прошли на площадке НИИМаш в пятницу. Проект разработал Уральский межрегиональный научно-образовательный центр (УМНОЦ). Партнёрами выступили НИИМаш, Государственный ракетный центр имени академика В. П. Макеева и НПО автоматики имени академика Н. А. Семихатова.
Установка с центральным телом состоит из 16 ракетных двигателей на жидком топливе, объединённых в единую систему. Её основное отличие от традиционного реактивного двигателя заключается в том, что сопло внешнего расширения находится не внутри, а снаружи центрального тела. Это позволяет регулировать мощность двигателей в зависимости от давления окружающей среды.
Проректор по научно-образовательным центрам и комплексным научно-техническим программам Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) Сергей Ваулин подчеркнул, что пока полностью возвращаемых одноступенчатых ракет в мире нет. Для них необходимы специальные двигатели с центральным телом, которых также не существует.
– Сейчас эта новаторская идея начинает воплощаться. Чтобы получить большой двигатель, нужно сначала осуществить это в малой форме. Такой двигатель был создан, – отметил он.
Как проходил запуск установки на предприятии, некогда испытывавшем двигатели для «Буранов», каковы перспективы проекта и когда в России появится полностью возвращаемая беспилотная одноступенчатая ракета, узнал «Октагон.Урал».
Двигательную установку испытали на площадке АО «НИИМаш» на территории огневого двора. Сейчас он не функционирует, но раньше там тестировали двигатели для многоразового транспортного космического корабля «Буран». На предприятии надеются, что двор восстановят; на это требуется 7,5 млрд рублей. Заново строить подобную конструкцию с нуля в разы дороже.
Главное отличие нового двигателя от существующих – сопло внешнего расширения. Камеры сгорания топлива не имеют сверхзвуковых частей сопел, их заменяет центральное тело, на котором при ускорении расширяется поток. За счёт этого двигатель постоянно работает в расчётном режиме, когда давление потока равно давлению окружающей среды. Такой режим работы двигателя оптимален для любой высоты полёта, а потому ракете не потребуются несколько ступеней для прохождения разных слоёв атмосферы.
Демонстратор двигателя в десятки раз меньше, чем двигатель разрабатываемой ракеты-носителя. На нём планируется получить подтверждение некоторых заложенных проектных решений.
Для прицельной посадки ракеты по возвращении на Землю необходима система управления. Для её тестирования на этапе посадки специалисты ЮУрГУ разработали установку. В её состав входят двухвинтовой воздушный двигатель (аналог ракетного) и 12 газовых двигателей, которые корректируют курс. Система оборудована видеокамерой и телеметрическими датчиками. С помощью компьютерного зрения установка садится на обозначенную площадку.
Отдельное внимание уделили топливному баку, который должен будет обеспечить низкие температуры топлива и не допустить образования инея на внешнем корпусе ракеты. Низкая теплопроводность достигается за счёт устройства стенок бака: три слоя углепластика, между которыми проложен утеплитель.
Фрагмент стенки поместили в жидкий азот – его температура близка к температуре топлива. Притом что температура контактирующего с азотом слоя снизилась более чем до минус 100 градусов, температура внешнего слоя практически не изменилась и ниже нуля не упала.
Проект финансировался из бюджета Челябинской области: регион выделил 70 млн рублей в качестве гранта на исследования и разработки по направлению «Аэрокосмические технологии». Сумма, необходимая для создания полноценной ракеты, – 250 млн рублей.
Одноступенчатой многоразовой ракеты в мире не существует – даже у Илона Маска на Землю возвращается только одна ступень. На Урале же через шесть лет рассчитывают выпустить первый опытный образец полностью возвращаемой беспилотной ракеты.
Ожидается, что за счёт возможности многоразового использования ракеты её экономическая целесообразность вырастет в разы. Удельная стоимость выведения полезной нагрузки заявлена в четыре раза ниже, чем у конкурентов. Уменьшится и срок подготовки запуска – 24 часа против четырёх – шести месяцев.
– Мы сегодня видели реализацию идеи. Чтобы это всё было оформлено и полетело, необходима огромная работа множества институтов, предприятий. Но сама идея, связанная с рабочим телом, с тем, чтобы 16 двигателей могли работать в любых слоях атмосферы, поднять космическое тело и опустить обратно на Землю, состоялась, – отметила директор АО «НИИМаш» Елена Матвеева.
– Мы сейчас находимся на первом этапе. Но научные подходы, которые мы отрабатываем, это необходимая база, которая послужит в дальнейшем для развития крупного проекта, – заявил директор по развитию УМНОЦ Игорь Манжуров.
Перспективы проекта «Корона» будут зависеть от решения «Роскосмоса». Авторы надеются на его развитие, подчёркивая, что у него большое будущее.
Свердловская область
01 октября 2021
29 сентября 2021