Двигатель эволюции: 3D-мотор запустит в космос сверхлегкие ракеты
Команда конструкторов из РФ готовится к испытаниям нового ракетного двигателя, напечатанного на 3D-принтере. Он предназначен для запуска геофизических ракет в верхние слои атмосферы и ближнего космоса. Тесты намечены на конец августа — начало сентября. Старт ракеты с новым двигателем планируют осуществить осенью 2024 года. В дальнейшем он станет основой для разработки силовой установки большей тяги, которая сможет выводить на околоземные орбиты группировки малых космических аппаратов. Эксперты отрасли подтверждают своевременность разработки, но отмечают ряд проблем, с которыми сталкиваются космические стартапы.
Инновационные решения
В конце лета — начале осени в России намерены приступить к огневым испытаниям нового ракетного двигателя, разработанного стартап-компанией SR Space. Уникальность силовой установки заключается в сочетании новаторских подходов, которые применялись при ее разработке и изготовлении.
В частности, камера сгорания и ряд других важных деталей агрегата были напечатаны на 3D-принтере. Другая его инновационная особенность — это использование в качестве топливной пары метана и кислорода. Также новаторским решением для России стала подача компонентов топлива в камеру сгорания с помощью электронасосов.
— Это жидкостный ракетный двигатель замкнутого цикла. Выбранная топливная пара перспективна с точки зрения будущих проектов. Она оптимальна для создания ракетно-космических систем многоразового применения, — рассказал «Известиям» исполнительный директор компании Александр Зыков.
Он подчеркнул, что в конструкцию изделия заложены передовые достижения отечественного и мирового ракетного двигателестроения. Этот пилотный проект. В дальнейшем он станет основой для создания двигательных установок с большей тягой.
На первом этапе новая силовая установка будет предназначена для запуска геофизической ракеты — также разработки инженеров SR Space.Такие ракеты предназначены для исследования верхних слоев атмосферы и ближнего космоса. Они оказывают неоценимую услугу ученым, поскольку дают возможность при относительно невысоких затратах проводить эксперименты в невесомости, вакууме и других характерных для космического пространства условиях. В советское время в нашей стране такие аппараты широко использовались для отработки новых технологий, проведения медико-биологических экспериментов и метеорологических наблюдений в космосе.
Ближний космос
Новая ракета-носитель вместе с двигателем будет весить порядка 500 кг. Она сможет выводить на высоты от 100 до 150 км до 25 кг полезной нагрузки.
— Анализируя тенденции на рынке, мы заметили, что существует спрос на геофизические запуски. Однако в настоящее время в России нет доступных средств доставки. Своей разработкой мы, фактически, создаем новый рыночный сегмент. При благоприятном развитии событий ежегодное количество геофизических запусков может исчисляться сотнями, — пояснил Александр Зыков.
Он добавил, что при выходе на серийное использование геофизических ракет стоимость запусков составит порядка 25 млн рублей.
Конструкторы надеются пройти полный цикл испытаний новых двигателя и ракеты-носителя за один год и осенью 2024-го осуществить первый полет.
— Ракета полетит чуть выше линии Кармана (высота в 100 км над уровнем моря, которая считается границей между атмосферой и космосом. — «Известия»). Она будет запущена под углом 85℃. Весь полет продлится около 10 минут, — объяснил главный конструктор компании Петр Кудряшов.
Пекут как пирожки
Следующий этап развития инженерной мысли специалистов компании — это создание сверхлегкой ракеты-носителя. В зависимости от высоты она будет выводить на разные околоземные орбиты грузы массой от 300 до 400 кг.
По словам разработчиков, в России появляется все больше компаний, которые занимаются разработкой космических аппаратов различного назначения. Это и связь, и телекоммуникации, и спутниковый интернет, и средства дистанционного зондирования земли. В ближайшие годы потребности страны оцениваются тысячами новых космических аппаратов.
— На Западе и в Китае спутники уже делают как пирожки и активно их используют. Мы видим, что и в России формируется рынок. Он огромен. Также мы рассчитываем на рынки дружественных стран в Азии, Африке, Латинской Америке, — рассказал Александр Зыков
Он отметил, что развитие спутниковых группировок потребуют их оперативного выведения и обновления. Сверхлегкие ракеты-носители могут предоставить им такую возможность. Первый запуск такого аппарата специалисты намерены осуществить в 2025 году.
Космические созвездия
Полезная нагрузка, которую в ближайшие годы готовы отправить в космос в России, позволит компании производить запуски с частотой один раз в неделю, полагает Александр Зыков. При этом стоимость пусков может составить порядка 250 млн рублей.
— Сегодня в рамках дорожной карты «Перспективные космические системы и сервисы» под руководством первого вице-премьера Андрея Белоусова реализуются проекты ряда российских компаний, которые проектируют группировки малых космических аппаратов, — рассказал «Известиям» генеральный директор АО «АК «Новый космос», советник губернатора Ростовской области и член комитета дорожной карты «Перспективные космические системы и сервисы» Антон Алексеев.
По его мнению, бизнесу выгодно иметь возможность оперативного выведения спутников на околоземные орбиты. Поэтому пусковые услуги и появление ракет-носителей сверхлегкого и легкого класса будут востребованы. Они смогут оперативно по запросу выводить в космос необходимое количество спутников.
— Существует успешный опыт международных ракетостроителей в использовании 3D-печати для изготовления двигателей. Есть положительные примеры в отечественной авиационной отрасли. Если двигатели проходят установленный цикл испытаний, то для конечного результата — вывода полезной нагрузки на высоты — принципиальной разницы в способе их создания нет, — добавил Антон Алексеев.
Аддитивные технологии смогут ускорить изготовление ракетной техники и, тем самым, увеличат темпы освоения космоса, считает эксперт.
–– Испытание полноценного ракетного двигателя –– сложная и опасная работа. Трудно поверить, что коллектив, который не обладает собственной стендовой базой для опытно-исследовательских работ и полным набором компетенций в этой сфере, в короткие сроки сможет пройти эту процедуру, –– выразил свои сомнения генеральный директор компании «Лин Идастриал» Александр Ильин.
Он отметил, что основывается на собственном опыте. Его компания в 2016-2018 годах разработала семейство модульных ракет-носителей «Таймыр» и стала одним из первых российских космических стартапов.
— Новые средства для проведения экспериментов в космосе дадут стимул развитию отечественной науки. Сегодня их явно недостаточно. Чтобы компенсировать нехватку, ученые изобретают способы для симуляции космических условий на Земле. Проблема в том, что они не дают комплексной картины. Поэтому специалисты крайне заинтересованы в том, чтобы появилось больше возможностей для исследований в космосе. Программу экспериментов можно расписать на годы вперед, — рассказала заведующая лабораторией биофизики клетки Института медико-биологических проблем РАН Ирина Огнева.
Специалист подчеркнула, что для научных экспериментов важно не только выводить полезную нагрузку в космос, но и бережно доставлять ее на Землю. Для этого требуется развитие технологий возвращения и мягкой посадки космических аппаратов.
