Как ни печально, даже создание субсветовых звездолётов не приблизит человечество к звёздам. Скорость света в вакууме ограничена, а наличие массы у корабля не позволит подойти к её границе вплотную. В мечтах остаются кротовые норы или червоточины — проколы в пространстве-времени, через которые гипотетические звездолёты смогут мгновенно проникать в далёкие уголки Вселенной. А ещё варп-двигатели, которые сами искривляют пространство-время.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

На основе гипотез Эйнштейна-Розена о возможности подобных проколов в пространстве-времени, мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре в 1994 году предложил идею варп-двигателя для межзвёздного корабля, которая также получила название метрика Алькубьерре. Вместо того, чтобы искать неизвестно где расположенные червоточины, учёный обосновал теоретическую возможность построить двигатель, который бы создавал вокруг корабля пузырь с особыми свойствами. Пространство-время по курсу корабля должно было бы сжиматься, а за кормой — расширяться, что позволило бы ему двигаться быстрее скорости света.

Вариант пузыря или метрика Алькубьерре обладал одним существенным недостатком, если так можно сказать. Для реализации предложенного варп-двигателя необходима была новая физика — частица или тёмная энергия. Подобное требование отодвигало разработку двигателя для межзвёздных путешествий в очень и очень отдалённое будущее, если такое вообще было бы возможно.

Группа учёных из объединения Applied Physics взялась создать теорию варп-двигателя, изготовить который можно было бы в пределах известной физики без экзотических веществ или явлений. В свежей статье в рецензируемом журнале Classical and Quantum Gravity они поделились первыми обнадёживающими результатами. Новое решение физики назвали варп–двигателем с постоянной скоростью (constant velocity warp drive).

«Это исследование меняет разговор о варп-двигателях, — заявил физик Джаред Фукс (Jared Fuchs) из Applied Physics, защитивший докторскую диссертацию в Университете Алабамы в Хантсвилле. — Продемонстрировав первую в своем роде модель, мы показали, что варп-двигатели больше не научная фантастика».

Предложенный физиками двигатель состоит из стабильной оболочки вещества с «изменённым вектором сдвига внутри». Такое решение не сможет разогнать корабль до световой скорости, но обеспечит ему значительное приближение к этой заветной отметке без экзотических источников энергии. В теории варп-двигатель Applied Physics полностью соответствует метрике Алькубьерре и обещает работать с существенно меньшим потреблением энергии, чем предполагал автор оригинальной гипотезы. Это ещё не решение проблемы, но существенный шаг в правильном направлении, резюмируют исследователи.

Индийская организация космических исследований (ISRO) провела успешные огневые испытания жидкостного ракетного двигателя, который был создан с использованием аддитивных технологий — метод создания трёхмерных объектов путём послойного добавления материала, или другими словами 3D-печать. Ожидается, что это стимулирует развитие космической отрасли страны.

Источник изображения: ISRO

Испытания созданного на 3D-принтере двигателя проходили 9 мая. Агрегат, в котором сжигалась гиперголическая смесь тетраоксида диазота и монометилгидразина, работал в течение 665 секунд, что стало важнейшим достижением для учёных. Такие двигатели используются в малогабаритных индийских ракетах-носителях Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV).

В ISRO отметили, что использование аддитивных технологий позволило сократить количество деталей двигателя с 14 до 1. За счёт этого из конструкции удалось исключить 19 сварных соединений, а также значительно сэкономить на сырье для производства. В дополнение к этому, подход с использованием 3D-печати сократил время производства двигателя на 60 %.

Напомним, ракета-носитель PSLV высотой 44 метра является одним из инструментов доставки грузов на орбиту наряду с LVM-3, другой индийской ракетой. PSLV может выводить до 1750 кг полезной нагрузки на солнечно-синхронные полярные орбиты высотой 600 км. Новая технология производства двигателей может повысить темпы проведения космических пусков. У Индии также есть амбициозные планы в сфере проведение пилотируемых полётов, включая высадку астронавтов на поверхность Луны и создание базы на спутнике Земли к 2047 году.

Немецкий стартап Polaris Raumflugzeuge сообщил о крушении демонстратора MIRA I с инновационным клиновоздушным ракетным двигателем (aerospike). Демонстратор даже не успел оторваться от взлётной полосы и запустить КВР-двигатель, как вильнул в сторону и под воздействием сильного бокового ветра опрокинулся и загорелся. Взамен уничтоженного экземпляра разработчик пообещал сделать два и большего размера, а деньги на это он получил из бюджета.

Прототип MIRA I. Источник изображений: Polaris Raumflugzeuge

Компания Polaris Raumflugzeuge примерно год назад заключила контракт с Федеральным ведомством по оборудованию, информационным технологиям и технической поддержке бундесвера (BAAINBw) на разработку и создание полномасштабного прототипа клиновоздушного ракетного двигателя. Двигатели КВРД разрабатывались ещё в 50-е годы и даже были планы ставить их на челноки программы «Спейс шаттл». Но проект так и не вышел из лабораторий. Полёт немецкого демонстратора с четырьмя обычными турбореактивными двигателями и одним экспериментальным двигателем КВРД должен был стать первым в истории. Но, пока не сложилось.

За мгновение до катастрофы

Вместо уничтоженного в процессе аварии демонстратора MIRA I длиной 4,25 м компания обещает построить два — MIRA II и III длиной по 5 метров каждый. Конфигурация двигателей и профиль планера останутся те же: клиновидное крыло, по четыре турбореактивных двигателя на кислороде и керосине и по одному КВРД на каждом.

Потерян безвозвратно

Клиновоздушные ракетные двигатели интересны именно для космопланов, где нет места для двигателей первой и второй ступени одновременно. Ракета может быть двух- и более ступенчатой, когда сопла колоколообразной формы проектируются каждое на свою высоту. Если сопло одно, как у космоплана, то оно будет эффективно лишь на одной высоте, сжигая зря массу топлива на всех других высотах.

Сопла двигателя КВРД представляют собой две соединённых с одной стороны половинки колокола. Вторая отсутствующая сторона сопла формируется набегающим потоком воздуха. Тем самым профиль сопла меняется, можно сказать, автоматически на всём протяжении полёта от уровня моря до вакуума, в среднем обеспечивая эффективную работу на всех высотах. Жаль, что в этот раз у немцев ничего не вышло — дело даже не дошло до запуска КВРД в воздухе. Было бы интересно увидеть работу этой технологии в условиях реального полёта.

Испытание прототипа двигателя КВРД NASA

В минувшие выходные на полигоне Тунчуань в северо-западной провинции Шэньси прошли статические огневые испытания счетверённых ракетных двигателей YF-100K. Инженеры хотели убедиться в их полной совместимости и индивидуальной надёжности. Двигатели подтвердили свои характеристики и теперь допущены к лётным испытаниям, которые ожидаются позже в текущем году, но в составе лунной ракеты они будут испытаны позже — не раньше 2027 года.

Источник изображения: CASC

Двигатель YF-100K является модернизированной версией двигателей YF-100, который используется в боковых ускорителях ракеты «Чанчжэн-5». Работает он на смеси керосин-кислород. Каждый YF-100K способен развивать тягу 130 т. Четвёрка двигателей, тем самым, развила тягу свыше 500 т, что подтвердил статический огневой тест в минувшее воскресенье. В Китайской корпорации аэрокосмической науки и технологий (CASC) не уточнили, для какой ракеты предназначена прошедшая испытание четвёрка YF-100K, однако раньше была информация, что CASC разрабатывает новую среднюю по грузоподъёмности ракету «Чанчжэн-12», первую ступень которой как раз должны приводить в движение четыре двигателя YF-100K.

Испытания ракеты «Чанчжэн-12» должны пройти до конца 2024 года. Это ракета диаметром 3,8 м и высотой 59 м. Ракета сможет выводить 10 т полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту и шесть тонн на солнечно-синхронную орбиту высотой 700 км. Вероятно, на «Чанчжэн-12» произойдёт обкатка двигателей и под неё также начнётся их производство. В состав первой ступени лунной ракеты «Чанчжэн-10», испытательный полёт которой ожидается в 2027 году, войдёт семь двигателей YF-100K и ещё по семь таких же двигателей будут установлены на пару боковых ускорителей.

Ракета «Чанчжэн-10» высотой 92 м и диаметром 5 м сможет доставлять 70 т полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту и 27 т на окололунную орбиту. Отправка тайконавтов на двух ракетах «Чанчжэн-10» ожидается к 2030 году. Одна из ракет доставит к Луне экипаж в корабле, а вторая — спускаемый лунный модуль. Но это будет уже другая история.

В NASA представили экспериментальный электрический ракетный двигатель H71M мощностью до 1 кВт, обладающий рекордной эффективностью. По словам разработчиков, этот двигатель «изменит правила игры» для будущих космических миссий в составе небольших спутников во всех сферах от сервисного обслуживания в пределах орбит вокруг Земли до планетарных миссий по всей Солнечной системе.

Источник изображений: NASA

Источник не раскрывает подробностей. В целом речь идёт о существенной доработке и миниатюризации хорошо известных электроракетных двигателей на эффекте Холла. Это электрические двигатели, которые используются в космосе свыше 50 лет. В NASA смогли создать более эффективную и компактную версию этого двигателя. Так, если современные аналоги таких двигателей могут переработать объём рабочего тела массой до 10 % от массы аппарата и работают до нескольких тысяч часов, то новый двигатель H71M сможет переработать объём топлива до 30 % от массы аппарата в течение 15 тыс. часов.

Двигатель H71M позволит увеличить манёвренность небольших спутников: они смогут летать дальше и разгоняться и тормозить дольше. В этом масса преимуществ и возможностей. Спутники сами будут подниматься на нужную орбиту с низких орбит и смогут самостоятельно уходить к Марсу и другим планетам с геопереходных орбит, экономя стартовые ресурсы. Также больше возможностей для манёвра получат спутники из сопутствующей нагрузки, которые вынуждены следовать за основной полезной нагрузкой, что ограничивает такие миссии и, наконец, сфера сервисных спутников для продления сроков службы других космических аппаратов получит действенный инструмент для операций на орбите.

В NASA пока не собираются самостоятельно развивать сферу электроракетных двигателей. Агентство будет передавать лицензии коммерческим структурам. В частности, первой лицензию на двигатели H71M приобрела компания Northrop Grumman. Она уже создала собственную версию двигателя под названием NGHT-1X и сейчас проводит тестирование прототипа на износ в вакуумной камере в собственном исследовательском центре.

Дочерняя компания Northrop Grumman — SpaceLogistics — разрабатывает сервисный спутник Mission Extension Pod (MEP) с двумя двигателями NGHT-1X. Ожидается, что в 2025 году три аппарата MEP поднимут по одному спутнику связи на более высокие орбиты. Небольшие спутники MEP будут служить своего рода «реактивными ранцами» для обслуживаемых платформ. Они будут присоединяться к ним и затем обеспечивать движение, что на годы продлит эксплуатацию на орбите дорогого оборудования.

Когда новые электроракетные двигатели получат широкое коммерческое распространение, в NASA не исключают возможности приобретать их для собственных нужд и государственных космических программ.

На днях на конференции по альтернативным двигательным установкам (APEC) ветеран NASA и соучредитель компании Exodus Propulsion Technologies Чарльз Булер (Charles Buhler) заявил об открытии «новой силы», которая может приводить в движение космические корабли без выброса массы. Иначе говоря, без использования топлива или рабочего тела, если мы говорим об ионных (плазменных) двигателях. Если открытие подтвердится, это изменит космонавтику и не только.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Чарльз Булер свыше двух десятков лет проработал в NASA как специалист по электростатике. Он участвовал в проектах «Спейс Шаттл», «Хаббл» и в программах на МКС. На заре своей карьеры в агентстве Булер руководил командой разработчиков бестопливных ракетных двигателей. Создаваемый группой силовой привод основан на таком явлении, как асимметрия электростатического давления. К 2020 году всё, чего они добились — это создание тяги чуть более одной стотысячной силы тяжести на Земле. Однако к последнему времени произошёл прорыв и опытная установка смогла произвести тягу эквивалентную земному притяжению, что доказало перспективность идеи.

«Это открытие “новой силы” имеет фундаментальное значение в том смысле, что только электрические поля могут создавать устойчивое воздействие на объект и обеспечивать перемещение центра масс указанного объекта без вытеснения массы, — сказал Булер на конференции. — Существуют правила, включая сохранение энергии, но при правильном подходе можно генерировать силы, не похожие ни на что из того, что человечество делало раньше. Именно эту силу мы будем использовать для приведения в движение объектов в течение следующих 1000 лет <...> пока не будет сделано следующее открытие», — добавил он.

Ранее похожую по духу концепцию продвигала компания IVO. Она предложила бестопливные ракетные двигатели EmDrive и Quantum Drive. Её разработки себя пока никак не проявили. Ветерану NASA в этом больше доверия, но без испытания установок в реальных условиях в космосе обсуждать что-либо в этой области, вероятно, преждевременно. Но звучит захватывающе — этого не отнять.

Компания Venus Aerospace показала первый демонстрационный полёт беспилотника с ракетным ротационным детонационным двигателем (RDRE). Испытания прошли в феврале 2024 года. Ранее компания показала возможность длительной работы фирменного RDRE на стенде, что важно для создания гиперзвукового самолёта или космоплана.

Источник изображений: Venus Aerospace

Беспилотный аппарат в виде крылатой ракеты массой 140 кг и длиной 2,4 м был сброшен с самолёта на высоте 3700 м. На двигателе на перекиси водорода беспилотник развил скорость 0,9 Маха и пролетел 16,1 км. Сообщается, что двигатель работал на 80 % тяги, поэтому задача преодолеть отметку 1 Маха не ставилась. Разгон до скорости свыше 1 Маха будет осуществлён в последующие пуски с включением ракетного ротационного детонационного двигателя, который в этот раз просто присутствовал на борту беспилотника.

«Использование платформы воздушного запуска и конфигурации "крылатая ракета" позволяет нам дёшево и быстро провести минимальные испытания нашего RDRE в качестве гиперзвукового двигателя, — сказал технический директор и соучредитель компании Эндрю Дугглби (Andrew Duggleby). — Команда отработала профессионально и располагает огромным количеством данных для привязки и настройки [системы] для следующего полёта».

Ракетный ротационный детонационный двигатель имеет ряд преимущество перед традиционными двигателями на химическом топливе. Условно он представляет собой два помещённых друг в друга цилиндра. Топливо впрыскивается в простенок между ними и воспламеняется — это может быть как непрерывный режим горения, так и импульсный (в России с 2012 года разрабатывают импульсный RDRE). В простенке после воспламенения возникает «огненный торнадо» — ударный фронт взрывной волны, что за счёт ограниченного пространства создаёт больше направленной энергии. Также двигатель RDRE будет проще в обслуживании и сможет экономить до 15 % топлива.

Рендер будущего космоплана

В перспективе компания Venus Aerospace рассчитывает создать гиперзвуковой космоплан или самолёт, который сможет разгоняться до скорости 9 Маха и доставлять пассажиров в любую точку Земли всего за час или около того. Но это точно случится не завтра и не послезавтра. А пока можно посмотреть на видео, как летает макет беспилотника с перспективным пока двигателем.

Компания RocketStar сообщила, что создала и протестировала инновационную электрическую двигательную установку FireStar Drive для космических аппаратов, которая использует усиленные термоядерным синтезом импульсы плазмы. Предложенное решение значительно повышает производительность базовой импульсной установки RocketStar на водяном топливе. Прототип двигателя создан, испытан на земле и готовится к испытаниям в космосе.

FireStar Drive M1.5. Источник изображения: RocketStar

Созданный ранее в компании базовый двигатель генерирует высокоскоростные протоны за счет ионизации водяного пара. Когда эти протоны (полученные от водорода) сталкиваются с ядром атома бора, возникает реакция синтеза, в ходе которой атом бора превращается в высокоэнергетическую форму углерода, которая быстро распадается на три альфа-частицы. Это так называемая безнейтронная реакция синтеза, которая не создаёт сильного радиационного излучения и поэтому установку намного проще экранировать.

Бор вводится в реактивную струю газов — выбросов из работающего плазменного двигателя FireStar Drive — и в процессе реакции синтеза как бы переводит двигатель в режим форсажа или, проще говоря, значительно увеличивает тягу базового импульсного плазменного двигателя.

Компания RocketStar работает по ряду программ МО США (SBIR, AFWERX и других). Во время первого этапа работ в зону выхлопа экспериментального импульсного плазменного двигателя была введена борированная вода. Это привело к образованию альфа-частиц и гамма-лучей — явных признаков реакции ядерного синтеза. Позже совместно со специалистами лаборатории High Power Electric Propulsion Laboratory (HPEPL) в Атланте было показано, что двигатель не только создавал ионизирующее излучение, но также увеличивал тягу базовой двигательной установки на 50 %.

Созданный в компании двигатель FireStar доступен для отправки заказчикам. Он называется M1.5 и будет продемонстрирован в космосе в качестве полезной нагрузки на спутнике-носителе OTV ION компании D-Orbit, который будет отправлен в космос в ходе очередных «пакетных» миссий SpaceX Transporter в июле и октябре этого года.

«Мы очень рады возможности работать бок о бок с RocketStar и внести свой вклад в демонстрацию M1.5, — сказал Маттео Лоренцони, руководитель отдела продаж D-Orbit. — Мы только что интегрировали двигатель на спутник-носитель ION и с нетерпением ждём возможности увидеть его работу на орбите».

Планы по испытанию двигателя FireStar включают дальнейшие наземные проверки в этом году, а также ещё одну демонстрацию в космосе, запланированную на февраль 2025 года в качестве полезной нагрузки на космическом аппарате Rogue Space System Barry-2.

В рецензируемом журнале Scientia Sinica Technology Китайской академии наук вышла статья, в которой сообщается об успешном испытании раннего прототипа ядерного ракетного двигателя мощностью 1,5 МВт. Двигательная установка размерами с транспортный контейнер испытана без ядерного топлива с подачей тепла от внешнего источника. Целью испытаний была проверка системы теплоотвода от реактора на основе лития. Готовятся испытания с ядерным топливом.

Источник изображений: Chinese Academy of Sciences

Очевидно, что ракету для полёта на Марс необходимо будет собирать на орбите Земли или на орбите Луны. В космос она будет подниматься по частям, что также касается ядерного реактора. При этом вопрос безопасности будет наиважнейшим, чтобы в случае аварии это не закончилось засорением земной поверхности радиоактивными материалами или чем похуже.

Создаваемый в Китае ядерный ракетный двигатель в данном исполнении (не факт, что проект будет воплощён в текущей версии) будет весить менее восьми тонн, и окажется достаточно компактным, чтобы поместиться под стандартный обтекатель штатных ракет-носителей. В космосе реактор будет развёрнут и дооснащён радиаторами охлаждения и необходимой обвязкой. В развёрнутом виде, если верить статье, он будет высотой с 20-этажный дом.

Система радиаторов из сплава на основе вольфрама будет одновременно служить экраном от радиации, возникающей в реакторе во время распада ядерного топлива. Заявлено, что температура теплоносителя в «ракетном» реакторе будет достигать 1276 °С что намного выше, чем в обычных реакторах. За счёт высокой температуры в газ из жидкой фазы будут превращаться инертные газы гелий и ксенон, которые будут вращать турбину генератора и обеспечивать высокую мощность вкупе с достаточно компактными размерами установки.

Утверждается, что китайская разработка значительно компактнее конкурирующего проекта NASA и в семь раз мощнее его. Более того, китайские учёные прогнозируют, что полёт на Марс на ракете с ядерным двигателем займёт около трёх месяцев, тогда как полёт на корабле типа Starship Илона Маска растянется на семь месяцев. Иными словами, без ракет на ядерных двигателях мечтать о регулярных полётах на Марс и обратно — это утопия, считают в Китае.

Ядерный реактор с литиевым охлаждением и системой радиаторов-экранов высотой с 20-этажный дом

Вопрос о создаваемой китайским ядерным двигателем тяге не прояснён. Это могут быть как электрические двигатели, которые разгоняют частицы реактивной массы (нейтральных газов или воды), либо двигатели на осколках деления, когда в качестве реактивной массы используются сами продукты распада. Исходя из контекста новости, речь, скорее всего, о первом случае — об электроракетных двигателях, но это не точно.

Охлаждать сверхразогретый двигатель планируется литием, как наиболее подходящим и теплоёмким для заявленных условий теплоносителем. Система отвода тепла с его помощью как раз прошла испытание на прототипе. Китайские учёные осторожны в прогнозах о создании рабочего двигателя. На это уйдут годы экспериментов и научной работы. Но к середине 30-х годов они надеются справиться. Как раз недавно глава «Роскосмоса» Юрий Борисов обмолвился, что Россия и Китай могут отправить в 2033–2035 годах на Луну ядерный реактор для лунной базы постоянного присутствия. Но это уже другая история.

Несмотря на широкое распространение и надёжность ракетных двигателей на жидком и твёрдом топливе, в будущее их не пригласят. Потенциальной заменой двигателям на химическом топливе могут стать ротационные детонационные ракетные двигатели (Rotating detonation rocket engine — RDRE). Они обещают оказаться на 15 % экономичнее и будут надёжнее в эксплуатации. Но к этому ещё нужно прийти, а пока что такие двигатели проходят испытания.

Источник изображений: Venus Aerospace

На днях Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) сняло гриф секретности с процедуры испытания ротационного детонационного двигателя для ракет компании Venus Aerospace. Это позволило компании представить видео испытаний двигательной установки, в ходе которого была сделана заявка на достижение значимой вехи в разработке революционного двигателя.

По словам компании, её специалистам удалось добиться длительной работы двигателя, что подойдёт как для оснащения гиперзвуковой ракеты, так и гиперзвукового самолёта. Ранее подобным достижением хвалилось NASA. Создаваемый агентством ротационный детонационный двигатель смог проработать 4 мин. Этого хватит, например, чтобы посадить спускаемый модуль на Луну. Двигатель Venus Aerospace создаётся с прицелом на длительные перелёты в пределах Земли и для выхода аппаратов на орбиту. В таких условиях RDRE должен работать намного дольше и теперь, после испытаний, можно с уверенностью двигаться к этой цели, заявили в компании.

Впрочем, подробностей нет. Вероятно это секретная информация. Компания Venus Aerospace проектирует гиперзвуковой самолёт и разработка надёжного двигателя нужна ей как воздух. Ротационный детонационный ракетный двигатель грубо можно представить как два соосных цилиндра один в другом. Топливо впрыскивается в простенок между ними и поджигается. Создаётся взрыв и вихреобразное распространение ударной волны, что существенно повышает тягу и экономит топливо.

Прорывом Venus Aerospace стала разработка системы охлаждения двигателя, которая позволяет ему особенно длительную работу. Но компания находится лишь в начале пути. И не факт, что она его пройдёт — он слишком сложен и малоизучен.

В январе 2024 года NASA провело подряд два испытания модернизированных двигателей RS-25, оставшихся от программы «Спейс шаттл». Модернизация призвана поднять тягу на 11 % по сравнению с базовым изделием. Доработанные таким образом двигатели начнут эксплуатироваться с миссии Artemis-5 ближе к концу текущего десятилетия. Но для этого их необходимо сертифицировать в серии из 12 огневых испытаний.

Источник изображения: NASA

Первый запуск модернизированного двигателя RS-25 состоялся в октябре 2023 года. Два новых огневых испытания прошли 17 и 23 января 2024 года. Оба раза двигатели отработали по 500 с (около 8 мин). На каждой ракете SLS будет по четыре таких двигателя, которые будут работать по 500 с. В ходе огневых испытаний улучшенных двигателей были проверены новое сопло, гидравлические приводы, гибкие воздуховоды и турбонасосы.

Первые четыре миссии «Артемида», включая одну уже выполненную с беспилотным облётом корабля «Орион» Луны и возвращением на Землю, также используют модернизированные двигатели RS-25 производства Aerojet Rocketdyne. Тяга двигателей повышена до 109 % от номинальной. Начиная с пятой миссии (ракеты) тяга будет повышена ещё на 2 % или до 111 % от номинала. На стенде NASA испытывает двигатели, нагружая их до 113 % от номинала, чтобы иметь запас прочности.

При разработке программы «Артемида» для экономии средств было решено использовать запас двигателей, оставшихся после закрытия программы «Спейс шаттл». Но на практике это вылилось в катастрофический перерасход финансирования и поставило под угрозу всю новую лунную программу США. Миссии Artemis-2 и Artemis-3 перенесены каждая на год. Полёт с астронавтами на борту корабля вокруг Луны теперь ожидается осенью 2025 года, а высадка на Луну перенесена на осень 2026 года. Что же, по крайней мере, двигатели для последующих полётов без спешки и суеты пройдут все необходимые этапы для получения сертификата.

В НИИ машиностроения, который входит в интегрированную структуру ракетного двигателестроения под управлением НПО Энергомаш госкорпорации «Роскосмос», начались испытания ракетного двигателя для перспективного пилотируемого космического корабля, работающего на перекиси водорода. Для НИИ машиностроения этот вид топлива является совершенно новым, поэтому подготовка к испытаниям идёт с особыми предосторожностями.

Примерно так выглядят огневые испытания любого ракетного двигателя. Источник изображения: NASA

В 2020 году НИИ машиностроения приступил к работам по изготовлению и испытанию управляющих ракетных двигателей, а также испытанию системы исполнительных органов спуска, рабочим телом которых является 85 % перекись водорода. Пресс-служба госкорпорации «Роскосмос» сообщила, что «сейчас проводятся доводочные испытания и одновременно изготавливаются двигатели для комплектации огневого макета системы исполнительных органов спуска и других макетов. Испытания огневого макета планируется провести в НИИМаш в ближайшее время».

Российский ракетный двигатель на перекиси водорода. Источник изображения: Роскосмос

Новый ракетный двигатель, работающий на перекиси водорода, предназначен для применения в возвращаемом аппарате перспективного пилотируемого космического корабля. Двигатель разработан Ракетно-космической корпорацией «Энергия» имени С.П. Королева (входит в «Роскосмос»). Электрогидроклапан, входящий в состав двигателя, разработан в НИИ машиностроения. Первые двигатели успешно прошли конструкторские испытания в мае 2023 года.

NASA сообщило о проведении новых испытаний перспективного ракетного двигателя, построенного на принципах ротационной (вращающейся) детонации. Агрегат отработал 251 с и создал тягу до 2,63 тс (тонна-сила). Значительная часть деталей двигателя была напечатана на 3D-принтере, что обещает удешевить производство. Ротационные детонационные ракетные двигатели обещают стать эффективной заменой реактивным двигателям для полётов на Марс и дальше по Солнечной системе.

Источник изображения: NASA

В последние годы поступает достаточно много новостей о разработке детонационных двигателей. Впервые над ними всерьёз начали работать в СССР в разгар Холодной войны. До практического применения дело не дошло, а интерес к ним надолго угас. Сегодня космонавтике и гиперзвуковым летательным аппаратам нужны новые типы двигателей. Это требуется как для достижения нового уровня скоростей, так и для более экономного расходования топлива. Детонационное сгорание топлива переводит в энергию движения до 80 % энергии взрыва, тогда как обычное сгорание редко доходит по этому показателю до 30 %.

Первые огневые испытания детонационного ротационного двигателя нового поколения NASA провело летом 2022 года. Тогда прототип проработал на стенде в общем около 10 мин примерно по 1 мин на запуск. Максимальная тяга составляла 1,8 тс. Часть деталей было изготовлено методом аддитивного производства с порошковым напылением. Испытания проводились в Центре космических полётов им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама.

В новом пресс-релизе агентства сказано, что этой осенью прошли новые испытания детонационного ротационного двигателя. Задача испытаний заключалась в проверке работы на повышенных мощностях. В NASA намерены продумать систему масштабирования камер сгорания ротационных детонационных ракетных двигателей для целого спектра работ от использования в ускорителях до посадочных модулей и космических кораблей. Повышенный КПД позволит брать с собой меньше топлива и больше полезной нагрузки.

Испытания прошли успешно. Двигатель работал больше 4 мин и создал тягу до 2,63 тс. Видеоотчёт работы прототипа прилагается.

В NASA сообщили, что первый электроракетный двигатель нового поколения мощностью 12 кВт завершил квалификационные испытания. В своё время установка станет частью лунной орбитальной станции Gateway для удержания и коррекции орбиты. До этого самым мощным электроракетным двигателем была установка мощностью 4,5 кВт. Новый двигатель обеспечит полёты глубже в Солнечную систему и с более высокой скоростью.

Источник изображения: NASA

Двигатели AEPS разрабатывает и производит компания Aerojet Rocketdyne. Первый из них для станции «Лунные врата» компания доставила в испытательный центр NASA им. Гленна в Кливленде в июле этого года. Именно этот двигатель прошёл проверку в вибрационной и вакуумной камере центра. Второй двигатель будет доставлен для квалификационных испытаний в 2024 году. На нём, в частности, будут отрабатывать режимы тяги, эквивалентные выводу станции Gateway на орбиту вокруг Луны.

В испытательной камере огневой тест продлится около четырёх лет или 23 тыс. часов, что позволит проверить двигатель длительными нагрузками. На станции Gateway будет три таких двигателя. Питание им будет обеспечивать система солнечных панелей станции мощностью 60 кВт. Двигатели будут смонтированы на силовом модуле станции (PPE, Power and Propulsion Element). Модуль планируется вывести в космос в ноябре 2025 года на ракете SpaceX Falcon Heavy.

Главное преимущество электроракетных двигателей или, иначе, ионных двигателей на эффекте Холла, заключается в высочайшей эффективности. Они не могут похвастаться высокой тягой, но могут годами непрерывно работать на ограниченных запасах рабочего тела. В частности, двигатели AEPS работают на ксеноне. Одного бака на станции с 2 тоннами ксенона может хватить на 15 лет её эксплуатации. Впрочем, немецкая компания OHB сейчас занята разработкой системы дозаправки ксеноном — Xenon Transfer System (XTS). Вероятно, для продления сроков эксплуатации «Лунных врат» её будут время от времени заправлять.

Станция Gateway послужит базой для миссий на поверхность Луны и для сборки кораблей для полётов на Марс. Двигатели AEPS будут активно использоваться во всех этих миссиях, поскольку до появления атомных ракетных двигателей обещают наиболее экономичный и эффективный способ полётов вглубь Солнечной системы.

В NASA сообщили, что на днях провели масштабные статические огневые испытания модернизированных ракетных двигателей RS-25 для будущих лунных миссий. Новые двигатели начнут использоваться в ракетах SLS с миссии Artemis-5 ближе к концу текущего десятилетия. Для этого они должны пройти сертификационные испытания, которые успешно начались со статического огневого теста с превышением нагрузки.

Источник изображения: NASA

В среду 17 октября на полигоне NASA в Космическом центре им. Джона Стенниса (штат Миссисипи) прототип модернизированного двигателя RS-25 был запущен и проработал 550 секунд. В составе ракеты SLA четыре таких двигателя должны будут отработать по 500 секунд, чтобы миссия стала успешной. Успешная работа опытного двигателя с превышением нагрузки стала первым испытанием из 12 этапов, которые необходимо пройти для получения сертификата соответствия.

Ожидалось, что модернизированные двигатели RS-25, которые достались лунной программе «Артемида» от программы «Спейс шаттл», помогут сэкономить значительные средства в ходе полётов на Луну и, затем, на Марс. Но на практике оказалось, что затраты на двигатели и ракету в целом грозят в два, а то и больше раз превысить установленный для лунных ракет бюджет. Остаётся надеяться, что NASA получит необходимые средства и продолжит программу «Артемида».

Испытания модернизированных двигателей RS-25 продолжатся в 2024 году. Производитель двигателей — компания Aerojet Rocketdyne — должна собрать полный пакет данных о работе нескольких новых ключевых компонентов двигателя, включая сопло, гидравлические приводы, гибкие каналы и турбонасосы.

Отдельно проходят испытания прототипов новых ускорителей ракеты SLS. Их изготавливает компания Northrop Grumman. Последние такие испытания прошли в сентябре этого года. Новые ускорители из композитных материалов и с возросшей тягой будут внедрены, начиная с миссии Artemis-9. На каждой ракете будет по два таких ускорителя. Но это уже другая история.