Вылетит как пробка: китайцы разрабатывают ракеты на углекислом газе

Китайский стартап Zhiyu Aerospace Technology (Z-Trak Space) заявил о разработке системы «холодного» старта малых ракет-носителей с использованием углекислого газа в сверхкритическом состоянии. Это в корне изменит облик пусковых площадок, которые не будут подвергаться удару факелов ракетных двигателей. Огонь будет зажигаться на высоте, куда ракету забросит углекислый газ под давлением.

В проекте участвует ещё одна компания — Chiyang Space Power Technology. По замыслу разработчиков, предложенная схема должна позволить запускать небольшие ракеты дешевле, чаще и быстрее, что связано со снижением зависимости от готовности стационарных стартовых площадок: на первом этапе ракета не станет запускать двигатели, находясь на земле, а будет выброшена из пускового устройства расширяющимся углекислым газом — почти как пробка из бутылки шампанского.

В основе физики процесса лежат свойства CO₂ выше определённой критической точки: для углекислого газа она составляет около 304,128 К, или 31 °C, и 7,377 МПа (около 73 атмосфер). В таком состоянии вещество уже не является обычным газом или жидкостью, а ведёт себя как сверхкритическая среда с высокой плотностью и способностью быстро расширяться при сбросе давления или нагреве. В пусковой системе это расширение будет использовано для пневматического импульса: ракета получит начальное ускорение, выйдет из контейнера или шахты, поднимется на заданную высоту, и только после этого в воздухе зажжёт свои штатные жидкостные двигатели.

При некоторой экономии топлива главное преимущество предложенной архитектуры заключается в разнесении момента старта от включения факела двигателя. При обычном «горячем» пуске ракета зажигает двигатель прямо на площадке, поэтому инфраструктура испытывает воздействие высокотемпературных газов, акустических нагрузок, вибрации и продуктов сгорания. При «холодном» старте на CO₂ пусковой стол не контактирует с раскалённой струёй, что теоретически упрощает наземное оборудование, ускоряет повторную подготовку и закладывает основу для мобильной стартовой системы.

Важно понимать, что углекислый газ не заменит ракетное топливо: он работает только как катапульта для начального выброса, а основную скорость до орбиты ракета всё равно должна набрать на собственных двигателях.

Технология считается компонентом более широкой программы Zhiyu Aerospace по созданию малых многоразовых жидкостных ракет. Компания делает ставку на связку жидкий кислород/метан и электрический насосный контур: её двигатель «Hantian» уже проходил огневое испытание на 20-процентном режиме, а целевой носитель «Fission No. 1» должен обслуживать полезные нагрузки массой до 450 кг.

В качестве научного обоснования проекта проведено моделирование поведения сверхкритического CO₂ с учётом внутренней баллистики и гибкой связки ракеты с мобильной пусковой установкой — именно эти параметры будут критичны для точности выхода ракеты, нагрузок на конструкцию и безопасного зажигания двигателя после выброса.