Сообщается, что шотландский стартап Skyrora украинского предпринимателя Владимира Левыкина начал испытания нового напечатанного на 3D-принтере ракетного двигателя с тягой 70 кН. Попытка запустить ракету Skylark L осенью прошлого года закончилась её падением в море в полукилометре от стартовой площадки. Новый двигатель даёт надежду, что следующий запуск будет успешным.

Источник изображения: Skyrora

Владимир Левыкин создал стартап Skyrora в Эдинбурге в 2017 году. Несмотря на молодость компании, её работу поддержали деньгами космические агентства Европы и Великобритании. Skyrora намеревалась принести Великобритании статус космической державы, осуществив первый в истории островов вертикальный старт ракеты. Ещё раньше первый воздушный старт ракеты над Великобританией обещала провести компания Virgin Orbit, но после первой неудачной попытки обанкротилась.

Кстати, часть оборудования и имущества Virgin Orbit приобрёл другой космический стартап, тоже созданный украинцем — компания Firefly Aerospace. Правда, сделал он это уже без своего основателя. Как только ракеты Firefly начали демонстрировать многообещающие возможности, владельца компании — Максима Полякова — власти США вынудили продать свою долю за $1.

Опыт предыдущих работ позволил Skyrora оптимизировать процесс 3D-печати двигателя. Сообщается, что создание нового двигателя заняло на 66 % меньше времени и обошлось на 20 % дешевле по затратам. Также ряд узлов двигателя были улучшены. Например, он получил улучшенную камеру охлаждения для повышения эффективности этого процесса, что в свою очередь продлит срок службы двигателя.

Испытания двигателя начались на площадке компании в Шотландии в испытательном центре в Мидлотиане. Двигатель запускается циклами по 250 секунд. Этого времени достаточно для вывода будущей ракеты на орбиту. Видео испытаний представлено выше. Добавим, компания использует для изготовления фирменного ракетного топлива Ecosene отходы пластмасс. В целом двигатель работает на смеси перекиси водорода и керосина.

«После тестирования обновленный двигатель на 70 кН станет первым в истории коммерческим двигателем с замкнутым циклом ступенчатой системы сгорания на топливе, состоящем из перекиси водорода и керосина. Хотя эта система не использовалась исторически из-за её сложности, более высокий удельный импульс, создаваемый этой конструкцией, повысит общую эффективность двигателя», — сказано в пресс-релизе компании.

Испытания двигателей второй ступени

Испытания нового двигателя будут проводиться регулярно в течение нескольких недель. В итоге он станет базой для первой ступени новой ракеты компании — Skyrora XL. Вторая её ступень была испытана запуском статичных огневых тестов в августе прошлого года. Испытания интегрированной ступени проводила компания Discover Space UK на авиабазе Мачриханиш на полуострове Кинтайр. Третья ступень также прошла испытание с запуском двигателя.

Первый орбитальный запуск ракеты Skyrora XL высотой 23 м и с полезной нагрузкой до 315 кг запланирован на 2023 год из космического центра SaxaVord на Шетландских островах (Ламба Несс, Унст).

Британская компания Pulsar Fusion заключила партнёрское соглашение с американской компанией Princeton Satellite Systems с целью создания термоядерного ракетного двигателя и ракеты, способной долететь до Марса за 30 дней. Главным инструментом в работе станет искусственный интеллект, который будет изучать физику плазмы в двигателе и помогать оптимизировать его конструкцию.

Источник изображений: Pulsar Fusion

Британская Pulsar Fusion известна своей тягой к «зелёным» технологиям — она разрабатывает ракетный двигатель на горючем из отходов пластика. Но второй целью для себя компания поставила создание термоядерного ракетного двигателя. В общем, это тоже «зелёное» направление в ракетостроении и, в целом, в энергетике. Однако вместе с Princeton Satellite Systems британцы будут заниматься совершенствованием американских разработок, а не своих собственных. В частности, они будут анализировать физику плазмы в установке Princeton field-reversed configuration версии 2 (PFRC-2).

Установка PFRC предложена в начале нулевых годов в Принстонской лаборатории физики плазмы. Она реализует идею обращённой магнитной конфигурации. Термоядерная плазма высокого давления удерживается внутри двигателя с помощью магнитной ловушки, а холодное топливо в виде той же плазмы (ионов и электронов) обтекает горячее ядро и напитывается его энергией, после чего вырывается с огромной скоростью через электромагнитные дюзы.

Компания Princeton Satellite Systems за 20 лет освоила ряд государственных грантов, включая финансирование NASA. В перспективе намечено создание установок PFRC-3 и PFRC-4 к 2025 году. Последняя должна получить реакцию синтеза, после чего будет запущен процесс создания лётного прототипа. Судя по всему, они будут создаваться по материалам совместных исследований с Pulsar Fusion.

«Мы считаем, что термоядерные двигатели будут продемонстрированы в космосе за десятилетия до того, как мы сможем использовать термоядерный синтез для получения энергии на Земле», — уверен основатель и генеральный директор компании Pulsar Fusion Ричард Динан (Richard Dinan).

Разрабатываемый компаниями термоядерный двигатель размерами с микроавтобус сможет разгонять 10-т космический корабль до 500 тыс. миль в час или 223,5 км/с. С такой скоростью до Марса можно было добраться примерно за трое суток, во время его максимального сближения с Землёй, или до Титана (спутник Сатурна) за два месяца. Однако это максимальная скорость, и к тому же нужно время на разгон и торможение.

Термоядерная установка также сможет генерировать электричество для бортовых систем, а рабочее топливо можно брать в космосе из пыли, газа и едва ли не любого вещества. Для запуска и поддержания термоядерной реакции в двигателе понадобятся небольшие объёмы гелия-3 и дейтерия, которые не займут много места.

Сообщается, что власти Германии заключили контракт на разработку клиновоздушного ракетного двигателя (aerospike engine). Деньги получил аэрокосмический стартап Polaris Raumflugzeuge. Компания обязуется довести дело до изготовления полномасштабного прототипа двигателя и космического самолёта на его основе.

Источник изображения: Polaris Raumflugzeuge

Заказ разместило Федеральное ведомство по оборудованию, информационным технологиям и технической поддержке бундесвера (BAAINBw). В некотором плане это вынужденная мера. Традиционные двигатели с дюзами в виде колокола почти исчерпали свои возможности. Значительным минусом таких двигателей считается то, что для каждой высоты нужен свой профиль сопла и своя обвязка. В противном случае двигатели резко теряют эффективность по причине разного атмосферного давления на уровне моря и высоко над ним вплоть до полного его отсутствия в вакууме.

Клиновоздушные ракетные двигатели лишены этого недостатка. Они одинаково эффективны на всех высотах и могут заменить все двигатели ракеты (ступени) одним. В конечном итоге это обещает экономить топливо и оставлять больше места под полезную нагрузку. Это идеальное решение для космических самолётов. Собственно, всерьёз клиновоздушные ракетные двигатели начали разрабатывать для многоразовых кораблей «Спейс шаттл», хотя проект и не был доведён до конца.

Огневые испытания плоского клиновоздушного двигателя XRS-2200 по программе X-33. Источник изображения: NASA

Конструкция клиновоздушных ракетных двигателей (КВРД) заметно сложнее обычных ЖРД с колоколообразным соплом. КВРД представляют собой клин из двух половинок рассечённого колокола. Фактически это две соприкасающихся дюзы, у каждой из которых нет половины. Роль недостающих половинок играет набегающий поток воздуха. За счёт этого, а также благодаря регулировке поступающего горючего клиновоздушный ракетный двигатель близок к оптимальной работе на любой высоте над уровнем моря и в вакууме, хотя по максимальному уровню тяги он будет уступать классическим двигателям с дюзами-колоколами на тех высотах, для которых они спроектированы.

В то же время у двигателей КВРД свои проблемы. Прежде всего, это большая площадь «клина» — стенки, оставшейся от обрезанной дюзы-колокола. Она подвергается сильнейшему нагреву и требует более чем интенсивного охлаждения. Управление таким двигателем тоже намного сложнее, поскольку точек впрыскивания топлива намного больше — целый ряд с каждой стороны вдоль стенки.

Компания Polaris Raumflugzeuge отметилась разработкой и созданием моделей космических самолётов. Она уже запускает 2–3 м прототипы и намерена в начале следующего года запустить 6,7-м демонстратор NOVA — последний пред запуском космического самолёта. Не исключено, что контракт с властями Германии подтолкнёт компанию к установке на этот демонстратор клиновоздушного ракетного двигателя. Будем следить за новостями. Если у них всё получится, это будет первый в мире демонстрационный полёт с КВРД.

Официальные источники из китайской космической корпорации сообщили, что запущенная ещё в апреле ракета «Тяньлун-2» (Tianlong-2) частной компании Space Pioneer работала на авиационном керосине, полученном из угля. Это стало первым подобного рода испытанием жидкого топлива, полученного не из нефти. Тем самым Китай пытается снизить зависимость от импортных энергоресурсов и обеспечить себе топливную безопасность в аэрокосмической отрасли.

Источник изображения: Xinhua

В Китае мало собственной нефти (и она в основном ненадлежащего качества) и много угля. Технологию сжижения угля придумали не сегодня, и она стала ответом на вызовы в цепочках поставок нефтепродуктов. Вероятный конфликт с Тайванем гарантированно приведёт к морской блокаде Китая и к блокированию поставок нефти в страну по основному морскому маршруту. Дефицит частично придётся закрывать собственными ресурсами. Поэтому в Китае озаботились созданием линий по превращению угля в авиационный керосин высочайшего качества.

Ракета-носитель «Тяньлун-2» оснащена двигателями YF-102 на жидкой топливной паре керосин-кислород. Это перспективный двигатель для новых китайских ракет и он будет использоваться также в носителях других компаний (двигатель разработан 6-й Академией аэрокосмической науки и техники). Успешный запуск предваряли более чем 300 огневых испытаний двигателя продолжительностью свыше 60 000 с. Старт был успешным с выводом в космос полезной нагрузки, что доказало практическую ценность «угольного» топлива.

Успешная демонстрация полётом также открыла дорогу к топливу из угля для других китайских ракет-носителей, включая «государственные» «Чанчжэн-5», «Чанчжэн-6» и «Чанчжэн-7».

Производственные линии в Китае по производству авиационного керосина из угля выпускают до 5000 т горючего в год, что можно расценивать как каплю в море для потребностей Китая. К 2025 году объёмы вырастут до 30 000 т в год, что несколько лучше, но тоже проблему дефицита нефтепродуктов не решает. Но как основа для создания полномасштабной отрасли этого достаточно, ведь в данном случае важны были разработка техпроцесса и доказательство принципиальной возможности заменить дефицитные энергоносители.

Сообщается, что лаборатория ракетных двигателей Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ приступила к огневым испытаниям первого прототипа нового плазменного ракетного двигателя LENA (Linear Electromagnetic Nonstationary Accelerator). Разработка опирается на опыт создания плазменных ракетных двигателей VERA пониженной мощности для кубсатов. Новые двигатели будут приводить в движение на порядок более тяжёлые спутники массой до 100 кг.

Источник изображения: МИФИ

Плазменные ракетные двигатели VERA приводят в движение кубстаты массой до 4 кг. Их испытания были завершены весной 2022 года, а уже в августе на орбиту были отправлены первые наноспутники на двигателях VERA. Плазменные ракетные двигатели не отличаются значительным удельным импульсом, но зато могут долго создавать стабильную тягу, позволяя спутникам совершать длительные манёвры на орбите, включая финальный аккорд — сведение отслуживших своё аппаратов с орбиты, чтобы не множить космический мусор.

Плазменный двигатель LENA призван перемещать ещё более тяжёлые спутники — массой от 10 до 100 кг. Его мощность будет достигать нескольких десятков ватт против нескольких ватт, доступных двигателям VERA. Также двигатели LENA будут характеризоваться повышенным удельным импульсом, и более высокой тягой, как и возросшим запасом рабочего тела.

От двигателей подобного типа (абляционных импульсных плазменных двигателей рельсовой геометрии) двигатель LENA отличается наличием магнитной системы. В настоящий момент специалисты проводят работы по её оптимизации. Ряд её конфигураций уже испытан и настала очередь новых испытаний.

Плазменные двигатели также имеют перспективу для экспедиций в дальние уголки Солнечной системы особенно в сочетании с силовыми ядерными установками. Поэтому их разработкой заняты специалисты всех ведущих космических держав.

Из числа 14 концептуальных разработок грант NASA получил проект, который может совершить революцию в освоении далёких уголков Солнечной системы. Это проект ракетного двигателя, который теоретически позволит ракете за 5 лет преодолеть тот путь, который зонд «Вояджер-1» проделал за 35 лет. Полёты внутри системы перестанут быть событиями длиною в человеческую жизнь.

Источник изображения: Artur Davoyan

Сумму в размере $175 тыс. NASA выдало группе учёных из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «На первом этапе мы продемонстрируем осуществимость предложенной концепции двигательной установки путём детального моделирования различных подсистем предложенной двигательной установки и проведения экспериментальных исследований», — сказал руководитель проекта Артур Давоян (Artur Davoyan).

В основе предложенного решения pellet-beam (луч-пеллеты) лежит та же концепция, что и со звёздным парусом, питаемым внешней лазерной установкой. В своё время российский бизнесмен Юрий Мильнер и знаменитый британский ученый Стивен Хокинг инициировали проект Breakthrough Starshot, цель которого заключается в отправке мини-спутников к звездной системе Альфа Центавра. Небольшой зонд должен был приводиться в движение мощной лазерной установкой на орбите Земли, которая била бы в парус и разгоняла бы космический аппарат.

Концепция pellet-beam предполагает почти то же самое, но только вместо фотонов в парус или двигатель с мощным магнитным полем будут бить сгустки плазмы. Очевидным образом плазма будет сильнее взаимодействовать с парусом или магнитным полем двигателя корабля, чем не имеющие массы фотоны. Это позволит быстрее и сильнее разогнать корабль и, что более важно, намного более тяжёлый, чем лёгкий как пёрышко зонд под парусом. В конце концов, на зонде размером с обувную коробку много оборудования отправить нельзя по определению.

Согласно расчётам, для разгона корабля массой 1 т до скорости 120 км/с понадобится 10-МВт лазер на орбите. Двигатель pellet-beam позволит достичь внешних планет менее чем за год, а уйти на 100 а.е. примерно за 3 года. Выскочить из гравитационной линзы Солнца на удалении примерно 500 а.е. можно будет за 15 лет. На такой скорости пройденное за 35 лет зондом «Вояджер-1» расстояние в 122 а.е. будет преодолено за 5 лет.

Концепция pellet-beam предполагает, что топливо будет подаваться не из корабля, а в корабль. Гранулы топливного вещества будут выстреливаться в сторону корабля и облучаться мощным лазером. За счёт эффекта лазерной абляции вещество будет испаряться с поверхности гранул и ускоряться, превращаясь постепенно в облачко летящей на огромной скорости плазмы. Плазма будет бить в магнитное поле двигателя корабля и ускорять его. Звучит как фантастика, но NASA не пожалело на разработку концепции денег. Будет интересно узнать, что из этого получится.

Частная американская аэрокосмическая компания Blue Origin завершила расследование и установила причину неудачного запуска ракеты-носителя с кораблём New Shepard в рамках беспилотной миссии NS-23, которая была осуществлена в сентябре прошлого года.

Источник изображения: Blue Origin

Спустя 65 секунд после старта произошло аварийное отделение капсулы New Shepard с полезной нагрузкой от ракеты-носителя. Спустя некоторое время, капсула произвела успешную посадку на Землю на парашютах. Позднее Blue Origin подтвердила, что многоразовая ракета-носитель, запущенная до этого уже 8 раз, вышла из строя во время миссии NS-23 и разбилась при падении на землю.

Спустя полгода расследования Blue Origin озвучила официальную причину инцидента — «структурный износ сопла двигателя BE-3PM ракеты-носителя, что привело к аномалии в тяге [двигателя] и вызывало запуск аварийной системы спасения капсулы с полезной нагрузкой». Об этом сообщает издание Space.com со ссылкой на заявление компании от 24 марта 2023 года.

«Структурный износ был вызван рабочими температурами работы двигателя, которые оказались выше ожидаемых и привели к разрушению материала сопла [двигателя]. В ходе проверки двигателя BE-3PM, инициированной сразу же после инцидента, было установлено, что полётная конфигурация сопла испытала температуры, превышающие проектные показатели», — сообщила компания.

Компания приняла во внимание результаты расследования и проводит все необходимые изменения в конфигурации двигателя для недопущения повторения подобных инцидентов. В частности, Blue Origin пересмотрит дизайн камеры сгорания и скорректирует некоторые рабочие параметры BE-3PM. «Дополнительные изменения в конструкции сопла повысили его конструкционные показатели при термических и динамических нагрузках», отметили в компании.

Blue Origin планирует вскоре возобновить свои суборбитальные запуски. Оставшаяся в целостности и сохранности полезная нагрузка миссии NS-23 будет выведена в рамках следующего запуска ракеты-носителя с кораблём New Shepard.

Традиционно рабочим телом для плазменных двигателей служит ксенон, однако значительный и быстрый рост цен на это вещество заставляет искать замену. «Роскосмос» сообщил, что в ОКБ «Факел» впервые испытали стационарный плазменный двигатель СПД-70М на криптоне как наиболее вероятной альтернативе ксенону.

Источник изображения: «Роскосмос»

Электроракетный двигатель СПД-70М создан в ОКБ «Факел» и имеет мощность от 300 до 1200 Вт. В ГНЦ «Центр Келдыша» для двигателя был разработан катод-компенсатор с эмиттером из пористого вольфрама, пропитанного соединениями бария. Двигатель хорошо зарекомендовал себя при работе на ксеноне, но значительное подорожание этого газа в прошлом году вынудило обратиться к другим вариантам рабочего тела.

Переход с ксенона на криптон обещает в 5–10 раз снизить стоимость «топлива» для спутников. В частности, для аппаратов проекта «Сфера», число которых на орбите будут достигать нескольких сотен. В масштабах проекта отказ от ксенона и переход на криптон позволит сэкономить впечатляющий объём средств.

«Испытания двигателя прошли в ОКБ "Факел", показав его стабильную работу и надежные параметры запуска. Двигатель полностью соответствует требованиям для космических аппаратов проекта «Сфера», — сообщается в пресс-релизе «Роскосмоса». Интересно отметить, что от начала связанной с этим испытанием научной работы до тестового запуска СПД-70М на криптоне прошло меньше трёх месяцев — проектные работы стартовали в декабре 2022 года.

Федеральный проект «Сфера» включает орбитальные группировки связи (с космическими аппаратами «Ямал», «Экспресс», «Экспресс-РВ», «Скиф» и «Марафон») и орбитальные группировки дистанционного зондирования Земли (с космическими аппаратами оптико-электронного и радиолокационного наблюдения «Беркут» и «Смотр»). Первый тестовый спутник проекта был запущен в октябре 2022 года.

Институт передовых концепций NASA (NIAS) выдал компании Positron Dynamics грант на разработку ядерного ракетного двигателя нового типа — FFRE (fission fragment rocket engine) или двигателя на осколках деления. Для реализации проекта Positron Dynamics предложила новый и неожиданный вид топливной сборки в виде легчайшего аэрогеля с вкраплениями урана. Это лучшее, что можно предложить для космоса, где каждый грамм на вес золота.

Источник изображения: NASA

Двигатели на осколках деления — это давно предложенная концепция. Сегодня ядерные двигатели в целом выходят на передний план в качестве перспективных для освоения как далёких уголков Солнечной системы, так и для полётов в ближнем космосе, где они обеспечат манёвренность и постоянный контроль над пространством. В отличие от ядерных ракетных двигателей с нагревом реактивного вещества, двигатели на осколках деления создают реактивную тягу за счёт самих продуктов деления. Это означает, что дополнительной реактивной массы не нужно и её можно заменить полезной нагрузкой.

Фактически в двигателях FFRE происходят те же процессы, что в реакторах атомных электростанций на Земле. Но в ракетном двигателе продукты деления в виде плазмы необходимо направить строго в заданном направлении для создания тяги и для защиты компонентов двигателя и корабля от разрушения неуправляемыми потоками радиоактивного вещества. Тем самым разработчикам необходимо решить два вопроса: максимальное облегчение топливных сборок с сохранением удобства обращения и контроль контура плазмы в двигателе.

Задачу максимального облегчения топливных сборок компания Positron Dynamics обещает решить с помощью упаковки урана в аэрогелевую структуру. Что касается удержания плазмы, то здесь на выручку придут сверхпроводящие магниты. Развитие сверхпроводящих магнитов значительно подстегнули исследования в области термоядерных реакторов. Там тоже необходимо удерживать перегретую плазму во избежание разрушения стенок реакторов. В отрасли достаточно наработок, чтобы их можно было использовать для конструирования ракетного двигателя с управляемым контуром плазмы, уверены в Positron Dynamics и в NASA также придерживаются этого мнения.

Инженеры национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США разработали и испытали первый полномасштабный ротационный (вращающийся) детонационный ракетный двигатель (RDRE). В ведомстве не исключают, что эта разработка существенно изменит подход к созданию ракетных двигателей в будущем. Соответствующее сообщение опубликовано на официальном сайте NASA.

Источник изображения: NASA

От классического ротационный детонационный двигатель отличается тем, что в нём происходит взрывное сгорание топлива, продукты которого выбрасываются на огромных скоростях. Такой подход позволяет производить больше энергии при меньшем потреблении топлива, в сравнении со стандартными ракетными двигателями. В дальнейшем RDRE может стать перспективным вариантом для использования в посадочных модулях, а также при реализации миссий по освоению дальнего космоса, полётов на Луну или Марс.

В сообщении NASA сказано, что инженеры Центра космических полётов им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, провели свыше 10 огневых испытаний, в рамках которых новый двигатель проработал суммарно более 10 минут. В ходе прошедших испытания RDRE доказал, что его конструкция, изготовленная с использованием технологий аддитивного производства (3D-печать), способна обеспечивать длительный период функционирования, находясь под воздействием экстремальных температур и давления, возникающих при детонации топлива.

Работая на полную мощность, RDRE создал тягу свыше 1,8 т при давлении в камере более 42 атм (рекордный показатель давления для двигателя такой конструкции). Основой RDRE стал разработанный в NASA медный сплав GRCop-42, а также технологии аддитивного производства с порошковым напылением, благодаря чему двигатель может работать длительное время под воздействием экстремальных температур и не перегреваться при этом.

В дальнейшем инженеры NASA планируют создать полностью многоразовую версию RDRE, которая сможет выдавать до 4,5 т тяги. Это позволит показать преимущества в плане производства по сравнению с традиционными жидкостными ракетными двигателями, а также приблизит RDRE к началу использования в реальных миссиях, в том числе коммерческих.

В пятницу Китай запустил на орбиту спутник связи Apstar 6-E с электрической двигательной установкой. Утверждается, что аппарат оснащён необычно мощным электрическим двигателем, который будет удерживать его на орбите не менее 15 лет. Подробности не сообщаются, но можно ожидать, что мощность двигателя попадает в диапазон от 10 до 100 кВт. В Китае активно разрабатывают электрические ракетные двигатели, что важно для полётов в пределах нашей системы.

Работа ионных двигателей. Источник изображения: scmp.com

Ожидается, что использование теоретического электрического двигателя на ионной тяге с мощностью 200 МВт позволит добраться до Марса всего за 39 дней. При этом топлива (реактивной массы) потребуется в десять раз меньше, что позволит взять на борт больше полезной нагрузки. Например, для удержания орбиты китайской орбитальной станции «Тяньгун» для её четырёх электрических двигательных установок требуется 400 кг топлива (ксенона или подобного газа), тогда как МКС за то же время израсходует 4 т топлива на ту же задачу.

Электрические ракетные двигатели на эффекте Холла для полётов в дальний космос разрабатывают все космические державы. Подобные двигатели малой мощности хорошо зарекомендовали себя в околоземном пространстве, включая самый массовый вывод подобных установок в лице группировки Starlink. Но для полётов дальше Луны нужны электрические двигатели мощностью от 5 до 500 МВт, что автоматически ведёт к переносу в космос ядерных силовых установок.

Возвращаясь к Китаю, отметим, что ещё летом 2021 года стало известно, что учёные этой страны провели на Земле почти годовые испытания электрического двигателя HET-3000 мощностью 50 кВт. Для запущенного вчера аппарата Apstar 6-E массой 1,3 т подобный двигатель стал бы перебором, но говорить о приближении к границе 10 кВт вполне допустимо.

Компания Gilmour Space Technologies занимается разработкой сверхлёгкой ракеты-носителя, которая будет полностью спроектирована в Австралии. Исторический запуск планируется совершить в апреле 2023 года. Пять двигателей ракеты Eris будут работать на твёрдом топливе и жидком окислителе. Австралийцы обещают кое-что новое в космосе: прокачивать окислитель будет не имеющий аналогов сверхлёгкий электрический двигатель с защитой для работы в вакууме.

Источник изображения: Gilmour Space Technologies

Диаметр первой ступени 25-м ракеты Eris составляет 2 м. Диаметр второй ступени — 1,5 м. Ракета сможет доставлять до 305 кг полезной нагрузки на высоту до 500 км на солнечно-синхронную или экваториальную орбиту. Это станет первым полностью национальным проектом Австралии. Но главной фишкой проекта будет сверхлёгкий электрический двигатель и инвертор для его питания, которые смогут выдерживать работу в полном вакууме.

Инвертор строится на базе силовых элементов из карбида кремния. Это позволяет кратно увеличить эффективность и мощность силовых узлов не принося в жертву малый вес. Для гарантированной работы инвертора в вакууме его пришлось поместить в герметичный бокс из углепластика, который мог бы поддерживать внутри нормальное атмосферное давление даже в глубоком вакууме. Двигатель также оптимизирован для работы в условиях вакуума.

Источник изображения: Equipmake

Разработку электродвигателя и помпы для прокачки окислителя доверили британской компании Equipmake. Она утверждает, что создаёт самые мощные и самые лёгкие электродвигатели на рынке. Для установки Sirius компания Equipmake создаст особенный двигатель, который обеспечит достаточную тягу и надёжность.

Недавно компания Gilmour Space Technologies провела статические огневые испытания двигателя Sirius с новым электрическим двигателем. До разрушения двигатель работал свыше 90 с и выработал 115 килоньютонов тяги.

«Это самый мощный ракетный двигатель, когда-либо разработанный в Австралии, — сказал генеральный директор и соучредитель Gilmour Space Адам Гилмур, — и он выполнил свое требование по продолжительности миссии до отказа».

В будущем разработчик намерен создать по аналогичной схеме более мощные ракеты вплоть до отправки пилотируемых миссий. Но у специалистов возникают законные вопросы о диапазоне возможностей работы такой схемы. В частности, их смущает использование электрических двигателей, помп, инверторов и аккумуляторов в системах подачи окислителя и топлива. А лишняя сложность всегда снижает шансы на успех.

Недавно японское аэрокосмическое агентство JAXA провело в космосе эксперимент с ракетными двигателями, работающими на водяном паре. Но воду можно расходовать намного эффективнее, если использовать её в качестве реактивной массы для электрических ионных ракетных двигателей. Это как перейти с паровозов на электровозы, чем обещают вместе заняться JAXA и компания Pale Blue.

Источник изображения: JAXA

Компанию Pale Blue создали учёные-выходцы из Токийского университета. Они разработали и создали электрическую спутниковую двигательную установку мощностью класса 30 Вт на основе воды как топлива. Традиционно электрические ионные двигатели использовали в качестве топлива сжатый под высоким давлением газ ксенон. Газ на катоде двигателя превращался в поток ионов и приводил космический аппарат в движение. Например, на этом типе топлива работали первый и второй японские зонды «Хаябуса», которые доставили на Землю образцы породы с астероида Рюгу.

Как показала практика, эксплуатация электрических двигательных установок с использованием сильно сжатого газа с давлением более 10 атмосфер сопряжена с трудностями, которых можно избежать, если использовать баки низкого давления и другое топливо. Вода и водяной пар, например, могут считаться идеальным топливом для таких двигателей — это экологически чисто и экономически выгодно.

Благодаря опыту JAXA и новым разработкам Pale Blue партнёры обещают разработать новые электрические двигатели на воде в качестве топлива. Агентство JAXA предоставит не только технологию катодных микроволновых ионных двигателей, но также технологию создания баков низкого давления для топлива (для воды). Это будет не просто бак в обычном понимании, а сильнопористое вещество на основе так называемых металлоорганических каркасов (MOF). Топливо будет храниться в порах вещества, структура которого сможет выдерживать в вакууме внутреннее давление до 10 атмосфер.

В рамках совместной работы Pale Blue и JAXA представят два класса двигательных ионных установок: 30 Вт и 300 Вт. Двигатели класса 30 Вт будут служить для поддержания орбит научных зондов и для дальних миссий (как наиболее экономичные), а 300-Вт двигатели смогут поддерживать спутники на низких орбитах вокруг Земли.

Китайские СМИ распространили информацию об успешных испытаниях нового ракетного двигателя, который заложит основу национальной лунной программы Китая. Ожидается, что первый испытательный полёт новой ракеты-носителя для отправки грузов к Луне состоится в 2027 году. По крайней мере, двигатель для первой ступени и ускорителей уже подтвердил свою работоспособность, что открывает путь для дальнейшего продвижения к заветной цели.

Источник изображения: Xian Aerospace Propulsion Institute

Согласно последним обнародованным планам Китайской аэрокосмической научно-технической корпорации (не факт, что их в очередной раз не изменят), для лунных миссий готовятся две ракеты-носителя: «Чанчжэн-5G» и «Чанчжэн-9». Сверхтяжёлая ракета «Чанчжэн-9» высотой 110 м сможет доставлять на лунную орбиту до 50 т груза, но произойдёт это не раньше 2030 года. Ракета «Чанчжэн-5G» высотой 90 м появится гораздо раньше — в 2026 или 2027 году, хотя и обещает доставлять к Луне не более 27 т полезной нагрузки.

Успешные испытания многоразового двигателя состоялись в рамках проекта «Чанчжэн-5G». Первую ступень и пару ускорителей будут приводить в движение по семь модернизированных двигателей YF-100N (ранее упоминались двигатели YF-100K) — всего 21 двигатель для первой ступени и ускорителей. Тяга каждого из них будет достигать 130 т. Для сравнения, для первой ступени ракеты «Чанчжэн-9» испытываются двигатели YF-130 с тягой 500 т.

На прошлой неделе китайские разработчики испытали не просто двигатель YF-100N, а сделали это с повторным запуском, что необходимо для плавного спуска первой ступени и ускорителей на землю. Двигатель и первая ступень с укорителями смогут летать не менее 10 раз каждый. Садиться они будут на морские баржи с системой тросового подхвата за «плавники» по подобию посадочных мачт компании SpaceX для ракеты Starship.