сегодня: 27/02
Святой дня
Равноапостольный Кирилл, учитель Словенский

Статьи

В космосе надвигается революция



В России близки к воплощению в жизнь сразу нескольких линеек двигателей для космических аппаратов

Автор
7593 просмотра

Испытательный комплекс "Ресурс" будет построен в Сосновом Бору к 2018 году. О соответствующем конкурсе на выполнение строительно-монтажных и пусконаладочных работ объявил сегодня Научно-исследовательский технологический институт им. А.П. Александрова (НИТИ) - единственный в России научно-технологический центр комплексных испытаний корабельных ядерных энергетических установок (ЯЭУ) и доведения их на стендах-прототипах до требуемого уровня надежности и безопасности.

Это сообщение могло бы остаться незамеченным, если бы… Если бы речь не шла о комплексе по испытанию ядерного двигателя для космических кораблей!

И это - хороший повод посмотреть, а что же вообще делается в российском космическом двигателестроении. Ибо есть ощущение, что Россия обходит в этой области всех конкурентов.

Первый в мире детонационный 

Первый в мире детонационный ракетный двигатель испытан в России еще в августе. Однако сегодня накопились данные, позволяющие предполагать, что уже в ближайшем будущем можно ожидать массированных прорывов в космическом двигателестроении. А это, в свою очередь, обещает революцию в освоении космоса. Как минимум разрешения "марсианского проклятия" - ситуации, когда слишком длительный полет к этой планете на современных кораблях ставит под угрозу жизни космонавтов из-за запредельной дозы космического радиационного излучения.

Разумеется, новые двигатели пригодны не только для космоса, но и для земных нужд - прежде всего, оборонных.

В конце августа 2016 года в НПО "Энергомаш" в подмосковных Химках был запущен первый в мире жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) с использованием детонационного горения топлива. Причем двигатель полноразмерный - не модель и не макет.

Что такое - детонационный двигатель?

Фото: Алексей Филиппов/ТАСС

Собственно, то же, что и обычный, в котором энергия рождается за счет сжигания топлива. Возникает стационарный фронт пламени, горение в котором происходит при неизменном давлении. Детонация - тоже процесс горения, но такого быстрого, что вместо стационарного фронта пламени в топливной смеси формируется волна сжатия, в которой и происходит практически взрыв смеси горючего и окислителя. Давление для более эффективного сгорания рождает сама детонация. Поэтому если взрывная волна распространяется со скоростью звука, то детонационная - с быстротой до 2,5 км/с.

Благодаря этому эффективность процесса сгорания топлива повышается на 25-30 процентов в сравнении с обычным ЖРД. То есть при том же количестве горючего возникает больше тяги. Из-за того же, что зона горения получается более компактной, детонационный двигатель по мощности на единицы объема может на порядок превосходить обычные.

Примечательно, что и в теории этого процесса приоритет - за отечественной наукой: сама идея была предложена советским физиком академиком Яковом Зельдовичем из Института химической физики АН СССР еще в 1940 году.

В чем еще принципиальная важность события в Химках? Как рассчитывают специалисты, практическое внедрение детонационных двигателей поможет преодолеть кризис не только в пилотируемой космонавтике, которая, по сути, с 1972 года топчется на земной орбите, но и в авиации, двигатели которой тоже достигли своих технологических пределов.

Еще одно преимущество - эффективное снижение сложности конструкции. Одной из главных проблем нынешних ЖРД является необходимость подавать топливо в камеру сгорания при большом давлении. Естественно, чем мощнее двигатель, тем давление должно быть больше, тем сложнее должен быть механизм его подачи, тем мощнее турбонасосный агрегат (ТНА). И так далее - по всем законам техники: чем сложнее агрегат, тем больше усилий - и денег! - надо вложить в его создание, управление и эксплуатацию. И в этом смысле детонационный двигатель не только мощнее и экономичнее обычного ЖРД, но и гораздо проще и дешевле.

Впрочем, предостерегают ученые и инженеры НПО "Энергомаш", успехом испытаний не стоит обольщаться: путь до использования этой технологии в составе реальных космических ракет и других летательных аппаратов предстоит еще долгий. Но главное все же - что он уже открыт. Детонационный двигатель - уже не теория. И приоритет в его практической разработке - навсегда у России. 

Ядерный ракетный двигатель 

А вот еще одной отечественной разработке пытаются закрыть путь в космос уже через законодательные меры. Условия примерно те же: Россия вырвалась вперед в разработке ядерной электродвигательной установки (ЯЭДУ) для космических аппаратов. Запад отстает. Причем так далеко, что как бы и не навсегда. Во всяком случае, если Россия планирует создание космического аппарата с ЯЭДУ к 2025 году, а действующий образец должен быть построен к 2018 году, то ни США, ни какая другая страна Запада вообще не ведут разработок в этой области. И тут же  целый ряд стран выступили в ООН с предложением пересмотреть принципы, касающиеся использования ядерных источников в космосе.

В принципе, тема эта не новая, работы такие велись еще в СССР, было построено пять таких энергоустановок. Но в 1989 году работы были свернуты. Возобновились они в 2010 году, о чем было заявлено на заседании президиума Российской академии наук.

Такой двигатель необходим вновь для дальних космических экспедиций. Нет, ему и на орбите найдется применение - в силу его куда большей энергетической эффективности, нежели нынешние солнечные батареи. Так, специалисты немедленно приводят такой пример: для того чтобы энерговооруженность Международной космической станции достигла своего нынешнего - кстати, очень недостаточного - значения, 110 киловатт, оказалось необходимым развернуть вокруг МКС солнечные панели общей площадью 70 на 17 метров. Больше 1000 квадратных метров! А вот ЯЭДУ позволит выйти на новый порядок энерговооруженности - на мегаваттные мощности.

Это тем более важно, что при полетах к Марсу космический корабль от Солнца будет удаляться. Значит, для поддержания одного и того же уровня энергии площадь солнечных батарей нужно увеличивать. А этот процесс не может длиться до бесконечности - упрется в технологические пределы.

Наконец, ядерный двигатель решает две проблемы - создает постоянную тягу, так что космонавтам не нужно будет полтора года болтаться в невесомости, и сокращает время полета, благодаря чему экипаж успеет не нахвататься протонов и прочих тяжелых частиц сверх безопасного предела.

Головной организацией по созданию самой энергодвигательной установки является ФГУП "Центр Келдыша". Работы финансируются из бюджета Федеральной космической программы на 2016-2025 годы. Стоимость работ - в районе 23 миллиардов рублей.

А это уже не те деньги, что можно позволить себе спустить в трубу из-за протестов каких-то "зеленых", практически все из которых кормятся из рук западных спецслужб, что не раз и не два доказывалось в ходе журналистских расследований.

Так что здесь, скорее всего, российский приоритет останется неоспоримым, а космический корабль с ядерным двигателем позволит России первой запустить своих граждан к Марсу.

Наконец, комбинированный 

Наконец, третья линейка двигателей, в том числе и для космоса, также почти создана в России. Во всяком случае еще летом комбинированный двигатель, с помощью которого самолеты смогут выполнять полеты и в атмосфере, и в ближнем космосе, был представлен на форуме "Армия-2016". А сообщение об этом звучало с уровня командующего Ракетными войсками стратегического назначения (РВСН) Сергея Каракаева.

Командующий Ракетными войсками стратегического назначения Сергей Каракаев

"В филиале Военной академии РВСН им. Петра Великого, город Серпухов, разработан двигатель для перспективного воздушно-космического самолета, - рассказал тогда он. - Данное ноу-хау позволило решить задачу создания комбинированной силовой установки летательного аппарата для перевода двигателя с воздушного режима работы при полете в атмосфере на ракетный - в космическом пространстве".

Правда, потом прошел ряд не слишком убедительных публикаций, призванных опровергнуть слова генерала, что модель прошла огневые испытания и "работоспособность агрегата доказана". Но здесь, собственно, детали конкретных испытаний и обеспечения режима секретности не столь важны. Информированным военным обозревателям вполне точно известно, что ежели о какой-то разработке начинают говорить военные - значит, она не просто возможна и близка к воплощению в металле.

Нет, это значит, что у армии убежденность в такой возможности достаточно велика, чтобы она выделила на нее деньги. И убежденность в ее пользе для обороны - тоже. Скажем, на тот же детонационный двигатель армия денег пока не дала. Во всяком случае - по сообщениям открытых источников.

Тем не менее в целом развитие космического двигателестроения в России явно идет вперед и в правильном направлении. Закрываются все уровни и высоты - от взлета с земли до выхода на орбиту и далее - в межпланетное пространство.

Может быть, в Россию приходит время для возвращения в обиход романтичных песенок о яблонях на Марсе и наших следах на пыльных тропинках далеких планет?

Новости партнеров
comments powered by HyperComments

Новости

Наверх