Представьте, что огромная металлическая махина весом с железнодорожный вагон отрывается от земли, уходит в черное небо, выводит спутник на орбиту, а потом спокойно возвращается обратно и садится на ту же площадку, откуда стартовала, словно никуда и не летала.
Звучит нереально даже для Илона Маска: его «Falcon 9» (семейство ракет-носителей тяжёлого класса) возвращается, но только первой ступенью. А челябинские инженеры из АО «ГРЦ Макеева» вместе с учеными ЮУрГУ взялись за задачу амбициознее: создать одноступенчатую многоразовую ракету «Корона», которая взлетает и садится целиком.
Главный враг – не конкуренты
В космонавтике есть один негласный закон: чтобы взлететь, нужно от чего-то оттолкнуться. Ракета толкает вниз раскаленные газы и летит вверх. На обратном пути у нее почти нет топлива, но зато есть гравитация, которая с радостью притянет железную птицу обратно со скоростью пули. И главный злодей в этой истории – гравитация.
Вот представьте, что вы подпрыгнули на батуте, сделали в воздухе сальто. Вы наверняка почувствуете, что в ту же точку приземлиться крайне сложно. А теперь представьте, что вы весите 30 тонн и у вас нет батута. И вокруг космос. Задача становится еще более сложной. Это объясняет сложность мягкой посадки одноступенчатой ракеты.
Именно такую задачу решает сейчас команда под руководством генерального конструктора Владимира Дегтяря. Человека, за плечами которого десятки успешных пусков баллистических ракет, но «Корона» – это не про войну, а про мирный космос. И про то, чтобы сделать его доступным.
«Корона» VS Falcon 9
У ракет Илона Маска есть одна особенность: они двухступенчатые. Первая ступень после работы, отстыковывается и падает обратно на Землю аккуратно, на платформу в океане. А вторая ступень сгорает в атмосфере или остается мусором на орбите.
«Корона» устроена иначе. Это одноступенчатая ракета. Она вся целиком возвращается на Землю. Как самолет, только вертикальный.
Для чего нужны такие сложности? Ответ простой: деньги.
Каждый запуск Falcon 9 стоит около 60–70 миллионов долларов. Одноразовая ракета примерно столько же. Но «Корона», если все получится, сможет летать десятки раз и тогда стоимость вывода груза снизится в 10 раз. Это как если бы билет на самолет из Москвы во Владивосток вдруг стал стоить не 15 тысяч, а полторы тысячи.
«Мы не пытаемся догнать Маска», – говорит в интервью для внутренних документов НОЦ Владимир Дегтярь. «Мы решаем задачу, которую он пока обошел стороной». Одноступенчатая ракета – это принципиально другой уровень инженерной мысли.
Как не сгореть при возвращении?
Самая большая проблема «Короны» – даже не посадка, а вход в атмосферу.
Когда ракета возвращается с орбиты, то она разгоняется до скорости около 8 км/с, что в 25 раз быстрее звука. Атмосфера становится как бетонная стена. Температура на поверхности корпуса подскакивает до 2000 градусов, что горячее, чем лава из вулкана.
Обычные ракеты просто сгорают, но «Корона» должна выжить.
Уральские инженеры разрабатывают для нее специальную теплозащиту: многослойное покрытие, которое «съедает» тепло, словно губка воду. Часть энергии уносится с собой испаряющимися материалами. Это похоже на то, как человек потеет: пот испаряется и охлаждает кожу. Только здесь вместо пота работают керамика и композиты.
Рождение ракеты в Челябинске
Над «Короной» работает целая команда: теоретики из ЮУрГУ, они считают траектории и нагрузки, инженеры-практики из ГРЦ проектируют двигатели и систему посадки, и молодые специалисты, которые пришли в конструкторское бюро прямо со студенческой скамьи.
В рамках Уральского НОЦ (Научно-образовательного центра) уже создан демонстратор маршевого двигателя, то есть его «сердце» в миниатюре. Сейчас двигатель проходит стендовые испытания: его заставляют работать в режимах, близких к реальным, то на полную мощность, то почти на холостых оборотах, как мотор автомобиля в пробке.
Это важно, поскольку для мягкой двигатель должен уметь дросселироваться – это процесс при котором понижается давление пара, газа или жидкости, при их прохождении через суженное место, то есть менять тягу в широком диапозоне. Это как газ у машины можно жать на педаль до пола, а можно чуть-чуть поддавать, чтобы плавно подкатиться к светофору. Это самая сложная инженерная задача. Двигатель должен работать стабильно и на 100% мощности, и на 10%, а реактивная струя при этом не должна разрушать саму ракету.
Когда Челябинск увидит «Корону»?
Пока рано говорить о точных датах. Демонстратор (прототип) двигателя – это только первый шаг. Дальше – создание полноразмерного прототипа, летные испытания, доводка. По самым оптимистичным прогнозам, первый полет «Короны» может состояться в конце 2030 года.
Владимир Дегтярь смотрит в будущее спокойно:
«У нас нет задачи обогнать кого-то. У нас есть задача сделать так, чтобы российский космос оставался конкурентоспособным. И Челябинск в этом смысле, не просто точка на карте, это город, где умеют работать с металлом и сложными системами. «Корона» – наш ответ тем, кто думает, что космос только в Байконуре.
А пока инженеры продолжают расчеты, студенты ЮУрГУ пишут курсовые о теплозащите и баллистических траекториях. Где-то в цехах ГРЦ рождается ракета, которая, возможно, через несколько лет первая в мире совершит то, что пока не удавалось никому: взлетит, сходит в космос и вернется домой целой и невредимой, как гимнаст, который сделал сальто и приземлился точно на ту же точку, только весом в 30 тонн.
Фотографии: dzen.ru