Для Европы разрабатывается ракета-носитель многоразового использования.

Ракеты-носители необходимы для доставки спутников и космических зондов за пределы нашей планеты. После того как они выполняют свою задачу, их последующая судьба, как правило, утилизация. Однако с учетом того, что в следующем десятилетии ожидается четырехкратный рост ежегодного числа запускаемых спутников, исследователи вплотную занялись разработкой более устойчивых и менее дорогостоящих ракет-носителей многоразового использования.

Первой системой многоразового запуска, где некоторые или все компоненты могли быть восстановлены, был «Спейс шаттл» НАСА, который использовался в 1981-2011 годах. Все его компоненты повторно использовались. Исключение составил только внешний топливный бак, который сгорал в атмосфере. Однако эксплуатационные расходы были чрезвычайно высокими, что приводило к тому, что использование одноразовых систем обходилось дешевле.

Ансгар Марвеге из аэрокосмического центра Германии и его коллеги считают, что ракеты многоразового использования могут быть экономически эффективными, если они будут приземляться в вертикальном положении. «Шаттл» был очень сложным, потому что у него были крылья и так далее», — утверждает Марвеге. «С вертикальной посадкой все было бы проще.»

Одним из преимуществ вертикальной посадки является то, что нагрузка при взлете и посадке схожа, что упрощает конструкцию. Несмотря на то, что — по сравнению с другими конфигурациями —  для посадки потребуется больше топлива из-за маневров торможения, по словам Марвеге, это мало повлияет на общую стоимость, так как топливо относительно дешевое.

Марвеге и его команда посвятили себя изучению ключевых технологий, необходимых для вертикальной посадки ракеты-носителя после выполнения миссии в рамках проекта RETALT. Они рассматривают возможность посадки ракеты с помощью ретро-двигательной установки, при которой машина замедляется, создавая тягу в направлении, противоположном ее движению. Они также подробно изучат, как управлять ракетой во время посадки.

Ракеты-носители.

У команды есть концепции для двух различных типов пусковых установок. Одна из них — это ракета-носитель большой грузоподъемности, способная нести полезную нагрузку до 14 тонн, например, спутник прогнозирования погоды, на орбиту высотой около 36 000 км над поверхностью Земли. Вторая конструкция предназначена для малых полезных нагрузок массой до 500 кг, которые необходимо транспортировать на расстояние до 140 км. «Эта конфигурация теоретически может быть использована для экспериментов с нулевой гравитацией или демонстрационных полетов», — сказал Марвеге.

К настоящему времени исследователи приступили к техническим работам, таким как первоначальная конструкция посадочных стоек. В следующем году они проведут структурные испытания и эксперименты в аэродинамической трубе. Будет проверено аэродинамическое поведение с использованием моделей меньших размеров. В рамках эксперимента будут также проведены испытания ракетных двигателей.

Помимо снижения затрат, Марвеге и его коллеги ожидают, что их технологии окажут положительное влияние на окружающую среду. Расходуемые системы становятся источником мусора, когда они разрушаются в атмосфере. Часть этого мусора падает на землю, много чего остается в космосе. По мнению Марвеге, многоразовые системы гораздо в меньшей степени будут загрязнять окружающую среду и космос.

В настоящее время в Европе нет ракет-носителей, способных выводить на орбиту малые спутники.

Когда малый спутник нужно запустить космос, он, как правило, прикрепляется к тяжелой ракете-носителю с более крупным спутником. Но это означает, что дата вылета и орбита выбираются подрядчиком, посылающим более крупный груз.

Сервис.

В настоящее время существует американско-новозеландская компания, предлагающая услугу по запуску малых спутников. Несмотря на то, что она предоставляет услуги по индивидуальному заказу, это обходится дороже, чем «совместная поездка» на тяжелой ракете-носителе. Европа же нуждается в собственных малых ракетах-носителях, чтобы иметь возможность контролировать доступ в космос. «Это важно по геостратегическим причинам. И поскольку это новый рынок, было бы здорово создать рост и дать возможности в Европе», пояснил Ксавье Ллайро, соучредитель и главный операционный директор Pangea Aerospace в Барселоне, Испания.

Для проекта под названием RRTB Ллайро и его команда стремятся создать небольшую ракету-носитель, которая будет экономически выгодной и сможет быть использована как минимум десять раз. Они разрабатывают новую систему посадки с использованием электрических вентиляторов. Подобная двигательная установка в настоящее время используется в беспилотных летательных аппаратах. Она позволяет осуществлять мягкую и точную посадку, что очень важно в случае повторного использования системы.

«Технология уже проверена и существует в других отраслях, поэтому она не окажется очень дорогой», — сказал Ллайро.

Главный двигатель не будет использоваться для посадки, что ограничит тепловую нагрузку и увеличит возможность повторного использования.

Проект, стартовавший в прошлом месяце, сейчас рассматривает вопрос о том, как сделать топливные баки многоразовыми, так как они являются дорогостоящими компонентами пусковой установки. Команда также начинает изучать, как контролировать транспортное средство во время входа в атмосферу с помощью симуляций. Это сложная часть миссии из-за веса и высокой скорости ракеты-носителя и потребует поиска способа замедлить устройство. «Мы анализируем различные сценарии и выберем наиболее перспективный», — сказал Ллайро.

В дополнение к транспортировке малых спутников в космос для научного, коммерческого и гражданского использования, Ллайро считает, что некоторые из их компонентов могут иметь и другое применение. Легкие аэродинамические двигатели, которые они разрабатывают, могут быть также адаптированы в качестве двигательных установок для спутников в космосе. А их посадочную систему можно было бы использовать для доставки помощи в районы бедствий. «Сейчас припасы доставляются с помощью самолета и парашюта, прикрепленного, но нашу систему можно было бы использовать для более точной доставки груза», — сказал Ллайро.

Одной из их целей также является уменьшение вредного воздействия на окружающую среду». Помимо экологических преимуществ, которые даст многоразовое использование, в качестве топлива в ракете будут использоваться жидкий кислород и жидкий метан. При этом 80% продуктов сгорания окажутся обыкновенной водой. А их аэродинамические двигатели должны быть примерно на 15% эффективнее, чем нынешние конструкции.

Таким образом, в течение ближайших 10-15 лет Европа получит возможность отправлять в космос малые спутники. А значит, и домен в зоне .eu станет еще более экономически выгодным.