Научно-популярно о космосе и астрономии (lozga) wrote,
Научно-популярно о космосе и астрономии
lozga

Categories:

Не Falcon'ом единым — принципиально иные многоразовые проекты ЕКА и ULA

Полеты многоразовых первых ступеней ракеты-носителя Falcon от SpaceX вызвали всплеск интереса к многоразовым ракетам. И если, например, китайская компания LinkSpace демонстрирует рендеры похожей системы с посадкой на двигателях на раскладные опоры, то другие конструкторы предлагают системы на иных принципах, используя крылья или воздушный подхват. Некоторые проекты уже успели закрыться, но есть и свежеанонсированные.

01.jpg
Технологический демонстратор Adeline

Adeline больше нет


В 2015 году появились новости о том, что Airbus Defence and Space разрабатывают многоразовый модуль Adeline, представляющий из себя крылатый блок с ракетным двигателем первой ступени, а также воздушными двигателями и пропеллерами для выполнения посадки на взлетно-посадочную полосу. Нагляднее всего концепцию иллюстрирует видео, уже недоступное на официальном канале, но сохраненное обычными пользователями.



Идея спасать только хвостовую часть ракеты имеет свои плюсы - двигатели, авионика и оборудование хвостового отсека составляют, по оценкам разработчиков Adeline, 80% стоимости ступени, а спасать их гораздо проще, чем большую ступень целиком. Также экономится топливо, и отсутствуют перегрузки, испытываемые ступенью при посадке на двигателях. Но, конечно, у всего есть цена - выигрыш в экономии топлива будет частично съеден потерями на дополнительную массу от крыльев.

Хвостовая часть Adeline предлагалась для использования в Ariane 6, хотя, теоретически, могла быть доработана под другие носители. Когда о проекте было официально объявлено, оказалось, что работы ведутся с 2010, и уже были проведены успешные испытания масштабных моделей. После громкого анонса обилия новостей по проекту не было - приоритетом Airbus Defence and Space является новая ракета-носитель Ariane 6. А в 2018 году появилась информация, что проект не вызвал интереса по финансовым соображениям.

FALCon, но не Falcon


Германский центр авиации и космонавтики, входящий в ЕКА, 20 марта этого года объявил о начале работ над концептом крылатой ракетной ступени, которая будет ловиться и буксироваться самолетом-носителем. Проект получил название FALCon (Formation flight for in-Air Launcher 1st stage Capturing demonstration, "Полет в строю для демонстрации подхвата первой ступени носителя"), за исключением регистра букв совпадающий с названием ракеты-носителя Falcon SpaceX. Из-за совпадения названий руководителю проекта Мартину Сиппелю (Martin Sippel) пришлось пояснять, что инженеры вдохновлялись соколом, пикирующим для того, чтобы схватить жертву, а не ракетой SpaceX.

02.jpeg
Схема работы FALCon, иллюстрация DLR

Посадка ракетной ступени на двигателях имеет серьезный недостаток - приходится отделять ступень, когда в ней остается еще немало топлива, которое затем расходуется на посадку. Хуже того, из-за эффекта Оберта именно это топливо наиболее ценно для разгона полезной нагрузки. В случае FALCon планирующий спуск позволит тратить все топливо из баков - до посадки ступень будет тянуть самолет-буксировщик. Но, конечно, этот выигрыш, как и у Adeline, будет съеден увеличившейся массой ступени из-за добавленных крыльев.

Важным элементом системы будет конструкция для подхвата и буксировки ступени. Инженеры упоминают конструкцию управляемого стыковочного/буксировочного конуса.

03.jpeg
Управляемый стыковочный/буксировочный конус

Привычные нам конусы самолетов-заправщиков неуправляемые - пилоты заправляемых самолетов сами ловят их, маневрируя своими аппаратами. Это небыстрое и непростое дело, поэтому для планирующей с выключенными двигателями ступени управляемый конус должен заметно облегчить задачу. Но кроме этого доработки для самолета-буксировщика почти не требуются, и в этом качестве можно будет использовать обычные пассажирские самолеты, причем б/у для пущей экономии средств.

Работы по FALCon находятся в самом начале, и, как и в случае Adeline, сначала испытания будут проводиться с беспилотными крылатыми летательными аппаратами, а не ракетами. На проект пока что выделено 2,6 миллиона евро, это немного, но на первые эксперименты хватит. Сроки у проекта достаточно длительные - летной годности система должна достигнуть в районе 2028, чтобы, возможно, быть использованной в ступени нового поколения, которая может появиться в районе 2035.

Разные парашюты от ULA


Ступень Falcon 9 для посадки выполняет целых три включения двигателя - boostback burn, при котором ступень прицеливается в район посадки, entry burn, тормозящий ступень, чтобы она не перегрелась, и финальное посадочное включение. На всех трех расходуется драгоценное топливо, и, несмотря на то, что парашюты не могут обеспечить точной посадки, они весили бы меньше, чем необходимый на эти маневры запас топлива. Идею использовать парашюты и вертолетный подхват собирается реализовать провайдер пусковых услуг ULA в своей разрабатываемой ракете-носителе Vulcan. Хвостовой отсек первой ступени должен будет сбрасываться, раскрывать сверхзвуковой парашют для торможения в плотных слоях атмосферы, сбрасывать его, раскрывать управляемый парашют-крыло, подхватываться вертолетом, доставляться на землю, тестироваться и использоваться повторно.

04.jpeg
Схема ULA

В видео:



Последние новости по проекту относятся к началу августа 2018, когда ULA получил от NASA 1,9 миллионов долларов на демонстрацию технологии воздушного подхвата объекта, вернувшегося с орбиты.

Прометей и Каллисто


Французский Национальный центр космических исследований (CNES) тоже занимается экспериментами с многоразовостью. "Каллисто" - технологический демонстратор суборбитальной многоразовой ступени с ракетной посадкой, сравнимый с Grasshopper от SpaceX, однако отличающийся кислородно-водородным двигателем.

05.jpeg
Кадр презентации CNES

В дальнейшем из этого может вырасти полноценная ракета-носитель, но нескоро - приоритетом CNES является сначала снижение стоимости разрабатываемых ракет-носителей, а потом уже возвращаемые ступени. Подход очень здравый, напомню, что Маск сначала предложил конкурентоспособный одноразовый Falcon 9, стал получать заказы, а только потом занялся его превращением в многоразовую ракету.

Еще одно направление работ CNES - метановый двигатель "Прометей". Используя новые технологии, в том числе 3D-печать, его собираются сделать в 10 раз дешевле двигателя центрального блока (второй ступени) Ariane 5. Если все пойдет хорошо, двигатель будет использован в новой модификации Ariane 6 или следующей ракете ЕКА.

06.jpeg
Двигатель "Прометей", изображение CNES

Заключение


Эксперименты с разными многоразовыми ракетами можно только приветствовать фразой китайского императора Цинь Шихуана (которую затем повторно использовал Мао Цзедун): "Пусть расцветают сто цветов, пусть соперничают сто школ". У каждого технического решения есть свои плюсы и минусы, и пусть практика покажет, какой вариант окажется лучше.



В качестве эксперимента запущены пуш-уведомления. Нажмите эту кнопку, и вам будет приходить сообщение, когда выйдет мой новый пост.


Я в социальных сетях:
Вконтакте, Facebook, Twitter, Instagram, YouTube

attentioneer.jpg
Tags: облегчение доступа в космос, ракеты-носители
Subscribe

Posts from This Journal “облегчение доступа в космос” Tag

  • Суборбитальная осень

    Конец лета и начало осени принесли обильный урожай суборбитальных пусков частных компаний - 25 августа впервые стартовала американская SARGE…

  • Еще больше сверхлегких ракет-носителей

    Распространение ракетных стартапов привело к анекдотической ситуации. Одним прекрасным днем журналисты канала ABC7News пролетали на вертолете над…

  • Печальная история «Зенита»

    Увы, успех технической системы не всегда зависит только от ее совершенства. И печальная история ракеты-носителя "Зенит" наглядно показывает, как…

  • Больше малого космоса?

    Хорошая новость - подвешенный в начале года без финансирования проект сверхлегкой ракеты SS-520 будет продолжен, и второй запуск состоится в…

  • Воспоминания о ракетной почте

    В этом месяце будет юбилей уже практически забытого события - 16 ноября 1992 года стартовал, а 22 ноября приземлился аппарат миссии доброй воли…

  • Презентация Маска: дизайнеры и пиарщики по-прежнему побеждают инженеров

    Год назад я прокомментировал презентацию Илона Маска на 67 Международном астронавтическом конгрессе. В этом году на конгрессе была представлена…

promo lozga november 4, 2014 17:00
Buy for 50 tokens
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 144 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →