В Воронеже разработали буксир для космических спутников

Как ускорить вывод на орбиту техники для изучения Земли, наблюдений за погодой и состоянием посевов, придумали ученые в столице Черноземья. Сегодня тем, кто хочет запустить собственный спутник, приходится ждать около полугода. Груз копится и отправляется в космос на большой ракете-носителе. Над созданием маленьких - сверхлегких - ракет и буксиров для более оперативных и дешевых запусков бьются конструкторы из разных стран. Воронежцы предложили свой вариант.

Проект был запущен в конце 2020 года при поддержке фонда Национальной технологической инициативы. Грант на исследования выиграл Воронежский опорный университет (ВГТУ) в кооперации с научно-производственным предприятием "Интерполярис", которое ранее выполняло в основном заказы на разработки в сфере энергетики. К работе привлекли студенческое КБ "Аэрокосмические технологии". В нем числятся 10 человек - студенты и аспиранты вуза, молодые кандидаты наук.

Некоторый задел у воронежцев уже был, и в течение нескольких месяцев они просчитали конструкцию разгонного блока (буксира), который можно применять в составе ракет-носителей сверхлегкого класса. Ракета поднимет груз на базовую высоту - 500 километров, а буксир передвинет его дальше вверх на заданное расстояние. Это решение удобно для кластерных запусков, когда на одну платформу крепится группа разнокалиберных спутников, которые отделяются уже в космосе.

- Мы сконструировали разгонный блок, способный выводить космические спутники на высоту 800, 1500 километров и на окололунную орбиту, - рассказал технический директор предприятия, заместитель заведующего кафедрой ракетных двигателей ВГТУ Дмитрий Шматов. - Поначалу назвали его СМРАД (сверхмалый разгонный аппарат довыведения). Потом нашли более благозвучную аббревиатуру БОРИС - блок орбитального размещения искусственных спутников.

Аппарат получился компактным - всего метр в диаметре, массой от 65 килограммов (с заправленными топливными баками).

Аппарат получился компактным - всего метр в диаметре, массой от 65 килограммов

Сердце буксира - двигательная установка. Маршевый двигатель как раз отвечает за перемещение из одной точки в другую. Каким он должен быть, на чем работать - эти вопросы все разработчики решают по-своему. В "Интерполярисе" выбрали тип жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). Конструкция запатентована. Особенность здесь в том, что для охлаждения используется пористая вставка. Ее металлические ячейки, как и прочие части двигателя, напечатаны на 3D-принтере в воронежском "Центре аддитивных технологий". Такой способ производства дешевле. К тому же некоторые элементы иначе было бы и не сделать.

Топливо для БОРИСа вполне доступное: этиловый спирт плюс кислород.

- От аналогов (например, разгонного блока "Тор" разработки КБ "Арсенал") наш аппарат отличается прежде всего маневренностью. А если сделать гибридную установку - с ЖРД и электрореактивным двигателем - возможности для маневров в космосе значительно расширятся. Кроме того, в нашей версии более экологически безопасное топливо. Российские коллеги предлагают использовать ядовитый монометилгидразин. Если бы мы придерживались этой линии, аппарат точно оправдывал бы название СМРАД, - смеется руководитель студенческого КБ Татьяна Башарина. - Американцы ориентированы на гелеобразное монотопливо собственного производства. Мы нашли более экономичный и энергоэффективный вариант.

Концепцию ракеты-носителя сверхлегкого класса воронежцы также продумали. Экономика проекта в общих чертах ясна. Аппарат массой 20 тонн сможет принять 150 килограммов полезного груза - по цене 16 тысяч долларов за каждый. Себестоимость пуска - с учетом изготовления ракеты, закупки материалов и оборудования, аренды космодрома - составит ориентировочно 250 миллионов рублей, или 3,4 миллиона долларов.

С подобными ракетами связывают будущее частной космонавтики.

- Дело в том, что сегодня те, кому нужно вывести на орбиту спутник, обращаются в "Роскосмос" и ждут своей очереди полгода. Потому что носители типа "Протона" запускают только при полной загрузке головной части. С ракетами сверхлегкого класса ожидание запуска сократится до нескольких недель, - пояснил Шматов. - Мы точно знаем, кому это пригодится, ведем переговоры с потенциальными заказчиками.

Среди них и научные организации, и Центральная аэрологическая лаборатория, и агрохолдинги, которым нужно следить за состоянием полей, и компании, осуществляющие коммерческие пуски кубсатов - миниатюрных спутников для исследования космоса.

Кроме того, разработанный для космического буксира двигатель может быть использован в маленьких боевых ракетах - для борьбы с беспилотниками. Сегодня против дронов применяют пластиковые электромагнитные автоматы, которые стреляют излучением, нарушающим работу электронных приборов.

Сейчас усилия изобретателей сосредоточены на разгонном блоке. Модель маршевого двигателя в ближайший месяц пройдет стендовые огневые испытания в Санкт-Петербурге. Это самый серьезный этап в освоении и продвижении ракетно-космической техники. Если все пройдет успешно, воронежцы изготовят полнотяговый двигатель, испытают его на базе местного АО "Конструкторское бюро химавтоматики" и через два-три года выйдут на предсерийное производство. Вложив 30-40 миллионов рублей, можно получить буксир, готовый к запуску. Проектный образец будет стоить почти 51 миллион, серийный - около 45.

- Цель амбициозная - но за рубежом у частных космических компаний запуски идут уже второй год. "Роскосмос" настроен помогать, надо этим пользоваться. И параллельно пытаться нарастить свою базу - производственную, испытательную... - полагает технический директор "Интерполяриса".

С ракетой-носителем ситуация менее предсказуемая. Объем необходимых инвестиций стартует от 450 миллионов. Вуз и относительно небольшое предприятие такими суммами не располагают. При условии господдержки проект можно реализовать в течение пяти лет.

- Варианта два. Если мы получаем предсерийный образец и работаем в кооперации с другими предприятиями аэрокосмической отрасли (благо в Воронеже они есть. - Прим. "РГ"), то потребуется привлечь 300 миллионов из бюджета и 150 миллионов добавить от себя. Если же делаем все самостоятельно, то надо строить с нуля завод, закупать оборудование, создавать инфраструктуру, нанимать людей. Тогда потребуется полтора-два миллиарда рублей государственного финансирования и примерно столько же внебюджетки, - сообщил "РГ" Дмитрий Шматов. - Но мы работаем по проекту независимо от того, есть у нас такие деньги или нет. Космос, Гагарин, ракеты, огневые испытания - то, что греет сердце, поддерживает нас в состоянии эйфории. И если привлечь стороннее финансирование не удается, мы не отчаиваемся и движемся дальше на энтузиазме.

Тем временем

В Воронеже идут огневые испытания штатной камеры ракетного двигателя РД0124МС, предназначенного для второй ступени перспективной отечественной ракеты-носителя космического назначения "Союз-5". Установку изготовили в Центре ракетного двигателестроения (входит в интегрированную структуру во главе с НПО "Энергомаш" госкорпорации "Роскосмос").

"С первой попытки мы получили положительный результат и достигли намеченных целей по отработке камеры. Это подтверждает верность конструкторских решений и эффективность внедряемых новых технологий", - подчеркнул директор АО "Конструкторское бюро химавтоматики" Сергей Ковалев.

Ракетный двигатель РД0124МС работает на жидком кислороде и нафтиле. Установка состоит из двух блоков на общей раме. В составе каждого блока - две камеры. Двигатель обеспечивает качание камер в двух плоскостях, а также работу при выключении одного из блоков, в том числе на пониженном режиме тяги.