В мировой метановой гонке за космос в лидеры вышел Китай - со второй попытки
Китайская космическая компания "Ланьцзянь" и весьма хрупкая для своей должности руководитель пуска Фан Цзюань принимают поздравления. Ракета "Чжуцюэ-2" (Zhuque 2, ZQ-2) с двигателями на кислородно-метановой топливной паре, стартовавшая 12 июля 2023 года с космодрома Цзюцюань на севере КНР, стала первым в мире ракетоносителем на метане, достигшем земной орбиты.
Потребовалось чуть более двенадцати минут (если точно - 764 секунды после старта), чтобы вторая ступень носителя с неотделяемым макетом полезного груза вышла на солнечно-синхронную орбиту с параметрами: наклонение - 97.28°, минимальная высота - 431,3 км; максимальная - 463, период обращения - 93,53 мин. В специальном каталоге объект получил международное обозначение 2023-097A.
Случилось это, напомним, со второй попытки. А первый пуск такой ракеты из Поднебесной состоялся 14 декабря 2022 года и проходил успешно вплоть до момента выключения маршевого двигателя второй ступени. На этом этапе произошел сбой в работе оборудования и, как следствие, необходимая для выхода на орбиту скорость не была достигнута. В причинах той аварии быстро разобрались, конструкцию ракеты доработали, и новый старт оправдал ожидания разработчиков.
Что представляет собой Zhuque-2? В диаметре - 3,35 метра, длина - 49,5, вес стартовый вес - 216 тонн. Способна выводить полезную нагрузку до 4 тонн на высоту около 500 км и 6 тонн - на 200 км, период обращения - 93,53 мин.
За состоявшимся пуском и его подготовкой следили не только в Китае. Ведь на старт мировой "метановой гонки" еще раньше вышли разработчики американского коммерческого носителя Terran-1. Первая попытка орбитального пуска была предпринята этой весной - в ночь с 22 на 23 марта, но закончилась аварией: не включился двигатель второй ступени.
А уже 20 апреля 2023-го пробный пуск кислородно-метанового носителя сверхтяжелого класса - системы Superheavy/Starship - провела американская же компании SpaceX. Но и тут случилась осечка: из-за отказа нескольких двигателей первой ступени было потеряно управление стартовавшим носителем, и в такой ситуации аварийную ракету пришлось подорвать.
"Первый блин", если применимо такое сравнение, у всех троих вышел комом. Но оправились быстрее всех в Китае, что уже никого не удивляет. Их компания "Ланьцзянь" (в переводе - "Синяя стрела", марка на английском - Landspace) сумела так поставить дело, что работу над ошибками провели оперативно и, как видим, результативно.
А как в России?
Два года назад, в июле 2021-го, сообщалось, что на космодроме Восточный выбирают место старта под многоразовую ракетно-космическую систему "Амур-СПГ".
Тендер на проведение опытно-конструкторской работы (ОКР) по этой теме выиграл самарский ракетно-космический центр "Прогресс". Как можно догадаться по аббревиатуре в названии будущей системы, ее первая - возвращаемая - ступень будет оснащена двигателями отечественной разработки на кислороде и сжиженном природном газе, том же самом метане.
По расчетам, с широты и долготы космодрома Восточный ракета-носитель с "метановыми" двигателями первой ступени сможет выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку в весовом диапазоне от 9,5 до 12 тонн в зависимости от варианта использования первой ступени. Максимальные 12 тонн - при однократном, 9,5 тонн - с расчетом на возвращение ступени и ее повторное использование. На геопереходную орбиту с применением разгонного блока "Фрегат" и многоразовой ступени такая ракетная система будет способна вывести аппарат (или сразу несколько) общим весом 2,5 тонны.
Но это пока в планах. Первый старт ракеты-носителя "Амур-СПГ" можно ожидать не ранее лета 2026 года.
В июне этого года, со ссылкой на директора Конструкторского бюро химавтоматики Сергея Ковалева, в Telegram-канале "Роскосмоса" появилось сообщение, что первый кислородно-метановый двигатель РД-0177 для перспективной многоразовой ракеты-носителя "Амур-СПГ" с возвращаемой ступенью появится в конце 2023 года. А гендиректор Научно-производственного объединения автоматики Михаил Изюмов заявил, что перспективная многоразовая ракета "Амур-СПГ" получит универсальную систему управления.
Ранее, в марте 2023 года, "Роскосмос" сообщил о подписании государственного контракта "на технический проект многоразовой метановой средней ракеты "Амур-СПГ". Головным исполнителем в проекте все также выступает самарский РКЦ "Прогресс".
Досье "РГ"
С недавних пор во многих странах, развивающих космические программы, для первых ступеней перспективных многоразовых ракет-носителей разрабатываются кислородно-метановые двигатели, а планы использовать сжиженный природный газ как ракетное топливо стали мировым трендом.
В отличие от широко применяемого в отрасли топлива на основе смеси сжиженного кислорода с керосином или водородом метан - топливо более дешевое, а его переработка и использование широко освоены другими отраслями промышленности, что позволяет применять готовые инфраструктурные решения.
При сгорании сжиженный газ дает значительно меньше сажи в сравнении с керосином, поэтому элементы двигателя не приходится очищать от несгоревших остатков топлива. Плюс к этому высокая охлаждающая способность метана позволяет сократить нагрев двигателя во время работы, обеспечивая при этом больший удельный импульс.
При всех перечисленных плюсах у метана есть и свои минусы, технологические и прочие сложности при использовании в ракетных системах. Поэтому разработчикам приходится все анализировать, взвешивать, находить оптимальные решения.