РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Мягкий тормоз: Новый двигатель для новых «Аполлонов»

Набрать нужную скорость, снова притормозить у светофора – для автомобиля это не проблема. Но не для ракеты-носителя. Большинство ракетных двигателей вообще рассчитаны на непрерывную работу, пока не закончится топливо. В итоге вернуть космическую ракету для повторного использования просто невозможно – а ведь этот вопрос критически важен для будущих миссий к ближайшим планетам и на Луну.
Тэги:
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Возможность постепенного сброса тяги — вот что является критическим качеством для ракет, предназначенных для посадки на планетарную поверхность. Во время спуска с орбиты двигатели должны понемногу тормозить корабль с тем расчетом, чтобы его скорость относительно планеты стала близка к нулю в момент касания поверхности, причем это касание должно произойти не где-нибудь, а в строго определенном месте. Посадку на ракете можно сравнить с ходьбой по натянутой проволоке, предполагающей постоянный контроль баланса: разгонишься слишком сильно — разобьешься о поверхность, перегнешь палку с торможением — останешься без топлива и начнешь камнем падать вниз. При несоблюдении режима торможения пилот рискует вылететь за пределы намеченного района и угодить в скальное месиво вместо ровной и твердой площадки.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Во время посадки на Луну спускаемый модуль должен плавно сбросить скорость с приблизительно 6 тыс. км/ч в течение одного часа. Двигатели, которыми были оснащены лунные модули миссий Apollo, успешно выполнили эту задачу целых шесть раз. Работая непрерывно, они могли по команде пилота изменять тягу в пределах от 4500 до 500 кг. Конструкция их была проста: работали они на токсичном топливе с окислителем, которые хранились в баках под давлением, что устраняло необходимость в насосах.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Новый проект по освоению Луны, принятый NASA к исполнению, предполагает доставку на спутник куда более тяжелых грузов, чем способны корабли Apollo. Спускаемому лунному модулю понадобятся новый, гораздо более совершенный двигатель. «Двигатель "Аполлона" хорош и надежен, однако он недостаточно мощный, чтобы отвечать нуждам крупномасштабного освоения Луны,» — комментирует инженер NASA Тони Ким (Tony Kim). Именно поэтому специалисты Центра космических полетов имени Маршалла совместно с компанией Pratt & Whitney Rocketdyne работают над созданием нового посадочного двигателя CECE (Common Extensible Cryogenic Engine — «простой расширяемый криогенный двигатель»).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В основе CECE лежит модифицированная версия двигателя RL10, который был разработан еще в конце 1960-х. Именно RL10 доставил на Луну шесть автоматический станций серии Surveyor в 1966−68 гг., а затем еще множество других аппаратов — к прочим интересным целям. Двигатели этого типа имеют за плечами 718 успешных запусков в открытом космосе и более 2,2 млн. секунд (т.е. почти 26 суток) наработки. Новый двигатель и сложнее, и мощнее тех двигателей, которые использовались на «Аполлонах». Топливом ему служат кислород и водород, которые хранятся в баках в жидком виде, охлажденными до очень низких температур. Подобное топливо не только обеспечивает двигатель большей тягой, но также оказывается куда более экологически безопасным, нежели токсичное топливо Apollo.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Согласно поставленной задаче, CECE должен продемонстрировать способность к плавному изменению тяги в пределах от 6250 до 625 кг, то есть до 10% от максимума. Достичь этого оказывается не так то просто, ведь RL10, также как и абсолютное большинство других ракетных двигателей, был спроектирован с расчетом только на полную тягу. А двигатель как живой организм: незначительные изменения в отдельных параметрах работы сказываются сразу на множестве систем. К примеру, одним из последствий уменьшения мощности является замедление циркуляции жидкого водорода в охлаждающих контурах — водород может нагреться и испариться, что приведет к скорой остановке двигателя.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В ходе прошедших недавно тестов инженерам удалось-таки заставить двигатель работать в режиме изменяемой тяги, хотя полной уверенности в его надежности пока нет. Изменять тягу нужно очень осторожно — отмечают инженеры, — иначе двигатель может быстро выйти из строя. Одной из существенных проблем, с которой столкнулись разработчики, является периодическое сваливание в импульсный режим работы. В некоторых режимах двигатель начинает «пыхтеть», или, если угодно, вибрировать с частотой около 100 Гц. Как выяснилось, неустойчивая работа двигателя обусловлена тормозящими завихрениями в потоке кислорода, возникающими над поверхностью форсунок в режиме малой тяги. Инженеры намерены справиться с этой проблемой, изменив форму форсунок таким образом, чтобы они обеспечивали ровный поток газа в любом режиме работы.

«Быть может, CECE так и не полетит в космос, однако работа над ним окажет серьезное влияние на конструкцию нового лунного модуля», — резюмирует Тони Ким.

Создатели двигателей движутся и в «обратном» направлении — разрабатывают устройства для микророботов — читайте об этом: «Оседлать бактерию». А пара двигателей со старого истребителя МиГ-21 помогла создать огнетушитель невероятной мощности — «Огнетушащее чудище».

По сообщению NASA

Загрузка статьи...