Американская компания Astrobotic испытала прототип космического двигателя Chakram, работающего на принципе постоянно вращающейся детонационной волны. Двигатель успешно проработал рекордные 300 секунд (пять минут) без малейших повреждений, доказав, что ракеты будущего можно делать мощнее, компактнее и на 15% экономнее.
Классические ракетные двигатели, какими мы их знаем со времен Королева и фон Брауна, работают на принципе изобарического горения. Грубо говоря, топливо и окислитель смешиваются в камере и непрерывно горят, создавая реактивную струю. Это надежно, но у этого химического процесса есть строгий физический предел эффективности.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Инженеры давно заглядываются на другую концепцию — ротационный детонационный ракетный двигатель (RDRE). Идея звучит слегка безумно: вместо того чтобы просто сжигать топливо, давайте будем его взрывать. Причем взрывать не один раз, а так, чтобы сверхзвуковая ударная волна бесконечно носилась по круговой (кольцевой) камере сгорания, поджигая все новые порции смеси. Получается эдакое «огненное кольцо». Поэтому его и назвали Chakram — в честь традиционного индийского метательного оружия в форме плоского металлического кольца с заточенной внешней кромкой.
Долгие годы эта концепция считалась кошмаром материаловеда. Попробуйте удержать внутри двигателя непрерывный кольцевой взрыв так, чтобы стенки не расплавились, а детонация не захлебнулась и не перешла в обычное горение. Но компании Astrobotic (да-да, той самой, чей лунный модуль Peregrine в 2024 году дал течь и благополучно сгорел в атмосфере Земли) удалось совершить впечатляющее инженерное чудо.
На испытательном полигоне Центра космических полетов имени Маршалла (NASA) их экспериментальный двигатель Chakram успешно прошел серию из восьми огневых тестов.
Самое главное достижение: в одном из прогонов двигатель непрерывно проработал 300 секунд (ровно пять минут). На сегодняшний день это абсолютный рекорд для двигателей такого типа.
В ходе тестов Chakram выдал более 4000 фунтов (около 1,8 тонны) тяги. Но важнее другое: двигатель достиг установившегося теплового режима (thermal steady state). Это означает, что он не перегревался со временем и работал абсолютно стабильно. После 470 секунд суммарной работы на прототипе не нашли никаких видимых повреждений.
Как им удалось не расплавить металл? Секрет кроется в запатентованной технологии 3D-печати PermiAM. Инженеры напечатали стенки двигателя с микропористой структурой. Она позволяет компонентам топлива буквально «пропотевать» сквозь металл, одновременно охлаждая стенки камеры и обеспечивая идеальный впрыск для поддержания стабильной детонации.
«Chakram превзошел все наши ожидания. Когда переходишь от чертежей к тестам такой передовой технологии как RDRE, всегда боишься неизвестных факторов… Но 300-секундный прожиг стал настоящей вишенкой на торте», — гордо заявил Брайант Авалос, главный исследователь проекта из Astrobotic.
В космонавтике масса — это всё. Каждый сэкономленный килограмм топлива позволяет взять на борт лишний килограмм научного оборудования или припасов для астронавтов.
Детонационное горение (pressure gain combustion) выжимает из того же объема топлива гораздо больше полезной работы. По оценкам создателей, удельный импульс (мера эффективности двигателя) увеличивается на 15%, а сами двигатели становятся значительно меньше и легче традиционных аналогов.
Ранее разные лаборатории по всему миру (включая само NASA) уже тестировали детонационные двигатели, но в основном это были короткие «пшики» — доказательства того, что концепция работает в принципе. Продержать двигатель в режиме адской сверхзвуковой карусели целых пять минут — это уже серьезная заявка на создание реального «полетного» железа.
Несмотря на красивое видео и победные реляции, Chakram — это всё ещё наземный прототип. Впереди много работы: инженерам нужно дополнительно снизить массу конструкции, доработать системы регенеративного охлаждения и научить двигатель «глубокому дросселированию» — то есть плавно менять тягу, что критически важно для мягкой посадки на лунную поверхность.
Точных дат полета пока нет. Однако Astrobotic планирует в будущем ставить такие детонационные двигатели на свои тяжелые лунные посадочные модули Griffin, многоразовые ракеты Xodiac и Xogdor, а также на межорбитальные буксиры (OTV). Так что, возможно, уже в ближайшее десятилетие космическая логистика в окололунном пространстве будет в прямом смысле слова летать на взрывной волне.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Источник: Astrobotic Breaks Records for Rotating Detonation Rocket Engine Hot Fire
Читайте также: Прямой термоядерный двигатель может доставить нас к Седне во время её ближайшего за 11 000 лет прохождения
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.