Український телекомунікаційний портал

Твердопаливні ракетні двигуни вже десятиліттями залишаються одними з найнадійніших і найпростіших систем для запуску космічних апаратів. Вони відомі високою тягою, тривалим терміном зберігання та відносно невисокою вартістю виробництва. Проте така технологія має один суттєвий недолік: після запалювання двигун працює безперервно до повного вигорання палива. Зупинити його або повторно запустити неможливо.Тепер американські дослідники можуть змінити це правило, яке довгий час вважалося майже непорушним. Фахівці Аеrоsрасе Соrроrаtіоn спільно з науковцями з Університету Південної Каліфорнії та Військово-морської аспірантури США працюють над новою системою, яка потенційно дозволить створити багаторазово керований твердопаливний двигун.

Чому це важливо для космічної галузі

Сучасні космічні місії дедалі частіше потребують кількох етапів роботи двигуна. Наприклад, супутник може спочатку вийти на проміжну орбіту, а потім виконати додатковий маневр для досягнення робочої висоти. Також корекція орбіти необхідна під час тривалих польотів або міжпланетних місій.Саме тому для складних завдань часто використовують рідинні двигуни, які можна вимикати та запускати повторно. Проте вони значно складніші за конструкцією, потребують насосів, трубопроводів, клапанів і додаткових систем контролю.Твердопаливний двигун із можливістю перезапуску міг би об’єднати переваги обох технологій: простоту та надійність класичних твердопаливних систем із гнучкістю рідинних двигунів.

Як працює нова технологія

В основі розробки лежить технологія Nаnоsесоnd Рulsеd Рlаsmа Dіsсhаrgе (NРРD) — плазмовий розряд, який створюється за допомогою надкоротких високовольтних імпульсів тривалістю менше 100 наносекунд.Такі імпульси формують низькотемпературну плазму, яка вже показала свою ефективність у покращенні процесів горіння. Тепер дослідники перевіряють, чи можна використати цю властивість для точного керування твердопаливним двигуном.На відміну від традиційного запалювання, плазмові імпульси дозволяють дуже точно впливати на процес горіння, використовуючи мінімальну кількість електроенергії. Теоретично це відкриває можливість багаторазово запускати двигун або регулювати його роботу під час польоту.

Нове покоління ракетного палива

Важливою частиною проєкту стали так звані іонні рідинні полімери. Вони поєднують термічну стійкість іонних рідин із механічною міцністю полімерних матеріалів.За словами керівника проєкту Алехандро Брісеньйо, така комбінація дозволяє створити паливо, яке залишається стабільним у широкому діапазоні температур і водночас зберігає електрохімічну активність. Науковці вважають, що подібні матеріали можуть значно підвищити ефективність космічних двигунів і зробити супутники більш маневровими та довговічними.

Від СubеSаt до великих космічних апаратів

На цьому етапі дослідники вже створили експериментальний прототип двигуна. Його особливістю є компактність та універсальність. Система не потребує складних резервуарів високого тиску, що спрощує конструкцію та зменшує вагу. Крім того, двигун може працювати з різними типами палива, які можна адаптувати під конкретні місії.Завдяки невеликим розмірам технологія потенційно підходить як для мініатюрних супутників класу СubеSаt, так і для великих космічних платформ. Поки що розробка перебуває на стадії лабораторних випробувань. Дослідники наголошують, що до практичного застосування ще далеко, але перші результати виглядають багатообіцяючими.Якщо технологію вдасться довести до комерційного використання, вона може суттєво змінити підхід до космічних польотів. Супутники отримають більше можливостей для маневрування, міжпланетні апарати — для корекції курсу, а космічні місії стануть гнучкішими та економічно вигіднішими.Фактично йдеться про спробу зробити те, що ще донедавна вважалося майже неможливим: надати твердопаливним ракетним двигунам властивості, які раніше були доступні лише складним рідинним системам. Якщо експеримент завершиться успішно, космічна індустрія може отримати новий клас двигунів, здатних суттєво розширити можливості майбутніх космічних апаратів.