Вилетить як пробка: китайці розробляють ракети на вуглекислому газі

Китайський стартап Zhiyu Aerospace Technology (Z-Trak Space) оголосив про розробку системи «холодного» старту малих ракет-носіїв з використанням вуглекислого газу в надкритичному стані. Це кардинально змінить вигляд пускових майданчиків, які не піддаватимуться удару полум'я ракетних двигунів. Вогонь буде запалюватися на висоті, куди ракету підкине вуглекислий газ під тиском.

Джерело зображення: ІІ-генерація ChatGPT/3DNews

У проекті також бере участь ще одна компанія — Chiyang Space Power Technology. За задумом розробників, запропонована схема має дозволити запускати невеликі ракети дешевше, частіше і швидше, що пов'язано зі зменшенням залежності від готовності стаціонарних пускових майданчиків: на першому етапі ракета не буде запускати двигуни, перебуваючи на землі, а буде викинута з пускового пристрою розширюючимся вуглекислим газом — майже як пробка з пляшки шампанського.

В основі фізики процесу лежать властивості CO₂ вище певної критичної точки: для вуглекислого газу вона становить близько 304,128 К, або 31 °C, і 7,377 МПа (близько 73 атмосфер). У такому стані речовина вже не є звичайним газом або рідиною, а поводиться як надкритична середа з високою щільністю і здатністю швидко розширюватися при скиданні тиску або нагріванні. У пусковій системі це розширення буде використано для пневматичного імпульсу: ракета отримає початкове прискорення, вийде з контейнера або шахти, підніметься на задану висоту, і лише після цього в повітрі запалить свої штатні рідинні двигуни.

При певній економії пального головна перевага запропонованої архітектури полягає в рознесенні моменту старту від включення факела двигуна. При звичайному «гарячому» старті ракета запалює двигун прямо на майданчику, тому інфраструктура піддається впливу високотемпературних газів, акустичних навантажень, вібрації і продуктів згоряння. При «холодному» старті на CO₂ пусковий стіл не контактує з розжареною струєю, що теоретично спрощує наземне обладнання, прискорює повторну підготовку і закладає основу для мобільної пускової системи.

Важливо розуміти, що вуглекислий газ не замінить ракетне паливо: він працює лише як катапульта для початкового викиду, а основну швидкість до орбіти ракета все одно повинна набрати на власних двигунах.

Чжан Цзихань (Zhang Zihan), засновник Z-Trak Space

Технологія вважається компонентом більш широкої програми Zhiyu Aerospace зі створення малих багаторазових рідинних ракет. Компанія робить ставку на зв'язку рідкий кисень/метан і електричний насосний контур: її двигун «Hantian» вже проходив вогневе випробування на 20-відсотковому режимі, а цільовий носій «Fission No. 1» має обслуговувати корисні навантаження масою до 450 кг.

В якості наукового обґрунтування проекту проведено моделювання поведінки надкритичного CO₂ з урахуванням внутрішньої балістики і гнучкої зв'язки ракети з мобільною пусковою установкою — саме ці параметри будуть критичними для точності виходу ракети, навантажень на конструкцію і безпечного запалювання двигуна після викиду.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки