Новости проектов освоения дальнего космоса

[Vadims]

Из интервью с председателем Государственного космического агентства Украины Павлом Дегтяренко

«Постоянная станция на Луне появится не раньше, чем лет через 50»
В одном интервью вы сказали, что сейчас мы с Канадой совместно исследуем возможности колонизации Луны. Интересно, почему Луны, а не Марса? Потому что Маск, например, уперся в Марс. Для чего нам вообще колонизировать Луну? Что мы там будем делать? Выращивать овощи, добывать металлы или туда переедем? Какие перспективы?
Когда Колумб просил деньги у короля Испании на экспедицию, это было рискованно. Король не знал, отобьются ли деньги, но рискнул. С колонизацией Луны примерно такая же история. Например, в свое время США вынуждены были закрыть программы многоразовых космических кораблей, потому что это было убыточным.
В то же время исследование планет дает большой технологический рывок, который дает выгоду и здесь - на Земле. Вопрос колонизации Луны мы рассматриваем не только с канадцами. Мы просто им предложили. Видение лунной станции есть у многих стран, у нас также есть план того, как она должна выглядеть и что мы могли бы там делать. Но лунная станция - это однозначно будет международный проект, потому что это слишком дорого для любой страны. Мы позиционируем себя как участника этого проекта и предлагаем те технологии, которые можем делать лучше других.
Сейчас говорят о том, что на Луне нашли гелий-3. Это вещество, используемое для термоядерных реакций в термоядерной энергетике. Подсчитали, что якобы добыть его на Луне и привести на землю будет дешевле, чем добывать его в земных условиях. Но пока в мире нет ни одного термоядерного реактора, который не только отдавал бы больше энергии, чем берет на разогрев, пока даже удержать плазму не удается. Это научная проблема, которая непонятно когда будет решена. То есть везти топливо для реактора, который никто не знает, как построить, - это авантюра. Марс - еще большая авантюра.
Вы верите, что мы полетим колонизировать Луну или Марс через несколько лет, как об этом говорит Маск?
Через несколько лет - не верю. Через 10 лет могут быть попытки осуществить посадку, через 20 лет пробудем на Луне месяц-два. А постоянная станция там, скорее всего, появится лет через 50.

https://diana-mihailova.livejournal.com/1697348.html

[crazy_terraformer]

Да, SABRE и гигантские космические пушки на водороде или метане - наше будущее всё. Космолёты или крылатые ракеты с SABRE будут доставлять крупногабаритные грузы в космос, а космические пушки поначалу будут выбрасывать из ствола в атмосферу со сверхзвуковыми скоростями ракеты с малогабаритными грузами(порошковую еду,воду, полуфабрикаты, материалы для 3d-печати, кислород и т.д.), но с большей частотой запусков, конечно ничто не помешает поставить SABRE на такие ракеты.

[Vadims]

Илон Маск планирует впервые испытать корабль для полета на Марс в 2019 году

Ранее предприниматель поставил целью начать программу колонизации этой планеты в 2022 году

НЬЮ-ЙОРК, 11 марта. /ТАСС/. Глава компании SpaceX Илон Маск рассчитывает на то, что первый полет нового корабля, предназначенного для освоения Марса, состоится в первом полугодии 2019 года. Об этом Маск сообщил в воскресенье на ежегодной ярмарке технологий SXSW в Остине (штат Техас).

"Мы строим первый марсианский или межпланетный корабль, который будет готов к кратким полетам к концу первой половины следующего года", - приводит слова предпринимателя телеканал CNBC. Маск при этом отметил, что ему не всегда удается выдерживать заявленные сроки воплощения своих проектов.

В этом случае глава компании не скрывал, что рассчитывает "на общую поддержку, вдохновение и добрую волю" со стороны американских предпринимателей и широкой общественности. "Я считаю, что, как только мы построим его [корабль], то получим наглядное подтверждение того, что этим путем смогут последовать другие компании и страны. Они пока не считают это возможным, но если нам это удастся, то они вступят в игру", - заметил Маск.

Ранее он поставил целью начать программу колонизации Марса в 2022 году. Для этого разрабатывается ракета-носитель BFR высотой 106 м, диаметром 9 м, с полезной нагрузкой до 150 тонн. Она будет способна вывести в космос межпланетный космический корабль длиной 48 м, в котором предполагается оборудовать 40 кабин для астронавтов. Одной из главных отличительных черт BFR станет возможность использовать ее многократно для существенного снижения затрат.

В сентябре 2017 года, выступая на Международном конгрессе по астронавтике в Австралии, Маск подчеркнул, что новая ракетная технология его компании в будущем может успешно использоваться не только для космических полетов, но и как транспортное средство на Земле. Длительность полета из одной точки нашей планеты до любой другой не будет превышать одного часа.

http://tass.ru/kosmos/5021256

[Technecy]

SABRE

А чё, уже допилили?

[Vadims]

Двигатель для космолета: на чём люди полетят в дальний космос



Через десять лет после удачного штурма космоса несколько стран затеяли чрезвычайно амбициозные проекты по его дальнейшему освоению. В 1971 году США запустили программу Space Shuttle, через пять лет СССР начал разработку системы «Энергия — Буран», а еще через шесть лет к гонке подключилась Великобритания с проектом HOTOL (Horizontal Take-Off and Landing).

Многие специалисты считают именно английский проект самым революционным: если США и СССР развивали традиционные ракетные технологии, заложенные еще Вернером фон Брауном, то Великобритания решила создать принципиально новый воздушно-космический самолет. Самим аппаратом занималась British Aerospace, а уникальный воздушно-реактивный двигатель должна была разработать компания Rolls-Royce. Планировалось, что HOTOL будет взлетать с разгонной аэродромной тележки, двигатель начнет работать в воздушно-реактивном режиме (до высоты около 28 км), используя в качестве окислителя забортный воздух, после чего перейдет в режим классического ракетного жидкостного двигателя. Создание такого двигателя и сейчас задача почти фантастическая, что же говорить о восьмидесятых годах. Довольно скоро Rolls-Royce столкнулась с рядом трудностей, повлекших незапланированный рост затрат на исследовательские работы. В итоге British Aerospace решила отказаться от революционного двигателя и вступить в кооперацию с СССР, переименовав проект в Interim HOTOL. Аппарат планировали оснастить советскими ЖРД и запускать с модифицированного самолета Ан-225. Сотрудничество началось в 1991-м, однако в этом же году Советский Союз закончил свое существование, похоронив под своими обломками и совместный проект.


HOTOL
Беспилотный аппарат был предназначен для доставки полезной нагрузки массой около 7−8 т на низкую орбиту высотой 300 км. Он должен был взлетать с взлетно-посадочной полосы, размещаясь на фюзеляже большого самолета-носителя с ракетными ускорителями, которые должны были помочь разогнать аппарат до скоростей, оптимальных для работы его двигателей. Двигатели должны были переключаться с воздушно-реактивного на ракетный режим работы при достижении аппаратом скорости в 5−7 М.

Три в одном

Не все были согласны с таким положением дел. После сворачивания работ над RB545 в 1989 году ведущий конструктор двигателя Алан Бонд забрал с собой двух инженеров Rolls-Royce и основал собственную компанию — Reaction Engines. Она сосредоточилась на создании гибридного двигателя SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) и разработке других технологий для воплощения проекта космоплана Skylon. Многие эксперты считают, что проект SABRE способен перевернуть современную космонавтику и сделать возможным создание одноступенчатого космического аппарата. Он может работать на первом этапе полета как турбореактивный двигатель, в качестве окислителя забирая забортный воздух. На втором этапе — как прямоточный двигатель, а на третьем — как обычный ракетный двигатель, используя внутренний бортовой окислитель.

Идея одноступенчатого многоразового воздушно-космического аппарата (SSTO, Single Stage to Orbit) далеко не нова, но на пути ее воплощения стоит ряд препятствий — низкий уровень весовой отдачи конструкции и недостаточный удельный импульс существующих ракетных двигателей. Это взаимосвязанные параметры: повысив удельный импульс (который показывает, сколько секунд данный двигатель сможет создавать тягу в 1 Н, истратив при этом 1 кг топлива), вы можете получить ту же тягу с меньшим расходом топлива и окислителя, что позволяет сделать конструкцию большей массы. Однако существующие жидкостные ракетные двигатели имеют удельный импульс в вакууме порядка 400 с (рекорд для кислород-водородных КВД1 и RL-10 составляет 462 с, двигатели на экзотических компонентах — например, использующие водород-литий-фтор — позволяют получить на сотню больше, однако с ними столько проблем, что игра не стоит свеч).


Сравнительные размеры многоразовых кораблей
Проекты кораблей с двигателями SABRE на фоне существующих челноков смотрятся как звездолеты из «Звездных войн». Это действительно принципиально другие космические аппараты.

Не ракета, не самолет

В то же время двигатели современных авиалайнеров имеют удельный импульс на порядок выше, приближаясь к цифре 6000 с, и даже «прожорливый» двигатель сверхзвукового Concorde имел удельный импульс всего в два раза ниже — 3000 с (почти в десять раз экономичней космической ракеты). Такая радикальная разница из-за иного принципа работы: воздушно-реактивный двигатель на каждую часть топлива использует 14 частей воздуха (если топливо — водород, то 30), а ракетному приходится черпать из баков все, что потом улетит в сопло.

Можно, конечно, использовать воздушно-реактивный двигатель на части траектории выведения, которая проходит сквозь плотные слои атмосферы, с его экономичностью и отсутствием необходимости в окислителе. Но не все так просто. Космическая ракета стремится пройти плотные слои атмосферы быстро, проткнув их на вертикальном участке траектории, а уже потом заваливая траекторию горизонтально. Аппарат с ВРД не может позволить себе такой роскоши — он должен максимально использовать бесплатный окислитель за бортом, потому его траектория пологая и долгое время проходит в плотных слоях атмосферы, с большой скоростью полета на этом участке. Все это время аппарат находится под воздействием скоростного напора набегающего потока, что требует упрочнения конструкции и повышения эффективности теплозащиты — и то и другое тянет за собой увеличение веса. Есть еще одна хитрость — возможность использовать подъемную силу крыла: если ракета с вертикальным стартом висит на тяге двигателей и при наборе высоты тяга должна быть больше ее веса, то крылатый аппарат с аэродинамическим качеством 5 для набора высоты должен иметь тягу всего лишь больше 1/5 веса. Однако крылья — это тоже дополнительный рост веса конструкции. Все это затягивается в тугой клубок противоречий, решить которые на современном технологическом уровне, получив преимущества над многоступенчатой системой, достаточно сложно.

Самый мощный холодильник в мире

Алан Бонд со своей командой столкнулся с теми же проблемами, что и его предшественники: среди всего множества существующих типов воздушно-реактивных двигателей нет универсала, каждый из них отличается разной эффективностью, каждый хорош в своем диапазоне скоростей, обладает своего рода узкой специализацией. Турбореактивный двигатель отлично работает в диапазоне от 0 до 3 М, но разгон с его помощью до больших скоростей затруднителен: воздух при торможении в воздухозаборнике нагревается так сильно, что дальнейшее сжатие его компрессором приводит к росту температуры до величин, выходящих за пределы термостойкости материалов камеры сгорания и турбины. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель и гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (последний отличается сверхзвуковым течением в камере сгорания) отлично работают на больших скоростях (Х-43А достиг 10 М), однако не работают на малых. Турборакетные двигатели обладают низким удельным импульсом и тяговооруженностью (они тяжелы для той тяги, что создают). В свое время большие надежды возлагали на двигатель со сжижением кислорода (LACE, Liquid Air Cycle Engine), в котором криогенное топливо идет через теплообменник, забирая тепло у набегающего потока до температуры сжижения воздуха, далее через сепаратор, где кислород отделяется от азота и подается в камеру сгорания. Однако такой двигатель тяжел, конструктивно сложен (прощай, надежность) и имеет повышенный расход топлива (водорода на охлаждение тратится больше, чем можно сжечь в камере сгорания с полученным жидким кислородом, а это потери удельного импульса). Впрочем, от LACE Алан Бонд решил позаимствовать идею охлаждать воздушный поток в теплообменнике.


Одна из самых сложных и важных деталей SABRE — криогенный теплообменник. Он должен практически мгновенно охлаждать входящий воздух, который нагревается при сжатии до 1000 ˚C, до температуры порядка -140 ˚C. До сих пор это никому не удавалось.

В итоге инженеры пришли к необходимости комбинированной силовой установки из разных двигателей, в которой каждый работает на своем участке (например, для старта используется турбореактивный, для высокоскоростного разгона — прямоточный, для внеатмосферного полета — ракетный). Ракетный двигатель — необходимый компонент коктейля, остальные по вкусу, в разных комбинациях. Однако это порождает определенные проблемы: на всех режимах полета нужно везти мертвый груз в виде двигателя для другого участка траектории, растет аэродинамическое сопротивление из-за сопел неработающих двигателей. Альтернатива — гибридная силовая установка, которая сочетает в себе качества (и агрегаты) всех типов двигателя. Сопло ведь нужно всем? Так зачем тащить несколько, используем одно для всех. Воздухозаборник нужен всем, кроме ракетного? Используем один, а потом закроем заподлицо, чтобы сопротивления не создавал. В этом направлении и двигалась мировая конструкторская мысль (даже силовая установка самолета SR-71 Blackbird — гибрид турбореактивного и прямоточного двигателей, некоторые зенитные ракеты используют ракетно-прямоточный).

Очень быстрый гибрид

Двигатель компании Reaction Engines — SABRE — вполне подходит на роль ключевой технологии, с помощью которой можно разрубить гордиев узел противоречий и реализовать одноступенчатый воздушно-космический аппарат. Этот гибрид сочетает в себе качества турбореактивного (хотя турбину компрессора крутят не выхлопные газы, а горячий гелий в замкнутом цикле), прямоточного и ракетного двигателей и работает с достаточной эффективностью на всех участках траектории, от взлетной полосы до орбиты. Расчеты Reaction Engines показывают, что в случае применения ЖРД общий вес корабля и полезной нагрузки должен составлять 13% от стартового веса для вывода полезной нагрузки 15 т на низкую опорную орбиту. Двигатель SABRE позволяет при тех же условиях довести вес корабля с полезной нагрузкой до 22% - цифра вполне достижимая при современном уровне технологий.


Революционный двигатель SABRE разрабатывается Reaction Engines при поддержке BAE Systems. Ожидается, что он сможет поднять самолет в воздух и разогнать его до 5 М, после чего перейдет в реактивный режим работы — для скоростей до 25 М.

SABRE, как и его предшественник RB545, — гибридный воздушно-реактивный двигатель с предохлаждением потока. Здесь, как и в LACE, за воздухозаборником стоит криогенный теплообменник, однако входящий поток не сжижается, всего лишь охлаждаясь до низких температур. Далее воздух с температурой порядка -140 °С (до этого он нагрелся при торможении свыше 1000 °С) поступает в простой турбокомпрессор из легких сплавов (низкая температура воздушного потока позволила облегчить его на три четверти по сравнению с компрессором турбореактивного двигателя), сжимающий газы до давления камеры сгорания, в которой газообразный воздух смешивается с жидким водородом. При выходе из плотных слоев атмосферы воздухозаборник запирается створками, а камера сгорания питается жидким кислородом из внутренних баков. Поскольку расход водорода на охлаждение больше, чем окислителя в полученном воздухе, избыток (2/3 потока, прошедшего теплообменник) дожигается во втором контуре, смешиваясь с той частью воздуха, которая не поступила в теплообменник.

Однако принципиальная схема по сравнению с RB545 несколько изменилась: добавилась промежуточная петля с жидким гелием — теперь водород охлаждает гелий, а гелий уже отбирает тепло у воздуха и, нагревшись, крутит турбину компрессора и насосов, после чего поступает на повторное охлаждение. Это позволило избежать проблем водородной хрупкости в температурно-напряженном теплообменнике воздухозаборника. Компоновка космического аппарата тоже изменилась: тонкое веретено корпуса оснащено треугольным крылом со слегка искривленными мотогондолами на его концах.

SABRE: история и предыстория

1903    Первый полет самолета братьев Райт, оснащенного двигателем

1935    Появление одного из самых массовых транспортных самолетов в истории, Douglas DC-3

1952    Начало коммерческой эксплуатации реактивного пассажирского авиалайнера de Havilland Comet

1962    Запуск первого в мире коммерческого спутника Telstar 1

1969    Турбореактивные двухконтурные двигатели делают Boeing 747 первым дальнемагистральным широкофюзеляжным пассажирским самолетом

1981    Начало полетов кораблей Space Shuttle

1990    Начало разработки SABRE

2003    Успешное решение проблемы обледенения воздухозаборника

2012    Успешные испытания теплообменника для системы предварительного охлаждения

2013    Британское правительство направляет на поддержку проекта 50 млн фунтов стерлингов

2015    BAE Systems инвестирует в Reaction Engines 20 млн фунтов для создания и испытаний прототипа

Запарились

История создания SABRE — это прежде всего история разработки и совершенствования теплообменника, поскольку все завязано на его характеристики. Он должен извлечь из воздуха до 400 МВт тепла, при этом иметь минимальный вес, малые габариты, малое гидравлическое сопротивление (чтобы обеспечить заданный расход хладагента без установки тяжелых насосов), работать в условиях громадного перепада температур и давлений, сохранив целостность на протяжении всего жизненного цикла аппарата, и быть технологичным в изготовлении. По словам Алана Бонда, современные промышленные теплообменники такой мощности имеют вес в 30 раз больше, чем допустимо для применения на борту одноступенчатого космического аппарата (18 т против 600 кг, заложенных в конструкцию SABRE). Ответ, как часто бывает, подсказала природа. Жабры рыб имеют разветвленную систему капилляров, в которых более тонкая сеть трубочек вливается в толстые сосуды. Это оказалось именно тем решением, которое позволяет снизить сопротивление току жидкости при достаточной площади теплообмена. Существующие теплообменники, как правило, имеют набор трубок равного диаметра, в новой же конструкции применяются изогнутые тонкостенные трубки диаметром 0,9 мм с толщиной стенок 30 нм из сплава Inсonel 718, которые соединяют основные трубопроводы большего диаметра. Для изготовления применяется пайка, а отверстия в основных трубопроводах прожигаются лазером. Был изготовлен опытный образец теплообменника, который поместили перед установленным на стенде реактивным двигателем Rolls-Royce Viper. Инженеры провели цикл наземных испытаний, в которых модуль прошел 200 рабочих циклов по 5 минут каждый — больше, чем за планируемый жизненный цикл аппарата Skylon.


Схема SKYLON 1. Керамический обтекатель; 2. Носовые стабилизаторы; 3. Бак с жидким кислородом; 4. Бак с жидким водородом; 5. Грузовой отсек; 6. Блок управления; 7. Воздухозаборник; 8. Теплообменник; 9. Двигатель SABRE; 10. Орбитальные маневровые двигатели.

При охлаждении воздуха до -140 °С неизбежно возникает проблема обледенения: весь пар (а при этой температуре уже не только пар, но и углекислый газ), который содержался в окружающем воздухе, превращается в лед. При первом пробном запуске теплообменник за считаные секунды покрылся сплошной коркой льда, который полностью забил все каналы для воздуха. По заявлению Reaction Engines, в настоящее время проблема решена, однако компания избегает даже малейших намеков на то, каким образом это удалось, ссылаясь на коммерческую тайну. Некоторое представление можно получить, посмотрев, как с обледенением справлялись в проекте RB545. Охлаждение потока там проводилось в две стадии: первый теплообменник охлаждал воздух до +10 °С, превращая почти весь пар в туман, а затем впрыск жидкого кислорода моментально снижал температуру потока до -50 °С. Вся оставшаяся влага (перед этим опционально стоял еще влагоуловитель) моментально превращалась в мелкодисперсные кристаллы льда, не намерзая на трубки теплообменника.

Поскольку двигатель обладает высокой термодинамической эффективностью, разработчики использовали простой и легкий осесимметричный воздухозаборник с двухскачковой системой торможения воздушного потока с повышением его давления до 1,3 бара. Альтернативой был вариант с плоским клином сжатия, представленный на эскизах HOTOL. Он обладает большей эффективностью (большее число косых скачков уплотнения минимизирует потери полного давления на входе), однако при изменении числа Маха необходимо регулировать углы наклона множества поверхностей, чтобы все скачки сошлись в одну точку. Эта механизация с шарнирами и приводами тянет за собой дополнительный вес. В осесимметричном двухскачковом воздухозаборнике задача решается только перемещением конуса взад-вперед.

Клин клином

Сопло двигателя тоже высокотехнологичный агрегат, имеющий отличия от классического колокола сопла Лаваля, применяющегося на современных жидкостных реактивных двигателях. Существенной проблемой одноступенчатых аппаратов является изменение давления на срезе сопла: оптимизированное под вакуум сопло не даст той тяги в атмосфере, и наоборот. В результате весь участок разгона сопло будет работать то с недорасширением, то с перерасширением, что приведет к падению удельного импульса. В многоступенчатых аппаратах можно оптимизировать сопло каждой ступени под давление на участке ее работы (оно тоже варьируется, но не в таком широком диапазоне). В одноступенчатых нужно или применять сопло изменяемой геометрии (а это дополнительный вес механизмов и приводов), или мириться с потерей эффективности. Решить эту проблему позволяют двигатели с высотной компенсацией, в которых расширяющийся сверхзвуковой поток газа только с одной стороны ограничен стенкой сопла, с другой же — внешняя среда. К таковым относится клиновоздушный ракетный двигатель (aerospike engine, применялся в американском проекте Х-33) и expansion-deflection nozzle — именно такой тип сопла разрабатывается в рамках научно-исследовательских программ STERN и STRICT для SABRE. Этот тип сопла имеет такой же колокол, как и у сопла Лаваля (правда, короче и другой геометрии), с центральным телом по оси, отклоняющим поток к стенкам колокола (по форме похоже на впускной клапан в цилиндре ДВС). За центральным телом остается не занятая выхлопными газами зона, позволяющая компенсировать влияние давления окружающей среды.

Одни проблемы

И это далеко не все сложности. Перед инженерами Reaction Engines стоит ряд других задач: создание систем охлаждения камеры сгорания (на атмосферном участке полета предлагается охлаждать воздухом, пропущенным через рубашку, вне атмосферы — жидким кислородом), отработка сопел системы орбитального маневрирования, промежуточного теплообменника между водородом и гелием (предлагается использовать керамическую матрицу), турбины для жидкого гелия (тут планируется применять оригинальную систему с рабочими колесами противоположного направления вращения) и решение аэродинамических проблем с конструкцией самого космолета.



Все эти работы выполняются в основном на деньги частных инвесторов с минимальным привлечением бюджетного финансирования. При этом сложность возникающих проблем превышает возможности современного компьютерного моделирования, и многое приходится решать экспериментом на натурных стендах (так, для отработки геометрии сопел планируется запуск суборбитальной ракеты, которая пройдет атмосферный участок с тем же числом Маха на заданной высоте, в планах и создание летательного аппарата для отработки компоновки мотогондолы). Еще недавно Алан Бонд говорил, что первый полет планируется в 2029 году, а сейчас называет уже 2024 год. И это будет самолет, который выведет на круговую орбиту 1300 кг. Успех этих работ может существенно снизить цену вывода груза на орбиту, сделать ближний космос столь же доступным, как Антарктика, а технологии двигателей с предохлаждением можно использовать и на Земле — для воздушных перевозок с гиперзвуковой скоростью.

Декабрь ушедшего года принес свежие новости: наряду с возводимым в Великобритании (Уэсткотт, графство Бакингемшир) испытательным стендом для двигателя SABRE Reaction Engines начала строительство еще одного стенда в США. Работы ведутся на средства гранта, выделенного DARPA. А это значит, что к финансированию подключился Пентагон. На стенде будет испытываться система предохлаждения перспективной силовой установки.

Статья «Двигатель для космолета» опубликована в журнале «Популярная механика» (№2, Февраль 2018).
https://www.popmech.ru/technologies/412692-dvigatel-dlya-kosmoleta-na-chyom-lyudi-poletyat-v-dalniy-kosmos/

[alex_semenov]

Декабрь ушедшего года принес свежие новости: наряду с возводимым в Великобритании (Уэсткотт, графство Бакингемшир) испытательным стендом для двигателя SABRE Reaction Engines начала строительство еще одного стенда в США. Работы ведутся на средства гранта, выделенного DARPA. А это значит, что к финансированию подключился Пентагон. На стенде будет испытываться система предохлаждения перспективной силовой установки.

Интересно, тема в струе крылатой ракеты с атомной силовой установкой?
Тогда позволю слегка (но только слегка) политизированный троллинг:



Все-таки мы на пороге очередной гонки вооружений. И опять ее запускают русские (как в далеких 1950-х)
Тогда мы рвали "блокаду супостатов" длинной рукой королевской семерки.
В итоге вытолкнули таки человечесво в космос (Спутник, лунник, Гагарин).
Теперь Путин рвет очередную блокаду систыми ПРО гиперзвуковиками и атомными силовыми установками на ракетах.
Что теперь может стать "спутником", "лунником", "Гагариным"?
История, как известно, любит повторяться в виде фарса...
И все же.
Гиперзвуковик просто просится соедениться с ядерной энергией.
Кстати, в чем общая проблема "Хоттла" (Ксатати Алан Бонд - папа "Дедала", того самого)?
Нужен трехрежимный двигатель.
Даже четырехрежимный.

1 Дозвуковой разгон.
2. Сверхзвуковой (от 2-5 Махов)
3. Гиперзвуковой (от 5 до 20 Махов)
4. Космический.

И так как каждый из режимов потребляет ТОПЛИВО, каждый из двигателей должен быть оптимальным. Топливо - на вес золота.
Но если у нас на каком-то из этапов используется ядерная энергия - у нас переизбыток энергии и значит какой-то из режимов работы не обязан быть оптимальным. Я полагаю что это сверхзвук. Атомная тяга имеет смысл на сверхзвуковом и гиперзвуковом режиме (где приращивается 2/3 скорости). И так как тут нет особого расхода топлива, мы можем себе позволить неоптимальные режимы работы, скажем на начальном этапе разгона.
Где-то так.

Хотя если мы таки научились делать компактные сверхмощные и при этом надежные ядерные реакторы, не знаю как это для военных (супер-пупер подлодки-торпеды, гиперзвуковые или дозвуковые крылатые ракеты), но для космоса это - очень важный шаг.
Самое смешное.
Шаг этот, наверняка был сделан в конце XX века. Но никому на волне глобализации и конвергенции и наХ_Е_Р не был нужен. Говняную международную станцию по инерции построили и ... на том все похерилось. Всем миром три автомата в год пускаем - вот и все завоевание "дальнего космоса".
Настоящий прорыв возможен только в одном случае.
ВОЙНА.
Холодная, горячая. Есть единственная сила гонящая людей за горизонт - сопернечество. И не вшивое "на ринге", типа олимпиала, а настоящее противостояние. Не на жизнь, а на смерть.
Я все время говорю.
Все новости о космосел - туфта.
Обабились! То есть стали бабами. Бабские ценности стали доминирующими для цивилизации. С такими МИРНЫМИ ценностями никто никуда не выходит из колыбели.
Вот почему тема: "а зачем нам это надо? нам и тут хорошо!" стала самой разумной даже здесь, на этом форуме.

[Vadims]

Интересно, тема в струе крылатой ракеты с атомной силовой установкой?

Разумеется нет. Крылатая ракета с ЯЭУ имеет только "ядерновойновое" применение, и то без работы, т.к. это просто оружие сдерживания. К тому же она летает в приземных слоях атмосферы на дозвуковой скорости. Так что даже при "излечении человечества от радиофобии" для космических целей бесполезна.

Гиперзвуковик просто просится соедениться с ядерной энергией.

Это каким же интересно образом? Разве что с ЯРД. Но это нереально - никто свою среду обитания травить не будет. Ядерные реакторы, а тем более ядерные двигатели - только вдали от Земли - межорбитальные буксиры и т.д. Причем первые гораздо лучше за счет скорости и экономичности ионных или плазменных движков, которые могут питать. ЯРД же дает только 2-кратное преимущество перед ЖРД, так что это тупиковая технология даже в космосе. Сделать можно конечно, но выигрыш будет весьма скромный. Ну а взрыволеты дело далекого будущего, так что сейчас об этом говорить бессмысленно.

Хотя ЯЭУ возможно подойдет для питания ионного прямоточника, представленного недавно в ЕС. Только об этом лучше не в этой теме. Фантазии к новостям не относятся.

[Vadims]

Тогда позволю слегка (но только слегка) политизированный троллинг:

Разве ж это троллинг... "Друзья и партнеры" в этом знают куда больший толк

В этих и про Луну есть
https://www.youtube.com/watch?v=Wga5A6R9BJg
https://www.youtube.com/watch?v=t-wFKNy0MZQ

[crazy_terraformer]

SABRE

А чё, уже допилили?

У них серьёзный американский инвестор появился в лице DARPA, этой весной они уже должны проводить тесты для системы предохлаждения на американском стенде

[Technecy]

SABRE

А чё, уже допилили?

У них серьёзный американский инвестор появился в лице DARPA, этой весной они уже должны проводить тесты для системы предохлаждения на американском стенде

Свежо питание, да серится с трудом...
Будем посмотреть что из этого выйдет.

[Vadims]

Китай построит прототип ЖРД с «земной» тягой в 500 тонн

Жидкостный ракетный двигатель предназначен для первой ступени сверхтяжелой ракеты-носителя нового поколения «Чанчжэн-9»

Китай к концу этого года построит инженерный прототип жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), тяга которого составит 500 тонн-силы на уровне моря. Об этом, как сообщает информационное агентство «Синьхуа», заявил директор Шестого института Китайской корпорации аэрокосмической науки и техники (CASC) Лю Чжижан.

Новый двигатель будет предназначен для первой ступени сверхтяжелой ракеты-носителя нового поколения «Чанчжэн-9» («Великий поход-9»). Ее первый полет ожидается примерно в 2030 году.

Как отмечали в Государственном управлении оборонной науки, техники и промышленности КНР, «Чанчжэн-9» сможет развивать суммарную тягу в три тысячи тонн на уровне моря. Она позволит доставить более 100 тонн полезной нагрузки на низкую опорную орбиту или 50 тонн груза на траекторию полета к Луне.

По массе полезной нагрузки китайская ракета будет сравнима с американским носителем «Сатурн-5». Лю Чжижан не исключил, что «Чанчжэн-9» будет использоваться для осуществления пилотируемой посадки на Луну и реализации проекта зондирования Марса и дальнего космоса.

В настоящее время в корпорации CASC интенсивно разрабатываются маршевые кислородно-керосиновый и водородно-кислородный ЖРД тягой в 500 и 200 тонн. Они будут установлены, соответственно, в первой и второй ступенях «Чанчжэн-9». В частности, уже завершено проектирование основных узлов маршевого двигателя для первой ступени ракеты.

http://www.trud.ru/article/13-03-2018/1360179_kitaj_postroit_prototip_zhrd_s_zemnoj_tjagoj_v_500_tonn.html

[Протоний]

Двигатель для космолета: на чём люди полетят в дальний космос



Через десять лет после удачного штурма космоса несколько стран затеяли чрезвычайно амбициозные проекты по его дальнейшему освоению. В 1971 году США запустили программу Space Shuttle, через пять лет СССР начал разработку системы «Энергия — Буран», а еще через шесть лет к гонке подключилась Великобритания с проектом HOTOL (Horizontal Take-Off and Landing).

Многие специалисты считают именно английский проект самым революционным: если США и СССР развивали традиционные ракетные технологии, заложенные еще Вернером фон Брауном, то Великобритания решила создать принципиально новый воздушно-космический самолет. Самим аппаратом занималась British Aerospace, а уникальный воздушно-реактивный двигатель должна была разработать компания Rolls-Royce. Планировалось, что HOTOL будет взлетать с разгонной аэродромной тележки, двигатель начнет работать в воздушно-реактивном режиме (до высоты около 28 км), используя в качестве окислителя забортный воздух, после чего перейдет в режим классического ракетного жидкостного двигателя. Создание такого двигателя и сейчас задача почти фантастическая, что же говорить о восьмидесятых годах. Довольно скоро Rolls-Royce столкнулась с рядом трудностей, повлекших незапланированный рост затрат на исследовательские работы. В итоге British Aerospace решила отказаться от революционного двигателя и вступить в кооперацию с СССР, переименовав проект в Interim HOTOL. Аппарат планировали оснастить советскими ЖРД и запускать с модифицированного самолета Ан-225. Сотрудничество началось в 1991-м, однако в этом же году Советский Союз закончил свое существование, похоронив под своими обломками и совместный проект.


HOTOL
Беспилотный аппарат был предназначен для доставки полезной нагрузки массой около 7−8 т на низкую орбиту высотой 300 км. Он должен был взлетать с взлетно-посадочной полосы, размещаясь на фюзеляже большого самолета-носителя с ракетными ускорителями, которые должны были помочь разогнать аппарат до скоростей, оптимальных для работы его двигателей. Двигатели должны были переключаться с воздушно-реактивного на ракетный режим работы при достижении аппаратом скорости в 5−7 М.

Три в одном

Не все были согласны с таким положением дел. После сворачивания работ над RB545 в 1989 году ведущий конструктор двигателя Алан Бонд забрал с собой двух инженеров Rolls-Royce и основал собственную компанию — Reaction Engines. Она сосредоточилась на создании гибридного двигателя SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) и разработке других технологий для воплощения проекта космоплана Skylon. Многие эксперты считают, что проект SABRE способен перевернуть современную космонавтику и сделать возможным создание одноступенчатого космического аппарата. Он может работать на первом этапе полета как турбореактивный двигатель, в качестве окислителя забирая забортный воздух. На втором этапе — как прямоточный двигатель, а на третьем — как обычный ракетный двигатель, используя внутренний бортовой окислитель.

Идея одноступенчатого многоразового воздушно-космического аппарата (SSTO, Single Stage to Orbit) далеко не нова, но на пути ее воплощения стоит ряд препятствий — низкий уровень весовой отдачи конструкции и недостаточный удельный импульс существующих ракетных двигателей. Это взаимосвязанные параметры: повысив удельный импульс (который показывает, сколько секунд данный двигатель сможет создавать тягу в 1 Н, истратив при этом 1 кг топлива), вы можете получить ту же тягу с меньшим расходом топлива и окислителя, что позволяет сделать конструкцию большей массы. Однако существующие жидкостные ракетные двигатели имеют удельный импульс в вакууме порядка 400 с (рекорд для кислород-водородных КВД1 и RL-10 составляет 462 с, двигатели на экзотических компонентах — например, использующие водород-литий-фтор — позволяют получить на сотню больше, однако с ними столько проблем, что игра не стоит свеч).


Сравнительные размеры многоразовых кораблей
Проекты кораблей с двигателями SABRE на фоне существующих челноков смотрятся как звездолеты из «Звездных войн». Это действительно принципиально другие космические аппараты.

Не ракета, не самолет

В то же время двигатели современных авиалайнеров имеют удельный импульс на порядок выше, приближаясь к цифре 6000 с, и даже «прожорливый» двигатель сверхзвукового Concorde имел удельный импульс всего в два раза ниже — 3000 с (почти в десять раз экономичней космической ракеты). Такая радикальная разница из-за иного принципа работы: воздушно-реактивный двигатель на каждую часть топлива использует 14 частей воздуха (если топливо — водород, то 30), а ракетному приходится черпать из баков все, что потом улетит в сопло.

Можно, конечно, использовать воздушно-реактивный двигатель на части траектории выведения, которая проходит сквозь плотные слои атмосферы, с его экономичностью и отсутствием необходимости в окислителе. Но не все так просто. Космическая ракета стремится пройти плотные слои атмосферы быстро, проткнув их на вертикальном участке траектории, а уже потом заваливая траекторию горизонтально. Аппарат с ВРД не может позволить себе такой роскоши — он должен максимально использовать бесплатный окислитель за бортом, потому его траектория пологая и долгое время проходит в плотных слоях атмосферы, с большой скоростью полета на этом участке. Все это время аппарат находится под воздействием скоростного напора набегающего потока, что требует упрочнения конструкции и повышения эффективности теплозащиты — и то и другое тянет за собой увеличение веса. Есть еще одна хитрость — возможность использовать подъемную силу крыла: если ракета с вертикальным стартом висит на тяге двигателей и при наборе высоты тяга должна быть больше ее веса, то крылатый аппарат с аэродинамическим качеством 5 для набора высоты должен иметь тягу всего лишь больше 1/5 веса. Однако крылья — это тоже дополнительный рост веса конструкции. Все это затягивается в тугой клубок противоречий, решить которые на современном технологическом уровне, получив преимущества над многоступенчатой системой, достаточно сложно.

Самый мощный холодильник в мире

Алан Бонд со своей командой столкнулся с теми же проблемами, что и его предшественники: среди всего множества существующих типов воздушно-реактивных двигателей нет универсала, каждый из них отличается разной эффективностью, каждый хорош в своем диапазоне скоростей, обладает своего рода узкой специализацией. Турбореактивный двигатель отлично работает в диапазоне от 0 до 3 М, но разгон с его помощью до больших скоростей затруднителен: воздух при торможении в воздухозаборнике нагревается так сильно, что дальнейшее сжатие его компрессором приводит к росту температуры до величин, выходящих за пределы термостойкости материалов камеры сгорания и турбины. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель и гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (последний отличается сверхзвуковым течением в камере сгорания) отлично работают на больших скоростях (Х-43А достиг 10 М), однако не работают на малых. Турборакетные двигатели обладают низким удельным импульсом и тяговооруженностью (они тяжелы для той тяги, что создают). В свое время большие надежды возлагали на двигатель со сжижением кислорода (LACE, Liquid Air Cycle Engine), в котором криогенное топливо идет через теплообменник, забирая тепло у набегающего потока до температуры сжижения воздуха, далее через сепаратор, где кислород отделяется от азота и подается в камеру сгорания. Однако такой двигатель тяжел, конструктивно сложен (прощай, надежность) и имеет повышенный расход топлива (водорода на охлаждение тратится больше, чем можно сжечь в камере сгорания с полученным жидким кислородом, а это потери удельного импульса). Впрочем, от LACE Алан Бонд решил позаимствовать идею охлаждать воздушный поток в теплообменнике.


Одна из самых сложных и важных деталей SABRE — криогенный теплообменник. Он должен практически мгновенно охлаждать входящий воздух, который нагревается при сжатии до 1000 ˚C, до температуры порядка -140 ˚C. До сих пор это никому не удавалось.

В итоге инженеры пришли к необходимости комбинированной силовой установки из разных двигателей, в которой каждый работает на своем участке (например, для старта используется турбореактивный, для высокоскоростного разгона — прямоточный, для внеатмосферного полета — ракетный). Ракетный двигатель — необходимый компонент коктейля, остальные по вкусу, в разных комбинациях. Однако это порождает определенные проблемы: на всех режимах полета нужно везти мертвый груз в виде двигателя для другого участка траектории, растет аэродинамическое сопротивление из-за сопел неработающих двигателей. Альтернатива — гибридная силовая установка, которая сочетает в себе качества (и агрегаты) всех типов двигателя. Сопло ведь нужно всем? Так зачем тащить несколько, используем одно для всех. Воздухозаборник нужен всем, кроме ракетного? Используем один, а потом закроем заподлицо, чтобы сопротивления не создавал. В этом направлении и двигалась мировая конструкторская мысль (даже силовая установка самолета SR-71 Blackbird — гибрид турбореактивного и прямоточного двигателей, некоторые зенитные ракеты используют ракетно-прямоточный).

Очень быстрый гибрид

Двигатель компании Reaction Engines — SABRE — вполне подходит на роль ключевой технологии, с помощью которой можно разрубить гордиев узел противоречий и реализовать одноступенчатый воздушно-космический аппарат. Этот гибрид сочетает в себе качества турбореактивного (хотя турбину компрессора крутят не выхлопные газы, а горячий гелий в замкнутом цикле), прямоточного и ракетного двигателей и работает с достаточной эффективностью на всех участках траектории, от взлетной полосы до орбиты. Расчеты Reaction Engines показывают, что в случае применения ЖРД общий вес корабля и полезной нагрузки должен составлять 13% от стартового веса для вывода полезной нагрузки 15 т на низкую опорную орбиту. Двигатель SABRE позволяет при тех же условиях довести вес корабля с полезной нагрузкой до 22% - цифра вполне достижимая при современном уровне технологий.


Революционный двигатель SABRE разрабатывается Reaction Engines при поддержке BAE Systems. Ожидается, что он сможет поднять самолет в воздух и разогнать его до 5 М, после чего перейдет в реактивный режим работы — для скоростей до 25 М.

SABRE, как и его предшественник RB545, — гибридный воздушно-реактивный двигатель с предохлаждением потока. Здесь, как и в LACE, за воздухозаборником стоит криогенный теплообменник, однако входящий поток не сжижается, всего лишь охлаждаясь до низких температур. Далее воздух с температурой порядка -140 °С (до этого он нагрелся при торможении свыше 1000 °С) поступает в простой турбокомпрессор из легких сплавов (низкая температура воздушного потока позволила облегчить его на три четверти по сравнению с компрессором турбореактивного двигателя), сжимающий газы до давления камеры сгорания, в которой газообразный воздух смешивается с жидким водородом. При выходе из плотных слоев атмосферы воздухозаборник запирается створками, а камера сгорания питается жидким кислородом из внутренних баков. Поскольку расход водорода на охлаждение больше, чем окислителя в полученном воздухе, избыток (2/3 потока, прошедшего теплообменник) дожигается во втором контуре, смешиваясь с той частью воздуха, которая не поступила в теплообменник.

Однако принципиальная схема по сравнению с RB545 несколько изменилась: добавилась промежуточная петля с жидким гелием — теперь водород охлаждает гелий, а гелий уже отбирает тепло у воздуха и, нагревшись, крутит турбину компрессора и насосов, после чего поступает на повторное охлаждение. Это позволило избежать проблем водородной хрупкости в температурно-напряженном теплообменнике воздухозаборника. Компоновка космического аппарата тоже изменилась: тонкое веретено корпуса оснащено треугольным крылом со слегка искривленными мотогондолами на его концах.

SABRE: история и предыстория

1903    Первый полет самолета братьев Райт, оснащенного двигателем

1935    Появление одного из самых массовых транспортных самолетов в истории, Douglas DC-3

1952    Начало коммерческой эксплуатации реактивного пассажирского авиалайнера de Havilland Comet

1962    Запуск первого в мире коммерческого спутника Telstar 1

1969    Турбореактивные двухконтурные двигатели делают Boeing 747 первым дальнемагистральным широкофюзеляжным пассажирским самолетом

1981    Начало полетов кораблей Space Shuttle

1990    Начало разработки SABRE

2003    Успешное решение проблемы обледенения воздухозаборника

2012    Успешные испытания теплообменника для системы предварительного охлаждения

2013    Британское правительство направляет на поддержку проекта 50 млн фунтов стерлингов

2015    BAE Systems инвестирует в Reaction Engines 20 млн фунтов для создания и испытаний прототипа

Запарились

История создания SABRE — это прежде всего история разработки и совершенствования теплообменника, поскольку все завязано на его характеристики. Он должен извлечь из воздуха до 400 МВт тепла, при этом иметь минимальный вес, малые габариты, малое гидравлическое сопротивление (чтобы обеспечить заданный расход хладагента без установки тяжелых насосов), работать в условиях громадного перепада температур и давлений, сохранив целостность на протяжении всего жизненного цикла аппарата, и быть технологичным в изготовлении. По словам Алана Бонда, современные промышленные теплообменники такой мощности имеют вес в 30 раз больше, чем допустимо для применения на борту одноступенчатого космического аппарата (18 т против 600 кг, заложенных в конструкцию SABRE). Ответ, как часто бывает, подсказала природа. Жабры рыб имеют разветвленную систему капилляров, в которых более тонкая сеть трубочек вливается в толстые сосуды. Это оказалось именно тем решением, которое позволяет снизить сопротивление току жидкости при достаточной площади теплообмена. Существующие теплообменники, как правило, имеют набор трубок равного диаметра, в новой же конструкции применяются изогнутые тонкостенные трубки диаметром 0,9 мм с толщиной стенок 30 нм из сплава Inсonel 718, которые соединяют основные трубопроводы большего диаметра. Для изготовления применяется пайка, а отверстия в основных трубопроводах прожигаются лазером. Был изготовлен опытный образец теплообменника, который поместили перед установленным на стенде реактивным двигателем Rolls-Royce Viper. Инженеры провели цикл наземных испытаний, в которых модуль прошел 200 рабочих циклов по 5 минут каждый — больше, чем за планируемый жизненный цикл аппарата Skylon.


Схема SKYLON 1. Керамический обтекатель; 2. Носовые стабилизаторы; 3. Бак с жидким кислородом; 4. Бак с жидким водородом; 5. Грузовой отсек; 6. Блок управления; 7. Воздухозаборник; 8. Теплообменник; 9. Двигатель SABRE; 10. Орбитальные маневровые двигатели.

При охлаждении воздуха до -140 °С неизбежно возникает проблема обледенения: весь пар (а при этой температуре уже не только пар, но и углекислый газ), который содержался в окружающем воздухе, превращается в лед. При первом пробном запуске теплообменник за считаные секунды покрылся сплошной коркой льда, который полностью забил все каналы для воздуха. По заявлению Reaction Engines, в настоящее время проблема решена, однако компания избегает даже малейших намеков на то, каким образом это удалось, ссылаясь на коммерческую тайну. Некоторое представление можно получить, посмотрев, как с обледенением справлялись в проекте RB545. Охлаждение потока там проводилось в две стадии: первый теплообменник охлаждал воздух до +10 °С, превращая почти весь пар в туман, а затем впрыск жидкого кислорода моментально снижал температуру потока до -50 °С. Вся оставшаяся влага (перед этим опционально стоял еще влагоуловитель) моментально превращалась в мелкодисперсные кристаллы льда, не намерзая на трубки теплообменника.

Поскольку двигатель обладает высокой термодинамической эффективностью, разработчики использовали простой и легкий осесимметричный воздухозаборник с двухскачковой системой торможения воздушного потока с повышением его давления до 1,3 бара. Альтернативой был вариант с плоским клином сжатия, представленный на эскизах HOTOL. Он обладает большей эффективностью (большее число косых скачков уплотнения минимизирует потери полного давления на входе), однако при изменении числа Маха необходимо регулировать углы наклона множества поверхностей, чтобы все скачки сошлись в одну точку. Эта механизация с шарнирами и приводами тянет за собой дополнительный вес. В осесимметричном двухскачковом воздухозаборнике задача решается только перемещением конуса взад-вперед.

Клин клином

Сопло двигателя тоже высокотехнологичный агрегат, имеющий отличия от классического колокола сопла Лаваля, применяющегося на современных жидкостных реактивных двигателях. Существенной проблемой одноступенчатых аппаратов является изменение давления на срезе сопла: оптимизированное под вакуум сопло не даст той тяги в атмосфере, и наоборот. В результате весь участок разгона сопло будет работать то с недорасширением, то с перерасширением, что приведет к падению удельного импульса. В многоступенчатых аппаратах можно оптимизировать сопло каждой ступени под давление на участке ее работы (оно тоже варьируется, но не в таком широком диапазоне). В одноступенчатых нужно или применять сопло изменяемой геометрии (а это дополнительный вес механизмов и приводов), или мириться с потерей эффективности. Решить эту проблему позволяют двигатели с высотной компенсацией, в которых расширяющийся сверхзвуковой поток газа только с одной стороны ограничен стенкой сопла, с другой же — внешняя среда. К таковым относится клиновоздушный ракетный двигатель (aerospike engine, применялся в американском проекте Х-33) и expansion-deflection nozzle — именно такой тип сопла разрабатывается в рамках научно-исследовательских программ STERN и STRICT для SABRE. Этот тип сопла имеет такой же колокол, как и у сопла Лаваля (правда, короче и другой геометрии), с центральным телом по оси, отклоняющим поток к стенкам колокола (по форме похоже на впускной клапан в цилиндре ДВС). За центральным телом остается не занятая выхлопными газами зона, позволяющая компенсировать влияние давления окружающей среды.

Одни проблемы

И это далеко не все сложности. Перед инженерами Reaction Engines стоит ряд других задач: создание систем охлаждения камеры сгорания (на атмосферном участке полета предлагается охлаждать воздухом, пропущенным через рубашку, вне атмосферы — жидким кислородом), отработка сопел системы орбитального маневрирования, промежуточного теплообменника между водородом и гелием (предлагается использовать керамическую матрицу), турбины для жидкого гелия (тут планируется применять оригинальную систему с рабочими колесами противоположного направления вращения) и решение аэродинамических проблем с конструкцией самого космолета.



Все эти работы выполняются в основном на деньги частных инвесторов с минимальным привлечением бюджетного финансирования. При этом сложность возникающих проблем превышает возможности современного компьютерного моделирования, и многое приходится решать экспериментом на натурных стендах (так, для отработки геометрии сопел планируется запуск суборбитальной ракеты, которая пройдет атмосферный участок с тем же числом Маха на заданной высоте, в планах и создание летательного аппарата для отработки компоновки мотогондолы). Еще недавно Алан Бонд говорил, что первый полет планируется в 2029 году, а сейчас называет уже 2024 год. И это будет самолет, который выведет на круговую орбиту 1300 кг. Успех этих работ может существенно снизить цену вывода груза на орбиту, сделать ближний космос столь же доступным, как Антарктика, а технологии двигателей с предохлаждением можно использовать и на Земле — для воздушных перевозок с гиперзвуковой скоростью.

Декабрь ушедшего года принес свежие новости: наряду с возводимым в Великобритании (Уэсткотт, графство Бакингемшир) испытательным стендом для двигателя SABRE Reaction Engines начала строительство еще одного стенда в США. Работы ведутся на средства гранта, выделенного DARPA. А это значит, что к финансированию подключился Пентагон. На стенде будет испытываться система предохлаждения перспективной силовой установки.

Статья «Двигатель для космолета» опубликована в журнале «Популярная механика» (№2, Февраль 2018).
https://www.popmech.ru/technologies/412692-dvigatel-dlya-kosmoleta-na-chyom-lyudi-poletyat-v-dalniy-kosmos/

Мда. Чистый Оруэлл: никакой памяти.
Итак, показываю, один раз:
Знакомьтесь, проект VentureStar: https://ru.wikipedia.org/wiki/VentureStar

Одноступенчатый многоразовый шаттл. Нет проблем с гибридными двигателями, поскольку он использует клиновоздушные. Нет проблем с горизонтальным взлетом, поскольку он должен был взлетать вертикально. И был даже разработан прототип - X-33: https://ru.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Martin_X-33
Но проект был зарезан, поскольку ни NASA, ни остальным космическим агентствам, реальная космонавтика не нужна. Им нужны вот такие вот "Скайлоны", которые можно разрабатывать хоть до Второго Пришествия, потребляя бабло из бюджета, или от частных инвесторов.

[Vadims]

Трамп обещал морпехам скорый полет американцев к Марсу

Глава американского государства Дональд Трамп выступил перед американскими морскими пехотинцами и пообещал им лидерство США в космосе.

По словам президента США, американцы «наконец снова будут лидировать в космосе».

«Очень скоро мы отправимся на Марс», – приводит его слова ТАСС.

Трамп выступил на военно-воздушной базе «Мирамар» (штат Калифорния).

Осенью вице-президент США Майк Пенс заявил, что администрация президента страны Дональда Трампа берет на себя обязательство отправить американцев на Луну, на Марс и дальше.

https://vz.ru/news/2018/3/14/912319.html

[Vadims]

О разработке ЯЭДУ мегаваттного класса (2011). Также упомянуто о недостатках и безнадежности ЯРД (подчеркнул).

«Его создание идет по графику, – заявил на заседании президиума Российской академии наук генеральный директор Научного центра имени Келдыша академик Анатолий Коротеев. – С помощью электроплазменного ракетного двигателя удастся обеспечить пребывание человека на иных планетах, менять направление движения опасных астероидов, убирать космический мусор с околоземных орбит».

В отличие от обычных ядерных двигателей, работа над которыми велась в СССР и США еще в 60–70-е годы и показала ряд их непреодолимых недостатков, новая конструкция представляет собой просто маленькую АЭС. Она вырабатывает энергию, затем использующуюся, по словам академика, в работе электроплазменных двигателей, повышая их мощность на порядок по сравнению с нынешними, химическими. «Мы фактически создаем в космосе электростанцию на базе ядерного реактора, от которой будут питаться уже плазменные двигатели, – подчеркнул ученый. – У них выброс струи принципиально не радиоактивный, да они и намного экономичнее. Если, например, современный самый лучший жидкостный ракетный двигатель имеет удельную тягу 450 с., ядерный – 900 с., то электроплазменный – до 7000 с.».

Однако в ходе работ выявилось немало трудностей. «Наиболее сложным вопросом является разработка холодильника-излучателя, который надо втиснуть в необходимые параметры размеров и массы, – сказал глава Центра им. Келдыша. – Есть ряд других технологий, требующих внимательного подхода». «В частности, – дополнил Коротеева генеральный директор Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники (НИКИЭТ) Юрий Драгунов, – необходимо освоить технологии создания высокотемпературного компактного газоохлаждаемого реактора, высокоплотного и высокотемпературного топлива, необходимы разработки мощной математической модели процессов, что происходят в таком двигателе, ибо на натуре испытания проводить невозможно». Однако это, по мнению ученых, и предоставляет значимый шанс продвинуть вперед отечественную науку и промышленность, как было, например, при создании многоразового космического корабля «Буран». «Тогда было более полутора тысяч подрядчиков по всей стране, – напомнил Драгунов. – И нынешнему проекту потребуется не менее тысячи».

Так или иначе, но работы ведутся по жесткому графику. «В 2011 году будет закончен эскизный проект реакторной установки, в 2012-м – эскизный проект двигателя, – проинформировал Коротеев. – А уже в 2015 году ядерная двигательная установка должна быть создана, после чего начнутся ее наземные испытания».

https://www.vpk-news.ru/articles/8190

[Vadims]

Хокинг о полете на Марс

Английский физик-теоретик умер в возрасте 76 лет 14 марта 2018 года. В 2016 году в эксклюзивном интервью ТАСС он рассказал об угрозах существования человечества на Земле и возможности полета на Марс

...

- Прогресс не стоит на месте. Роскосмос и NASA работают над осуществлением пилотируемого полета на Марс. Каково ваше мнение о практическом значении данного проекта, учитывая то, что эта планета не подходит для человеческой жизни?

- NASA и другие космические агентства по всему миру сосредоточены на Марсе. Это ближайшая похожая на Землю планета, с почвой и атмосферой. Хотя колонизировать Луну было бы проще, она находится всего лишь в трех днях (от Земли). Марс представляет собой более интересный вызов и потребовал бы создания действительно автономной колонии. У меня нет сомнений в том, что в течение 100 лет люди будут жить на Марсе. Для того чтобы осуществить это, нам нужны инвестиции, позволяющие улучшать наши знания о том, как выжить в условиях космической радиации, деградации человеческого тела и как бороться с отсутствием жизненно важных ресурсов за пределами Земли.

...

http://tass.ru/nauka/3155710

[sharp]

ЯРД же дает только 2-кратное преимущество перед ЖРД, так что это тупиковая технология даже в космосе. Сделать можно конечно, но выигрыш будет весьма скромный.

Вы, надо полагать, подзабыли формулу Циолковского? Напомню, V-V0 = I*ln(M/m). Это означает, что при повышении УИ в 2 раза, для той же дельта-ве требуется массовое число, меньшее в e² = 7,38 раз! Ничего себе "скромный" выигрыш.

[alex_semenov]

Одноступенчатый многоразовый шаттл. Нет проблем с гибридными двигателями, поскольку он использует клиновоздушные. Нет проблем с горизонтальным взлетом, поскольку он должен был взлетать вертикально. И был даже разработан прототип - X-33: https://ru.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Martin_X-33Но проект был зарезан, поскольку ни NASA, ни остальным космическим агентствам, реальная космонавтика не нужна. Им нужны вот такие вот "Скайлоны", которые можно разрабатывать хоть до Второго Пришествия, потребляя бабло из бюджета, или от частных инвесторов.

Скайлон и Х-33 по своей идиологии - разные аппараты. Х-33 это по-сути доведенная до логического финала концепция ракеты. Не важно что внешне это планер, по сути это планирующий но все же бак. Х-33 идеологически это концепция в духе многоразовых ракет-баков Маска. То есть пробивающих толщу атмосферы ПО КРАТЧАЙШЕМУ вертикальному пути топливный бак, который тем или иным способом возвращается назад (для чего нужны чудо-материалы). Х-33 опирался на две предельных технологии. Композитные материалы (сверхлегкий бак, способный выдержать аэроторможение, Маст ставит на то же) и сверхэффективный ЖРД на сверхморочном топливе - кислород+водород.
Маск, от такого супер-пупер топлива отказался. И правильно делает. Топливо ведь очень неприятное. Маск ставит на метан. Поэтому ему нужно две ступени. Это - расплата. Но в целом обе концепции близкие.



И все это концепции ракет. То есть легких баков. Они несут в себе всю свою рабочую массу, поэтому им нужно побыстрей вертикально пробить толщу атмосферы.
А вот Скайлон - это аппарат использующий толщу атмосферы для получения львиной доли разгонного импульса.
Какая из концепций лучше?
Вопрос - для чего лучше?
Для выведения грузов (дешевле за килограмм?)? Опять таки, каких грузов? Малых - одно, больших - другое. Часто- редко - тоже имеет значение. И я думаю что тут все-таки чистые ракеты - рулят. А вот если вам нужны особые возможности. Например, выход на орбиту и сход с нее в аварийном порядке, то воздушно-прямоточный привод может быть тут впереди. Вспоминаем наш МАКС.



Как извозчик он вряд ли имел смысл. Но вот как спасатель-аварийщик или пассажировоз - вполне себе концепция. Ибо имел куда более широкие возможности по выходу на нужную орбиту в более-менее произвольное время, чего для стартующих со столов систем (в том числе и для X-33) - невозможно (надо ждать сутки, если пропустил время пуска).
Другая сторона - если появился возможность использовать ядерную энергию. И опять таки. Если ядерную энергию получится использовать именно для воздушно-охлаждаемых двигателей, а не для ракетных (с рабочей массой в виде водорода).

[Vadims]

ЯРД же дает только 2-кратное преимущество перед ЖРД, так что это тупиковая технология даже в космосе. Сделать можно конечно, но выигрыш будет весьма скромный.

Вы, надо полагать, подзабыли формулу Циолковского? Напомню, V-V0 = I*ln(M/m). Это означает, что при повышении УИ в 2 раза, для той же дельта-ве требуется массовое число, меньшее в e² = 7,38 раз! Ничего себе "скромный" выигрыш.

Это не моё. А вы видимо что-то упускаете, поскольку и наши, и американские специалисты говорят только о 2-кратном преимуществе ЯРД перед ЖРД.

[alex_semenov]

ЯРД же дает только 2-кратное преимущество перед ЖРД, так что это тупиковая технология даже в космосе. Сделать можно конечно, но выигрыш будет весьма скромный.

Вы, надо полагать, подзабыли формулу Циолковского? Напомню, V-V0 = I*ln(M/m). Это означает, что при повышении УИ в 2 раза, для той же дельта-ве требуется массовое число, меньшее в e² = 7,38 раз! Ничего себе "скромный" выигрыш.

Скромный он в том смысле, что ядерная энергетика по сравнению с химией дает выигрышь в 10 000 000 (десять миллионов!) раз. 7 (семь!) порядков. То есть, по скорости истечения выигрышь должен быть в корень из 10 000 000 раз, то есть в 3 000 раз минимум! Но в классической ракетной схеме температурные ограничения все это преимущество сводят на нет. По-сути выигрышь в 2 раза возникает ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО за счет того что молярная масса рабочей массы более чем в 4 раза (корень из 4=2) меньше, чем у типичных продуктов сгорания топлива (вода, углекислый газ):



У ЯРД температура T в "камере сгорания" практически такая же как и у ЖРД (ведь материалы практически те же. Они - главный ограничитель роста Т). Поэтому рост скорости возможен только за счет уменьшения m₀. У водорода он 2 у воды 2+16=18, у углекислого газа 12+16*2=44.
Видно что при одинаковой температуре в камере ЖРД и ЯРД, водород должен был бы истекать быстрей в сравнению с парами воды (водород-кислородный ЖРД) в 3 раза быстрей! А он истекает всего в 2 раза быстрей. Это значит, что температура у ЯРД явно ниже чем у лучших кислородно-водородных ЖРД (там 4- 4.3 км/с истечения - предел совершенства). И ясно почему у ЯРД параметры всего в два а не в три лучше. В ЖРД горение (теплопередача от энергоносителя к рабочей массе) происходит в объеме, а вот в ЯРД это происходит ЧЕРЕЗ ПОВЕРХНОСТЬ. В последнем случае условия куда хуже. перепады, термические пределы становятся куда более жесткие.
Вот такие пироги.
Другой способ обхода проблемы скорости истечения для ядерного источника энергии - электроракеты. Но у них - другая засада. Удельная мощность (из-за ограничений тепловой машины). Выше 100 вт/кг ракеты там получить - совершить прорыв. И вряд ли этот прорыв возможен дальше 1000 вт/кг. Это там сконей всего окончательный предел (можно нафантазировать 4000-5000 вт/кг но...).
Вот почему фанатики "Ориона" (мы) такие фанатики. "Орион" своей необычной импульсностью рвет все пределы и там и там. Его пределы поджидают только на межзвездных трассах. В районе тех самых скоростей истечения, что оговорены выше, когда она становится  в 1000 раз выше чем у химических ЖРД.

[Vadims]

Из выступления Стивена Хокинга в Киеве на YES-2017

Профессор Хокинг призвал к колонизации космоса. По его словам, землянам нужна еще одна планета: «Она сможет обеспечить выживание человеческого рода в случае катастрофы на Земле».

Также ученый призвал активизировать программы полетов астронавтов на Луну, изучать возможности Луны для строительства там инфраструктуры, для добывания кислорода и превращения спутника в «отправную точку для путешествий по остальной Солнечной системе».

Физик также выразил уверенность, что люди смогут заселить Марс. «Я оптимист. Я считаю, что мы сможем», — сказал он.

http://fakty.ua/261417-smotrite-na-zvezdy-a-ne-pod-nogi-vystuplenie-stivena-hokinga-v-kieve-na-yes-2017-video