15 января 2015

Роскосмос создаст ракетный двигатель на метане

Роскосмос планирует начать разработку ракетного двигателя на природном газе в ближайшее время. Финансирование соответствующей разработки заложено в проекте Федеральной космической программы на 2016-2025 гг. (ФКП), направленном на согласование в министерства. Работы по созданию двигателя на метане предусмотрены опытно-конструкторской работой «Двигательные установки средств выведения» («ДУ СВ»). В рамках «ДУ СВ» планируется разработка базовых элементов маршевых двигательных установок на кислородно-углеводородном топливе. На ОКР «ДУ СВ» Роскосмос просит выделить 25,223 млрд руб. (в этом году 470,8 млн руб.), однако не все средства предназначены на создание метанового двигателя. В «ДУ СВ» включены работы по созданию опытных образцов жидкостных ракетных двигателей нового поколения, оснащенных системой диагностики и аварийной защиты, и базовых элементов двигателей на основе композитных материалов, а именно – сопел, сопловых насадок радиационного охлаждения и донных экранов.

Как рассказал один из составителей проекта ФКП, планируется сделать демонстратор двигателя на метане несмотря на то, что носителя с таким двигателем пока строить не предусмотрено. Тем самым будет обеспечен задел, который не позволит допустить отставание от зарубежных конкурентов в плане технологий. Пока речь идет о создании двигателя средней тяги для второй ступени перспективной ракеты. Изначально задумывалось, что метановыми двигателями будет комплектоваться ракета «Феникс» (ее разработка также запланирована проектом ФКП). Но позднее с учетом ситуации с бюджетом решили принципиально новую ракету не делать, а вернуться к идее воссоздания российского «Зенита» с модернизированным двигателем РД-171.

Возможность использования метана в качестве ракетного топлива изучалась еще в СССР. В России тема метановых двигателей прорабатывалась химкинским НПО «Энергомаш», воронежским Конструкторским бюро химавтоматики и самарским ЦСКБ «Прогресс». В 2012 г. в НПО «Энергомаш» прошел научно-технический совет по созданию ракетного двигателя, работающего на природном газе, где было предложено начать разработку однокамерного двигателя тягой в 200 т на топливе жидкий кислород – сжиженный метан.

В 2014 г. ЦСКБ «Прогресс» представило свое видение ракеты будущего – это перспективный носитель сверхтяжелого класса, все двигатели которого работают на сжиженном природном газе (СПГ). При этом самарцы обосновывали свой выбор метана в качестве топлива следующими аргументами: «Предлагаемое горючее является перспективным, активно осваивается другими отраслями промышленности, обладает более широкой сырьевой базой по сравнению с керосином и низкой стоимостью – это является важным моментом, учитывая срок создания и планируемый период эксплуатации комплекса, а также возможные (прогнозируемые) проблемы производства керосина через 30-50 лет».

В ЦСКБ уже ощущают проблемы производства ракетного керосина. Ракеты «Союз», которые делают в Самаре, сейчас летают на искусственно созданном топливе, потому что изначально для создания керосина для этих ракет использовались только определенные сорта нефти из конкретных скважин. В основном это нефть Анастасиевско-Троицкого месторождения в Краснодарском крае. Но нефтяные скважины истощаются, и ныне используемый керосин является смешением композиций, которые добываются из нескольких скважин. По оценкам экспертов, проблема дефицита здесь будет только усугубляться.

В ЦСКБ «Прогресс» посчитали, что использование двигателей на СПГ позволит «обеспечить относительно низкую стоимость пуска (в 1,5-2 раза ниже, чем на керосиновых двигателях), более высокие экологичность и удельные характеристики, единый тип двигателя и топлива «СПГ + жидкий кислород», что значительно упростит наземную инфраструктуру».

Главный конструктор НПО «Энергомаш» Владимир Чванов ранее заявлял в прессе, что с конструкционной точки зрения метан привлекателен при создании многоразовых носителей.

– Метановое топливо более приемлемо с точки зрения создания двигателя многоразового использования и летательного аппарата многоразового применения, – пояснял Чванов. – В то же время удельный импульс у двигателя на СПГ высокий, но это преимущество нивелируется тем, что у метанового топлива меньшая плотность, поэтому в сумме получается незначительное энергетическое преимущество.

Метановый двигатель упоминают применительно к полетам на Марс: считается, что марсианскую ракету есть смысл комплектовать метановым двигателем, так как метан можно синтезировать из воды и диоксида углерода из атмосферы Марса.

Источник: По материалам ОАО «Газета Известия», фото пресс-службы Роскосмоса