Технология ракета
Новые решения в создании ракет связаны с производственными технологиями, топливом, новыми материалами. Разработкой инноваций занимаются все ведущие развитые страны, в том числе и Россия.
Гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели
Впервые они были испытаны индийской Организацией космических исследований. Использовалась твердотопливная двухступенчатая ракета-носитель ATV, ко второй ступени которой и были прикреплены двигатели. Их главное отличие в том, что топливо в камере сгорает в сверхзвуковом воздушном потоке.
Подача воздуха для процесса горения происходит прямотоком, дополнительные компрессоры для этого не требуются.
Силовые установки работают при определенной скорости полета – четыре-пять чисел Маха. Подобная скорость обеспечивает нужное сжатие воздуха и стабильное сгорание топлива.
Созданием гиперзвуковых ракетных двигателей занимаются и другие страны: Австралия, Америка, Китай, Россия.
Композитный криогенный бак
Специалистами НАСА разработана и испытана технология, направленная на снижение веса ракет-носителей.
Композитные криогенные баки – это сосуды, предназначенные для того, чтобы хранить сжиженные компоненты ракетной топливной смеси. Их изготовляют из композиционных материалов, что уменьшает вес на 30%. Еще одно достоинство инновации – сокращение денежных затрат. Данный факт связан с тем, что тонкие слои композита не требуют процесса отверждения при высоких температурах. У проекта есть огромные перспективы, так как испытания прошли успешно.
Многоразовая одноступенчатая ракета
Русские разработчики работают над созданием новой многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя, которая называется «Корона».
Ее общий ресурс будет составлять около ста полетов. Это аппарат с вертикальным взлетом и посадкой, взлетный вес которого составляет триста тонн (последняя версия). Издержки на эксплуатацию снижены, а надежность ракеты повышена.
Для «Короны» требуется эффективный жидкостный ракетный двигатель, который работает на водороде и кислороде. Пока такой двигатель еще не создан, но Россия и Америка этим активно занимаются.
Ускорение при помощи лазера
Российскими учеными из Санкт-Петербурга была предложена интересная идея по ускорению реактивных летательных аппаратов с помощью лазера. В основе способа лежит метод лазерной абляции, который предполагает нагрев и сжигание веществ лазерным излучением. После сильного разогрева оно отрывается от объекта и заставляет двигаться в обратную сторону относительно источника излучения. Скорость истечения газов из сопла увеличивается до сверхзвуковых движений, а масса топлива снижается.
Новое топливо
Российскими специалистами объединения «Энергомаш» разработано новое топливо для ракетных двигателей. Оно представляет собой смесь сжиженного аммиака и ацетилена высокой концентрации. Это гораздо дешевле водорода, что позволяет значительно сэкономить бюджет.
Инженеры будут делать двигатель на базе кислород керосинового двигателя РД-161. Его энергоэффективность на 30% выше, чем у предшественников.
Первый жидкостный двигатель
В России успешно проведены испытания жидкостного ракетного двигателя новейшего типа. Он разработан частной компанией и работает на экологически безопасном топливе: закиси азота и керосине. Данное изобретение делает возможным создание и тестирование сверхлегких космических ракет.
Аддитивное производство
Один из новых технологий для производства ракет – это селективное лазерное плавление. Используя его, можно изготовлять различные части ракетоносителей. С помощью лазера происходит выборочное плавление тонкого слоя порошка согласно геометрии сечения детали.
Аддитивное производство делает возможным получение деталей любой геометрии и формы. Их можно использовать для построения флагманских ракет.
3D- принтеры
Стартапом Relativity из Калифорнии было предложено использование огромных 3D- принтеров для создания ракет без участия людей. В результате применения инновации, можно будет снизить стоимость запуска одной ракеты-носителя в десять раз. Инвесторы вложили уже 35 миллионов в этот проект.
Компанией принято решение по постройке гигантских роботизированных 3D- принтеров, которые смогут напечатать ракеты целиком. Высота принтера составляет шесть метров. За полторы недели можно напечатать двигатель, а за несколько дней – топливный бак. В целом, производственный процесс будет занимать около месяца.
На 2020 год намечен выпуск первой тридцатиметровой ракеты, грузоподъемность которой составит 0,9 тонны.
Фрикционная сварка
Омское предприятие презентовало уникальную технологию для ракетостроения— современную установку для фрикционной сварки. С ее помощью можно создавать топливные баки без дефектов. Это трудоемкий, но экономичный процесс, снижающий энергетические и финансовые затраты. На крупные части ракеты наносится специальное покрытие путем помещения их в ванны с раствором.
Преимуществом фрикционной сварки является возможность соединения сочетаний разных металлов. Вот примеры:
- сталь и алюминий;
- сталь и медь;
- сталь и латунь.
По предварительным планам, в 2021 году по данному методу должна быть собрана ракета-носитель «Ангара».
Ротационная вытяжка
Данная технология позволяет получать детали без использования штамповки, сварочных швов (продольных и кольцевых) и спаек. Их форма может быть цилиндрической, конической, сферической или комбинированной. Они получаются геометрически идеальными и готовыми к работе, никакой дополнительной доработки не требуется.
Технологии ракет требуют больших финансовых вливаний, высокого уровня развития науки и техники. В разработках активно участвует как государственные предприятия, так и частные компании.
