Американский стартап Astro Mechanica провёл первые испытания революционного реактивного двигателя, который одинаково эффективно ведёт себя как на дозвуковых скоростях, так и на скоростях много выше скорости звука. Если бы такие двигатели стояли на «Конкордах», они могли бы летать на 61 % дальше, заявляют разработчики. В планах создать оснащённый такими двигателями самолёт и совершить на нём перелёт из Сан-Франциско в Токио.

Источник изображений: Astro Mechanica

Традиционные турбовентиляторные и турбореактивные авиационные двигатели оптимизированы каждый для своей области. Первые эффективны для полётов на дозвуковых скоростях, а вторые — на сверхзвуковых. Но в каждом из них есть система подачи воздуха через компрессор для создания условий эффективного сгорания топлива и образования реактивной струи. И в каждом случае компрессия создаётся за счёт набегающего потока воздуха и работы соответствующих механизмов двигателей.

На разных скоростях объёмы потока воздуха разные — для турбовентиляторного двигателя избыточные на сверхзвуковых скоростях, а для турбореактивного двигателя недостаточные на дозвуковых. Идея Astro Mechanica в том, чтобы поручить работу по накачке гибридного двигателя воздухом компрессору на отдельных электрических двигателях, подобных тем, которые устанавливаются в электромобили (такие электродвигатели сегодня самые эффективные из выпускаемых промышленностью). В схеме Astro Mechanica адаптивный гибридный двигатель работает с участием двух независимых электродвигателей: для вентилятора в турбовентиляторном блоке и для компрессора для турбореактивной части двигателя.

Как нетрудно понять, электродвигатели могут создавать оптимальные режимы работы для турбовентиляторного блока и турбореактивного вне зависимости от развиваемой самолётом скорости. За счёт этого двигатели могут работать в трёх режимах: на дозвуковой скорости, на сверхзвуковой и даже на гиперзвуковой, когда они фактически становятся прямоточными реактивными двигателями. Недостаток или избыток воздуха компенсируются работой электродвигателей. Такая адаптивная схема подстройки режимов позволит эффективно использовать топливо на протяжении всего полёта от рулёжки к ВПП до взлёта и приземления. «Конкорды» тратили по две тонны топлива только на перемещение от места посадки к полосе для взлёта.

Некоторое время назад Astro Mechanica провела тестовый запуск третьего поколения своего адаптивного реактивного двигателя с увеличением мощности до 30 % от номинальной. В перспективе компания намерена создать прототип реактивного самолёта с четырьмя двигателями собственной разработки и двумя двигателями GE CT7 для совершения беспосадочного сверхзвукового перелёта из Сан-Франциско в Токио. Компания создана всего три года назад и насчитывает восемь сотрудников, но её амбициям позавидуют даже матёрые разработчики авиационных двигателей.

29 октября 2024 года над Балтийским морем немецкий стартап Polaris Raumflugzeuge провёл испытательный полет масштабного прототипа самолёта MIRA II с клиновидным ракетным двигателем на борту. Двигатель включался всего на 3 секунды, но это было первое в мире испытание КРД в воздухе, а не в лаборатории. И оно было успешным.

Источник изображений: Polaris Raumflugzeuge

Клиновоздушные ракетные двигатели (aerospike) были предложены около 70 лет назад. Они представляют собой две соединённые половинки колокола — дюзы, тогда как вторая половина дюз отсутствует и её роль играет набегающий поток воздуха. За счёт этого достигается средняя эффективность ракетных двигателей (дюз) на всех высотах. В противном случае кривизна сопел должна быть своя для каждой высоты, что означает многоступенчатую конструкцию ракеты, где своё сопло для атмосферы и своё — для безвоздушного пространства. КРД идеальны для космопланов, которым ступенчатая конструкция не подходит.

Стартап Polaris Raumflugzeuge смог заключить контракт с Федеральным ведомством по оборудованию, информационным технологиям и технической поддержке бундесвера (BAAINBw) на разработку и создание космопланов с клиновоздушными ракетными двигателями. До 2000-х годов было несколько попыток создать работающие прототипы, но все они потерпели крах. КРД более сложны в производстве, управлении и охлаждении. До появления современных материалов и систем управления они уступали традиционным ракетным двигателям как по стоимости, так и по надёжности.

Немецкий стартап Polaris Raumflugzeuge попытался провести первый испытательный полёт маломасштабного прототипа MIRA I длиной 4,5 м с двигателем КРД летом этого года, но прототип опрокинулся и сгорел, даже не взлетев. Взамен компания изготовила два 5-м прототипа: MIRA II и MIRA III. В двадцатых числах октября MIRA II совершил несколько пробных полётов на четырёх керосиновых турбореактивных двигателях, которые пока являются для модели основными. А 29 октября впервые в воздухе на 3 секунды был запущен линейный клиновоздушный ракетный двигатель на топливной смеси из жидкого кислорода и керосина. Это испытание стало первым в мире запуском КРД в воздухе.

Прототип MIRA I

Вслед за 5-м прототипами MIRA II и III компания обещает построить 8-м прототип Nova. После испытаний Nova начнётся создание полноразмерного многоразового космоплана Aurora.

Современные гиперзвуковые ракеты достигают максимальных скоростей лишь на этапе снижения, что для настоящей гиперзвуковой авиации и ракетной техники неприемлемо. Проблема тут в отсутствии подходящих двигателей, поскольку классические турбины для гиперзвуковых самолётов не годятся. Выход может быть в прямоточных реактивных двигателях в комбинации с эффектом ротационной детонации. В США представили такой и готовы испытать на беспилотнике в 2025 году.

Рендер самолёта на двигателях VDR2. Источник изображений: Venus Aerospace

Разработка инновационного двигателя проведена совместно компаниями Velontra и Venus Aerospace. Последняя работает с DARPA по программе создания ротационного детонационного двигателя для ракет и уже добилась определённых успехов. Например, ещё в феврале был испытан беспилотник с прототипом двигателя RDRE (rotating detonation rocket engine), а в марте стало известно о стендовых статических огневых испытаниях соответствующей силовой установки.

Вместе с Velontra специалисты Venus Aerospace создали прототип прямоточного воздушно-реактивного ротационного детонационного двигателя VDR2 с малым лобовым сопротивлением для гиперзвуковых самолётов. Запуск демонстратора с двигателем VDR2 запланирован на 2025 год. Проект был показан недавно на мероприятии Up.Summit в Бентонвилле, штат Арканзас. Заявлено о создании двигателем тяги 2000 фунтов (0,907 т).

Двигатель VDR2 в разрезе

На этапе разгона до гиперзвуковой скорости VDR2 работает как прямоточный реактивный двигатель. У него нет никаких подвижных частей, что делает конструкцию простой и недорогой в изготовлении и обслуживании. То же самое относится к ротационно-детонационной части двигателя. Она представлена двумя соосными цилиндрами один в другом. Топливо впрыскивается в простенок и поджигается. Возникает взрыв и ударная волна, движущаяся по простенку подобно торнадо. Такое решение повышает КПД — увеличивает плотность газов и фактически переводит в тягу больше энергии топлива. Подобные двигатели, помимо разгона до гиперзвуковых скоростей, обещают экономить до 15 % горючего.

Хотя принципиально VDR2 очень простой, сложной его частью является система регулирования подачи топлива. Подобные двигатели должны вывести авиацию и ракетостроение на новый уровень и разрабатываются также в России, Китае и в других развитых странах. На самолётах с такими двигателями, которые будут разгонять их до скоростей от 6 до 9 Маха, можно будет долететь в любую точку Земли всего за час.

Новозеландская компания Dawn Aerospace сообщила о проведении нового цикла испытаний прототипа космоплана Mk-II Aurora с ракетным двигателем на керосине и перекиси водорода. Прототип превзошёл прежние показатели скорости и высоты подъёма в 3 и 5 раз соответственно. Он разогнался почти до скорости звука и должен будет вскоре её преодолеть, чтобы когда-нибудь обеспечить до двух запусков полезной нагрузки в сутки в стратосферу или на низкую орбиту.

Источник изображений: Dawn Aerospace

Год назад прототип космоплана Mk-II Aurora длиной 4,5 м мог разгоняться всего до 315 км/ч и поднимался на 1800 м. Но в ходе последней серии испытаний ранее этим летом прототип поднялся на высоту 15 000 м и разогнался до скорости 0,9 Маха. До преодоления звукового барьера осталось всего ничего. Это будет сделано позже прототипом Mk-IIA, а прототип Mk-IIB достигнет гиперзвуковых скоростей.

Целью компании Dawn Aerospace заявлено создание многоразового средства доставки небольшой полезной нагрузки на высоту от 30 до 100 км, а также вывод до 250 кг полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту в случае использования одноразовой верхней ступени. В стратосферу самолёт на ракетном двигателе сможет поднимать до 900 кг полезного груза. Как считают в Dawn Aerospace, заявленный диапазон высот не охвачен как воздушными шарами, так и спутниками.

Стратегия компании заключается в том, чтобы подбираться к многоразовым средствам доставки полезной нагрузки постепенно, осваивая всё более сложные миссии как по объёму груза, так и по высотам. Главным преимуществом предложенного подхода и его реализации в виде космоплана с фактически ракетным двигателем является возможность скорейшей подготовки судна к повторному запуску. В течение суток космоплан может совершать два полноценных коммерческих полёта.

Компания Rocket Lab сообщила, что 8 августа 2024 года впервые произвела статические огневые испытания нового ракетного двигателя Archimedes. Что важно, испытанный двигатель — не какой-то прототип или полусырой продукт. Это фактически лётный экземпляр, что позволит осуществить первый запуск ракеты с новыми двигателями уже до середины 2025 года.

Источник изображения: Rocket Lab

Испытания «Архимеда» состоялись в Космическом центре NASA имени Джона Стенниса в округе Ханкок, штат Миссисипи. Двигатель развил тягу в 102 % мощности, что примерно соответствует развиваемой мощности в 75 т на уровне моря. Время работы двигателя компания не сообщила, поэтому трудно судить о его готовности к полётам. Впрочем, двигатель ещё не прошёл все этапы квалификации и не сертифицирован для установки на ракету.

Двигатели Archimedes компания Rocket Lab создаёт для установки новую на частично многоразовую среднюю ракету Neutron. На первой ступени «Нейтрона» будет 7 «Архимедов», а на второй — один для работы в вакууме. Особенностью новой ракеты станет обтекатель, интегрированный с первой ступенью. Он будет не сбрасываться, а станет раскрываться как бутон цветка или ракушка моллюска, чтобы выпускать для дальнейшего самостоятельного полёта верхнюю ступень.

Сообщение об успешном испытании нового двигателя на топливной паре метан/кислород компания Rocket Lab приурочила к объявлению результатов второго квартала 2024 года. В отчётный период выручка компании увеличилась до рекордного значения $106,3 млн. Хороший результат, хотя Rocket Lab по-прежнему сообщает о регулярных квартальных убытках. Во втором квартале, например, она понесла их на сумму $41,6 млн. Многоразовая ракета «Нейтрон», которая придёт на смену или дополнит одноразовую лёгкую ракету «Электрон» компании, поможет ей уйти от убытков и стать прибыльной.

В сети X (бывшей Twitter) глава компании SpaceX Илон Маск (Elon Musk) показал изображение первого прожига первого серийного экземпляра нового ракетного двигателя — Raptor 3 (SN1). Фотография сделана 9 августа на полигоне МакГрегор в штате Техас. Интересно отметить, что её могло бы не быть, но к публикации подтолкнул провокационный пост в сети X главы компании ULA Тори Бруно (Tory Bruno).

Нажмите, чтобы раскрыть изображение. Источник изображения: SpaceX

Бруно прокомментировал демонстрацию первого экземпляра Raptor 3 в том духе, что это действительно отличная работа, но зачем показывать полусобранный двигатель без обвеса из датчиков и трубопроводов? И действительно, двигатель Raptor 3 на изображении выглядит слишком… голым, что ли. Нет привычного нагромождения вокруг верхней части сопла труб и прочего. Немудрено, что ветеран ракетостроения усомнился в том, что Маск показал полностью готовое к эксплуатации устройство.

Между тем, Маск сразу заявил, что все трубы и датчики в метановом Raptor 3 перенесены внутрь двигателя. В этом помогло использование 3D-печати металлами. За счёт этого также удалось обеспечить необходимое охлаждение этим компонентам и выбросить из конструкции тяжёлые и объёмные тепловые экраны. Теперь в них нет нужды. Тем самым удалось создать шедевр минимализма в области производства жидкостных ракетных двигателей.

В ответ на сарказм Бруно Илон Маск просто показал работающий Raptor 3 в том же «упрощённом» виде, как на фотографии со склада. Гвинн Шотвелл (Gwynne Shotwell), президент SpaceX, также продублировала эту картинку со словами «Хорошая работа для “полусобранного” двигателя» и добавила в конце смеющийся смайлик.

Также Маск пояснил, что все белые части двигателя на фотографии на самом деле чёрные, только покрыты льдом, чем подчеркнул впечатляющее регенеративное охлаждение компонентов двигателя без навесного защитного оборудования. Что же, действительно хорошая работа!

Глава компании SpaceX Илон Маск (Elon Musk) опубликовал в сети X (бывшая Twitter) изображение первого серийного экземпляра ракетного двигателя нового поколения — Raptor 3 (SN1). «Это произведение искусства», — сообщил Маск в подписи к фотографии. Двигатель стал легче, мощнее и элегантнее, с чем просто невозможно спорить.

Источник изображения: @elonmusk

Почти все каналы для транспортировки топлива и систем по обеспечению работы двигателя Raptor 3 перенесены вовнутрь обтекаемого корпуса. Части транспортной системы двигателя изготавливаются методом 3D-печати. Составные узлы Raptor 3 лишены многих прежних механических соединений (резьбовых и других). С одной стороны — это действительно красиво. Но остаются сомнения в удобстве разборки и обслуживания, ведь семейство двигателей Raptor разрабатывалось для многоразового использования. Надеемся, Маск их развеет.

«Объём работ, необходимых для упрощения двигателя Raptor, интеграции вторичных каналов подачи и добавления регенеративного охлаждения для незащищенных компонентов, был ошеломляющим, — пояснил Илон Маск в подписи к фотографии. Теперь для двигателя нужно меньше места и отсутствует необходимость в тепловом экране для целого ряда узлов.

«В результате Raptor 3 не требует никакого теплозащитного экрана, что исключает массу и сложность теплозащитного экрана, а также систему пожаротушения. Он также легче, обладает большей тягой и более высокой эффективностью, чем Raptor 2», — добавил Маск.

Сравнение двигателей Raptor трёх поколений. Источник изображения: @RiyanMendonsa

Заявленная тяга двигателей Raptor 2 на уровне моря достигает 230 тс. От двигателя Raptor 3, хотя это пока никак официально не отражено, ожидают тяги до 330 тс на уровне моря. Таких двигателей можно будет установить больше на ускоритель Super Heavy и корабль Starhip, тем самым подняв грузоподъёмность комплекса на 15–20 %.

Сообщается, что в Китае впервые испытали в «реальных» условиях жидкостный вакуумный ракетный двигатель для пилотируемой ступени будущей ракеты-носителя для лунной программы. Двигатель проработал «тысячу» секунд, доказав надёжность и управляемость, что ещё на шаг приблизило страну к доставке людей на Луну.

Источник изображения: China Aerospace Science and Technology Corporation

Испытания прошли в новом комплексе для высотных испытаний ракетных двигателей, сданном в эксплуатацию в мае 2024 года. Утверждается, что это самый большой в Азии испытательный комплекс для всестороннего тестирования ракетных двигателей на разных высотах, включая вакуум (с давлением не выше 1 кПа или 0,0098 атм). Похоже, что испытанный статическим прожигом вакуумный двигатель для будущей лунной ракеты стал первым объектом, прошедшим там тестирование.

Двигатель работал на паре кислород/водород. Его рабочие характеристики удовлетворили конструкторов. Также в мае этого года на другом комплексе прошли испытания счетверённых жидкостных ракетных двигателей YF-100K (топливо керосин/кислород). Эти двигатели будут работать в атмосфере в составе первой ступени будущей лунной ракеты «Чанчжэн-10» в количестве 7 штук и в двух боковых ускорителях также по 7 штук в каждом. Ракета «Чанчжэн-10» может выводить до 70 т полезной нагрузки на околоземную орбиту и до 27 т на лунную.

Первый испытательный полёт ракеты «Чанчжэн-10» ожидается в 2027 году. Успешные испытания двигателей для всех ступеней позволяют надеяться, что этот график будет соблюдён.

Компания Wave Engine Corporation объявила о начале поставок оборонному подрядчику новых реактивных двигателей J-1 для беспилотников массой до 90 кг. Эти двигатели интересны своей абсолютной простотой и надёжностью — в них нет никакой механики, которая рано или поздно приводит к поломкам. Новый тип реактивного двигателя не стал открытием, но в совокупности с цифровыми технологиями его перспективы оказались огромными.

Источник изображений: Wave Engine Corporation

Компания Wave Engine Corporation выросла из Университета Мэриленда и проекта по возрождению известного более ста лет импульсного реактивного двигателя. Двигатель такого типа представляет собой две трубы с общей камерой сгорания. Впрыснутое в камеру жидкое топливо поджигается и создаёт движущуюся в обеих трубках области ударной волны, воспроизводящие тягу. Возникшее в камере разрежение всасывает новую порцию воздуха, топливо вновь впрыскивается и поджигается, и так до тех пор, пока двигатель должен работать.

Конструкция такого двигателя проста донельзя — в нём нечему ломаться. Использование цифрового управления позволило оптимизировать работу двигателя и сделать его максимально управляемым. Ещё в марте компания Wave Engine показала дистанционный запуск такого двигателя в составе фирменного беспилотника Scitor-D. Также беспилотник совершил ряд полётов, доказав высокую надёжность и управляемость двигателем. Проведенные испытания стали поводом для заключения контракта с неназванным «ведущим» оборонным подрядчиком на поставку серии реактивных двигателей для беспилотников.

Двигатель J-1 массой 8,2 кг и размерами 14 × 32 × 163 см создаёт тягу до 245 Н. Он способен приводить в движение беспилотники самолётного типа массой до 90 кг. Двигатель работает на любом типе жидкого топлива: бензине, керосине или биоэтаноле E85. Также в компании разрабатывают версию двигателя K-1 с тягой до 979 Н для беспилотников массой до 454 кг. Во время испытаний беспилотника с двигателем J-1 воздушное средство разогналось до 322 км/ч, но в этом оно было ограничено возможностями аэродрома, поэтому полёты возможны будут также на более высокой скорости.

Машинные алгоритмы уверенно отбирают у людей шансы на творческую работу. На днях в Великобритании был испытан первый в мире жидкостный ракетный двигатель, с нуля спроектированный искусственным интеллектом. На проектирование ушло менее двух недель после утверждения спецификаций. Ещё несколько дней потребовалось для 3D-печати двигателя. После сборки он запустился с первой попытки. ИИ выполнил годовую работу коллектива КБ на «отлично».

Источник изображений: LEAP 71

Больше всего времени заняла финишная обработка деталей и сборка двигателя, чем занимались сотрудники британского Университета Шеффилда. ИИ как бы намекнул, что человеку осталась лишь физическая работа, а творческую составляющую алгоритмы взяли на себя.

Проект разработки сложных инженерных конструкций с помощью искусственного интеллекта продвигает компания LEAP 71, работающая в Дубае (ОАЭ). Специалисты компании создали большую вычислительную модель Noyron с «компактным и надёжным геометрическим ядром» PicoGK, которое позволяет создавать очень сложные физические объекты. Тем самым Noyron способна проектировать конструкции, машины и механизмы для любой сферы использования, а не только для аэрокосмической отрасли, от детской игрушки до космического челнока. В процессе проектирования программы САПР ни разу не использовались.

Спроектированный нейросетью ракетный двигатель работает на паре керосин/жидкий кислород. Во время статических огневых испытаний на полигоне Airborne Engineering в Уэскотте, Великобритания, двигатель мощностью 5 кН (500 кг) подтвердил свои характеристики. Сначала он прогревался в течение 3,5 с, а затем вышел на полную мощность и проработал 12 с, в ходе чего развил тягу в 20 тыс. лошадиных сил. Этого достаточно, чтобы вооружить таким двигателем верхнюю ступень ракеты. Каждую новую модификацию двигателя модель Noyron может выдавать со скоростью менее 15 мин, проводя вычисления на обычном компьютере. Вам нужна линейка двигателей? Подождите чуток за дверью, вам скоро вынесут.

Компоненты двигателя изготавливались в Германии компанией AMCM из медного сплава CuCrZr методом аддитивной печати на принтере EOS M290. Чтобы медь не расплавилась, а в камере сгорания двигателя температура достигала 3000 °C, было использовано инновационное решение с подачей охлаждённого топлива (керосина) через систему встроенных в двигатель каналов диаметром 0,8 мм. Благодаря этому корпус двигателя нагревался всего до 250 °C. Сбой в охлаждении мгновенно превратил бы двигатель в лужицу меди, но система отработала надёжно. Также для впрыска топлива в камеру сгорания была использована коаксиальная вихревая форсунка, что считается самым передовым на сегодня решением.

Джозефин Лисснер (Josefine Lissner), аэрокосмический инженер и управляющий директор LEAP 71, сказала: «Это важная веха не только для нас, но и для всей отрасли. Теперь мы можем автоматически создавать функциональные ракетные двигатели и напрямую переходить к практической проверке. От окончательной спецификации до производства проектирование этого двигателя прошло менее 2 недель. В традиционной инженерии это стало бы задачей многих месяцев или даже лет. Каждая итерация нового двигателя занимает всего несколько минут. Инновации в области космических двигателей сложны и дорогостоящи. С помощью нашего подхода мы надеемся сделать космос более доступным для всех».

Компания LEAP 71 будет использовать данные испытаний для дальнейшего продвижения инженерной модели Noyron. Компания работает с ведущими аэрокосмическими компаниями США, Европы и Азии над коммерциализацией полученных таким образом ракетных двигателей. Но только этим сфера деятельности компании не ограничивается. Она создаёт или обещает создавать продукты в различных областях — от аэрокосмической промышленности и электромобилей до теплообменников и робототехники. Звучит зловеще, особенно в сочетании со способностью печатать детали на 3D-принтере. Но пока на финальном этапе работ есть человек с напильником, мы можем спать спокойно.

Молодая американская компания Ursa Major (лат. — Большая Медведица) провела серию испытаний нового ракетного двигателя, пригодного для сверхзвуковых полётов. Двигатель Draper запускался свыше 50 раз, доказав способность работать и регулировать тягу. Топливом для него служит керосин и перекись водорода. Эти жидкости хранятся в обычных условиях и способны заменить твёрдое топливо с одновременным наращиванием эффективности.

Испытание силовой установки «Дрейпер». Источник изображений: Ursa Major

Двигатель «Дрейпер» — это развитие силовой установки «Хадли» (Hadley) этой же компании, уже проходящей испытание на прототипе гиперзвукового планера ТА-1 другой компании — Stratolaunch. Согласно предыдущей информации, двигатель «Хадли» развивает тягу 2,2 тс на уровне моря. «Дрейпер» чуть слабее — его тяга составляет 1,8 т на уровне моря. Он может найти применение как в космических аппаратах, так и в противоспутниковых оборонных системах. Собственно, «Дрейпер» создаётся по контракту с ВВС США в виде договора с исследовательским подразделением AFRL ведомства.

«Мы рады тому, как быстро продвигается программа разработки, и с нетерпением ожидаем запуска двигателя для гиперзвуковых и космических применений в ближайшие годы», — сказал Брэд Аппель (Brad Appel), технический директор Ursa Major, комментируя факт заключение контракта на разработку всего год назад.

Рендер двигателя Arroway

Компания Ursa Major разрабатывает целый спектр двигателей от маломощных Draper до средних Ripley («Рипли») тягой 22,7 тс и даже создаваемые для замены российских РД-180/181 двигатели Arroway с тягой 90 тс. Компания использует передовые наработки и экологически чистое топливо типа метана, керосина и перекиси водорода. По крайней мере, на стендах всё это показывает себя очень и очень неплохо.

Индийский стартап Agnikul успешно запустил демонстратор ракеты, двигатель которой полностью напечатан на 3D-принтере, пишет Tech Crunch. Ракета стартовала сегодня утром по местному времени с космодрома центра им. Сатиша Дхавана на острове Шрихарикота в Южной Индии. Вскоре ракета упала в Бенгальский залив, полностью выполнив возложенную на неё задачу — доказать возможность управляемого полёта на 3D-печатном двигателе.

Источник изображений: Agnikul

Двигатель для 6-метрового прототипа Agnibaan SOrTeD (демонстратор суборбитальных технологий) распечатывался в течение 72–75 часов. Ещё какое-то время ушло на финальную обработку изделия. В целом технология позволяет за неделю изготавливать два полностью готовых для эксплуатации жидкостных ракетных двигателя, что попросту невозможно в случае традиционного компонентного производства.

Разработкой 3D-печатного ракетного двигателя компания Agnikul начала заниматься два года назад. Впрочем, она также получала и получает консультации от вышедших на пенсию специалистов Индийской организации космических исследований (ISRO). Благодаря их опыту и, вероятно, связям, стартап достаточно успешно продвигается вперёд и смог привлечь десятки миллионов долларов США для исследований и производства прототипов.

В качестве материала для печати ракетного жидкостного «полукриогенного» двигателя был выбран жаропрочный материал инконель. Плохая теплопроводность материала заставила разработать изощрённую систему отвода тепла от сердцевины двигателя. Для выхода на наиболее оптимальную конструкцию двигателя потребовалось около 80 подходов, но результат себя оправдал. Национальное агентство ISRO, кстати, тоже испытывает 3D-печатные технологии в ракетостроении. Несколько недель назад, например, успешно был испытан напечатанный на 3D-принтере двигатель для верхней ступени штатной четырёхступенчатой индийской ракеты-носителя Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV).

В то же время сырость разработки и отсутствие опыта у сотрудников Agnikul дают о себе знать. Первый запуск прототипа за последние несколько недель откладывался четыре раза. И всё же ракета высотой 6,2 м и массой 570 кг смогла взлететь и приводниться в расчётной точке, что служит лучшим доказательством движения в правильном направлении.

Во время прямой трансляции с испытательного полигона SpaceX в Техасе на видео попал момент мощного взрыва, произошедший во время наземных испытаний ракетного двигателя Raptor.

Источник изображения: SpaceX

Двигатели Raptor будут использоваться в гигантской ракете Starship — самой высокой и самой мощной в истории, — которую планируется задействовать для освоения Луны и колонизации Марса, поэтому SpaceX проводит тщательные испытания этих двигателей.

В ходе одного из последних статических наземных тестов двигателя Raptor на испытательном полигоне SpaceX в Макгрегоре, штат Техас, произошла серьёзная авария. Момент взрыва был заснят в ходе прямой трансляции NASASpaceFlight. Аномалия, возникшая в двигателе, сначала привела к первичному взрыву, а затем вторичному. Предположительно, второй взрыв был вызван накопившимися в воздухе парами топлива.

SpaceX не предоставила никакой обновленной информации об инциденте. Однако учитывая, что для компании подобные ситуации не в новинку, вероятнее всего, никто из персонала SpaceX не пострадал, поскольку находился на безопасном расстоянии от места испытаний.

Как ни печально, даже создание субсветовых звездолётов не приблизит человечество к звёздам. Скорость света в вакууме ограничена, а наличие массы у корабля не позволит подойти к её границе вплотную. В мечтах остаются кротовые норы или червоточины — проколы в пространстве-времени, через которые гипотетические звездолёты смогут мгновенно проникать в далёкие уголки Вселенной. А ещё варп-двигатели, которые сами искривляют пространство-время.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

На основе гипотез Эйнштейна-Розена о возможности подобных проколов в пространстве-времени, мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре в 1994 году предложил идею варп-двигателя для межзвёздного корабля, которая также получила название метрика Алькубьерре. Вместо того, чтобы искать неизвестно где расположенные червоточины, учёный обосновал теоретическую возможность построить двигатель, который бы создавал вокруг корабля пузырь с особыми свойствами. Пространство-время по курсу корабля должно было бы сжиматься, а за кормой — расширяться, что позволило бы ему двигаться быстрее скорости света.

Вариант пузыря или метрика Алькубьерре обладал одним существенным недостатком, если так можно сказать. Для реализации предложенного варп-двигателя необходима была новая физика — частица или тёмная энергия. Подобное требование отодвигало разработку двигателя для межзвёздных путешествий в очень и очень отдалённое будущее, если такое вообще было бы возможно.

Группа учёных из объединения Applied Physics взялась создать теорию варп-двигателя, изготовить который можно было бы в пределах известной физики без экзотических веществ или явлений. В свежей статье в рецензируемом журнале Classical and Quantum Gravity они поделились первыми обнадёживающими результатами. Новое решение физики назвали варп–двигателем с постоянной скоростью (constant velocity warp drive).

«Это исследование меняет разговор о варп-двигателях, — заявил физик Джаред Фукс (Jared Fuchs) из Applied Physics, защитивший докторскую диссертацию в Университете Алабамы в Хантсвилле. — Продемонстрировав первую в своем роде модель, мы показали, что варп-двигатели больше не научная фантастика».

Предложенный физиками двигатель состоит из стабильной оболочки вещества с «изменённым вектором сдвига внутри». Такое решение не сможет разогнать корабль до световой скорости, но обеспечит ему значительное приближение к этой заветной отметке без экзотических источников энергии. В теории варп-двигатель Applied Physics полностью соответствует метрике Алькубьерре и обещает работать с существенно меньшим потреблением энергии, чем предполагал автор оригинальной гипотезы. Это ещё не решение проблемы, но существенный шаг в правильном направлении, резюмируют исследователи.

Индийская организация космических исследований (ISRO) провела успешные огневые испытания жидкостного ракетного двигателя, который был создан с использованием аддитивных технологий — метод создания трёхмерных объектов путём послойного добавления материала, или другими словами 3D-печать. Ожидается, что это стимулирует развитие космической отрасли страны.

Источник изображения: ISRO

Испытания созданного на 3D-принтере двигателя проходили 9 мая. Агрегат, в котором сжигалась гиперголическая смесь тетраоксида диазота и монометилгидразина, работал в течение 665 секунд, что стало важнейшим достижением для учёных. Такие двигатели используются в малогабаритных индийских ракетах-носителях Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV).

В ISRO отметили, что использование аддитивных технологий позволило сократить количество деталей двигателя с 14 до 1. За счёт этого из конструкции удалось исключить 19 сварных соединений, а также значительно сэкономить на сырье для производства. В дополнение к этому, подход с использованием 3D-печати сократил время производства двигателя на 60 %.

Напомним, ракета-носитель PSLV высотой 44 метра является одним из инструментов доставки грузов на орбиту наряду с LVM-3, другой индийской ракетой. PSLV может выводить до 1750 кг полезной нагрузки на солнечно-синхронные полярные орбиты высотой 600 км. Новая технология производства двигателей может повысить темпы проведения космических пусков. У Индии также есть амбициозные планы в сфере проведение пилотируемых полётов, включая высадку астронавтов на поверхность Луны и создание базы на спутнике Земли к 2047 году.