Китайская компания построит асимметричную ракету с возвращаемыми ступенями

Китайская компания i-Space разработает модульную ракету с возвращаемой первой ступенью Hyperbola-3. Она будет состоять из основной двухспутенчатой секции и, при необходимости, еще одного или двух боковых ускорителей, аналогичных первой ступени. В конфигурации с одним боковым ускорителем ракета будет иметь асимметричную конструкцию, которая практически не применялась в космонавтике из-за технических сложностей. Компания рассказала о ракете в двух постах (1, 2) в WeChat.

Масса полезной нагрузки, запускаемой в космос, различается на порядки: кубсаты обычно весят около килограмма, а масса недавно запущенного нового модуля МКС «Наука» составляет более 20 тонн. Создателям спутников приходится подбирать под свой аппарат наиболее подходящую по выводимой массе и стоимости ракету. Также все чаще операторы тяжелых и средних ракет проводят групповые запуски, когда одна ракета выводит на орбиту несколько десятков аппаратов. Тем не менее, организация совместных запусков спутников с различающейся массой, целевой орбитой и желаемой датой пуска — весьма сложная задача и существуют отдельные компании, занимающиеся только этим и не имеющие собственных ракет.

На сегодняшний день все ракеты-носители с жидкостными ракетными двигателями заправляются топливом полностью, невзирая на массу полезной нагрузки. Это связано с несколькими причинами, прежде всего с тем, что большую часть массы ракеты составляет топливо и при неполной заправке ее тяговооруженность значительно вырастет, что приведет к нештатной аэродинамической нагрузке на нее. В некоторых ракетах-носителях проблема загрузки частично решена на этапе проектирования: в них используется несколько боковых ускорителей, количество которых можно менять. В зависимости от ракеты это могут быть либо полноценные аналоги первой ступени, либо относительно небольшие твердотопливные ускорители. При этом для равномерного распределения тяги двигателей практически всегда применяют симметричную конфигурацию боковых ускорителей. Среди применяемых сегодня ракет единственное исключение — это американская Atlas V, которая иногда летает с одним боковым ускорителем, но небольшим.

Китайская i-Space, которая в 2019 году стала первой китайской частной компанией, успешно запустившей спутник на орбиту, начала разработку ракеты-носителя, которая будет летать в том числе в конфигурации с одним боковым ускорителем, причем большим — аналогичным по размеру и конструкции первой ступени. Судя по рендерам и характеристикам, конструкция ракеты очень похожа на конструкцию Falcon Heavy. У нее двухступенчатое строение с одним, двумя или тремя ускорителями первой ступени. В первой ступени используются девять двигателей, а также есть аэродинамические рули и выдвижные опоры для посадки на морскую платформу. В зависимости от конфигурации и возврата ступени (на платформу или сушу) у ракеты будет сильно различаться масса выводимой полезной нагрузки: от 32,2 тонны в версии с тремя ускорителями без их возврата до 5,1 тонны в версии с одним ускорителем и последующим возвратом на сушу.

Компания отмечает, что использование одного бокового ускорителя и соответствующая асимметрия усложнит процесс проектирования и управления ракетой. Главными проблемами i-Space называет сложность аэродинамического моделирования и смещение центра масс ракеты относительно центра тяги двигателей. В качестве решений компания предлагает увеличить диапазон дросселирования тяги двигателей, а также реализовать отклонение вектора тяги двигателей и создать качественную модель, описывающую поведение двигателей при совместном отклонении.

i-Space отмечает, что модульная конструкция в том числе с возможностью использования одного бокового ускорителя, а также возможность возврата ступеней позволит более гибко подбирать конфигурацию ракеты под массу запускаемых аппаратов и снизит стоимость разработки по сравнению с созданием трех отдельных ракет с разной выводимой массой.

В России тоже создают ракету с многоразовой первой ступенью, но с необычной схемой возврата. У ступени будет крыло, разворачивающееся после отделения от ракеты, турбореактивный двигатель и шасси, с помощью которых она будет садиться на взлетно-посадочную полосу подобно самолету.

Григорий Копиев