Австралийцы разработают гиперзвуковой водородный самолет-носитель для запуска спутников

Австралийская компания Hypersonix Launch Systems разрабатывает экологически чистую многоразовую систему для доставки малых спутников на низкую околоземную орбиту. Система будет работать по принципу воздушного старта и состоять из трех ступеней: ракетного ускорителя, обеспечивающего начальный набор высоты и разгон до 5 Махов, гиперзвукового самолета, способного развивать скорость 12 Махов, и запускаемой с него небольшой ракеты для вывода груза на орбиту. В качестве топлива система будет использовать водород, полученный из воды за счет солнечной энергии. После запуска первая ступень, оснащенная крылом и хвостовым оперением, и гиперзвуковой аппарат-носитель будут возвращаться и совершать посадку на шасси на обычную взлетно-посадочную полосу для обслуживания, дозаправки и повторного использования. Компания планирует первый полет полноразмерного 12 метрового прототипа гиперзвукового самолета на конец 2024 года, сообщает издание New Atlas.

С каждым годом растет число запускаемых на околоземную орбиту небольших искусственных спутников. К примеру, одна только компания SpaceX запустила за последние три года более 2000 спутников Starlink, предназначенных для предоставления услуг спутникового интернета, а их главный конкурент на этом рынке, телекоммуникационная компания Oneweb, располагает на данный момент 394 спутниками и планирует увеличить их численность до более чем 600 в ближайшем будущем. Если существующая тенденция роста числа запускаемых малых спутников сохранится, то по прогнозам к 2030 году их количество на низкой околоземной орбите может приблизиться к 50000. Очевидно, что возрастающий спрос на доставку новых спутников на орбиту может привести к значительному росту числа запусков ракет-носителей. В связи с этим все чаще возникают вопросы о возможном негативном влиянии продуктов сгорания ракетного топлива на верхние слои атмосферы, экологию и даже климат планеты.

Австралийская компания Hypersonix Launch Systems из города Брисбен планирует создать экологически чистую многоразовую систему для доставки небольших грузов на низкую околоземную орбиту. Разрабатываемая ими в сотрудничестве с Университетом Сиднея трехступенчатая система под названием Wirraway будет состоять из ракетного ускорителя Boomerang и гиперзвукового самолета Delta-Velos Orbiter, который будет нести третью ступень — небольшую ракету с размещенной под обтекателем полезной нагрузкой. В качестве топлива планируется использовать «зеленый» водород, получаемый из морской воды с помощью солнечной энергии, поэтому предполагается, что основным продуктом, образующимся в результате работы двигателей, будет водяной пар, что позволит снизить последствия для экологии от возрастающей частоты запусков. 

Полет системы Wirraway будет происходить по следующей схеме: после старта первая ступень поднимает аппарат Delta Velos Orbiter на высоту до 20 километров и разгоняет его до скорости в 5 Махов, необходимой для запуска четырех водородных гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей, после чего самолет отделяется от ракетного ускорителя и продолжает самостоятельный подъем до высоты более 40 километров, набирая при этом скорость 8-12 Махов. Затем происходит отделение от самолета-носителя и зажигание двигателей ракеты третьей ступени, которая выводит полезную нагрузку на орбиту, в то время как носитель Delta-Velos направляется к месту посадки. Аэродинамический полет, по словам разработчиков, существенно расширяет возможности системы Wirraway, так как позволяет компонентам  системы не только возвращаться к месту старта, что устраняет необходимость в отдельной площадке для приземления, но и изменять траекторию во время полета без существенных затрат топлива, так как самолет Delta-Velos может поворачивать в воздухе, чтобы выйти на нужную траекторию вне зависимости от первоначального направления, в котором произошел пуск. 

До создания полноразмерной версии гиперзвукового самолета-носителя Delta Velos Orbiter разработчики планируют испытать необходимые технологии и инженерные решения на двух прототипах меньшего размера. Первый из них, под названием Dart AE будет иметь 2,8 метров в длину и дальность полета 500 километров. Он будет оснащен одним водородным гиперзвуковым прямоточным двигателем SPARTAN, который создан с учетом опыта, полученного в результате работы совместного американо-австралийского проекта по исследованию гиперзвукового полета HiFiRe и программы HyShot. Двигатель имеет простую конструкцию без подвижных частей, изготавливается из легкого и жаропрочного композита с керамической матрицей с помощью технологий 3D печати и может использоваться многократно. 

Второй прототип Delta-Velos Demonstrator весом 2,5 тонны будет иметь дельтавидное крыло с размахом 2 метра. Длина его фюзеляжа составит 5,5 метров, а диаметр 60 сантиметров. Количество прямоточных двигателей SPARTAN возрастет до четырех, а прототип будет способен нести полезный груз весом 50 килограмм. Планируется что второй прототип совершит полет уже в четвертом квартале 2023 года, после чего инженеры Hypersonics приступят к созданию полноразмерного 12 метрового самолета с размахом крыла 3,5 метра, который, как предполагается, будет готов к первому полету в конце 2024 года.

Первая ступень Boomerang планируется возвращаемой и многократно повторно используемой. Аналогично закрытому проекту ALV, над которым ранее работали компании Heliaq и Australian Droid and Robot, ракету хотят оснастить крылом и хвостовым оперением, которые позволят ей маневрировать в воздухе во время возвращения, а также колесным шасси для посадки на обычную взлетно-посадочную полосу. Каких-либо подробностей относительно будущих характеристик ускорителя Boomerang, а также третьего компонента системы Wirraway пока не сообщается. В дальнейшем в Hypersonix Launch Systems планируют использовать полученный опыт для разработки гиперзвуковых летательных аппаратов и для перевозки пассажиров.

Недавно были раскрыты технические характеристики разрабатываемой в России сверхлегкой ракеты-носителя «Иркут», одну из модификаций которой планируют оснастить поворотным крылом. Частично многоразовая версия будет способна доставить 398 килограмм груза на низкую околоземную орбиту и 60 килограмм на геостационарную.

Андрей Фокин