Крупнейший в России производитель ракетной техники — самарское ЦСКБ «Прогресс» — представило свое видение ракеты будущего — перспективного носителя сверхтяжелого класса, призванного помочь РФ реализовать амбиции по колонизации Луны. Самарцы выдвигают оригинальную идею, предлагая создать «метановую ракету» — носитель, все двигатели которого работают на сжиженном природном газе (СПГ).
«Средства выведения сверхтяжелого класса предлагается создавать с использованием двигателей на компонентах топлива «СПГ + жидкий кислород», — говорится в материалах ЦСКБ, представленных в Роскосмос.
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, утверждают разработчики.
В ЦСКБ понимают, о чем говорят, когда упоминают проблемы производства 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.
«Использование двигателей на СПГ позволит обеспечить относительно низкую стоимость пуска — в 1,5–2 раза ниже, чем на керосиновых двигателях, — говорится в обосновании концепции от ЦСКБ, — высокую экологичность, более высокие удельные характеристики, единый тип двигателя и топлива «СПГ+ жидкий кислород», что значительно упростит наземную инфраструктуру».
Возможность использования метана в качестве ракетного топлива рассматривается уже на протяжении десятков лет, однако сейчас есть только стендовые варианты и экспериментальные образцы таких двигателей. Например, в химкинском НПО «Энергомаш» исследования в части использования сжиженного газа в двигателях велись с 1981 года. Прорабатываемая сейчас в «Энергомаше» концепция предусматривает разработку однокамерного двигателя тягой в 200 т на топливе «жидкий кислород — сжиженный метан» для первой ступени перспективного носителя легкого класса.
— 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, — объясняет главный конструктор НПО «Энергомаш» Владимир Чванов. — С конструкционной точки зрения метан привлекателен. Чтобы освободить полости двигателя, нужно только пройти цикл испарения — то есть двигатель легче освобождается от остатков продуктов. За счет этого метановое топливо более приемлемо с точки зрения создания двигателя многоразового использования и летательного аппарата многоразового применения, — говорит он.
В Роскосмосе пока официально не комментируют представленную концепцию «метановой ракеты», отмечая, что все предложения в Федеральную космическую программу должны пройти экспертизу.
— Явных преимуществ у метана как у ракетного топлива нет, — считает специалист Роскосмоса по двигателям, не пожелавший упоминания своего имени, — в то же время, если наша ракетно-космическая промышленность всерьез увлечется метаном, мы рискуем проиграть конкуренцию США, где система SLS (Space Launch System — сверхтяжелая ракета-носитель для пилотируемых экспедиций за пределы околоземной орбиты) создается с использованием уже проверенных на шаттлах твердотопливных ускорителей. У них первый полет SLS намечен на 2017 год. У нас сверхтяжелый носитель, если начнем для него делать принципиально новый для нас двигатель, дай бог, появится году к 2030.
По мнению члена-корреспондента Российской академии космонавтики имени Циолковского Андрея Ионина, такие преимущества, как низкая цена топлива и его экологичность, вряд ли могут иметь решающее значение.
— В общей стоимости пусковых услуг топливо — это доли процента, тут сильно не сэкономишь. Экологичность тоже не столь существенна, потому что ракеты летают относительно редко. Самолеты летают на керосине каждый день в огромных количествах — если раз в две недели ракета полетит на керосине, я не думаю, что это окажет сильное влияние на экологию, — отмечает он.