ЦНИИмаш забраковал метановую ракету для Восточного
Головная научная организация ракетно-космической отрасли — ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения» (ЦНИИмаш) — не поддержала проект строительства масштабного ракетно-космического комплекса с метановыми двигателями на космодроме Восточный. Тем не менее работы по метановой тематике ЦНИИмаш предлагает продолжить, создавая двигатели со сжиженным природным газом (СПГ) для ракеты сверхлегкого класса.
— В 2014 году самарский «Ракетно-космический центр «Прогресс» разработал аванпроект «Космический ракетный комплекс сверхтяжелого класса», в котором рассматривался вариант двухступенчатой ракеты-носителя (РН) грузоподъемностью на уровне 90 т, использующей СПГ и жидкий кислород в качестве компонентов топлива на обеих ступенях, — рассказали «Известиям» в пресс-службе ЦНИИмаша. — Из ракетных блоков первой ступени диаметром 3,6 м предполагалась возможность создания семейства с РН-лидером «Союз-5» среднего класса.
В отзыве на самарский аванпроект ФГУП ЦНИИмаш отмечено, что применение нового компонента топлива СПГ потребует «создания дополнительной инфраструктуры на космодроме Восточный, ориентированной на крупномасштабное производство и хранение данного вида криогенного топлива, а также сертификацию СПГ (с содержанием метана не менее 98%) как нового компонента топлива для ракетно-космической отрасли».
В итоге на Восточном метановый ракетный комплекс строить не планируют — там проектируют стартовую позицию для носителей «Ангара» с кислород-керосиновыми двигателями и в перспективе — с верхней водородной ступенью (для пилотируемого комплекса).
Но идея метанового двигателя не отвергнута: в ЦНИИмаше рассчитывают на продолжение разработок в двух направлениях.
— В рамках действующей Федеральной космической программы (ФКП) в научно-исследовательской работе (НИР) «Авангард» планируется разработка системного проекта по космическому ракетному комплексу (КРК) с ракетой среднего класса нового поколения на кислородно-керосиновом топливе, где в качестве альтернативного варианта может быть рассмотрено и метановое топливо, — заявили в ЦНИИмаше. — Эти системные исследования планируется проводить в 2017 году с привлечением ведущих КБ отрасли: РКЦ «Прогресс», РКК «Энергия», ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, ГРЦ им. академика В.П. Макеева. По результатом исследований будет разработан проект тактико-технического задания на создание КРК с носителем среднего класса нового поколения в части разработки в 2018 году эскизного проекта в обеспечение опытно-конструкторской работы «Феникс».
В целом в руководстве ЦНИИмаша считают целесообразным начать внедрение и отработку нового экологически безопасного компонента топлива — СПГ с создания ракеты-носителя сверхлегкого класса.
— В ФКП в рамках НИР «Авангард» («Флагман») запланирован выпуск системного проекта по такому типу носителя, — подчеркивают в пресс-службе предприятия.
Возможность использования метана в качестве ракетного топлива изучалась еще в СССР. В России тема метановых двигателей прорабатывалась химкинским НПО «Энергомаш», воронежским Конструкторским бюро химавтоматики и самарским ЦСКБ «Прогресс». В 2012 году в НПО «Энергомаш» прошел научно-технический совет по созданию ракетного двигателя, работающего на природном газе, где было предложено начать разработку однокамерного двигателя тягой в 200 т на топливе «жидкий кислород — сжиженный метан».
ЦСКБ «Прогресс» представило свое видение метановой ракеты будущего, подчеркивая, что предлагаемое горючее обладает по сравнению с керосином более широкой сырьевой базой 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.
В ЦСКБ уже ощущают проблемы производства ракетного 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.
В ЦСКБ «Прогресс» посчитали, что использование двигателей на СПГ позволит «обеспечить относительно низкую стоимость пуска — в 1,5–2 раза ниже, чем на керосиновых двигателях, высокую экологичность, более высокие удельные характеристики, единый тип двигателя и топлива «СПГ + жидкий кислород», что значительно упростит наземную инфраструктуру».
Главный конструктор НПО «Энергомаш» Владимир Чванов ранее заявлял «Известиям», что с конструкционной точки зрения метан привлекателен при создании многоразовых носителей.
— Чтобы освободить полости двигателя, нужно только пройти цикл испарения — то есть двигатель легче освобождается от остатков продуктов, — пояснял Чванов. — За счет этого метановое топливо более приемлемо с точки зрения создания двигателя многоразового использования и летательного аппарата многоразового применения. В то же время 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.
Метановый двигатель упоминают применительно к полетам на Марс: считается, что марсианскую ракету есть смысл комплектовать метановым двигателем, так как метан можно синтезировать из воды и двуокиси углерода из атмосферы Марса.
