На сегодняшний день у ракет-носителей есть несколько существенных недостатков, один из которых — ограниченная грузоподъёмность из-за необходимости нести на себе баки с топливом окислителем. Достижение необходимых для выхода на орбиту скоростей предполагает наличие определённого количества топлива. Именно из-за этого используются многоступенчатые РН вместо одноступенчатых — выход в космос разделён на этапы, на которых требуется определённый импульс, чтобы преодолевать притяжение на каждом из них. Чем выше РН от поверхности Земли, тем меньший импульс требуется, а значит можно использовать менее тяговитые двигатели, потребляющие меньше топлива, если сбросить отработавшие тяжёлые части. Святым Граалем, к которому стремится #космонавтика , является одноступенчатый орбитальный аппарат, на котором вы просто взлетаете, летите в космос, а затем возвращаетесь и повторно используете систему. Но #физика непреклонна — чем больше груза вы хотите вывести на орбиту, тем больше надо взять с собой топлива, что снижает конечную грузоподъёмность РН. Но что, если практически не брать с собой окислитель на первом этапе пуска, когда его расходуется больше всего, заменив его атмосферным кислородом?
Вообще, стремление преодолеть проблему ограниченной грузоподъёмности ракет-носителей существует давно. Воздушно-реактивные двигатели различных модификаций разрабатываются с середины прошлого века, но их основное ограничение заключается в том, что для запуска их работы необходимо набрать определённую скорость, чтобы встречный поток воздуха создавал необходимое давление в камере сгорания, то есть система всё равно получалась многоступенчатой, так как необходим аппарат, скажем, самолёт, на начальном этапе запуска. Так или иначе, все эти разработки, включая прямоточные воздушно-реактивные двигатели с компактными ядерными установками в качестве источника энергии, ушли в отставку и, видимо, зря.
Аарон Дэвис (Aaron Davis), специалист по авиационным боеприпасам в отставке, основал в 2018 году компанию Mountain Aerospace Research Solutions, чтобы проверить не покидающую его идею воздушно-реактивного двигателя. Как признаётся сам Дэвис, он нанял Скотта Стегмана (Scott Stegman), инженера-механика в Northrop Grumman, чтобы тот доказал, что идея не рабочая. Оказалось, что двигатель должен был работать. Согласно расчётам Стегмана, полноразмерный двигатель, получивший наименование Fenris, может уменьшить количество окислителя, который РН должна нести на себе, примерно на 20%, что обеспечит огромный прирост эффективности. В итоге, 26-го мая 2020 года был получен патент на этот двигатель.
Fenris уже прошёл первое испытание, показав работоспособность своей схемы. Справедливости ради следует сказать, что на видео с этого испытания хорошо видно отсутствие упорядоченной структуры реактивной струи, так что сейчас речь идёт не об измерении эффективности, а о работоспособности в принципе. Дэвис и Стегман так и говорят: «мы хотели убедиться, что ракетный двигатель с отверстиями на обоих концах действительно будет работать». А вот следующие испытания, по их словам, будут направлены на проверку расчётов, согласно которым, Fenris способен достичь более 600 секунд удельного импульса.
Если это действительно так, то нас ждёт самая настоящая революция в ракетостроении, ведь мировой рекорд, который сейчас принадлежит NASA, составляет 542 секунды, а большинство действующих РН имеют удельные импульсы около 350 секунд. Да и рекорд этот был получен на весьма экзотической троице «литий-водород-фтор», которая довольно токсична и взрывоопасна, так что о реальном применении речь не идёт. Что ж, остаётся пожелать удачи этим энтузиастам и, по словам Дэвиса, если Fenris успешно пройдёт намеченные испытания, после чего удастся найти партнёра для запуска, то уже в 2022 году мы вполне сможем увидеть его лётные испытания. Подписывайтесь на S&F, чтобы первыми узнавать самое интересное из мира науки, техники и технологий, и делитесь ссылкой на него с друзьями и в социальных сетях. Ещё к моему каналу в Telegram привязан уютный чатик для дискуссий на научные темы. Берегите себя и своих близких. Спасибо, что читаете.