Ракета-носитель «Сатурн-5», отправившая людей к Луне, сжигала более двух миллионов литров керосина (RP-1) и жидкого кислорода (LOX), чего почти хватило бы для заполнения 50-метрового олимпийского бассейна.
Что только не рассматривалось в качестве ракетного топлива: от водорода до парафина. Само собой, не обошли инженеры стороной и одно из наиболее распространённых веществ на Земле — метан. Если на заре космонавтики его применение считалось неоправданным на фоне усложнения конструкции двигателей и требующейся для хранения инфраструктуры, то космическое будущее человечества многие связывают именно с метаном.
Самое главное, что метан является тем видом топлива, которое позволит перейти к многоразовости ракет-носителей.
Увеличение эффективности
Эффективность ракетного топлива в основном измеряется удельным импульсом. Тут всё просто — чем он выше, тем меньше расходуется топлива для получения требуемых характеристик по скорости и выводимой полезной нагрузке.
С одной стороны, метановый двигатель всего на 5% эффективней керосинового, но речь об одном и том же давлении в камере сгорания. Дело в том, что метановые двигатели могут работать при более высоких давлениях, что повышает их эффективность до 20% по сравнению с керосиновыми.
Отдельное преимущество метана заключается в том, что он создаёт избыточное давление в баках, что исключает необходимость в дополнительных системах наддува.
Чем осложняется переход на метан?
Основная проблема метана заключается в необходимости создания криогенной инфраструктуры для его хранения, что требует существенных затрат, на которые не готовы сходу пойти огромные неповоротливые государственные космические агентства.
Именно поэтому основные пути развития метановых двигателей закладывают частные космические компании, вроде SpaceX и Blue Origin.
Метан проложит дорогу на Марс
Атмосфера Марса на 95% состоит из углекислого газа, а под поверхностью скрывается водяной лёд. Собственно, это всё, что требуется для производства метана.
Развитие этих технологий уже заставило многих людей поверить в то, что полёт на Марс будет не в один конец, как считалось ранее. Колония на Красной планете может не только стать самодостаточной в плане энергообеспечения. Обеспечив необходимый объём производства, колонисты смогут с лёгкостью возвращаться на родную планету при необходимости, что может привести к гораздо более простой колонизации Марса, чем предполагалось.
Что самое интересное, всё это может быть намного ближе, чем нам кажется, и метан станет буквально дверью в новую эпоху в освоении космоса, в которой человечество станет мультипланетарным видом.
Как думаете, будущее ракетно-космической отрасли за метановыми движками?
Подписывайтесь на S&F, канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.