В этом месяце газета South China Morning Post (SCMP) сообщила, что Китай планирует построить гигантскую рельсовую пушку для запуска своего космического самолета Tengyun, совмещающего функции электромагнитного запуска и гиперзвукового полета.
Китайская рельсовая пушка способная запускать космопланы и американский гиперзвуковой аппарат Talon-1 сошлись в гонке за потенциал вывода на орбиту недорогих космических аппаратов. Китайские ученые работают над новым методом вывода на орбиту космических аппаратов, сочетающим гиперзвуковой полет с электромагнитной технологией запуска. Фото: Weibo
Китайские ученые планируют с помощью гигантской электромагнитной "пусковой дорожки" разогнать гиперзвуковой самолет до скорости 1,6 Маха. После чего аппарат должен отделиться от "стартового трека", запустить двигатели и выйти в ближний космос со скоростью, в семь раз превышающей скорость звука, говорится в сообщении SCMP.
Космоплан Tengyun разрабатывается для доставки экипажей и грузов на орбиту, а также вывода спутников в космос. Он также может быть предназначен для выполнения других задач, в том числе для стыковки со спутниками, их захвата или наблюдения. По мнению авторов SCMP, ученые в рамках проекта Tengyun эффективно использовали электромагнитную технологию запуска, преодолев большинство проблем, связанных с гиперзвуковыми полетами.
Китайская корпорация аэрокосмической науки и промышленности (англ. China Aerospace Science and Industry Corporation, CASIC) построила двухкилометровый испытательный стенд для испытаний сверхскоростного вакуумного маглева в городском округе Датун, провинция Шаньси.
Согласно отчету SCMP, установка способна разгонять "тяжелые объекты" до скорости, близкой к 1 000 километров в час. Издание отмечает, что в ближайшие годы длина испытательного трека будет увеличена. Это позволит достичь максимальной рабочей скорости в 5 000 километров в час - чуть более 4 скоростей звука.
На фоне обвала рынка на $7 трлн Пекин активно скупает золото, толкая цены к рекордным максимумам
В этом месяце издание Warzone сообщило, что гиперзвуковой аппарат Talon-A (TA-1) американской компании Stratolaunch недавно совершил свой первый полет с комплектом испытательной полезной нагрузки у побережья Калифорнии.
Клиновидный беспилотный летательный аппарат, запущенный с огромного реактивного самолета Roc, продержался в воздухе около 200 секунд, достигнув сверхзвуковой скорости, близкой к 5 Махам, говорится в сообщении Warzone. Эксперты считают, что со временем он сможет достичь 6 Махов.
В отчете отмечается, что с 2018 года компания Stratolaunch сосредоточила усилия на развитии гиперзвуковых технологий, а не на космических запусках. В нем говорится, что для улучшения характеристик TA-1 компания рассматривает возможность дозаправки топливом в воздухе. Первый в истории полет TA-1 с приводом позволит сократить возможные риски для запуска второго многоразового прототипа, получившего обозначение TA-2.
Аэрокосмические аппараты TA-1 и TA-2, которые Агентство противоракетной обороны США планирует использовать в качестве репрезентативных моделей для поражения и перехвата гиперзвуковых угроз, являются полностью многоразовыми и оснащены трехколесными посадочными шасси для возвращения.
Хотя заявленное предназначение TA-1 - служить тренировочной мишенью для гиперзвуковой противоракетной обороны, элементы его конструкции и данные испытаний могут оказаться полезными при разработке космоплана Black Ice компании Stratolaunch, который, как ожидается, будет обладать расширенным потенциалом для возврата и ввода грузов на орбиту.
Tengyun — Китай создает гигантский рельсотрон для запуска гиперзвуковых орбитальных ракетопланов. На снимке: самолет Roc компании Stratolaunch. Между фюзеляжами закреплен аппарат Talon TA-1. Самолет поднялся в воздух 9 марта из воздушно-космического порта Мохаве в Калифорнии. Credit: Stratolaunch / Matt Hartman.
Между тем, концепция китайского космического самолета, запускаемого с помощью рельсотрона, по принципу действия аналогична электромагнитной катапульте (EMALS), установленной в том числе на авианосце Фуцзянь" ВМС НОАК и американских суперкораблях класса "Джеральд Форд".
В отличие от традиционных паровых катапульт, EMALS использует линейный индукционный двигатель для приведения в движение самолетов с полетной палубы. EMALS также позволяет запускать более тяжелые самолеты за более короткий период времени и при этом меньше подвергает износу планер летательного аппарата.
Тем не менее в материалах Международной конференции SARC-ACN за 2017 год Азим Сиг Кахлон и другие эксперты отмечают, что на один запуск EMALS может быть затрачено порядка 100 мегаватт энергии, что вполне достаточно для питания небольшого населенного пункта. Кахлон и его коллеги считают, что кораблю с конвенциональной двигательной установкой требуется гораздо больше паровых котлов для обеспечения этой энергии. А это отнимает место для другого жизненно важного оборудования.
Эксперты также обращают внимание на низкий коэффициент тепловой эффективности морских ядерных реакторов, которым необходимо генерировать энергию в гибком режиме, в отличие от реакторов наземного базирования, обеспечивающих стабильную максимальную мощность. Хотя китайский авианосец Fujian является единственным кораблем - за исключением ВМС США - обладающим технологией EMALS, она может быть ограничена традиционным источником энергии судна по сравнению с американскими атомными суперавианосцами, пишут авторы.
Вместе с тем, размещение технологии EMALS на суше может снять некоторые ограничения, связанные с традиционным для кораблей источником энергии, и позволит запускать более тяжелые грузы, требующие большей мощности, например, космические самолеты.
Talon-A, представленный здесь в виде художественного концепта, является одним из ряда новых гиперзвуковых аппаратов, которые будут запускаться с огромного самолета-носителя компании Stratolaunch. (Изображение предоставлено пресс-службой Stratolaunch)
Военный конфликт на Украине продемонстрировал стратегическую важность спутниковых группировок, стимулируя Вашингтон и Пекин к поиску экономически эффективных способов быстрого развертывания сразу нескольких спутников. Возможность оперативного запуска большой спутниковой группировки имеет важное значение для обеспечения космической связи, сбора разведданных, наблюдения, рекогносцировки, целеуказания и резервирования.
Исходя из этого, Сэм Бресник в своей статье Breaking Defense за август 2023 года отмечает, что Китай, скорее всего, уже обогнал Америку по количеству "тактически оперативных" космических запусков (TRSL) - способности в случае конфликта быстро заменить поврежденные или разрушенные спутники. Бресник утверждает, что американская космическая отрасль уделяет особое внимание увеличению полезной нагрузки, надежности и эффективности, а также запуску как можно большего числа космических аппаратов.
Он указывает, что все это привело к разработке крупногабаритных жидкотопливных ракет, запуск которых занимает много времени, требует сложных процессов позиционирования и заправки, а также сложного наземного оборудования. В отличие США, пишет Бресник - хотя у Китая тоже есть аналогичные жидкотопливные ракеты-носители - Пекин сосредоточился на разработке мобильных твердотопливных ракет, которые не нуждаются в сложной пусковой инфраструктуре.
В ближайшие 3 года в Китае может стартовать строительство Кругового Электрон-Позитронного Коллайдера
По словам Бресника, такие компактные ракеты, хоть и не способны нести такое количество спутников, как жидкотопливные РН, могут запускаться из самых разных мест, что делает их идеальным вариантом для замены поврежденных или разрушенных космических аппаратов. Он считает, что многоразовый орбитальный ракетоплан Китая Tengyun способен еще больше укрепить потенциал TRSL, хотя и столкнется с жесткой конкуренцией со стороны американских ракет многоразового использования.
Если говорить о стоимости, то Крис Дэник и его коллеги в материале для McKinsey & Company за апрель 2023 года пишут, что технологии многоразовых запусков, к которым относятся ракеты Falcon 9 и Falcon Heavy компании SpaceX, позволили снизить стоимость вывода полезной нагрузки на орбиту с 65 000 долларов США за килограмм до примерно одной тысячи.
Следует отметить, что Китай пока не продемонстрировал технологию многоразовых ракет. В этом месяце издание Space News сообщило, что Китайская корпорация аэрокосмической науки и техники (CASC) планирует запустить две возвращаемых ракеты-носителя в 2025 и 2026 годах. Дэник и другие указывают на исторически сложившееся отставание между первым полетом и достижением пиковой скорости запуска, что для средних и тяжелых аппаратов обычно составляет от пяти до девяти лет.
Это отставание может быть более выраженным для прототипов космических самолетов. При этом они отмечают, что исторический опыт может потерять свою актуальность по мере внедрения новых технологий и подходов к строительству.
Китай разрабатывает многоразовый орбитальный аппарат, способный выполнять самые разные задачи, в том числе и военного характера - атаковать зарубежные спутники, космические станции и перехватывать ракеты.
В то время как технология многоразового использования ракет является относительно зрелой, концепция космических самолетов по-прежнему находится на стадии испытаний, что в краткосрочной перспективе делает первый вариант запуска более популярным и жизнеспособным .