В эти дни, как известно, проходит самый престижный международный Парижский авиасалон Ле Бурже и потому новости об авиакосмических инновационных проектах особенно актуальны и востребованы. Двигаясь в ногу со временем, NNN предлагает Вашему вниманию две статьи о настоящих чудесах инженерной мысли. Первая статья посвящена проекту космоплана Skylon (вторая статья посвящена проекту самолета-ракеты ZEHST). На орбиту напрямую с аэродрома, одной ступенью, с минимальными затратами — таковы цели этого проекта, созревающего в Великобритании. Для его реализации потребуется сделать много шагов, но недавно Европейское космическое агентство (ESA) подтвердило — технических ошибок и конструктивных препятствий тут нет.

В продолжение своей поддержки проекта компании Reaction Engines и по просьбе космического агентства Великобритании ESA провело экспертную оценку документации по многоразовому космоплану Skylon.

Рис. 1. По замыслу британцев, 84-метровый космолёт будет летать в автоматическом режиме, а в отдалённой перспективе — и в пилотируемом (иллюстрация Reaction Engines).

По информации BBC, специалисты не обнаружили никаких конструктивных и теоретических накладок, которые могли бы погубить замысел. Следующий этап работ — наземные испытания отдельных элементов, а затем и полнофункциональных прототипов многорежимных двигателей Sabre для «Скайлона».

Рис. 2. Грузоподъёмность челнока Skylon при выводе спутников на низкую орбиту должна составить 12–15 тонн. В дальнейшем, мечтают авторы проекта, этот аппарат сможет участвовать в доставке грузов на орбитальные базы. А последние, мол, послужат платформами для сборки крупных межпланетных кораблей, к примеру, для марсианской миссии (иллюстрации Reaction Engines).

Эти инновационные агрегаты — ключ к проекту, который замахнулся на нечто грандиозное. Skylon должен взлетать с обычной аэродромной полосы, как самолёт, и на начальном этапе разгоняться, используя кислород из атмосферы (топливом послужит водород). Лишь по достижении скорости в 5,5 М и высоты в 26 километров аппарат перейдёт на питание кислородом из собственных баков, чтобы выйти на орбиту.

Садиться «Скайлон» тоже будет по-самолётному. Таким образом, британский космоплан не только должен выходить в космос без применения разгонных ступеней, внешних ускорителей или сбрасываемых топливных баков, но и осуществлять весь этот полёт, используя один и тот же двигатель (в количестве двух штук) на всех этапах, начиная с рулёжки по аэродрому и заканчивая орбитальным участком.

Рис. 3. Основные элементы гибридного многорежимного аэрокосмического двигателя Sabre (иллюстрация Reaction Engines).

Критическим элементом самого универсального двигателя служит теплообменник, который за сотую долю секунды охлаждает поступающий на гиперзвуке забортный воздух с 1000 градусов Цельсия до минус 130 градусов.

У Reaction Engines имеется некая «секретная технология», позволяющая при таком скоростном охлаждении воздуха избежать появления кристалликов льда, способных вывести теплообменник из строя. Сотрудники ESA пронаблюдали за работой прототипа такой системы в лаборатории компании и могут подтвердить — она работает.

Рис. 4. Прототипы теплообменников и небольшая криогенная аэродинамическая труба, в которой британцы тестируют крошечный фрагмент такого устройства. Полноразмерный теплообменник будет весить больше тонны и сможет отбирать у проходящего воздуха 400 мегаватт тепла при движении потока с 5 скоростями звука и более (фотографии Reaction Engines).

Нынешним летом британцы намерены испытать на стенде увеличенный вариант теплообменника в комбинации с обычным реактивным двигателем. В дальнейшем Reaction Engines планирует построить полный вариант Sabre и протестировать его на земле, с демонстрацией перехода между воздушно-реактивным и чисто ракетным режимом.

Рис. 5. Испытательная база Reaction Engines содержит реактивные двигатели и криогенное оборудование, необходимое для тестирования различных аспектов работы будущего многорежимного мотора (фотографии Reaction Engines).

Такое уникальное умение поможет «Скайлону» доставлять грузы в космос с минимальными затратами. Но ещё больший интерес вызывает другая, гипотетическая пока версия космоплана. Если раньше британцы всё больше рассуждали о его чисто грузовой ипостаси, то теперь специалисты компании-разработчика изучают возможность конверсии машины под пилотируемые полёты.

Фактически аппарат Skylon останется прежним, просто в его грузовой отсек предлагается вставлять обитаемый модуль — SPLM (Skylon Payload & Logistics Module). Он будет оснащён стыковочным узлом, совместимым с таковыми на МКС. В различных исполнениях модуль этот может вмещать от пяти до сорока человек, а также до трёх тонн груза. Это будет или багаж пассажиров, совершающих космические трансконтинентальные перелёты, или припасы для Международной космической станции.

Рис. 6. В различных вариантах обитаемый отсек может содержать разные компоненты для размещения грузов и пассажиров в той или иной пропорции. При необходимости аппарат сможет оставаться на орбите пару недель и работать в качестве туристического лайнера (иллюстрации Reaction Engines).

По заключению ESA, аппарат вполне может быть построен с применением современных технологий. Правда, для создания настоящего космоплана британцам ещё нужно будет найти инвестиции в районе $9–12 миллиардов. Но и цель заманчива — в теории космоплан Skylon должен снизить стоимость вывода грузов на орбиту примерно в 15–50 раз.

Рис. 7. В верхней части SPLM конструкторы предлагают сделать иллюминаторы. Хотя при взлёте и посадке створки грузового отсека «Скайлона», в котором окажется пассажирский модуль, будут закрыты, во время полёта по орбите их можно будет открыть, а сам космический челнок повернуть «на спину», чтобы пассажиры могли полюбоваться Землёй (иллюстрации Reaction Engines).

Директор Reaction Engines и главный автор технологии двигателей Sabre, инженер Алан Бонд (Alan Bond), и не рассчитывает, что необходимые средства найдутся у государства. Он надеется на частные вложения.

Но зато правительство, по словам Бонда, уже высказало готовность помочь компании в другом — утрясти вопросы сертификации аппарата, подтверждения его соответствия разным аспектам международного космического права, в общем — посодействовать введению необычной системы в эксплуатацию.