Ученые Пермского Политеха создали математическую модель установки для подводного запуска космических ракет. Этот способ поможет зондировать Землю без вреда для экологии. Двигатели ракеты будут включаться на безопасном расстоянии от ее поверхности. Подробные расчеты исследователи предоставили впервые.

Запускать ракеты с помощью гидростатического напора предлагали давно, но математические модели полета ученые пока не разрабатывали. Мы проанализировали подводный старт с помощью установки, которая разгоняет ракету с помощью напора столба воды, – рассказывает одна из разработчиков, студентка 5 курса аэрокосмического факультета Пермского Политеха Светлана Шестакова.

Опасные химические выбросы в атмосферу при таком запуске снизятся за счет того, что двигатель включится на отдаленном расстоянии от поверхности Земли. Кроме того, разработка уменьшит акустическое загрязнение окружающей среды, так как звук во время полета будет глушиться в шахте.

По словам разработчиков, подводный запуск ракеты экономически выгоден: не нужно будет отводить горячую газовую реактивную струю от оборудования и обеспечивать дополнительную защиту. «Холодный старт» позволит упростить конструкцию и уменьшить размеры пусковой установки, а также увеличить массу полезной нагрузки ракеты.

Математическая модель пермских ученых позволила исследовать влияние глубины погружения ракеты, величины ее нагрузки и диаметра шахты на максимальную скорость движения. Установка предполагает плавучую платформу, которая удерживает всю конструкцию на плаву; пусковую шахту; ракету; пусковой поршень; насос, откачивающий воду из трубы; насосный и входной клапаны. Она может работать в комбинации с прямоточным воздушно-реактивным, твердотопливным и жидкостным ракетным двигателем.

Предполагается, что запуск ракеты будет происходить за счет давления столба воды на пусковой поршень. Сначала из затопленной в водоеме шахты откачают жидкость через клапан с помощью насоса. В полость трубы будет установлен поршень, на который поставят ракету. При открытии входного клапана поток воды попадет в установку и придаст ракете ускорение. Двигатели аппарата включатся уже после вылета из шахты, на безопасном расстоянии от Земли. Чтобы избежать перегрузок, которые действуют на ракету, мы предложили регулировать подачу воды, – поясняет разработчица.

Матмодель показала возможности установки при различных параметрах запуска ракеты. Расчеты разработчики Пермского Политеха произвели с помощью инженерного программного обеспечения Mathcad. Ученые определили, при каких условиях ракета может развивать максимальную скорость в 155,8 м/с. Такими параметрами стали глубина шахты 300 м и диаметр 1,4 м; масса космического аппарата с поршнем составила 3 тыс. кг, а давление и температура воздуха в трубе – 1,013∙10⁵ Па и 293 К. Ракета набирает скорость практически в момент выхода из шахты за 2,1 секунды.

По мнению ученых, модель может стать частью проекта дистанционного зондирования Земли из космоса.