10.01.2024, 14:20
Игорь Байдов
9
37,2 тыс

Создан прототип ракетного двигателя, который «пожирает» части своей ракеты

❋ 4.1

Когда ракета-носитель расходует топливо, ее топливные баки становятся больше не нужны: они превращаются в мертвый груз. Кроме того, теряя топливный бак, теряются еще десятки миллионов долларов — стоимость двигателей, использующихся на ступени. «Ракеты‐самопожиратели», которые сжигали бы свои баки в качестве горючего, не только разрешили бы проблему мусора, но и сэкономили бы заказчикам огромные деньги. Группа инженеров из Великобритании впервые построила прототип ракетного двигателя, «питающегося» частями ракеты.

двигатель-самопожиратель
Испытание прототипа ракетного «двигателя-самопожирателя» / © Krzysztof Bzdyk

Топливные баки носителя — самая длинная его часть, они занимают больше 50 процентов длины ракеты и без них невозможен вывод в космос полезной нагрузки. Но масса самих баков — «мертвый груз», ее нельзя использовать для разгона. Поэтому она снижает эффективность ракеты-носителя, а также добавляет проблему космического мусора: чаще всего топливные баки одноразовые и сбрасываются после отработки топлива. 

Но если бы ракета использовала свои уже ненужные части в качестве топлива, носитель мог бы доставлять на орбиту еще больше важных грузов. Для «ракет‐самопожирателей» требовалось бы куда меньше горючего, и, следовательно, объем их баков был бы совсем иным.

Концепцию носителя, который «питается» своими же частями, впервые запатентовали в 1938 году, но его прототип так и остался на бумаге. В середине XX века подобную разработку было сложно реализовать с помощью тяжелых ракет, которые в то время осуществляли большинство космических запусков. Однако в наши дни, когда популярными становятся небольшие легкие ракеты, доставляющие на орбиту малые спутники, эту идею можно попытаться воплотить в жизнь.

Кшиштоф Бздык (Krzysztof Bzdyk) из Университета Глазго (Великобритания) и его коллеги создали небольшой прототип ракетного двигателя, «пожирающего» собственный топливный бак. Хотя прототип недостаточно мощный, чтобы поднять ракету с грузом, он все же хорошо показывает, что такая концепция работает. 

Исследователи показали разработку 10 января на научном форуме Американского института аэронавтики и астронавтики (American Institute of Aeronautics and Astronautics SciTech Forum) во Флориде. Двигатель назвали «Уроборос-3» (Ouroborous-3), в честь одного из древнейших символов — свернувшейся в кольцо змеи, кусающей себя за хвост.

Прототип состоит из двигателя, топливной пары пропан-кислород, а также пластиковой трубы, внутри которой хранится горючее, откуда затем оно попадает в двигатель. Когда топливо заканчивается, двигатель начинает «питаться» трубой, обеспечивающей до одной пятой от общего количества горючего. В результате возникает тяга примерно 100 ньютон — всего в четыре раза больше, чем требуется приложить усилий, чтобы раздавить яйцо.

Сейчас команда работает над созданием более крупного прототипа, который сможет обеспечить тягу около 1000 ньютон, что составляет одну шестую от необходимой для обеспечения им суборбитального полета (особо легкой ракеты) и примерно одну двадцатую для полета на орбиту.

Исследователи подчеркнули, что «двигатели-самопожиратели» могут не только повысить эффективность космических запусков, но и помочь решить проблему космического мусора, угрожающего спутникам и МКС. Если отработанные топливные баки, которые обычно сбрасываются в атмосферу или остаются на орбите захоронения, будут использоваться в качестве топлива, это может стать небольшим, но очень важным шагом к решению проблемы космического мусора.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.
Игорь Байдов
Автор публикует материалы по астрономии, археологии и палеонтологии. В текстах освещает современные открытия, теории и ключевые находки, представляя актуальные данные в научно-популярном формате.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Дзен и в последнюю очередь на VK
Предстоящие мероприятия
19 сентября, 18:54
Александр Березин

Новая порция американских военных материалов об НЛО содержит очередные видео летающих объектов неизвестной природы, аудиозаписи с попыткой анализа наблюдений таких объектов и показывает, что американские военные пытались запустить какие-то разработки, опираясь на опыт своих не самых приятных столкновений с НЛО. Причем некоторые военные, видимо, получили после контакта с этими объектами какие-то повреждения, в том числе вызывающие выпадение волос.

20 сентября, 11:11
Марк Чернов

На севере Египта археологи совершили двойное открытие: раскопали древний некрополь, а прямо поверх него — руины римского военного форта. Главной неожиданностью для ученых стало само наличие скальных гробниц в этом регионе. Вся Дельта Нила состоит из заиленной глинистой почвы, где подземное строительство казалось невозможным, однако древние мастера сумели найти редкие выходы твердой породы и высечь в них усыпальницы.

20 сентября, 14:10
Андрей Серегин

Археологической науке редко удается восстановить, как именно обустраивали древние погребения, ведь ткани, растительные наполнители и другие мягкие материалы почти не сохраняются. Недавно в могилах первых веков нашей эры на севере Польши ученые нашли остатки рогоза и шерстяной ткани, которые могли быть частью матрасов, подушек или мягкой обивки гробов.

16 сентября, 14:29
Татьяна Зайцева

Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.

15 сентября, 11:38
Evgenia Vavilova

Тренды здорового питания постоянно меняются, в том числе на основе научных исследований. Когда-то публика панически боялась жиров, но их реабилитировали. Гарвардская пирамида здорового питания рисовала сложные углеводы в основании пирамиды, а теперь они переместились к вершине. Возможно, и современную моду на приоритет белка придется пересмотреть.

14 сентября, 15:23
Татьяна Зайцева

Авторы нового исследования, возможно, нашли ответ на вопрос, почему естественный отбор не устранил из человеческого генома мутацию, повышающую риск такого тяжелого аутоиммунного заболевания, как волчанка. По-видимому, все дело в эволюционном компромиссе: уязвимость в одной сфере — расплата за преимущество в другой.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

29 августа, 16:51
Александр Березин

Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.

[miniorange_social_login]

Комментарии

9 Комментариев
Philip Oleynik
11.01.2024
О, как. Зуммеры изобрели твëрдотельный ускоритель.
    Philip Oleynik, вот только это не ТТРД. Там суть другая, вы невнимательно прочитали. В ТТРД сжигается твердое топливо, и газы через каналы выходят и идут в сопло. Тут же именно, что жрд. Только странный. Не уверен, что это будет использоваться, мне не очевидны преимущества сжигания топливного бака после израсходования жидких компонентов. Почему просто не отстрелить с помощью пироболтов? Конструкция проще гораздо и используется везде и всегда буквально. А тут еще и думать, как сжечь стенки ступени. Вот как это направить в камеру сгорания?
    +
      Еще 2 ответа
      Philip Oleynik
      12.01.2024
      Даниил Куденко, если честно, даже вчитываться не стал, т.к. идея сразу звучала сомнительно. Примерно как с "изобретением" очередного работающего термоядерного реактора с выходом энергии выше затраченного.
        Philip Oleynik, Ну, блин, тогда я не пойму, нафига вы вообще написали про ТТРД. Ну, блин, очевидно, что никто не подаст ТТРД, как изобретение, таким двигателям уже много лет. Это не ТТРД. Проект интересный (ну, тем, что совсем не типичный), но очень уж странный.
Из летающих к такому ближе всего твердотопливные двигатели - они по сути свои стенки сжигают в процессе работы. Или как у космоплана Берта Рутана "полутвердотопливный" двигатель с подачей окислителя. Или шуточный engine-rich mode у Маска, когда на тестах двигатели горели в избытке кислорода при неполадках с подачей керосина.
Как же их будут материть балистики и ребята рассчитывающие колебательные процессы. Колеблющийся объект переменной длинны
    Даниил Белоногов, если медленно, или достаточно равномерно, то колебательные процессы можно и нивелировать. Другое дело, что эффективность такого горючего непонятно из чего, плюс механизм измельчения, подачи, и прочая тоже нивелируют выигрыш от задумки. Не думаю, что за этим большое промышленное будущее. Проще поднять характеристики двигателя и ракеты в целом. Тем более речь о сверхлёгких носителях, их высоты орбит невелики, всё низкие; а ступени спокойно тормозятся в атмосфере и сгорают, не создавая проблем. По поводу баллистики вопрос к самому подходу: такая тяга достаточна для суборбиты, а бОльшая - для орбиты. Это реально смешно. Суборбита превратится в орбиту не величиной тяги, а временем её действия. Любая тяга хороша, вопрос лишь обеспечения конечной скорости; а какой тягой она достигается — это лишь выбор баллистиков и конструкторов. По такой формулировке видно, что ребята не от практических полётов :))
Пластиковый баллон для бытового газа (пропан-бутан) значительно дороже стального. Да ещë надо как то пластик сжечь в двигателе, о чëм в статье ни слова не сказано.
John Smith
10.01.2024
Еще один конкурент Маску) "В результате возникает тяга примерно 100 ньютон — всего в четыре раза больше, чем требуется, чтобы разбить яйцо. В среднем для раздавливания скорлупы куриных яиц необходимо приложить усилие 40-52 ньютона." Странная математика