Нова ера в космонавтиката: Щатите разработват ракетен двигател на твърдо гориво, който може да се използва многократно

Традиционните ракетни двигатели с твърдо гориво, прости и мощни, имат сериозен недостатък: те не могат да бъдат изключени и запалени отново след изстрелването – горивото изгаря наведнъж. Американската аерокосмическа корпорация Aerospace разработва метод за повторно стартиране на ракетен двигател на твърдо гориво по време на полета с помощта на наносекундни импулсни плазмени разряди. Разработката е на етап лабораторни експерименти.

Ракетните двигатели на твърдо гориво нямат турбопомпи, тръбопроводи и клапани, лесни са за производство, могат да се съхраняват с години и дават огромна тяга при малка маса. Ето защо те се използват в ракетните ускорители, балистичните ракети и горните степени. Но те все пак имат недостатък: след изстрелването горивото не изгаря до края. Не можете да направите пауза, да изчакате да достигнете желаната орбита и да включите двигателя отново. За мисии с няколко включвания (например за извеждане на апарата на геостационарна орбита след пасивен полет) конструкторите трябва да използват течни или хибридни двигатели, които са по-сложни и скъпи.

Наносекунден импулсен плазмен разряд се създава чрез подаване на кратък импулс с високо напрежение към електродите. Генерира се нискотемпературна плазма, която, както показват експериментите, засилва и модулира химичните реакции. Чрез прилагане на импулси в правилните моменти е възможно да се инициира горене, да се потуши и да се инициира отново – с други думи, да се създаде двигател на твърдо гориво, който може да се рестартира. В същото време е необходимо минимално количество електроенергия.

Изследователите използват специално гориво на базата на йонно-течни полимери – клас материали, които съчетават термичната стабилност на йонните течности с механичната здравина на полимерите. Подобно гориво остава стабилно и електрохимично активно в широк температурен диапазон, което е от решаващо значение за космическите условия, пише IE.

Импулсно-разрядният двигател запазва механичната простота: няма клапани, турбопомпи и сложна система за доставка. Но той обещава гъвкавостта на двигателя с течно гориво – например възможността за прекъсване на горенето в случай на авария. Освен това съставът на горивото може да бъде адаптиран към конкретната мисия. За разлика от традиционните ракетен двигател с твърдо гориво новият двигател потенциално позволява промяна на профила на тягата.

Както заявяват авторите, „това постижение ще подобри значително маневреността и възможностите на сателитите“, като същевременно ще остане в парадигмата на простото и надеждно твърдо гориво.

Успешното тестване на тази технология ще има огромно отражение както върху комерсиалните космически полети, така и върху отбранителния сектор. В сферата на ракетите прихващачи и системите за противоракетна отбрана, възможността за гасене и рестартиране на твърдогоривен двигател позволява на ракетата да извършва сложни маневри за промяна на траекторията в горните слоеве на атмосферата, спестявайки ценна енергия за финалната фаза на прехващане. За нуждите на космонавтиката това решение обещава създаването на много по-евтини, леки и безопасни степени за горно ускорение на ракети и модули за кацане на Луната и Марс.