Германский центр авиации и космонавтики (DLR) начал разработку концепта возвращаемой крылатой первой ступени ракеты, которая будет захватываться при спуске специальным самолётом и возвращаться на землю.
В заявлении 20 марта DLR сообщило, что работа рассчитана на три года. Результатом должен стать проект «ловца ракет». В работе примет участие международная команда инженеров, которая будет использовать опыт DLR в моделировании и лётных экспериментах. Проект получил название FALCon – Formation flight for in-Air Launcher 1st stage Capturing demonstration, что переводится как «Групповой полёт для демонстрации захвата первой ступени в воздухе».
Мартин Сиппель (Martin Sippel), руководитель проекта FALCon в DLR, рассказал, что Европейская комиссия выделила 2,6 миллиона евро. Хотя это очень незначительное финансирование для разработки ракеты-носителя, у проекта есть все шансы достичь успеха и с этой суммой, поскольку в первоначальных испытаниях будут использоваться беспилотники. По словам Сиппеля, идея захвата ракетной ступени во время её спуска пришла в голову инженерам при оценке возможностей снижения массы ракеты.
Управляемая посадка по типу первой ступени ракеты Falcon 9 компании SpaceX требует дополнительного топлива для торможения ступени при возвращении на Землю. Если же оснастить первую ступень крыльями, она сможет садиться, как планёр. А это, в свою очередь, позволит взять больше топлива для доставки полезной нагрузки на орбиту. «Если ступень возвращать на буксире, мы сэкономим на массе двигательной установки для посадки», – объясняет Сиппель. – «А это даёт нам преимущество в мощности ступени».
По словам Сиппеля, программа FALCon сейчас находится на начальном этапе, поэтому полный объём затрат на неё ещё не определён. Если результаты предварительных изысканий признают имеющими потенциал, DLR рассмотрит участие проекта в программе Европейского космического агентства (ESA) Future Launchers Preparatory Program («Подготовительная программа ракет-носителей будущего»).
Два года назад ESA включило проект многоразового двигателя Prometheus, разработанного французским космическим агентством (CNES), в Future Launchers Preparatory Program. Этот важный шаг может привести в будущем к установке данного двигателя на новый европейский носитель Ariane 6, либо другую ракету нового поколения.
По словам Сиппеля, проект FALCon не целиком зависим от решения Европейской комиссии по его финансированию. Другие партнёры внесут свой финансовый вклад в программу – Институт машиностроения при Болгарской академии наук, компания Drone Rescue Systems (Австрия), Embention (Испания), soft2tec (Германия), Фон Кармановский институт гидродинамики (Бельгия) и Astos Solutions (Румыния).
Сиппель уточнил, что график развития FALCon пока предварительный и может быть проработан более детально по мере развития проекта. «Если нам повезёт с получением финансирования, мы, вероятно, сможем достичь как минимум 6-го уровня технологической готовности к 2028 году. Таким образом, проект многоразовой первой ступени нового поколения может быть реализован уже к 2035 году», – комментирует он.
DLR – не единственная организация, рассматривающая альтернативы технологии посадки ступеней на двигателях как способ получить многоразовый носитель.
United Launch Alliance (ULA) также заявила о планах по разработке концепции возвращения первой ступени ракеты Vulcan с использованием двигателей. ULA планирует оснащать свою посадочную ступень сверхзвуковым надувным тормозом и парашютным крылом. Ступень должна эвакуироваться в воздухе вертолётом.
Концерн Airbus ещё в 2015 году предложил крылатую систему для возвращения двигателей первой ступени. Минус этой схемы – снижалось количество полезной нагрузки по сравнению с одноразовыми системами. Сегодня Airbus строит ракеты семейства Ariane 5, а также создаёт будущий носитель Ariane 6 совместно с Safran.
В 2018 году Сиппель и другие партнёры по FALCon писали, что перспективная оценка метода перехвата ступени в воздухе показала, что можно создавать небольшие многоразовые ступени, не поступаясь грузоподъёмностью, в отличие от крылатых возвращаемых ступеней.
По их данным, наиболее перспективная методика захвата ступени требует использования «аэродинамически управляемого захватного устройства», которое несёт под фюзеляжем специальный самолёт. Устройство подцепит спускающуюся ступень на безопасном расстоянии от самолёта. Сиппель с соавторами предложили использовать беспилотный автономный летательный аппарат для перехвата ступени на высоте от двух до восьми километров. «Для этой задачи можно использовать ранее используемый и специально переоснащённый авиалайнер», – пишут они.
По словам Сиппеля, название проекта – FALCon (в переводе с английского – «сокол») – хотя и похоже на название ракеты Falcon компании SpaceX, но имеет другое происхождение – сокол пикирует, чтобы словить свою добычу.
Источник: spacenews.com
Перевод: Dmitry Blackfield