Микроракеты для большого космоса
25 мая с восточного мыса Новой Зеландии стартовала необычного вида черная ракета, которая попыталась добраться до космоса. Цели она достигла, поднялась на высоту свыше 100 км, но на орбиту ничего вывести не смогла: произошла авария на этапе работы второй ступени. Ракета Electron американо-новозеландской компании Rocket Lab стала одной из многих попыток частных предпринимателей покорить космос.
Ракеты, способные выводить считаные килограммы или десятки килограммов груза на низкую околоземную орбиту, – новое направление в развитии космонавтики. Ранее в этом не было никакого смысла, поскольку спутники и космические аппараты весили сотни килограммов или тонн. К микроракетам можно отнести разве что американскую Juno 1 – носитель, доставивший в космос наноспутник Explorer 1 массой 4 кг в 1958 году. Этот запуск имел чисто политический смысл: после успешного полета первого советского спутника США должны были продемонстрировать, что тоже обладают средствами доставки на орбиту.
Полезные «кубики» и земная электроника
В 2000-е годы развитие микроэлектроники открыло возможность создания многофункциональных наноспутников (от 1 до 10 кг) и микроспутников (от 10 до 100 кг). В США при Калифорнийском политехническом и Стэнфордском университетах еще в 1998-м разработали новый стандарт малых космических аппаратов CubeSat – спутники стандартного размера от 10 х 10 х 10 см, или 1U (unit). При необходимости «кубики» можно компоновать по 2, 3 или 6: такие варианты называются 2U, 3U, 6U. Поначалу технология развивалась как образовательный стандарт учебных аппаратов, но спустя несколько лет для CubeSat нашли и научное, и коммерческое применение. Успех стандарта объясняется возможностью использования типовых контейнеров для размещения сразу нескольких спутников на ракете. Таким образом, исчезла необходимость придумывать устройства размещения и отделения для каждого спутника.
В то же время в Университете Суррея в Великобритании задумались о применении в космосе более дешевой электроники индустриального класса. Из проекта выросла компания Surrey Satellite Technology, которая стала производить и запускать компактные спутники прикладного назначения в несколько раз меньше, легче и дешевле аналогичных аппаратов других производителей. Компания создала группировку Disaster Monitoring Constellation из спутников массой около 100 кг, снимающих земную поверхность в стандарте американских Landsat массой 2 т!
Развитие CubeSat и успех SSTL привели к появлению множества частных спутникостроительных компаний. Потребность в запуске 1–100-килограммовых спутников породила новую отрасль – проектирование и строительство микроракет. До настоящего времени малые спутники выводились конверсионными баллистическими ракетами при попутных запусках больших ракет, а также с Международной космической станции, но эта конкуренция не останавливает микроракетных романтиков.
Задача создать сверхлегкую космическую ракету с небольшим бюджетом на разработку и с небольшой рыночной стоимостью побуждает создателей отходить от традиционных конструкционных схем и искать подчас экзотические решения.
Чем необычнее – тем дешевле?
Огромный опыт строительства современных космических ракет привел к наиболее популярным на сегодня компоновкам. Большинство существующих носителей используют жидкое топливо: керосин/кислород, водород/кислород, гептил/ амил. Для начального разгона часто добавляют еще твердотопливные ускорители. Старт производится с космодромов на поверхности Земли. Самой экзотичной на сегодня серийной ракетой можно назвать Pegasus: она использует только твердое топливо и стартует из-под крыла самолета, выводя до 450 кг на низкую околоземную орбиту.