«Вега» и «Майя» штурмуют космос: перспективные европейские метановые ракеты
Несколько дней назад итальянская компания Avio завершила огневые испытания второй ступени ракеты Vega C. Сегодня это предприятие является одним из двух основных европейских производителей космических средств выведения — наряду с французской ArianeGroup (бывшее совместное предприятие концернов Airbus и Safran), которая в свою очередь является главным подрядчиком по программе ракеты-носителя Ariane 6. Обе компании вынашивают проекты систем, использующих метан в качестве горючего.
«Майя» на биогазе
В 2021 году ArianeGroup создала дочернюю компанию MaiaSpace для разработки легких средств выведения, о которых мы уже писали. Ракета Maia («Майя») должна будет выводить на солнечно-синхронную полярную орбиту (ССО) полезную нагрузку в 1500 кг в одноразовом варианте и 500 кг в многоразовом. На первой ступени этого носителя, имеющего длину 50 м и диаметр 3,35 м, будут стоять три напечатанных на 3D-принтере кислородно-метановых двигателя Prometheus («Прометей»), а на второй — один такой двигатель с высотным соплом (в «вакуумном» исполнении). Разработчики предполагают в дальнейшем внедрить верхнюю ступень Colibriс на перекиси водорода и этиловом спирте, что позволит увеличить грузоподъемность до 4 т на низкой околоземной орбите и до 3 т на ССО.
Двигатель «Прометей» с тягой 100 тс (регулируется в диапазоне от 30% до 110%) разрабатывается компанией ArianeGroup по заказу ЕКА, которое в июне 2017 года выделило €85 млн в рамках «Программы подготовки к будущим средствам выведения» (Future Launchers Preparatory Programme, FLPP). Поскольку 63% финансирования на разработку двигателя поступило из Франции, страна ищет возможности применения силовой установки, которая создавалась фактически «про запас», без конкретного потребителя. Сейчас «Прометей» нацеливается на суборбитальный демонстратор Themis («Фемида»), а затем может быть установлен в усовершенствованных вариантах Ariane 6. Не исключено, что при нынешних темпах работ первой орбитальной ракетой под этот двигатель станет «Майя».
В период разброда и шатания по поводу направления движения ЕКА (напомним, до 2017 года европейские носители доминировали на мировом рынке коммерческих запусков на геостационарную орбиту, но впоследствии уступили первенство другим ракетам; в 2023 году пусковой провайдер Arianespace потерял статус единого поставщика пусковых услуг для ЕС) Франция решила максимально поддержать MaiaSpace. 26 сентября французское космическое агентство CNES заявило, что компания стала победителем конкурса на использование стартового комплекса «Союза ST» во Французской Гвиане (площадка ELS, Ensemble de Lancement Soyouz), фактически отобранного (приватизированного) европейскими санкциями у России.
CNES, эксплуатирующее европейский космодром, объявило конкурс на использование российской стартовой площадки. Хотя детали остальных пяти конкурсных предложений неизвестны, победу целенаправленно отдали «Майе», поскольку одним из требований была готовность носителя «минимальной грузоподъемностью» 1500 кг к эксплуатации в 2027 году.
Однако, чтобы избежать дальнейших конфликтов с европейскими партнерами, ЕКА может выбрать другую компанию, которая разделит стартовый комплекс с этой ракетой. MaiaSpace уже заявила о намерении стартовать из Куру, но не с площадки ELS, поскольку в противном случае ей придется вложить приличную сумму денег, чтобы адаптировать стартовый и технический комплекс под свои нужды (наблюдатели задаются вопросом: «Что станет с “тюльпаном”? А с большой мобильной башней обслуживания?»).
Первая ступень «Майи» будет многоразовой в стиле Falcon 9 с аэродинамическими решетчатыми рулями управления и четырехопорным посадочным шасси. Однако первые пуски будут в одноразовом варианте, и лишь позже планируется отработать «виртуальную» посадку в океан (как делала фирма SpaceX). На более позднем этапе первая ступень будет садиться на баржу в Атлантике, также как и у компании Илона Маска.
Интересной особенностью «Майи» будет использование «зеленого топлива» (биометана), в результате чего и возникло предложение переделать старт «Союза» в качестве меры по «сокращению углеродного следа». Первый запуск носителя запланирован на начало 2026 года.
«Зеленая» Vega Next
Решительная поддержка Францией компании MaiaSpace и, следовательно, ArianeGroup, является одной из причин, по которой итальянская фирма Avio решила продвигать собственные планы отдельно от других европейских партнеров. Уже год назад итальянцы ясно показали, что придерживаются своей цели по улучшению легкого носителя Vega, но с прицелом на разработку многоразового средства выведения Vega Next, работающего на метане.
Сначала Avio планирует представить ракету Vega C+ — версию Vega C, в которой твердотопливный двигатель первой ступени P120C заменяет на P160C с целью на 200 кг увеличить массу полезного груза, выводимого на ССО. Vega C продолжает использовать верхнюю ступень AVUM+ с украинским РД-843, работающим на азотном тетраоксиде (АТ) и несимметричном диметилгидразине (НДМГ), но Avio хочет заменить этот двигатель на GEC (зеленый двигатель для Vega C) с тягой 2500 кН, работающим на менее токсичных «зеленых» компонентах топлива.
Следующим вариантом будет Vega E с третьей ступенью, оснащенной кислородно-метановым двигателем M10 с тягой 98 кН. Его разработку Avio рассчитывает закончить к 2027 году. На четвертой ступени ракеты Vega E будет стоять «многоцелевой зеленый двигатель» MPGE (Multi-Purpose Green Engine) тягой 4 кН на тех же компонентах, что и GEC.
Но реальным прорывом Avio должна стать Vega Next, ракета, которая будет использовать жидкое топливо на всех ступенях. На первой ступени установят пять кислородно-метановых двигателей M60 с тягой 585 кН каждый, а на второй — M60 Vac с высотным соплом и тягой 640 кН в пустоте. M60 также иногда называют «Двигателем высокой тяги» HTE (High Thrust Engine), по названию программы, через которую финансируется его разработка. Vega Next будет многоразовым средством выведения, поэтому Avio планирует протестировать необходимые технологии на прототипах вертикального взлета и посадки VTVL.
В 2025 году должен взлететь одноступенчатый прототип IFD#1 с двигателем М10, а в 2026 году — двухступенчатый прототип IFD#2 с тремя М10 на первой и одним М10 на второй ступенях, хотя многоразовой будет только первая ступень. Avio также планирует представить двухступенчатый орбитальный «микроноситель» MLV с одним или двумя двигателями M60 на первой ступени. Он послужит предшественником Vega Next, которая в любом случае взлетит не раньше 2032 года, через пять или шесть лет после Maia и позже, чем другие европейские легкие ракеты-носители, такие как RFA, Isar или PLD Space. Сумеет ли итальянская компания закрепиться на пусковом рынке?
