Вы здесь
Австралия может стать космической державой
Австралия не входит в число ведущих держав в области космических исследований. Но есть один человек, который намерен изменить эту ситуацию - при помощи аппарата, который развивал бы скорость в пять раз выше скорости звука, рассказывает корреспондент BBC Future.
28 октября 1971 года с полигона Вумера на юге Австралии в безоблачное небо стартовала британская ракета-носитель Black Arrow ("Черная стрела"), которая вывела на земную орбиту британский же спутник Prospero. Тот запуск стал кульминацией ракетной программы, длившейся более 10 лет.
Он мог бы также положить начало использованию Вумеры в качестве крупного международного космодрома, который, возможно, стал бы таким же известным, как американский мыс Канаверал или Байконур в Казахстане.
Но история распорядилась иначе. Британская программа создания собственной ракеты-носителя вскоре была закрыта, а пусковой комплекс, расположенный в пустыне примерно в 500 км к северу от Аделаиды, оказался заброшенным.
"Теперь это фактически большой кусок земли, на которой ничего не происходит, - говорит Майкл Смарт, профессор в области гиперзвуковых технологий из брисбенского Университета Квинсленда. - В 1960-х и начале 1970-х годов здесь был полноценный космопорт, но за полвека все пришло в запустение".
Вумеру продолжали использовать в качестве испытательного полигона для артиллерийского, ракетного и авиационного вооружения.
А сейчас профессор Смарт тестирует на этом удаленном участке гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПВРД, или scramjet - под этим названием он известен в англоязычном мире - Прим. переводчика) нового поколения для ракеты-носителя будущего.
Разработка первых ГПВРД началась еще в 1960-х годах, а первые успешные испытательные полеты были проведены в 1990-х.
Этим двигателям для функционирования нужен забортный воздух, но работают они только на гиперзвуке - на скоростях, превышающих скорость звука в 5 раз, то есть выше 5 чисел Маха (М).
Как и в обычном реактивном двигателе, попадающий в ГПВРД забортный воздух используется для сжигания топлива, в результате чего производится тяга. Но в реактивных двигателях для сжатия воздуха используются турбины, а в гиперзвуковых никаких движущихся частей нет.
Воздух внутри такого двигателя сжимается за счет гиперзвуковой скорости полета.
Но здесь есть одна проблема: чтобы ГПВРД мог работать, необходимо сначала разогнать аппарат, на котором он установлен, до скорости 5М. По этой причине гиперзвуковой двигатель хорошо изучен с технологической точки зрения, но практического применения ему пока не нашли.
"Именно это ограничение многие годы сдерживало развитие ГПВРД", - отметил Смарт в своем докладе на "Форуме технологий, способных изменить мир", который недавно был проведен BBC Future в Сиднее.
"Чтобы он смог работать, нужно сначала развить гиперзвуковую скорость. Однако на этой скорости ГПВРД оказывается самым эффективным типом двигателя".
Чтобы достичь гиперзвуковых скоростей, Смарт планирует создать беспилотную ракету-носитель, которая была бы оборудована как ГПВРД, так и традиционными ракетными двигателями.
По его убеждению, такая ракета, которую он окрестил Spartan, поможет значительно сократить расходы на запуск спутников Земли.
"Во всех традиционных коммерческих ракетах используется несколько ступеней, - говорит Смарт. - В моем случае первая ступень разгонит ракету до скорости 5М или 6М, затем включится вторая ступень с ГПВРД, которая проделает две трети пути от старта до орбиты. Наконец, третья ступень выведет полезную нагрузку на орбиту вокруг Земли".
Spartan будет выглядеть - и стартовать - как обычная ракета. Но после достижения гиперзвуковой скорости первая ступень отделится, а ступень с ГПВРД раскроет убираемое крыло и доставит полезную нагрузку в верхние слои атмосферы.
Когда воздуха для нормальной работы гиперзвукового двигателя станет слишком мало, отделится и он, а верхняя ступень поднимет спутник еще выше - в космос.
Почти все элементы Spartan будут многоразовыми. И первая ступень, и ступень с ГПВРД после отделения вернутся на Землю и приземлятся на взлетно-посадочную полосу - хотя гиперзвуковой двигатель будет внешне выглядеть более аэродинамически совершенным.
"По окончании работы первой ступени она раскроет убираемое крыло, выдвинет небольшой пропеллер и приземлится подобно самолету", - рассказывает Смарт.
"Фактически мы говорим о большой, но очень легкой металлической бочке, из которой получится пусть и неказистый, но годный самолет".
Единственным невозвращаемым элементом ракеты будет последняя, третья ступень, которая после выведения полезной нагрузки на орбиту сгорит в атмосфере.
В последние пару лет Смарт тестирует на полигоне Вумер комбинацию ГПВРД двухметровой длины и ракетного двигателя, установленных на беспилотном летательном аппарате, который на гиперзвуковой скорости преодолевает 400-километровые участки пустынной местности.
"Это самый лучший беспилотный самолет из когда-либо созданных",- отмечает он.
Правда, скорость аппарата слишком велика для того, чтобы им мог дистанционно управлять человек: "Мы заранее готовим программное обеспечение, нажимаем на кнопку - и полет начинается".
Хотя основная цель Смарта - возвращение Австралии статуса космической державы, гиперзвуковые летательные аппараты можно было бы использовать и для значительного сокращения времени в пути при дальнемагистральных авиаперелетах.
Многие отраслевые журналисты писали о возможности использования гиперзвуковых двигателей на авиатранспорте, что, по некоторым оценкам, способно сократить перелет из Лондона в Сидней всего до двух часов.
Высказывались даже предложения о том, как это реализовать на практике. Могло бы тут помочь сочетание традиционных ракетных технологий и ГПВРД?
"Если удастся показать на практике реализуемость использования технологии ГПВРД для запуска в космос пилотируемых экспедиций, не замедлят появиться и другие варианты ее потенциального применения - в том числе, возможно, авиаперелеты из Сиднея в Лондон", - считает Смарт.
"Но я не уверен, что летательный аппарат с ракетным разгонным блоком и гиперзвуковым маршевым двигателем был бы для этого наилучшим решением".
С другой стороны, Смарт допускает возможность использования ракеты, похожей на его изобретение, для суборбитального туризма - еще одного потенциально прибыльного рынка космических услуг. Хотя он не уверен, что сам решился бы совершить подобное путешествие.
"Я готов к фазе работы гиперзвукового двигателя, это был бы просто полет на очень быстром самолете, - отмечает он.- Но меня беспокоит стадия разгона до скорости 5М, которая наиболее опасна".
В следующем году Смарт намерен продолжить испытания. Его следующая цель - создать полномасштабный прототип ракеты. Технология уже в целом отработана, и команде изобретателей теперь нужны лишь деньги.
"До сих пор в Австралии не разрабатывались такие высокотехнологичные проекты, - указывает Смарт. - Мы прилагаем все усилия к тому, чтобы воплотить нашу идею в жизнь".
"Мы ведем переговоры как с небольшими фирмами, так и с государственными организациями. Роль государства должна заключаться в том, чтобы определить субподрядчиков, на которых мы сможем положиться в нашей дальнейшей работе".
Примерно через 45 лет после первого - и единственного - полета ракеты-носителя Black Arrow Смарт намерен снова превратить Австралию в игрока на рынке космических запусков.
"Для нашей разработки не потребуются миллиарды долларов, - подчеркивает он. - Думаю, стране наподобие Австралии вполне по силам подобная программа, и теперь нам надо это доказать".