Создан ракетный двигатель, который сжигает себя как топливо
Инженеры Университета Глазго построили и запустили первый ракетный двигатель, который в качестве топлива использует часть собственной конструкции. Главное преимущество самосжигающего двигателя (или аутофага — это название происходит от греческого слова, означающего «самопоедание») — экономия топлива и снижение стоимости вывода грузов на орбиту.
Двигатель работает, используя тепло от сгорания пластика, из которого сделан его фюзеляж. Расплавленный пластик подается в камеру сгорания двигателя в качестве дополнительного топлива, которое горит вместе с обычным жидким топливом.
Это означает, что транспортному средству с аутофаговым двигателем потребуется меньше топлива в бортовых баках, и вместо этого высвободившуюся массу можно будет использовать для полезной нагрузки. Сгорание фюзеляжа может помочь и решению проблемы космического мусора — остатков неработающих спутников и ракет, которые вращаются вокруг Земли и могут помешать будущим миссиям.
Ученые называют такое возможное применение аутофаговым ракетам: они могли бы выводить на орбиту совсем маленькие спутники («наноспутники»). Сегодня такие спутники выводят большие ракеты, работающие на традиционном топливе. Каждому пакету таких исследовательских спутников приходится ждать достаточно редких стартов и стоит такой выход на орбиту довольно дорого.
Аутофаговый двигатель
Концепция аутофагового ракетного двигателя была впервые предложена и запатентована в 1938 году. Однако ни одна подобная конструкция не запускалась контролируемым образом до тех пор, пока инженеры Университета Глазго не добились этого в 2018 году.
Теперь инженеры продемонстрировали, как использовать жидкое топливо и плавящийся пластиковый фюзеляж. При этом опорная контрукция двигателя не деформируется. Это важный шаг в разработке жизнеспособного аутофагового двигателя.
В своей работе команда описывает аутофаговый двигатель Ouroborous-3, которому удалось достичь тяги в 100 ньютонов в серии контролируемых экспериментов.
Инженеры пишут: «Ouroborous-3 использует пластиковые трубки из полиэтилена высокой плотности в качестве аутофагового источника топлива, сжигая его вместе с основным топливом ракеты — смесью газообразного кислорода и жидкого пропана. Испытания показали, что Ourobourous-3 способен равномерно гореть — это ключевое требование для любого ракетного двигателя. При этом пластиковый фюзеляж поставляет до одной пятой всего используемого топлива».
Горением ракеты можно управлять: команда продемонстрировала возможность запуска и перезапуска двигателя, подачи импульсов по схеме включения/выключения. Все эти возможности помогут будущим ракетам-аутофагам контролировать их подъем со стартовой площадки на орбиту.
Ведущий автор работы профессор Патрик Харкнесс говорит: «Эти результаты являются основополагающим шагом на пути к разработке полнофункционального ракетного двигателя на аутофаговом принципе».
Аутофаговый двигатель — один из 23 проектов космических технологий, победивших в конкурсе Космического агентства Великобритании. Команда из Глазго получила 290 000 фунтов стерлингов на проведении дальнейших пилотных испытаний прототипа двигателя.