Stoke Space представляет - Andromeda

Компания Stoke Space представляет Andromeda - многоразовый высокопроизводительный ракетный двигатель верхней ступени. Его обновленная конструкция обеспечивает повышенную производительность, простоту и возможность быстрого многократного использования.

Stoke Space нацелена на выполнение своей миссии - обеспечить регулярные полеты в космос с помощью ракет, которые полностью, быстро и надежно могут быть использованы повторно. Для достижения этой цели Stoke Space постоянно учится и самосовершенствуется путем новых испытаний и улучшения оборудования. Каждая новая разработка приближает Stoke Space к «Святому Граалю» космической индустрии: 100-процентной полной и быстрой многоразовости ракет.

Сегодня Stoke Space анонсирует следующую итерацию двигателя верхней ступени, который называется - Andromeda. Созданный на основе опыта предыдущих вариантов, новый дизайн Andromeda (неофициально называемый Andromeda-2) обеспечивает значительные улучшения в производительности, простоте и возможности быстрого повторного использования. Сейчас Andromeda-2 установлен на испытательном стенде полигона в Мозес-Лейк, и настало время узнать, что нового дает этот двигатель и почему это важно.

Большой скачок к повторному использованию

Stoke Space рассматривает возможность повторного использования верхней ступени как последнюю серьезную проблему, которую необходимо решить, прежде чем стоимость космического запуска снизится, а доступность и надежность вырастут на порядок. Эта проблема стоит перед отраслью уже несколько десятилетий, и быстрое повторное использование высокопроизводительного ракетного двигателя верхней ступени - одна из главных составляющих этой задачи. Соединив металлический теплозащитный экран с двигателем и активно охлаждая его жидким водородом, компания Stoke Space создает систему, которая не только может прочно выдержать условия орбитального спуска, но и может быть готова к полету сразу же, без осмотра и восстановления. Это действительно первая в своем роде такая система.

Как и в случае с любой новой технологией, постепенные усовершенствования сокращают разрыв между ранним прототипом и финальным продуктом. В то время как Andromeda-1 доказал работоспособность самой концепции с помощью череды испытаний, включавших полет с вертикальным взлетом и вертикальной посадкой прототипа “Hopper”, Andromeda-2 обладает лучшими характеристиками подъема, лучшей грузоподъемностью при спуске, меньшим количеством деталей и меньшим весом. Он также выглядит немного иначе. Ниже объясняется, с чем связаны эти изменения.

Улучшение конструкции сопел двигателя

В Andromeda-2 было уменьшено количество подруливающих сопел с 30 до 24 (но был увеличен их индивидуальный размер) и упрощён контур потока, чтобы уменьшить количество деталей и снизить вес без ущерба для точности тяги и управления вектором тяги. Также был улучшена конструкция инжектора подруливающих сопел, который теперь обеспечивает лучшую производительность и еще больше повышает эффективность двигателя.

Подруливающие сопла Andromeda-2 теперь рассчитаны на работу в двух разных режимах: в вакууме космоса и в атмосфере. Сопло в вакууме расширено для улучшения характеристик работы, а сопло в атмосфере должно стабильно поддерживать шлейф выхлопа при атмосферном давлении во время маневров при посадке.

Изменения в тепловом экране

Тепловой экран второй ступени - один из главных отличительных элементов носителя Stoke Space. Он не просто защита, а неотъемлемая частью двигателя Andromeda. Применяя регенеративное охлаждение, технологию, доказавшую свою эффективность в камерах ракетных двигателей, в которых тепловая среда примерно в 20 раз интенсивнее, Stoke создала теплозащитный экран, который может легко выдержать вхождение в атмосферу и быть готовым к следующему полету без подготовки.

Несмотря на то, что основные принципы остались неизменными, новый дизайн отличается форм-фактором. Форма основания Andromeda-2 возвращается к одному из самых ранних концептов, имея непрерывный изогнутый контур по всему основанию ступени, а сопла двигателя полностью встроены по внешней окружности. Такая геометрия снижает вес по сравнению Andromeda-1, увеличивает грузоподъемность спускаемого аппарата и вместе с новыми соплами позволяет провести более точную квалификационную программу, в рамках которой Stoke Space сможем проверить зажигание и работу движителя в условиях вакуума на наземном испытательном комплексе. Это значительно снижает риск перед первым орбитальным запуском.

Повышение ремонтопригодности двигателя

Особенности конструкции, доступ и удобство обслуживания являются сложными ограничениями в любой аэрокосмической конструкции, а форм-фактор двигателя Andromeda создает некоторые уникальные проблемы. При проектировании Andromeda-2 основное внимание было уделено размещению турбин и приборов, конструкции подводящих трубопроводов и соединениям подруливающих сопел, чтобы оптимизировать эксплуатационные возможности. Эти изменения еще больше снижают сложность и позволяют обслуживать или даже заменять весь двигатель в течение нескольких часов или минут. Быстрое выполнение работ по обслуживанию - это не просто цель, это уже заложено в конструкцию.

Интерфейс соединения с первой ступенью и горячая расстыковка

По мере продвижения от демонстрации концепции к проектированию орбитального корабля Stoke Space приложили много усилий по разработке межступенчатого элемента. В результате теплозащитный экран Andromeda будет элегантно состыкован с первой ступенью во время подъема и эффективно устраняет необходимость в межступенчатом пространстве (и лишней массе), в котором обычно размещаются большие колокольные сопла типичных двигателей второй ступени.

При закреплении на первой ступени во время запуска сопла двигателя Andromeda располагаются за пределами внешнего диаметра первой ступени. Это позволяет Andromeda зажечься, оставаясь пристыкованным к первой ступени, не причиняя вреда основанию второй ступени и не требуя тяжелого одноразового межступенчатого элемента для защиты первой ступени. Такая операция «горячего разделения ступеней» снижает гравитационные потери в профиле полета, устраняет необходимость в дополнительных толкателях для отделения ступеней и в целом значительно повышает массогабаритные характеристики носителя Nova.

Почему это важно

Компания Stoke Space была основана с целью сделать космическую экономику естественным продолжением глобальной земной экономики. Это потребует беспрепятственного доступа в космос, что, по мнению Stoke Space, возможно только с помощью надежных носителей быстрого многоразового использования. Это не просто ракетостроение, это здравый смысл: эффективные и долговечные конструкции, снижающие сложность, обеспечивают лучшую производительность и более быструю готовность.

С двигателем Andromeda-2 Stoke Space стали еще на один шаг ближе к реализации этого видения. Изменения, которые были внесены в Andromeda-1, направлены не только на улучшение характеристик, но и на то, чтобы сделать ракету Nova практичной для повседневного использования. Stoke Space рады тому, какое значение это имеет не только для компании Stoke, но и для всего будущего развития космонавтики: снижение затрат, повышение доступности, надежности и доступ к любой орбите в любое время. Эра полного и быстрого повторного использования уже не за горами!

Ad astra per aspera.

Источник: https://www.stokespace.com/introducing-andromeda/