Начались испытания двигателя первой ступени LE9, который является сердцем ракеты следующего поколения H3. Особенность заключается в том, что был изменен подход к разработке этого двигателя, что позволило серьезно сократить расходы. На фоне мировой конкуренции в области разработки крупных ракет Япония бросает вызов рынку, вооружившись собственными технологиями.
Разработка близка к кульминации
H3 — это преемник ракеты H2A. Разработку ведут Японское аэрокосмическое агентство (JAXA) и Mitsubishi Heavy Industries, стремясь к тому, чтобы произвести запуск в 2020 году. H2A, после начала эксплуатации которой прошло 16 лет, не способна выводить на орбиту крупные спутники. Кроме того, расходы на запуск, составляющие десять миллиардов йен, слишком велики, что привело к снижению ее конкурентоспособности на мировом рынке. Поэтому цель проекта Н3 состоит в повышении эксплуатационных характеристик и сокращении расходов на 50%.
Двигатель первой ступени LE9 — это основная силовая установка, которая работает пять минут после запуска, поднимая ракету в открытое пространство. Тяга будет увеличена примерно на 30%. В зависимости от размера спутника будет устанавливаться два или три двигателя. В апреле этого года в Космическом центре Танэгасима начались испытания нового двигателя. 12 июля завершились испытания начального этапа.
«Мы подтвердили такие основные функции, как запуск и остановка, а также получили необходимые данные», — заявляет Коити Окита, возглавляющий разработки в JAXA. Осенью начнутся испытания, цель которых состоит в том, чтобы выяснить производительность, срок службы, а также расходы на производство. Таким образом разработка близка к своей кульминации.
Японская оригинальная технология
Двигатель первой ступени ракеты Н2А — это высокоэффективная силовая установка, использующая схему закрытого цикла. Аналогичные двигатели устанавливались на «Спейс шаттл». Тем не менее для LE9 была применена оригинальная японская технология, которая называется expander bleed. Этот метод уже использовался в двигателе второй ступени ракеты H2A.
Базовая конструкция обоих двигателей аналогична: жидкий водород и жидкий кислород насосами нагнетаются в камеру сгорания, возникающие продукты сгорания выходят из сопла, тем самым обеспечивая тягу. Тем не менее в соответствии с новым методом была серьезно упрощена конструкция.
Ранее водород сжигался в камере предварительного сгорания. Полученный газ запускал насос, который закачивал топливо в основную камеру сгорания. То есть двигатель работал в два этапа. Такая конструкция экономична, поскольку топливо не сжигается понапрасну, однако управлять ей непросто.
В соответствии с новым методом насос запускается при помощи расширенного (expand) в камере сгорания водорода. Поскольку камера предварительного сгорания не используется, количество деталей сокращается более, чем на 20%, что приводит к уменьшению расходов и повышению надежности двигателя. Кроме того, снижается опасность взрыва в случае поломки.
Водород, который был использован для запуска насоса, не отправляется в камеру сгорания, а выпускается (bleed) из сопла. Расход топлива возрастает примерно на 3%, однако таким двигателем проще управлять.
Мировая конкуренция обостряется
В 1970 годы Япония начала производить основные двигатели для крупных ракет, внедрив американские технологии. При этом она старалась разрабатывать собственные технологии и создавать производственные мощности.
В 1994 году была разработана полностью оригинальная японская ракета Н2, в которой использовался двухступенчатый метод. Дело в том, что вблизи Космического центра Танэгасима расположены жилые дома, поэтому был необходим высокоэффективный экономичный двигатель, который бы не взорвался при увеличении размеров ракеты.
Тем не менее в 1999 году Япония отказалась от Н2 из-за того, что во время одного из запусков отказал основной двигатель. Надежность Н2А была повышена за счет изменения конструкции трубопроводов и сокращения сварных швов. За 34 запуска не было ни одной аварии по причине отказа двигателя, однако появилась новая задача: сокращение расходов.
Сокращение расходов на запуск ракет — это мировой тренд. Тем не менее для этого используются самые разнообразные методы. Европа полностью обновила производственную систему ракеты «Ариан-6». Россия нацелена на унификацию различных систем. США преуспели в повторном запуске ракеты Falcon 9, которая завоевывает мировой рынок за счет низкой цены. Ожидается, что расходы на американскую ракету станут еще ниже.
В 2020-е годы основные игроки выведут на рынок ракеты следующего поколения, что неизбежно приведет к обострению конкуренции в области коммерческих запусков. «Для того, чтобы выжить, мы решили отдать приоритет сокращению расходов, а не повышению эффективности», — заявляет главный инженер проекта Юдзи Мори (Yuji Mori).
Сможет ли ракета Н3 завоевать мировой рынок за счет снижения расходов и способности выводить на орбиту крупные спутники? Ключ к этому — успешная разработка двигателя LE9.
