Учёные из Екатеринбурга готовят космическую революцию

Использование уральской технологии позволит России продвинуться в создании ракетных двигателей нового поколения / Фото: КЦ «Южный» / Роскосмос

На этой неделе учёные из Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН рассказали журналистам о прорывной научной технологии, внедряемой на предприятиях Роскосмоса в Подмосковье и Калининградской области. Ноу-хау позволит создать новые двигатели для спутников и многоразовых ракет, разработкой которых сейчас занимаются инженеры в соседней Челябинской области.

Аэрокосмическая отрасль всегда была ключевой для Среднего Урала: в Екатеринбурге делают системы автоматики для ракет-носителей, в Нижней Салде – двигатели малой тяги для спутников, в Нижнем Тагиле – оборудование для космодромов. Поэтому вполне закономерно, что наши учёные продолжают совершенствовать уже имеющиеся технологии в этой сфере и создавать новые. С 2019 года эти разработки сконцентрировали под крылом Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня, в который вошли научные институты УрО РАН, вузы и промышленные предприятия Свердловской, Челябинской и Курганской областей.

– Все мы объединились в рамках мощного направления, которое в тематике научных исследований на Урале занимает около 60 процентов, – это передовые производственные технологии и материалы, – рассказал председатель президиума Уральского отделения РАН академик Валерий Чарушин. – Речь идёт о широком круге технологий. В сотрудничестве с университетами и производственными предприятиями мы сегодня выполняем десятки проектов. В частности, очень яркий проект по созданию многоразовой ракеты-носителя собираются реализовать учёные из Челябинска и Миасса при участии сотрудников УрФУ. Много работ у нас и по перспективным материалам для космической отрасли.

Самый интересный из них – композитный иридиево-рениевый суперсплав, полученный в Институте высокотемпературной электрохимии УрО РАН. За красивым названием стоят годы усердного труда большой группы учёных, которые создали уникальный по своим характеристикам материал. Он выдерживает нагрев до температуры 2200 °C и не поддаётся при этом деформации или разрушению в камерах сгорания ракетных двигателей. Сейчас они рассчитаны на температуру в 1,5–2 раза ниже и на менее агрессивное топливо, но если Россия хочет высадить человека на Луну или отправлять космические аппараты в дальний космос, альтернатив новому композиту нет.

- На текущий момент возможности тех материалов, которые используют в различных двигательных установках, практически исчерпаны, – отметил заведующий лабораторией Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН Андрей Исаков. – Прежде всего это касается их окислительной стойкости.

Наша технология позволяет формировать сплошные слои тугоплавких металлов на стенках камер сгорания методом высокотемпературной гальванопластики. Это увеличивает срок их службы в космическом пространстве при перепадах температур.

В нашей стране подобные исследования ведутся лишь в Екатеринбурге. А если говорить про весь мир, то, кроме России, пока только Китай и США достигли успехов в этой области науки. С 2014 года разработку уральских учёных внедряет дочерняя структура Роскосмоса – АО «Композит» в подмосковном Королёве. На предприятии запустили участок по производству изделий на основе иридиево-рениевого композита и уже создали макет для стендовых испытаний двигателей малой тяги нового поколения, которые производит ОКБ «Факел» в Калининграде. Ожидается, что первые аппараты с такими двигателями отправятся в космос через четыре года.

– Современный мир требует совершенно иного подхода к ракетно-космической технике, – подчеркнул начальник отдела металлов и металлургических технологий АО «Композит» Валентин Каширцев. – Только гальванопластика может сегодня обеспечить создание комплектующих для перспективных ракетных двигателей. Мы понимаем, что технология уральских учёных весьма нова, и не все пока готовы её воспринимать. Сейчас мы ведём переговоры с нижнесалдинским НИИ машиностроения о внедрении этой разработки в их производство.

Двигатели для коррекции орбиты спутников – это лишь малая часть возможного применения суперсплава. Большой интерес он представляет для создания многоразовых ракет-носителей, которые смогут конкурировать с ракетами НАСА и частных американских компаний, например SpaceX Илона Маска. Рабочего ресурса иридиево-рениевого композита хватит на несколько повторных стартов: это снизит себестоимость доставки грузов на орбиту, увеличит число пусков и укрепит репутацию нашей страны как мировой космической державы. Ведь не секрет, что во многом именно возвращаемая ракета Falcon 9 Илона Маска потеснила Россию по числу космических запусков со второго места на третье: если в 2019 году мы произвели их 22 против 21 у США, то в 2020-м – 15 против 37.

• Опубликовано в №26 от 13.02.2021 под заголовком «Урал утрёт нос Маску»