Без малого век назад, 16 марта 1926 года, близ североамериканского городка Оберн в штате Массачусетс состоялся первый в мире запуск ракеты на жидком топливе. Модель массой чуть меньше 5 кг (вместе с топливом – жидким кислородом и бензином) поднялась на высоту 12,5 метра и за две с половиной секунды, прошедшие до сгорания нижней половины сопла, пролетела по горизонтали 56 метров. Автор изобретения, американский инженер-физик и пионер мирового ракетостроения Роберт Годдард записал в дневнике: «Когда она взлетела, плавно, без какого-либо значительного шума и пламени, это показалось волшебством, как будто она сказала: «Я простояла здесь достаточно долго, и, если вы не возражаете, я отправлюсь куда-нибудь в другое место...».
Первый парень на Москве
Такой пост разместил на своей ленте в Сети восьмиклассник Давид Губанов из тверской школы №39. И этот факт уже заслуживает внимания, ведь в возрасте 14 лет далеко не каждый интересуется вопросами реактивного движения. Выражаясь научным языком, таких людей пренебрежимо мало. К сожалению. Однако именно эти ребята – надежда России будущего. Умного, рационального, притягательного для других государства, в котором технический прогресс будет служить добру.
Вообще-то с реактивным движением человек знаком ровно столько, сколько он наблюдает за живой природой. Мы знаем, что кальмары, осьминоги и каракатицы набирают в полость своего мягкого тела воду, а затем под давлением выстреливают ее, получая толчок в противоположную сторону. Аналогичный принцип используется в реактивном двигателе, и, казалось бы, что принципиально нового можно привнести в его конструкцию по сравнению с изделиями американца Годдарда или ракетами, которые примерно в те же годы начала разрабатывать в СССР Группа изучения реактивного движения под руководством Сергея Королева?
Оказывается, можно. Это продемонстрировал Илон Маск, ликвидировавший государственную монополию на космос, и демонстрирует школьник Давид Губанов, который пока успел меньше, но это исключительно в силу возраста.
Этой весной Давид участвовал в международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» в стенах Московского авиационного института и вернулся с уверенной победой. Строгое жюри покорил доклад тверского школьника «Жидкостный реактивный двигатель «ЮГ-60». Проектирование, разработка, создание и испытание прототипа».
- Сама защита – это полная концентрация и готовность к любому повороту событий, - очень по-взрослому рассуждает молодой человек. – Надо быть способным спокойно дать четкие ответы на вопросы жюри и слушателей, не рассеяться, мыслить логически, приводить сравнения, использовать все аргументы, которые послужат доказательством твоих знаний, авторского труда и индивидуальности. Не думать об успехе или поражении, просто дать понять жюри и аудитории, что всё, что ты делаешь, - это твой путь.
«Очевидными преимуществами перед имеющимися аналогами являются: высокая тяга, быстрое повторное использование, низкая себестоимость, использование экологически чистых компонентов топлива. Представленная презентация полностью раскрывает суть проекта, характеристики создаваемого ЖРД, его новизну и экономическую целесообразность создания. Команда проекта выглядит убедительно с точки зрения достижения поставленной цели», - отметил в своей рецензии член-корреспондент Российской академии космонавтики В.А. Сушенцов.
Команда молодости нашей
Название «ЮГ-60» – это дань уважения первому космонавту Земли, 60-летие полета которого отмечалось в прошлом году. Имя Гагарина – достояние всей планеты, убежден Давид Губанов. «Космос внутри каждого из нас, задача – определить свое место во Вселенной» - вот такое кредо юный исследователь разместил в своей ленте.
Успех на Гагаринских чтениях послужил решающим импульсом к претворению чисто теоретического проекта в жизнь. Решено собрать опытный образец ЖРД «ЮГ-60» и ближе к осени испытать его. Партнерами выступают уже знакомый читателям «МК в Твери» региональный центр выявления, поддержки и развития способностей и талантов у детей и молодежи «Орион», ООО «ADDITIVKA», многопрофильное содружество молодых новаторов «Delta-Group», сам автор и разработчик двигателя Давид Губанов и генеральный спонсор проекта Александр Синютин. Теперь это одна дружная команда.
- Доверие и понимание взрослых людей, молодых ученых ТвГУ сыграло значимую роль и определило судьбу проекта, дало ему официальный статус. Им следует отдать должное уважение, а я горд иметь таких учителей, счастлив началом дружбы, - преисполнен оптимизма начинающий конструктор.
- Давида я узнала три года назад, он уже тогда ярко проявлял себя на школьных научно-практических конференциях и конкурсах разного уровня. В 7 классе мальчик рассуждал о космосе и технологиях на уровне как минимум студента. Дальше следила за его успехами на всероссийских конкурсах и, когда пришла работать в «Орион», предложила Давиду встретиться с нашими педагогами, которые одновременно являются сотрудниками ТвГУ и основателями стартапа «ADDITIVKA», - вспоминает научный куратор центра «Орион» Надежда Медведева.
А дальше сложился пазл: мощная поддержка наставников и семьи, незаурядные способности и «горение» мальчика идеей, молодая команда готовых профессионалов. По словам Надежды Медведевой, все в «Орионе» рады, что детская мечта перевоплощается в большую взрослую историю, что юные дарования выходят на независимую орбиту. А это и является задачей таких центров, как «Орион»: помогать рассмотреть таланты, а затем помочь им найти команду.
Отметим, что губернатор Игорь Руденя, по инициативе которого в Тверской области был создан центр «Орион», в Твери открылся детский технопарк «Кванториум», а в школах муниципалитетов появились инновационные классы «Точка роста», не раз подчеркивал необходимость выходить за рамки школьной программы, поощрять будущих ученых и активно искать возможности для практического применения их разработок.
В День космонавтики состоялось подписание партнерского соглашения по реализации первого этапа проекта – проектирования и создания испытательного стенда для будущего опытного образца. Следующими шагами станет изготовление прототипа двигателя, а затем проведение гидравлических и огневых испытаний.
Заводским цехом для ЖРД «ЮГ-60» станет практико-ориентированный научно-технический клуб «Physica. Начало пути» при физико-техническом факультете Тверского государственного университета. И уже одно это похоже на какую-то фантазию, ведь в широком представлении космическая отрасль – это гигантские цеха, сотни секретных инженеров, бдительная охрана и прочий рокот космодрома. Однако упоминавшийся выше Илон Маск доказал, что космическая индустрия не обязательно синоним гигантизма. Лучше обратимся к сравнительным параметрам двигателя «ЮГ-60», а они совсем не свойственны вещи, собранной «на коленке».
Итак, разработанный тверским школьником ЖРД «ЮГ-60» работает на топливной паре метан - кислород, как и «Raptor» корпорации Маска «SpaceX». Оба двигателя весят по 1,5 тонны, в обоих давление в камере сгорания достигает 300 атмосфер. Американский мотор едва заметно превосходит тверскую разработку по удельному импульсу (361 против 355 в вакууме), однако придумка российского восьмиклассника обладает большей тягой хоть в космосе (2 181 662 Ньютона против 1 900 000 Ньютонов), хоть на поверхности Земли (2 024 484 Н против 1 700 000 Н). Средняя тяговооруженность (отношение тяги к весу двигателя) у продукции Илона Маска 120, у изобретения Давида Губанова – 143.
Поймать миг озарения
В этом месте вслед за доктором Ватсоном в исполнении Виталия Соломина хочется воскликнуть: «Но, черт возьми, как???!!!». А все начиналось в детстве.
- Если честно, я таким родился, - рассказывает Давид. – Всю сознательную жизнь смотрел в небо, ожидая, что кто-нибудь посмотрит в ответ. Мои первые воспоминания связаны с книгами по астрономии и истории покорения космического пространства, биографиями основоположников ракетостроения, затем уже пришло осознанное изучение физики и технических дисциплин. Быть может, сказались гены: мои прапрадеды владели инженерными специальностями, например, под началом моего трижды прадеда Дорофеева Алексея Петровича в Твери при товариществе «Тверская мануфактура» были открыты первые граверные мастерские.
Парень добавляет про увлечение научной фантастикой, приверженность «Стартреку», «Звездным войнам» и другим киновселенным. Действительно, с его странички в ВК посетителей пристально рассматривает Энакин Скайуокер.
А теперь – самое интересное и самое непонятное. В чем изюминка ЖРД «ЮГ-60»?
Оказывается, жидкостные ракетные двигатели бывают в основном открытого и закрытого цикла работы. Наиболее эффективен закрытый цикл, когда все продукты сгорания, вращающие турбины, которые в свою очередь заставляют работать топливные насосы, идут в общую камеру и там повторно дожигаются вместе с основным потоком.
Давид Губанов предложил схему с двумя газогенераторами, через которые проходит почти весь объем топливной смеси. Часть же все-таки остается негазифицированной и идет в «форсунки завесы» (они создают газовую прослойку между самыми горячими областями пламени и стенкой камеры) и в теплообменники. Там этот остаток испаряется и используется для наддува топливных баков, благодаря которому топливо заходит в насос. По словам изобретателя, такая схема позволяет и увеличить эффективность, и уменьшить стоимость систем наддува баков. Иначе на ракете-носителе должны стоять большие баллоны с гелием или азотом, что может критически снизить ее полезную нагрузку и просто сделать систему нерентабельной.
Как парень до всего этого додумался, корреспондент «МК в Твери» спрашивать не стал, трезво оценив свои умственные способности. Впрочем, Давид поделился, что озарение порой наступает внезапно. Можно месяцами искать нужное решение, а оно вдруг приходит за чашкой чая или в мыслях «ни о чем». Главное, чтобы в этот момент под рукой оказался карандаш и лист бумаги. Вот и получается, что когда «озаряет» на уроке, в тетради по русскому языку могут появиться сложные физические расчеты.
Прогнозируя будущее, Давид Губанов предположил, что для планеты Земля главным через 50 лет будет колонизация Марса и главного пояса астероидов. А лично для него?
- В ракетостроении это очень ответственная задача – быть продолжателем дела Ф.А. Цандера и С.П. Королева, славных традиций советского космопрома. Кто-то должен это делать, почему бы не сегодняшнее поколение 14-16-летних подростков, мечтающих поднять свои корабли в небо? Я – один из них. Это мой путь.
