Путь человечества в небо, а позднее в космос никогда не был устлан лепестками роз, начиная с легендарного китайца из XV века по имени Ван Ху, который захотел достичь Луны, сидя на бамбуковом стуле с привязанными 47 пороховыми фейерверками. После старта от испытателя осталась только воронка в земле, однако многие очевидцы уверяли, что «Космонавт №0» улетел-таки на Луну. Так это или нет, Ху знает…
На старт, внимание… бах!
Первой жертвой современной космической эры считается пионер австрийского ракетостроения Макс Валье, погибший 17 мая 1930 года при взрыве ракетного двигателя на испытаниях в Берлине. 16 июля 1934 года неподалеку, в Куммерсдорфе, где во время войны развернулись разработки «оружия будущего», погибли Курт Вахмке и два его помощника. Во время испытания горючего, предварительно смешанного с перекисью водорода и спиртовым топливом, взорвался топливный бак ракеты «Aggregat».
14 апреля 1964 года в здании испытательного центра на мысе Кеннеди третья ступень ракеты «Дельта» была присоединена к орбитальному спутнику. На ней было 205 кг твердого топлива, которое внезапно вспыхнуло от искры статического электричества. В этот момент в помещении находились одиннадцать рабочих. Трое получили серьезные ожоги и позже скончались, еще восемь человек были ранены, но выжили.
Одна из крупнейших катастроф в нашей стране случилась 24 октября 1960 года на полигоне Тюра-там (космодром Байконур) при подготовке к запуску межконтинентальной баллистической ракеты Р-16. Событие хотели приурочить к очередной годовщине Октябрьской революции. Главком ракетных войск, Герой Советского Союза маршал Митрофан Неделин, которого торопил Хрущев, настоял на доводке ракеты уже на старте и, показывая пример личной храбрости, сидел на стуле в 17 метрах от сопла. За 30 минут до запланированного пуска произошел несанкционированный запуск двигателя второй ступени Р-16. Струя огня ударила в полные баки первой ступени. В пожаре погибли 78 человек. Конструктор ракеты академик Михаил Янгель, который в случае удачного пуска дал себе зарок бросить курить, в это время отошел с последней сигаретой подальше, благодаря чему остался жив и больше курить не бросал.
После того, как 24 октября 1963 года на Байконуре произошла катастрофа МБР Р-9А с человеческими жертвами, это число стало считаться «черной» датой в космонавтике, и пуски ракет в этот день больше не проводят. Люди космоса вообще верят в приметы: по слухам, на космодроме Плесецк один тоскующий солдатик крупно написал на ракете имя своей далекой пассии – ТАНЯ. Отцы-командиры его строго наказали, тем не менее, ракета успешно взлетела. А вот следующий запуск, уже без слова «Таня», не удался. Как и еще один. В совершенном отчаянии кто-то посоветовал снова написать на установленной на старте ракете это женское имя – и о чудо! Ракета стартовала успешно. Надо ли говорить, что ритуал нанесения «Тани» на корпус стал обязательным…
Солнечным днем 28 января 1986 года при большом скоплении зрителей американский шаттл «Челленджер» и весь экипаж погибли на 73-й секунде полета. Причиной стала утечка раскаленных газов в правом твердотопливном ускорителе. Из-за этого пострадало крепление ускорителя к внешнему топливному баку, разрушились баки с водородом и кислородом. Взрыв разорвал челнок на части, не оставив шансов на выживание никому из семи астронавтов.
11 октября 2018 года во время запуска с космодрома Байконур пилотируемого корабля «Союз МС-10» с российским космонавтом Алексеем Овчининым и американским астронавтом Ником Хейгом произошла авария ракеты-носителя «Союз-ФГ». Боковой блок «Д» при взлете отделился неправильно и ударился о центральный блок «А» около бака горючего, что привело к его разгерметизации и потере стабилизации ракеты. К счастью, на ЧП среагировала система аварийного спасения. Она отстыковала корабль от ракеты, и капсула с космонавтами совершила баллистический спуск с последующим приземлением в 25 км от старта. Экипаж выжил.
Ракета-носитель «Falcon 9» частной космической компании «SpaceX», запущенная 28 июня 2015 года с космодрома на мысе Канаверал, взорвалась на третьей минуте после старта. Это была первая крупная неудача Илона Маска. Ракета должна был доставить на МКС две тонны грузов. Людей на борту не было.
Это лишь микроскопическая часть мартиролога, из которого могла бы состоять львиная доля истории освоения космоса. А если по гамбургскому счету, то свое место в этой истории уже заслужил и подкрепленный патентом на изобретение проект жидкостного ракетного двигателя «ЮГ-60», разработанного школьником из Твери Давидом Губановым. Пусть даже это будет лишь пара скупых строк о том, что 22 июля 2023 года прошли первые огневые испытания, на которых возникла аварийная ситуация, однако прототип остался невредимым.
Патент в Год наставника
На видеозаписи https://vk.com/video589790853_456240437 видно, как через несколько секунд работы опытный образец жидкостного ракетного двигателя малой тяги «ЮГ-60.1» исчезает в фонтане пламени и искр. Однако 15-летний главный конструктор Давид Губанов комментирует это спокойно:
– При внештатной ситуации не было стресса и паники, участники испытаний хладнокровно и быстро среагировали на произошедшее: система была мгновенно отключена, возгорание ликвидировано, пожар потушен.
«МК в Твери» следит за развитием проекта «ЮГ-60» с момента его официального старта 12 апреля 2022 года. Тем не менее, некоторые читатели наверняка слышат о нем впервые. Для них – краткая история.
Родись Давид Губанов на полвека раньше, он стал бы идеальным героем для легендарной кинодилогии «Москва – Кассиопея» и «Отроки во Вселенной», или той же «Космической одиссеи 2001» Стенли Кубрика. Но он родился в эпоху, когда Илон Маск прервал государственную монополию на космонавтику, превратив ее в обычный бизнес. «А что, так можно было?» – удивились жители планеты Земля, и на свет один за другим стали появляться частные космические стартапы. В том числе в России.
Свой движок задумал и тогда еще 13-летний Давид Губанов. Видно, нужные книжки он в детстве читал: Лем, Стругацкие, Гаррисон и прочая классика мировой фантастики. Чуть позже – огромный пласт специальной литературы по ракетостроению. Кроме того, за плечами школьника победы в школьных олимпиадах, доклады на международных и всероссийских научных конференциях, дипломы с выставок изобретателей. А название «ЮГ-60» указывает на то, что идея жидкостного ракетного двигателя пришла к парню в год 60-летия полета Юрия Гагарина. Именно тогда началась работа по созданию рабочего прототипа, призванного верифицировать расчетные модели, отработать теорию на практике.
За год существования проект показал стремительный рост от доклада на школьной научной конференции до получения патента на изобретение. 1 августа 2023 года Давиду Губанову и его наставнику Никите Вострову был выдан патент № 2801019 «Способ работы ракетного жидкостного двигателя закрытого цикла с дожиганием окислительного и восстановительного генераторных газов без полной газификации и жидкостный ракетный двигатель». Заявка на получение охранного документа прошла все стадии делопроизводства, включая экспертную проверку в госкорпорации «Роскосмос». Так выглядит победа, и с этим уже не поспоришь. Знай наших!
Самый юный космический конструктор Верхневолжья так описал суть своей разработки:
– Представленный в патенте способ позволяет увеличить тягу жидкостного ракетного двигателя и скорость истечения газов из сопла (удельный импульс), тем самым повысив его эффективность. Это основные показатели работы двигателей любого класса, работающих на разных видах топливных пар. Иными словами, сегодня мы можем получить инновационный и перспективный в своем классе ракетный двигатель для суборбитальных и орбитальных ракет-носителей, либо усовершенствовать имеющиеся, включая те, что выводят наши «Союзы» на низкую околоземную орбиту.
Симптоматично, что столь результативный тандем наставника и ученика отмечен именно в Год педагога и наставника, проходящий сейчас в России. Но сначала молодой физик из Тверского госуниверситета должен был поверить в научно-фантастические идеи школьника, буквально с улицы забредшего в его лабораторию. К счастью, Никита Востров поверил.
И грянул гром
Так что же случилось во время огневых испытаний?
Как пояснил Давид Губанов, огневые испытания позволяют получить основные характеристики ракетных двигателей – тягу, удельный импульс, импульс последействия, данные о колебаниях давления в камере сгорания, температуре и давлении внутри нее, расходе горючего и окислителя, температуре огневой стенки. Также может исследоваться зависимость этих параметров от расхода компонентов.
Перед проведением огневых испытаний ЖРД малой тяги «ЮГ-60.1» была успешно проведена серия из четырех гидравлических испытаний, заключающихся в подаче топливной смеси в двигатель без зажигания. Этот тип испытаний еще называют «холодными», их целью является определение расходов горючего и потерь давления в системах подачи компонентов топлива.
Основными показателями двигательной установки остаются тяга и удельный импульс – именно по ним видно эффективность работы двигателя и целесообразность его дальнейшего применения. Первые огневые испытания прототипа ставили перед собой цель успешного зажигания смеси в камере и проверку именно этих параметров двигателя.
В двигателе применили топливную пару «авиационный керосин Т-1 + газообразный кислород», подача которой осуществлялась с помощью вытеснения: кислород подавался в двигатель под собственным давлением, керосин – под давлением газа, подаваемого в бак горючего до запуска системы. В ходе работ в кислородной среде под высоким давлением внутри окислительной линии самовозгорелся резиновый слой, что привело к прогару одного из рукавов и выходу пламени наружу. Всю систему немедленно отключили и залили испытательный стенд пеной из огнетушителя. Команда проекта отнеслась к произошедшему как к рабочей ситуации. К этому дню проведены все экспертизы, обследованы испытательный стенд и двигательная установка. Сам двигатель не пострадал и полностью сохранил работоспособность. Предстоят работы по перекомплектации стенда, в первую очередь, полной замене магистрали подачи окислителя.
- Авария на испытаниях двигателя стала в своем роде лакмусовой бумажкой стороннего отношения к проекту, – рассказал Давид Губанов. – Мы получили живой отклик от всех аэрокосмических стартапов и энтузиастов частного ракетостроения. Это «RST Space» (Калининград), «3D. Исследования и разработки» (Воронеж), «Вектор» и лично стратонавт Николас Оксман (Санкт-Петербург). Особая благодарность первопроходцам – компании «Лин Индастриал» (Москва), а также студенческой команде «RoTech» МГТУ им. Н.Э. Баумана, которые оставались с нами на связи в режиме 24/7 в желании поддержать словом и делом. Нашлись и тверитяне, которые безвозмездно помогли в анализе данных аварии и диагностике двигателя. Ну, а самые дорогие слова произнес наш спонсор Александр Синютин: «Команда, встаем с колен и идем дальше! Без падений не бывает взлетов».
Свою оценку испытаниям и всей проделанной работе дал и Никита Востров – основатель и гендиректор компании «ADDITIVKA», руководитель фаблаба «Physica. Начало пути» при ТвГУ, заведующий учебно-научно-исследовательской лабораторией 3D-моделирования и аддитивных технологий ТвГУ, профессиональный инженер России, партнер космического проекта в области двигателестроения «ЮГ-60»:
– Для объединившейся вокруг проекта «ЮГ-60» команды энтузиастов он стал вызовом самим себе и попыткой продемонстрировать то, как может развиваться частная космонавтика в России. В процессе реализации проекта у нас несколько раз пересобиралась команда, были сложные эмоциональные моменты, однако главное, что движет этот стартап вперед, это ядро людей, которые верят в идею и готовы прикладывать свои ресурсы и связи для ее реализации. Полученный на ракетный двигатель государственный патент защищает идеи Давида Губанова и демонстрирует, что создавать уникальное и новое можно и в 14 лет. Сам я смотрю на патент как на инструмент для развития и привлечения новых инвестиций в наш стартап. Будет хорошо, если разработанный в Тверской области абсолютно уникальный ракетный двигатель вызовет интерес и со стороны региона. А пока для успешных огневых испытаний нам просто не хватило опыта. Для нас это первый проект в аэрокосмической области, поэтому мы отрабатываем отдельные узлы системы, проводим эксперименты, тестируем разные материалы и элементы конструкции. Ситуация с аварией проанализирована, выводы сделаны, работаем дальше.
Что за красивой гербовой бумагой?
Посредником в оформлении патентной документации выступило представительство Федеральной сети агентств по защите прав интеллектуальной собственности «BEBRAND» в Твери. Его руководитель Михаил Анциферов вслед за руководителем проекта «ЮГ-60» Никитой Востровым поверил в состоятельность идеи 14-летнего подростка.
Чуть более года длилась процедура, предваряющая получение знакового документа, в итоге подтвердившая значимость партнерских связей, умение смотреть в корень, работать в команде, на перспективу, а где-то даже и на будущее страны.
Теперь хорошо бы сделать так, чтобы полученный патент не залежался на полке, а был внедрен в производство и сыграл свою роль в развитии ракетно-космической отрасли. Ведь способ работы жидкостного ракетного двигателя, предложенный тверскими изобретателями, осуществим лишь при промышленном производстве двигательных установок для ракет-носителей. Двигатель, прошедший испытания, несмотря на свои габариты (помещается в ладонь) и вес около килограмма, может быть использован для малых суборбитальных и орбитальных носителей в качестве маршевого или двигателя реактивной системы управления. Перспективы для коммерциализации продукта есть. Именно этот фактор стал решающим в решении жюри XXVI Московского международного Салона изобретений и инновационных технологий «Архимед 2023» в присуждении команде проекта серебряной медали.
В этой связи, возможно, настала пора подключить и лоббистские возможности органов областной власти, которой практически на блюдечке преподнесли уникальную передовую разработку, весьма выигрышную для региона. Ведь до сей поры финансовое бремя проекта несет на себе московский предприниматель и питомец МГТУ имени Н.Э. Баумана Александр Синютин, увидевший в проекте «ЮГ-60» воплощение грез собственной юности. Как говорят «ЮГовцы», этот человек оплатил всей команде билет до Мечты.
Сегодня проект продолжает жить. В планах – создание суборбитальной геофизической ракеты-носителя и новых двигательных установок к ней семейства «СК» («Сергей Королев»). Составлена дорожная карта, технологическая документация, сведены сметы, прошли предварительные переговоры с партнерами. Инвестиции в проект помогут ускорить работу. При должной поддержке аппарат с тверскими двигателями будет готов выйти за линию Кармана (граница космоса – 100 км от Земли) в 2024-2025 году. У стартапа «ЮГ-60» есть реальные перспективы внести свою лепту в космическую историю Тверской области.
* * *
Когда этот номер готовился к печати, пришла печальная весть о смерти Натальи Сергеевны Королевой, дочери основоположника советской пилотируемой космонавтики Сергея Павловича Королева. Ей было 88 лет. Наталья Королева являлась доктором медицинских наук, лауреатом Государственной премии СССР, работала хирургом и профессором в Московской медицинской академии имени Сеченова, состояла в Академии космонавтики имени Циолковского. Она была автором более 200 научных работ и нескольких книг о своем отце. Люди великой эпохи прощаются с нами и уходят. Кто придет им на смену?
