Европейское космическое агентство сделало важный шаг в разработке многоразовой ракеты, завершив серию заправочных испытаний демонстратора Themis, который послужит демонстрационным стендом для тренировки стартов и посадок, подобно знаменитому «Кузнечику» (Grasshopper) компании SpaceX.
Посредством программы Themis ESA стремится оценить экономическую выгодность возможности повторного использования для Европы, инвестируя в новые технологии для потенциального использования в своих будущих ракетах. После первоначального анонса планов создания многоразовой ракеты Ariane Next, которая придёт на смену разрабатываемой в настоящее время Ariane 6, а также о возможности частичного многоразового использования ракеты Ariane 6, агентство заявило о разработке демонстрационной ракеты Themis. Теперь же оно обновило свои планы и рассказало о прогрессе этой программы.
Цель ESA — разработка ракеты-носителя с многоразовой первой ступенью в 2030-х годах. В недавней серии испытаний для проверки гидравлики и электрических схем, два стальных топливных бака для Themis были успешно заполнены криогенным топливом. Эти испытания похожи на те, что проводятся со Starship, они нужны для снижения рисков и подготовки к заправке баков уже настоящей ракеты. Для испытаний использовался стенд на площадке ArianeGroup в Верноне, Франция, который впервые был использован при разработке ракеты Ariane 1 ещё в 1970-х годах.
Начальная фаза проекта Themis включает в себя разработку технологий и демонстрацию многоразового двигателя Prometheus. Параллельно с заправочными испытаниями двигатель ракеты Prometheus готовится к серии тестовых огневых испытаний на испытательном стенде в Лампольдсхаузене, Германия. Разработка двигателя Prometheus началась в 2017 году. Это металоксовый двигатель открытого цикла на ~100 тс. Prometheus будет использовать 3D-печать для почти половины производимых деталей. Это снижает стоимость его производства в десять раз по сравнению с двигателем первой ступени ракеты Ariane 5. Целевая стоимость одного двигателя составит — 1 млн евро. Ожидается, что, помимо использования как двигатель демонстратора Themis, он в дальнейшем будет использоваться на многоразовом преемнике ракеты Ariane 6, в настоящее время известной как Ariane Next, которая может дебютировать в 2030-х годах.
Следующий этап испытаний — запуск двигателя вместе с системой баков. Стоит отметить, что программа испытаний сдвинулась на год вправо, ESA заявило, что «постепенный прогресс основан на оценке с акцентом на снижение рисков интеграции двигателя Prometheus на испытательный демонстратор». Как только этот этап испытаний будет завершён, операции будут переведены в Космический центр Esrange в Кируне, Швеция, где в 2023 году начнутся лётные испытания демонстратора. ESA говорят, что лётные баки и система опор для тестовой первой ступени уже изготавливаются. Серия прыжковых испытаний будет аналогична тем, что SpaceX выполняли со своими испытательными демонстраторами Grasshopper и Falcon 9R-Dev.
Первые высотные испытательные полёты ожидаются с космодрома во Французской Гвиане в 2025 году. «Ожидается демонстрация взлёта и последующего входа в атмосферу, посадки, затем ремонт и повторное использование. Демонстрационная ракеты Themis будет оснащена тремя двигателями Prometheus и всеми необходимыми подсистемами для обеспечения возможности возвращения ступени на Землю», — заявили в ESA.
Themis — один из трёх проектов с многоразовым использованием в Европе. Другие проекты — FROG и CALLISTO, реализуются французским космическим агентством (CNES). FROG в 2019 году выполнил серию полётов, чтобы протестировать вертикальную посадку ступени. Демонстратор имел длину всего 2,5 метра при массе 22 килограмма и мог взлетать до 30 метров на 150 секунд. CALLISTO, разрабатываемый совместно с DLR (Немецким аэрокосмическим центром) и JAXA (Японским агентством аэрокосмических исследований) — будет иметь длину около 15 метров и диаметр 1 метр. Тестовые полёты на высоту от 30 до 40 километров начнутся уже в 2022 году, а на 2023 год запланировано до 10 испытательных полётов. Кроме того, частная компания RFA, базирующаяся в Германии, также хочет в будущем использовать частичную многоразовость для своей ракеты RFA One, но пока её первый запуск в одноразовой конфигурации ожидается лишь в конце 2022 года.
А.Ж.
