Когда ракета-носитель расходует топливо, ее топливные баки становятся больше не нужны: они превращаются в мертвый груз. Кроме того, теряя топливный бак, теряются еще десятки миллионов долларов — стоимость двигателей, использующихся на ступени. «Ракеты‐самопожиратели», которые сжигали бы свои баки в качестве горючего, не только разрешили бы проблему мусора, но и сэкономили бы заказчикам огромные деньги. Группа инженеров из Великобритании впервые построила прототип ракетного двигателя, «питающегося» частями ракеты.
Топливные баки носителя — самая длинная его часть, они занимают больше 50 процентов длины ракеты и без них невозможен вывод в космос полезной нагрузки. Но масса самих баков — «мертвый груз», ее нельзя использовать для разгона. Поэтому она снижает эффективность ракеты-носителя, а также добавляет проблему космического мусора: чаще всего топливные баки одноразовые и сбрасываются после отработки топлива.
Но если бы ракета использовала свои уже ненужные части в качестве топлива, носитель мог бы доставлять на орбиту еще больше важных грузов. Для «ракет‐самопожирателей» требовалось бы куда меньше горючего, и, следовательно, объем их баков был бы совсем иным.
Концепцию носителя, который «питается» своими же частями, впервые запатентовали в 1938 году, но его прототип так и остался на бумаге. В середине XX века подобную разработку было сложно реализовать с помощью тяжелых ракет, которые в то время осуществляли большинство космических запусков. Однако в наши дни, когда популярными становятся небольшие легкие ракеты, доставляющие на орбиту малые спутники, эту идею можно попытаться воплотить в жизнь.
Кшиштоф Бздык (Krzysztof Bzdyk) из Университета Глазго (Великобритания) и его коллеги создали небольшой прототип ракетного двигателя, «пожирающего» собственный топливный бак. Хотя прототип недостаточно мощный, чтобы поднять ракету с грузом, он все же хорошо показывает, что такая концепция работает.
Исследователи показали разработку 10 января на научном форуме Американского института аэронавтики и астронавтики (American Institute of Aeronautics and Astronautics SciTech Forum) во Флориде. Двигатель назвали «Уроборос-3» (Ouroborous-3), в честь одного из древнейших символов — свернувшейся в кольцо змеи, кусающей себя за хвост.
Прототип представляет собой сам двигатель, горючее — кислород (окислитель) и пропан (топливо), а также топливный бак — расходную пластиковую трубу, внутри которой хранится горючее, откуда затем оно попадает в двигатель. Когда топливо заканчивается, двигатель начинает «питаться» трубой, обеспечивающей до одной пятой от общего количества горючего. В результате возникает тяга примерно 100 ньютон — всего в два-три раза больше, чем требуется, чтобы разбить яйцо. В среднем для раздавливания скорлупы куриных яиц необходимо приложить усилие 40-52 ньютона.
Сейчас команда работает над созданием более крупного прототипа, который сможет обеспечить тягу около 1000 ньютон, что составляет одну шестую от необходимой для обеспечения им суборбитального полета (особо легкой ракеты) и примерно одну двадцатую для полета на орбиту.
Исследователи подчеркнули, что «двигатели-самопожиратели» могут не только повысить эффективность космических запусков, но и помочь решить проблему космического мусора, угрожающего спутникам и МКС. Если отработанные топливные баки, которые обычно сбрасываются в атмосферу или остаются на орбите захоронения, будут использоваться в качестве топлива, это может стать небольшим, но очень важным шагом к решению проблемы космического мусора.