Космическая индустрия готовится к продолжительным миссиям на Луну и дальше, а для этого нужны новые типы двигательных установок с повышенной эффективностью и большей тягой. И ракетные компании спешат испытать новые технологии сгорания, способные справиться с такими задачами.
Китайская Mega Engine провела серию испытаний своего двигателя Chi, проработавшего в общей сложности 1000 секунд в нескольких огневых тестах. Замкнутая керосин-кислородная установка продемонстрировала быстрый запуск и стабильную работу, при этом оборудование осталось неповреждённым, о чём компания сообщила в понедельник.
Mega Engine начала работу в начале 2024 года. Её флагманский двигатель Chi (что переводится как "пылающий") рассчитан на тягу от 35 до 75 тонн на уровне моря и около 87 тонн в вакууме. Установка использует керосин в качестве топлива и жидкий кислород как окислитель.
Ракетные двигатели подают топливо и окислитель в камеру сгорания с помощью насосов, которые приводятся в движение небольшой турбиной, работающей на горячем газе. В двигателях открытого цикла отработанный газ выбрасывается наружу, тогда как в закрытом цикле он поступает в основную камеру сгорания и вносит вклад в тягу ракеты, а не расходуется впустую.
Chi построен по схеме закрытого цикла с дожиганием окислительного генераторного газа и поддерживает регулируемую тягу, то есть способен менять силу тяги во время полёта за счёт регулировки подачи компонентов топлива. Двигатель также рассчитан на многократный перезапуск в ходе одной миссии.
По заявленным характеристикам Chi подходит для верхних ступеней средних и крупных ракет, а также для первой ступени малых и средних носителей. Mega Engine параллельно разрабатывает более мощный 200-тонный керосин-кислородный двигатель закрытого цикла под названием Yan, предназначенный для тяжёлых ракет-носителей.
Разработки компании вписываются в общенациональную программу Китая по созданию жидкостных ракетных двигателей с упором на многоразовость и эффективность.
В 2023 году китайский стартап Landspace вывел на орбиту первую в мире метановую ракету, что стало значимым достижением частной космической индустрии Китая на пути к коммерческим запускам и будущим лунным миссиям.
Сотрудничество более 10 научно-исследовательских институтов и университетов по всему Китаю позволило добиться значительных успехов и приблизиться к реализации межпланетных путешествий, благодаря разработке технологии ядерного деления, которая могла бы обеспечить широкомасштабное исследование Марса .В статье, опубликованной журналом Scientia Sinica Technologica Китайской академии наук, исследовательская группа сообщила, что ее прототип системы ядерного реактора с литиевым охлаждением прошел некоторые первоначальные наземные испытания.
Результаты подтвердили некоторые ключевые технологические решения, изобретенные китайскими учеными и инженерами для уменьшения реактора мегаваттного класса – в семь раз более мощного, чем конкурирующая система, строящаяся NASA.
При полном развертывании в космосе реактор мощностью 1,5 мегаватт, включая его систему охлаждения, будет сопоставим с размерами 20-этажного здания. Но на земле он аккуратно складывается в объем размером с контейнер и весом менее восьми тонн.
Такая конструкция делает реакторную систему легкой для загрузки и запуска с помощью ракеты. По их словам, она сможет стабильно работать в суровых условиях космоса в длительное время.
Согласно документу, мощный источник энергии сделает возможным перемещение крупных кораблей туда и обратно как для пилотируемых, так и для грузовых космических полетов, открывая путь для крупномасштабного исследования Китаем Луны и Марса.
По оценкам некоторых ученых, космический корабль с ядерной установкой сможет совершить полет туда и обратно между Землей и Марсом всего за три месяца. Основная научная идея заключается в том, что эта технология будет иметь жизненно важное значение для межпланетных миссий.
Согласно некоторым расчетам, космическим кораблям, работающим на ископаемом топливе, таким как Starship, разрабатываемый американской компанией SpaceX, может потребоваться не менее семи месяцев, чтобы достичь Марса.
Ракета Starship занимает ведущую роль в планах NASA по высадке астронавтов на Луну, а также в надеждах генерального директора SpaceX Илона Маска на колонизацию Марса, но даже путешествие в один конец на Красную планету потребует огромной системы жизнеобеспечения.
Исследователи заявили, что китайский реактор будет генерировать температуру до 1276 градусов по Цельсию за счет деления уранового топлива, что намного превышает рабочую температуру коммерческих атомных электростанций.
Сильный жар превратит жидкие формы инертных элементов гелия и ксенона в газы, приводя в движение генератор. Цепная реакция производит быстрые нейтроны, которые обеспечат эффективное и непрерывное энергоснабжение в течение как минимум 10 лет, говорится в документе.
Ученые заявили, что, используя жидкий литий, они смогут уменьшить размер реактора благодаря высокой теплопроводности и малому весу элемента.
Традиционно теплообменник и радиационная защита занимают значительное пространство в конструкциях реакторов, но создатели заявили, что разработали технологию, которая объединяет эти два компонента в один.
Согласно документу, теплообменник реактора изготовлен из вольфрамового сплава, что позволяет добиться эффективного теплообмена в контуре, блокируя при этом опасное излучение. Другие новые технологии включают материалы, устойчивые к высокотемпературной коррозии.
На этапе испытаний, источником тепла прототипа является внешний источник питания, и планируется добавить ядерные топливные сборки для достижения полной работоспособности на следующих этапах программы испытаний, говорят исследователи.
экспериментальный космический ядерный реактор с литиевым охлаждением
В настоящее время проведены эксплуатационные испытания интегрированной системы, включая циркуляцию контура с литиевым охлаждением, сопряженный теплообмен между первичным и вторичным контурами, а также систему производства электроэнергии по типу цикла Брайтона
Испытания обеспечили предварительную демонстрацию возможности соединения литиевой системы охлаждения с генератором Брайтона, разработанным в 19 веке как поршневой двигатель и широко используемым в космических полетах.
«Коррозионные испытания материалов из молибденовых сплавов также проводились в высокотемпературных средах», — сказали исследователи.
Ключевым направлением дальнейших исследований и разработок ученых станет безопасность ядерных реакторов во время запуска и эксплуатации с обязательным требованием отсутствия опасности ядерного загрязнения и взрыва, даже если реактор упадет обратно на Землю.
Команда проекта также планирует применить искусственный интеллект для долгосрочной беспилотной эксплуатации космических реакторов, используя технологию для автоматической диагностики и устранения любых неисправностей.
Китай продолжает активно готовиться к масштабному освоению Луны, и на этот раз в центре внимания оказались не обычные роверы, а роботы-собаки.
Передовые инженерные решения проходят испытания в условиях, максимально приближенных к лунным.
Четвероногие машины, разработанные специалистами Школы компьютерных наук Пекинского университета, демонстрируют высокую проходимость и устойчивость на сложном рельефе, имитирующем лунную поверхность – в частности, эксперимент проводился в образованной лавовыми потоками пещере неподалеку от города Муданьцзян.
Ключевое преимущество роботизированных собак — их способность преодолевать препятствия, которые оказываются не по зубам колесным аппаратам, — крутые склоны, рыхлый грунт и груды камней. Такие роботы-разведчики могут стать «авангардом» будущих лунных миссий, исследуя наиболее опасные и труднодоступные районы, куда не смог бы добраться человек или более громоздкая техника.
Ожидается, что подобные аппараты будут задействованы в предстоящей китайской лунной миссии «Чанъэ-7», запланированной на 2026 год, в рамках которой будет проводиться разведка мест для строительства лунной базы.
Эксперт Центра космических технологий Московского авиационного института Александр Бон оценил стратегическую важность этой разработки, рассказал о наличии аналогов в России и объяснил, для чего вообще нужны такие луноходы-разведчики.
Почему будущее лунных баз спрятано в пещерах
Разработка китайских коллег — часть глобального тренда, направленного на поиск оптимальных мест для долговременного пребывания человека на Луне. Как пояснил Александр Бон, для России тоже критически важна разработка луноходов-разведчиков. Особенно, если мы собираемся осваивать Луну, те самые вулканические пещеры — практически наилучшее место, где можно расположить инфраструктуру. Ученый подчеркивает: эти природные образования предлагают готовую защиту от экстремальных условий открытого космоса.
«В вулканических пещерах лунные базы будут хорошо защищены от солнечной радиации, микрометеоритов. Помимо этого, предполагается, что там более-менее стабильная температура — а это огромный плюс для инфраструктуры, которую планируется развивать, – она будет долго существовать, не подвергаясь перепадам», — отмечает специалист.
Почему Россия не отправляет робопсов на Луну
Что же касается технологической готовности России к созданию подобных аппаратов, то здесь ситуация неоднозначная. С одной стороны, в России есть все ключевые технологии, чтобы иметь достойные аналоги китайским роботизированным машинам, а с другой – если говорить об отправке на Луну не просто универсальных роботов-исследователей, которые могут оценить общую обстановку, а узкоспециализированных – способных проводить сложные исследования на месте предполагаемого возведения лунной базы, — то здесь возникают проблемы с отсутствием необходимых для сборки материалов.
«В России на данный момент нет высокопроизводительной электроники, с помощью которой можно было бы создавать узкоспециализированные устройства для изучения Луны, а также других планет»
Александр Бон
эксперт Центра космических технологий Московского авиационного института
Впрочем, уже к 2030 году ситуация должна измениться. В России планируется вводить в эксплуатацию специализированную машину по производству чипов — той самой высокопроизводительной электроники, с которой станет возможным создание сложной космической узкоспециализированной роботизированной техники.
Эксперт отметил, что сегодня Россия ничего не теряет от временного отсутствия высокопроизводительной электроники в контексте создания роботов для изучения Луны. На текущем этапе исследований есть потребность в получении общих данных о строении лунных пещер — о детальных исследованиях широкого спектра пока никто не говорит. Поэтому в гонке лучших роботов для первичных исследований пещер Луны Россию вполне можно назвать достойныме конкурентом Китаю.
«На данном этапе не только для России, но и для всех стран, которые собираются исследовать лунные пещеры, сейчас наиболее важно найти какие-то универсальные решения, поскольку мы не знаем специфику этих самых пещер на данный момент», — объясняет специалист МАИ.
Этот подход полностью согласуется с логикой китайской программы, где робот-собака выступает в роли такого универсального разведчика.
Так, работы, подобные китайским, закладывают фундамент для следующего этапа космической экспансии, когда на смену разведчикам придут узкопрофильные машины для строительства и обустройства внеземного жилья. Ждать осталось недолго.
Минимум воды, никакого моющего средства и 30 минут – все, что требуется для того, чтобы постирать вещи в космосе. И если раньше астронавты просто выбрасывали грязное белье, то теперь можно будет не расставаться со счастливой футболкой.
Машинка использует 400 мл воды для стирки 800 граммов одежды.
Цикл начинается с того, что машинка превращает воду в мелкодисперсный туман, который равномерно увлажняет белье. После этого на него подается озон, который убивает все бактерии. Затем горячий воздух сушит одежду и разрушает озон, а фильтры улавливают остатки газа и капель воды, чтобы они не просочились в салон космической станции.
Инженеры заявляют, что прослужит такая стиральная машина минимум 5 лет, не требуя какого-либо ремонта или замены деталей. По внешнему виду она напоминает небольшой куб и весит всего 12 кг.
Тем не менее это не окончательный вариант: ученые хотят усовершенствовать агрегат, чтобы можно было стирать больше одежды и при этом использовать меньше воды. Как известно, питьевая вода на МКС на вес золота.
Зачем нужна стиральная машина в космосе
С одной стороны, космонавты могли бы продолжать просто менять белье по степени его загрязнения. Но отправка грузов на космическую станцию – дело экономически затратное, а возможность постирать вещи прямо на борту значительно уменьшит вес посылок.
К тому же, если говорить о досрочных миссиях, то стиральная машина просто необходима. Например, для 15-летнего пребывания трех членов экипажа на станции требуется больше 3 тонн одежды.
Решить эту проблему пытались много раз. Выпускали специальные салфетки для устранения пятен, изобретали устройство, которое чистило одежду при помощи вибраций с небольшим количеством воды, но оно оказалось по факту бесполезным, потому что не убивало микробы. Пробовали соорудить барабанную стиральную машину, которая использует пар и микроволновую сушку, но она получилась громоздкой, требовала много энергии и вакуума для работы.
Возможно, новая машинка станет подходящим вариантом и идеально впишется в интерьер МКС.
С нынешними химическими двигателями полёт любого космического аппарата к Марсу занимает до десяти месяцев. Сокращение этого времени станет критически важным для будущих миссий к Красной планете, и британский стартап Pulsar Fusion только что сделал серьёзный шаг к быстрым межпланетным перелётам.
Компания объявила о достижении "первой плазмы" в испытательной системе выхлопа Sunbird. Это первая в мире успешная демонстрация удержания плазмы в подобной установке и ключевой этап на пути к созданию Sunbird Migratory Transfer Vehicle – термоядерной ракеты, способной поддерживать непрерывную высокую тягу для более быстрых и эффективных межпланетных путешествий.
Sunbird не будет перевозить грузы или астронавтов самостоятельно. Этот космический буксир нового поколения должен стыковаться с аппаратом на низкой околоземной орбите и разгонять его до места назначения.
По данным с сайта Pulsar Fusion, Sunbird в перспективе сможет доставлять корабли с грузом от 1 000 до 2 000 килограммов на орбиту Марса менее чем за шесть месяцев.
Демонстрацию провели учёные Pulsar Fusion в Блетчли (Великобритания), а прямую трансляцию показали на сцене конференции Amazon MARS в Калифорнии. Доказав, что система способна генерировать и удерживать плазму, компания подтвердила работоспособность ключевой технологии своего двигателя Dual Direct Fusion Drive (DDFD).
По заявлениям разработчиков, DDFD обеспечит удельный импульс от 10 000 до 15 000 секунд – показатель, радикально превосходящий возможности химических ракет по топливной эффективности и скорости выхлопа.
Кроме того, двигатель рассчитан на выработку 2 мегаватт мощности, обеспечивая одновременно и непрерывную тягу, и электричество для бортовых систем корабля. Химические двигатели на такое не способны.
Всё это возможно благодаря управляемому термоядерному синтезу – тому самому процессу, который питает звёзды. Инженеры по всему миру десятилетиями работали над ядерной космической тягой, но именно Pulsar Fusion может стать первой компанией, добившейся результата. Орбитальную демонстрацию ключевых компонентов Sunbird планируют провести в 2027 году.
В видеоролике, опубликованном в мае прошлого года, Pulsar Fusion показала, как будут работать Sunbird в реальных условиях. В отличие от нынешних ракет, стартующих с Земли, термоядерные буксиры будут храниться на гигантских орбитальных стыковочных станциях.
В анимации Sunbird отстыковывался от станции, с помощью восьми двигателей пристраивался к более крупному кораблю и разгонял его к Марсу – что-то вроде реактивного ранца, только для космических аппаратов.
По достижении цели Sunbird отсоединяется и стыкуется с ожидающей станцией на месте. Такая схема позволит многократно перевозить корабли в дальний космос и обратно.
Будущим миссиям в дальний космос может потребоваться дозаправка на околоземной орбите, прежде чем корабли отправятся к финальным целям.
NASA уже много лет работает над технологиями орбитальной дозаправки, и одна из последних разработок – испытание криокаплера, созданного американской технологической компанией L3Harris.
Криокаплер можно представить как наконечник топливного шланга на заправке, который необходим для подключения к баку автомобиля.
Подобные устройства позволят кораблям стыковаться с орбитальными заправочными станциями и пополнять запас топлива перед тем, как покинуть орбиту нашей планеты.
Трэвис Белчер, руководитель проекта криокаплера в Космическом центре имени Маршалла NASA, заявил:
Криогенная дозаправка на орбите между двумя кораблями пока ещё ни разу не была выполнена и остаётся одной из сложнейших инженерных задач в космонавтике.
Эффективные криокаплеры должны обеспечивать передачу чрезвычайно холодной жидкости, такой как жидкий водород и жидкий кислород, без утечек. Так как эти компоненты топлива нужно удерживать охлаждёнными до сотен градусов ниже нуля по Фаренгейту, устройство требует особых материалов и прочных уплотнений. Управлять им вручную, разумеется, невозможно.
Криокаплеры, над которыми мы работаем, могут подключаться и отключаться многократно и полностью автоматизированы, так что астронавтам не придётся выходить в открытый космос для передачи топлива. Они тщательно спроектированы, чтобы выдерживать космические условия, и рассчитаны под предполагаемые конструкции баков.
Для проверки криокаплера L3Harris команда Белчера пропускала через него жидкий азот при температуре минус 321 градус по Фаренгейту в нескольких подключённых и отключённых конфигурациях. Эти испытания дали данные о том, как устройство реагирует на значительные перепады температур.
Инженеры также провели операционные тесты, включая симуляции стыковок с несовпадением осей, поскольку устройство спроектировано с учётом определённой степени рассогласования.
Разработка криокаплера L3Harris находится на ранней стадии, поэтому проведённые испытания пока довольно базовые. По словам Белчера, будущие тесты будут адаптированы под конкретные миссии, чтобы оценивать устройство в соответствии с их требованиями.
Калифорнийская компания Vast Space, которая планирует развернуть на околоземной орбите собственный аванпост под названием Haven-1 в августе 2025 году, показала прототип структуры своей одномодульной космической станции.
Вскоре после запуска орбитальная станция сможет принять четырех космических туристов в рамках 30-ти дневной экспедиции Vast-1. Первый экипаж прибудет на станцию на космическом корабле SpaceX Dragon.
Прототип структуры одномодульной космической станции Haven-1
Схема предполагаемого строения ядра кометы 3I/ATLAS
Астрономы при помощи трех космических телескопов определили, что ядро второй межзвездной кометы 3I/ATLAS может обладать толстым и богатым органикой слоем, созданным в ходе длительного облучения смеси льдов галактическими космическими лучами. Такая корка способна эффективно оберегать от внешних воздействий глубокие первозданные слои ядра. Препринт доступен на arXiv.org.
3I/ATLAS обнаружена 1 июля 2025 года и стала второй известной межзвездной кометой и третьим в истории достоверно обнаруженным межзвездным объектом. Она оказалась слабоактивным телом, обладающим компактной запыленной комой, которая при этом демонстрирует аномально большое содержание углекислоты. Кома также выделяется среди других комет необычно высокой скоростью образования атомов никеля и экстремально большим соотношением содержания атомов никеля к железу, что связывают с сублимацией карбонилов этих металлов с поверхности ядра. Предполагается, что 3I/ATLAS прибыла к нам от малометалличной звезды из толстого диска Млечного Пути и может быть рекордно старой кометой.
Группа астрономов во главе с Роменом Маджоло (Romain Maggiolo) из Королевского Бельгийского института космической аэрономии решила разобраться, как длительное пребывание во внутригалактической среде влияет на состав и свойства поверхностного слоя межзвездных объектов. Для этого ученые проанализировали данные спектроскопических наблюдений за кометой, полученные космическими телескопами «Джеймс Уэбб», Swift и SPHEREx в августе 2025 года, а также архивными данными фотометрических наблюдений.
Ученые подтвердили высокое содержание углекислоты по отношению к водяному пару в коме на уровне CO2/H2O=7,6, а также обилие угарного газа на уровне CO/H2O = 1,65. Кроме того, цветовые и спектральные свойства кометы делают ее похожей на самые красные малые тела Солнечной системы из кентавров, астероидов D-типа и транснептуновых тел. Такие свойства, по мнению исследователей, лучше всего вписываются в модель трансформации поверхностного слоя ядра в течение очень долгого времени под действием облучения энергичными частицами галактических космических лучей. Лабораторные эксперименты ранее уже показывали, что ионное облучение смесей льдов H2O–CO и H2O–CO2 ведет к росту концентрации углекислоты, при этом со временем соотношение CO2/CO стабилизируется. Подобный процесс имеет место для транснептуновых тел и комет Солнечной системы и способен превращать простые летучие вещества (например, H2O, CH4, NH3, CO) в сложные и тугоплавкие органические соединения, что в итоге дает богатую органикой корку.
Построенная учеными модель облучения ядра 3I/ATLAS частицами галактических космических лучей показывает, что миллиарда лет достаточно, чтобы поверхностный слой до глубины в 15–20 метров изменил свою структуру с кристаллического льда на аморфный, а также для возникновения различных вторичных соединений (CO2, CH4, H2CO, CH3OH, HCO) из смеси CO–H2O. На глубине в два метра переход от кристаллического к аморфному льду происходит за шестьдесят миллионов лет под действием облучения, а уплотнить аморфный лед можно за пятнадцать миллионов лет.
Трансформация структуры льда под действием облучения галактическими космическими лучами в зависимости от глубины
Таким образом, ядро кометы 3I/ATLAS может представлять собой богатую органикой тугоплавкую толстую корку, под которой залегает плотный аморфный лед и лишь затем идет сердцевина в виде первичного вещества кометы. Если же теперь оценить степень эрозии поверхности ядра за счет кометной активности под действием солнечного нагрева, то оказывается, что ни физическая эрозия за счет облучения, ни активность кометы за счет нагрева не способны обнажить первозданные слои ядра и будут затрагивать лишь облученную космическими лучами зону.
Чтобы найти межзвездные объекты можно также более пристально приглядеться к окраинам Солнечной системы, так как некоторые из пролетающих межзвездных тел Солнце может захватывать на необычную орбиту.
Комментарии