Траектория жизни. Между вчера и завтра

Сегодня представляются наиболее целесообразными три схемы многоразовых одноступенчатых ракет: с вертикальным взлетом и с вертикальной посадкой (чисто ракетная схема); с вертикальным взлетом и с самолетной посадкой (так сказать «крылатая ракета»); с горизонтальным взлетом и с самолетной посадкой (типа рассматривавшегося в семидесятые-восьмидесятые годы английского проекта «Хотолл»).

Последнюю схему можно назвать революционной. Ее идея исходит из желания преодолеть основной недостаток современных ракет: в баках ракеты размещается не только горючее, но и окислитель (и его приходится тоже разгонять), хотя часть полета проходит в плотных слоях атмосферы, где кислорода вполне достаточно и его вроде бы логично использовать. До последнего времени всерьез в этом направлении не работали. И это не случайно: для использования кислорода на ракете, помимо жидкостных ракетных двигателей (большая часть полета все же проходит вне плотных слоев атмосферы), нужно устанавливать воздушно-реактивные двигатели. А они гораздо тяжелее жидкостных ракетных двигателей с той же тягой. Сейчас представляется возможным создание воздушно-реактивных двигателей, работающих до скорости порядка 1500–1700 метров в секунду, что могло бы дать существенный выигрыш в массе носителя, если бы удалось создать достаточно легкий комбинированный двигатель, который на взлете и в плотных слоях атмосферы работал бы в режиме воздушно-реактивного двигателя, а далее в режиме жидкостного реактивного двигателя.

Эти идеи и легли в основу английского проекта многоразового воздушно-космического самолета «Хотолл». Предполагалось, что этот самолет взлетает с аэродрома при скорости около шестисот километров в секунду с помощью специальной стартовой тележки-шасси, остающейся на земле, и затем совершает разгон до высоты около 25 километров при работе двигателя с забором кислорода из атмосферы. К этому моменту он должен был набирать скорость около 1600 метров в секунду.

В современной авиации самолеты с воздушно-реактивными двигателями (ВРД) развивают скорость примерно до 600–800 метров в секунду. Увеличить скорость аппарата с воздушно-реактивным двигателем можно только за счет увеличения скорости истечения струи газов из сопла двигателя, а этого можно добиться практически только за счет повышения давления в камере сгорания. Но повышение давления в ВРД можно обеспечить за счет повышения мощности компрессора на входе в двигатель, а следовательно, за счет увеличения мощности, затрачиваемой на его работу: круг замыкается.

Идея двигателя в проекте «Хотолл» заключалась в том, чтобы на сжатие воздуха перед его подачей в камеру сгорания тратить существенно меньше мощности, чем в обычном ВРД, за счет предварительного сжижения воздуха (путем охлаждения). Охлаждать воздух в двигателе «Хотолла» предполагалось в радиаторе за счет теплового обмена между воздухом и жидким водородом. После сжатия уже жидкого воздуха с помощью насосов (а работа сжатия жидкости значительно меньше работы сжатия газа) он вместе с горючим (водородом, сжатым до высокого давления еще в жидком состоянии) должен был подаваться в камеру сгорания. Такая схема и позволяла авторам проекта двигателя «Хотолла» рассчитывать на получение скорости истечения до величин порядка 1500–1600 метров в секунду и обеспечивать его использование в режиме ВРД до такой же скорости полета.

Далее полет должен был совершаться с использованием бортовых запасов кислорода. В качестве горючего на обоих участках полета предполагалось использовать жидкий водород. По проекту, при стартовой массе порядка 260 тонн, «Хотолл» должен был бы выводить на орбиту полезный груз весом около семи тонн, а затем возвращаться на Землю. Судя по сообщениям печати, работа над проектом прекращена: нет финансирования. О реальности проекта судить трудно, так как она определялась возможностью создания относительно легкого комбинированного двигателя, способного работать и в режиме воздушно-реактивного, и в режиме жидкостного реактивного двигателя, об устройстве которого практически никаких материалов не было опубликовано. Разработку двигателя вела известная английская фирма «Роллс-Ройс», известная отнюдь не только своими автомобилями, но и первыми эффективными и надежными воздушно-реактивными двигателями, что внушало определенное доверие к проекту.