Суборбитальные и даже небольшие ракетные системы все чаще становятся доступными не только крупным космическим агентствам или коммерческим гигантам, но и университетам, частным лабораториям и даже энтузиастам. Возможность «собственного» запуска сегодня дает большой толчок науке, образованию и инновациям, ведь позволяет проводить эксперименты в реальных условиях сверхзвукового полета и частичного выхода за пределы плотных слоев атмосферы. В этой статье мы рассмотрим, какие существуют малые ракеты, сколько они стоят, для чего могут быть использованы и какие разрешения нужны для их запуска в разных странах.
Ракеты с полезной нагрузкой ~1 кг
Skylark Nano (компания Skyrora). Это компактная твердотопливная суборбитальная ракета длиной около 2 м, способная поднять полезную нагрузку массой примерно 1 кг на высоту до 5–6 км. При этом полет длится несколько минут, а сам двигатель работает всего несколько секунд.
Такие мини-ракеты подходят для экспресс-тестов на перегрузки, для ознакомления студентов с принципами ракетной техники, а также для простых метеорологических или атмосферных экспериментов (например, измерение температуры, давления или влаги).
Стоимость запуска подобной ракеты может достигать от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч долларов, что делает ее сравнительно доступной для университетов или исследовательских групп с умеренным бюджетом.
Ракеты с полезной нагрузкой 1–2 кг и более
Skylark Micro (Skyrora). Эта двухступенчатая ракета (~3,3 м длины) способна поднимать до 1 кг на высоту 20–30 км. Она может позволять исследователям изучать условия в стратосфере, проводить эксперименты на более длинном отрезке полета и тренироваться с многоступенчатой конструкцией.
На иллюстрации показано схематическое расположение ракеты Skylark Micro на стартовой площадке, установленной на направляющей (launch rail). Как видим, для запуска требуется относительно небольшая система контроля, которая включает:
- Launch pad (стартовая площадка) — место, где располагается ракета перед запуском.
- Flat pad — дополнительная платформа или ровная площадка рядом со стартовой.
- Control block (блок управления) и antenna (антенна) — элементы системы управления и связи, обычно размещаемые на определенном расстоянии от ракеты для безопасности.
- Круги радиусом R100m и R300m — зоны безопасности вокруг места запуска, обозначающие допустимое расстояние для персонала и оборудования.
Такой запуск актуален для испытаний электронных систем, тестов теплозащиты, аэродинамической нагрузки, а также кратковременных физических экспериментов в верхних слоях атмосферы.
Обычно речь идет о десятках тысяч долларов за один пуск (сумма может варьироваться в зависимости от сервис-пакета, логистики и страховки).
Ракеты с полезной нагрузкой 40–100 кг
REXUS (европейская студенческая ракета в рамках программ DLR / ESA) может поднять около 40 кг на высоту ~80–90 км.
SpaceLoft XL (компания UP Aerospace, США) выводит ~36 кг на 100–120 км, обеспечивая несколько минут невесомости.
В таких масштабах появляется пространство для полноценных научных модулей: биологических экспериментов в состоянии невесомости, технологических тестов (например, 3D-печать в невесомости), приборостроительных проектов (спектрометры, камеры высокого разрешения и т.п.).
Стоимость пуска растет до сотен тысяч — миллиона долларов, ведь такие ракеты фактически приближаются к границе космоса (линия Кармана*, ~100 км).
*Линия Кармана — это условная граница между атмосферой Земли и космосом, находящейся на высоте 100 км над уровнем моря. На этой высоте воздух становится настолько разреженным, что обычные самолеты уже не могут создавать достаточную подъемную силу за счет крыльев — здесь нужен ракетный двигатель.
Как и зачем использовать такие ракеты?
- Научные исследования
- Изучение стратосферных условий (атмосферное давление, химический состав, воздействие космического излучения).
- Тестирование перегрузочных материалов и температурные колебания во время скоростного полета.
- Биологические и медицинские эксперименты (наблюдение за поведением микроорганизмов и т.п.).
2. Учебные цели
- Университеты могут использовать мини-ракеты для практических занятий со студентами для развития знаний и навыков в области аэрокосмической инженерии.
- Студенты получают hands-on experience с реальными полетами, анализируют телеметрические данные, отрабатывают проектирование приборов.
3. Технологические испытания
- Отработка бортовой электроники, систем связи, навигации.
- Тесты двигателей малой тяги и систем снабжения топливом.
- Испытание новых конструкций (например, 3D-деталей) в стратосферных и суборбитальных условиях.
Интересно, что во многих городах и, в частности, в Киеве существуют кружки ракетомоделирования при университетах. Так, при Киевском авиационном институте (бывший НАУ) до 2022 года действовала студенческая секция, где молодежь конструировала и испытывала уменьшенные прототипы ракет. Согласно публикациям на официальном сайте и социальных сетях КАИ, участники этого кружка принимали участие в национальных соревнованиях по ракетомоделированию, а также проводили открытые лекции и мастер-классы для всех желающих. Благодаря таким инициативам студенты имеют прекрасную возможность применять на практике теоретические знания по аэродинамике, механике полета и материаловедения и учатся работать в команде и организовывать реальные инженерные проекты. Также следует отметить, что активную поддержку развитию ракетомоделирования оказывает ФРТС (Федерация ракетомодельного спорта Украины). Ее официальный сайт (https://frms.ua/) содержит актуальную информацию о мероприятиях, соревнованиях и учебных программах, способствующих популяризации ракетостроения среди молодежи и профессионалов.
Какие нужны разрешения: сравнение Украины и США
Законодательные требования к запуску даже малых ракет существенно отличаются в зависимости от страны. Следует заметить, что приведенная информация здесь — ориентировочная; четкие процедуры следует согласовывать с государственными регуляторами и авиационными органами.
Украина
- По украинскому законодательству для запуска даже малой ракеты, которая может достигать определенной высоты и отклоняться от вертикали, нужно получить разрешение от Государственной авиационной службы Украины (ГАСУ) или соответствующих военных ведомств, если зона полета может затронуть воздушное пространство других учреждений.
- Обязательно учитываются требования безопасности: наличие удаленного места для старта, возможность опасных отломков или случайного пересечения гражданских воздушных трасс.
- При определенных условиях необходимо согласование с Государственным космическим агентством Украины (ГКАУ), если ракета считается «космической техникой» по формальным признакам (здесь играет роль максимальная высота полета и технические характеристики).
США
- В США регулированием коммерческих суборбитальных запусков занимается Федеральное управление гражданской авиации (FAA), выдающее лицензии на космическую деятельность.
- Для небольших «любительских» ракет (среди которых могут быть и исследовательские университетские ракеты) существуют отдельные классификации по весу и уровню опасности топлива. Некоторые небольшие ракеты могут запускаться без лицензии, но с обязательным уведомлением FAA о времени и месте старта.
- Для «высотных» суборбитальных пусков требуется специальная лицензия или разрешение, а также согласование с командованием воздушных сил (во избежание конфликтов в воздушном пространстве).
- Обычно запуски проходят на специализированных полигонах (например, Black Rock Desert в штате Невада или обучающие полигоны NASA / астроцентров).
Обязательно следует позаботиться о соблюдении требований безопасности и предупреждении государственных органов. В некоторых случаях разрешения получить относительно несложно, если речь идет о малых ракетах с ограниченной высотой и массой. Однако чем больше и сложнее ракета, тем более комплексной будет процедура.
Выводы и перспективы
Приобрести или заказать изготовление (или запуск под ключ) малой ракеты сегодня — не фантастика, а реальная возможность для университетов, научно-исследовательских центров и даже талантливых энтузиастов. Благодаря развитию коммерческого сектора появились компании, предлагающие суборбитальные ракеты разного класса: от 1 кг полезной нагрузки (Skylark Nano/Micro) до десятков килограммов (REXUS, SpaceLoft XL).
Что это даст науке и университетам? Во-первых, практический опыт студентов и инженеров, получающих уникальную возможность запустить свой эксперимент в реальный полет. Во-вторых, развитие технологий и материалов, проверка которых в воздухе или на больших испытательных стендах обычно очень дорогая. В-третьих, такой запуск — мощный мотивационный фактор для молодых исследователей — понимание, что они могут приобщиться к космическим технологиям, делает науку привлекательной и актуальной.
В перспективе частые и относительно дешевые суборбитальные запуски могут стать стандартным элементом научно-образовательной программы. Так же как университеты в свое время начали массово строить спутники, теперь они смогут овладеть и небольшими ракетами для тестирования высокотехнологичных разработок. Научная среда получит больше данных о верхних слоях атмосферы, космических факторах воздействия на приборы и организмы, что ускорит прогресс во многих сферах — от материаловедения до биомедицины.
Итак, если вы серьезно задумываетесь над собственной ракетой, прежде всего определите четкие цели, узнайте о законодательных ограничениях и условиях, а также найдите надежного партнера или разработчика. Сегодня это гораздо проще, чем кажется: современные малогабаритные ракеты становятся доступным инструментом для тех, кто хочет заглянуть в небо и сделать первый шаг навстречу космосу.
