Суборбітальні та навіть невеликі ракетні системи дедалі частіше стають доступними не лише великим космічним агенціям чи комерційним гігантам, а й університетам, приватним лабораторіям і навіть ентузіастам. Можливість «власного» запуску сьогодні дає великий поштовх науці, освіті та інноваціям, адже дозволяє проводити експерименти в реальних умовах надзвукового польоту й часткового виходу за межі щільних шарів атмосфери. У цій статті ми розглянемо, які існують малі ракети, скільки вони коштують, для чого можуть бути використані та які дозволи потрібні для їхнього запуску в різних країнах.
Ракети з корисним навантаженням ~1 кг
Skylark Nano (компанія Skyrora). Це компактна твердопаливна суборбітальна ракета завдовжки близько 2 м, здатна підняти корисне навантаження масою приблизно 1 кг на висоту до 5–6 км. При цьому політ триває кілька хвилин, а сам двигун працює лише кілька секунд.
Такі мініракети підходять для експрес-тестів на перевантаження, для ознайомлення студентів із принципами ракетної техніки, а також для простих метеорологічних або атмосферних експериментів (наприклад, вимірювання температури, тиску чи вологи).
Вартість запуску подібної ракети може сягати від кількох тисяч до кількох десятків тисяч доларів, що робить її порівняно доступною для університетів чи дослідницьких груп із помірним бюджетом.
Ракети з корисним навантаженням 1–2 кг і більше
Skylark Micro (Skyrora). Ця двоступенева ракета (~3,3 м довжини) здатна піднімати до 1 кг на висоту 20–30 км. Вона може давати змогу дослідникам вивчати умови в стратосфері, проводити експерименти на довшому відрізку польоту та тренуватися з багатоступеневою конструкцією.
На ілюстрації показано схематичне розташування ракети Skylark Micro на стартовому майданчику, встановленої на напрямній (launch rail). Як бачимо, для запуску потрібна відносно невелика система контролю, яка включає:
- Launch pad (стартовий майданчик) — місце, де розташовується ракета перед запуском.
- Flat pad — додаткова платформа або рівний майданчик поруч зі стартовим.
- Control block (блок керування) та antenna (антена) — елементи системи керування та зв’язку, які зазвичай розміщуються на певній відстані від ракети для безпеки.
- Кола радіусом R100m та R300m — зони безпеки навколо місця запуску, які позначають допустиму відстань для перебування обслуговчого персоналу та обладнання.
Такий запуск актуальний для випробування електронних систем, тестів теплозахисту, аеродинамічного навантаження, а також короткочасних фізичних експериментів у верхніх шарах атмосфери.
Зазвичай ідеться про десятки тисяч доларів за один пуск (сума може змінюватись залежно від сервіс-пакета, логістики та страховки).
Ракети з корисним навантаженням 40–100 кг
REXUS (європейська студентська ракета у межах програм DLR / ESA) може підняти близько 40 кг на висоту ~80–90 км.
SpaceLoft XL (компанія UP Aerospace, США) виводить ~36 кг на 100–120 км, забезпечуючи кілька хвилин невагомості.
У таких масштабах з’являється простір для повноцінних наукових модулів: біологічних експериментів у стані невагомості, технологічних тестів (наприклад, 3D-друк у невагомості), приладобудівних проєктів (спектрометри, камери високої роздільної здатності тощо).
Вартість пуску росте до сотень тисяч — мільйона доларів, адже такі ракети фактично наближаються до «межі космосу» (лінія Кармана*, ~100 км).
*Лінія Кармана — це умовна межа між атмосферою Землі та космосом, що перебуває на висоті 100 км над рівнем моря. На цій висоті повітря стає настільки розрідженим, що звичайні літаки вже не можуть створювати достатню підйомну силу за рахунок крил — тут потрібен ракетний двигун.
Як і для чого використовувати такі ракети?
- Наукові дослідження
- Вивчення стратосферних умов (атмосферний тиск, хімічний склад, вплив космічного випромінювання).
- Тестування матеріалів на перевантаження та температурні коливання під час швидкісного польоту.
- Біологічні та медичні експерименти (спостереження за поведінкою мікроорганізмів тощо).
- Навчальні цілі
- Університети можуть використовувати мініракети для практичних занять зі студентами, щоб розвивати знання та навички в галузі аерокосмічної інженерії.
- Студенти отримують hands-on experience з реальними польотами, аналізують телеметричні дані, відпрацьовують проєктування приладів.
- Технологічні випробування
- Відпрацювання бортової електроніки, систем зв’язку, навігації.
- Тести двигунів малої тяги та систем забезпечення паливом.
- Випробування нових конструкцій (наприклад, 3D-деталей) у стратосферних і суборбітальних умовах.
Цікаво, що в багатьох містах та зокрема у Києві існують гуртки ракетомоделювання при університетах. Так, при Київському авіаційному інституті (колишній НАУ) до 2022 року діяла студентська секція, де молодь конструювала та випробовувала зменшені прототипи ракет. Відповідно до публікацій на офіційному сайті та в соціальних мережах КАІ, учасники цього гуртка брали участь у національних змаганнях із ракетомоделювання, а також проводили відкриті лекції й майстер-класи для всіх охочих. Завдяки таким ініціативам студенти мають чудову нагоду застосовувати на практиці теоретичні знання з аеродинаміки, механіки польоту й матеріалознавства і водночас вчаться працювати в команді та організовувати реальні інженерні проєкти. Також варто зазначити, що активну підтримку розвитку ракетомоделювання надає ФРМС (Федерація ракетомодельного спорту України). Її офіційний сайт (https://frms.ua/) містить актуальну інформацію про заходи, змагання та навчальні програми, що сприяють популяризації ракетобудування серед молоді та професіоналів.
Які потрібні дозволи: порівняння України та США
Законодавчі вимоги до запуску навіть малих ракет суттєво відрізняються залежно від країни. Варто зауважити, що наведена інформація тут — орієнтовна; точні процедури слід узгоджувати з державними регуляторами й авіаційними органами.
Україна
- За українським законодавством, для запуску навіть малої ракети, що може досягати певної висоти й відхилятися від вертикалі, потрібно отримати дозвіл від Державної авіаційної служби України (ДАСУ) або відповідних військових відомств, якщо зона польоту може зачепити повітряний простір інших установ.
- Обов’язково враховуються вимоги безпеки: наявність віддаленого місця для старту, можливість небезпечних уламків або випадкового перетину цивільних повітряних трас.
- За певних умов, потрібне узгодження з Державною космічною агенцією України (ДКАУ), якщо ракета вважається «космічною технікою» за формальними ознаками (тут грає роль максимальна висота польоту та технічні характеристики).
США
- У США регулюванням комерційних суборбітальних запусків займається Федеральне управління цивільної авіації (FAA), яке видає ліцензії на космічну діяльність.
- Для невеликих «аматорських» ракет (серед яких можуть бути й дослідницькі університетські ракети) існують окремі класифікації за вагою й рівнем небезпеки палива. Деякі невеликі ракети можуть запускатися без ліцензії, але з обов’язковим повідомленням FAA про час та місце старту.
- Для «висотних» суборбітальних пусків потрібна спеціальна ліцензія або дозвіл, а також погодження з командуванням повітряних сил (щоб уникнути конфліктів у повітряному просторі).
- Зазвичай запуски відбуваються на спеціалізованих полігонах (наприклад, Black Rock Desert у штаті Невада або навчальні полігони NASA / астроцентрів).
Обов’язково треба потурбуватися про дотримання вимог безпеки та попередження державних органів. У деяких випадках дозволи отримати відносно нескладно, якщо йдеться про малі ракети з обмеженою висотою й масою. Проте, що більша та складніша ракета, то більш комплексною буде процедура.
Висновки та перспективи
Придбати або замовити виготовлення (чи запуск «під ключ») малої ракети сьогодні — не фантастика, а реальна можливість для університетів, науково-дослідних центрів і навіть талановитих ентузіастів. Завдяки розвитку комерційного сектору з’явилися компанії, які пропонують суборбітальні ракети різного класу: від 1 кг корисного навантаження (Skylark Nano / Micro) до десятків кілограмів (REXUS, SpaceLoft XL).
Що це дасть науці та університетам? По-перше, практичний досвід студентів та інженерів, які отримують унікальну можливість запустити власний експеримент у реальний політ. По-друге, розвиток технологій і матеріалів, перевірка яких у повітрі або на великих випробувальних стендах зазвичай дуже дорога. По-третє, такий запуск є потужним мотиваційним фактором для молодих дослідників — розуміння, що вони можуть долучитися до космічних технологій, робить науку привабливою й актуальною.
У перспективі часті та відносно дешеві суборбітальні запуски можуть стати стандартним елементом науково-освітньої програми. Так само як університети свого часу почали масово будувати супутники, тепер вони зможуть опанувати й невеликі ракети для тестування високотехнологічних розробок. Наукове середовище отримає більше даних про верхні шари атмосфери, космічні фактори впливу на прилади й організми, що лише пришвидшить прогрес у багатьох сферах — від матеріалознавства до біомедицини.
Отже, якщо ви серйозно замислюєтеся над власною ракетою, насамперед визначте чіткі цілі, дізнайтесь про законодавчі обмеження й умови, а також знайдіть надійного партнера чи розробника. Сьогодні це значно простіше, ніж здається: сучасні малогабаритні ракети стають доступним інструментом для тих, хто хоче зазирнути в небо та зробити перший крок назустріч космосу.
