Швейцарские студенты разрабатывают многоразовые ракетные системы

В целях безопасности ракету привязали при помощи троса к стреле подъёмного крана. Но при этом ракета «Колибри» уже может вполне самостоятельно приземляться там, откуда она взлетела. Gruyère Space Program

Многоразовые ракеты и возвращаемые элементы ракетных систем, например ускорители, являются будущим мирового ракетостроения. В этом не сомневается уже никто. В Швейцарии две группы студентов занимаются разработкой собственных инженерно-конструкторских решений в этой области. Наш репортаж.

Одри Форбургер (Audrey Vorburger) занимается научными исследованиями в области приборостроения. Инновационные датчики нужны ей для изучения Солнечной системы. Изучать же её астрофизик и планетолог из Бернского Университета намерена также при помощи многоразовых ракет-носителей. «Швейцария известна во всем мире в качестве страны, накопившей огромный опыт в области точного машино- и приборостроения. И где еще применять такие приборы, как не в области освоения околоземного космического пространства»? А времена изменились.

Как говорит Одри Форбургер, сегодня летать в космос могут не только великие державы, технологический прогресс и доступные стартовые мощности означают, что свою роль в области изучения космического пространства могут играть даже «небольшие страны». Среди этих стран Швейцария выделяется в качестве «неизвестного лидера», никому и в голову не придет ассоциировать её с космосом. Тем не менее, разрабатываемые в этой стране технологии могут сыграть весомую роль в превращении Конфедерации в поставщика передовых решений из области космических технологий будущего, а также в подготовке соответствующих специалистов. А начинается все, как всегда, со студенческого молодежного научно-технического творчества.

Космонавты песчаных карьеров

Наши журналисты поставили, поэтому, перед собой задачу познакомиться с тем, как уже сейчас в стране создаются возможные технологии будущего. Начинаем мы наше путешествие с городка Грюйер в кантоне Фрибур. Вообще-то он больше известен своим сыром, но сейчас нас интересует то, что делает группа молодых людей, расположившаяся на дне большого песчаного карьера. Все их внимание уделено объекту высотой примерно в 2 метра и 45 сантиметров. Вес: 100 кг. Название: Colibri. Это не имеющий в Европе аналогов прототип ракеты, способной стартовать вертикально и вертикально же возвращаться на землю.

Джули Бёнинг (Julie Böhning) отвечает за системы наведения, навигации и управления, в этом проекта она участвует с самого начала. SWI swissinfo.ch / Michele Andina

То, за чем мы наблюдаем сегодня, не упало с неба, но стало результатом длительных разработок и экспериментов. Этот проект называется «Грюйерская космическая программа» (Gruyère Space Program, GSPВнешняя ссылка), придумали и реализовали её пятеро студентов, знакомых друг с другом еще со средней школы. Вместе они прошли долгий путь от обычных школьников до студентов Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL). «Как здорово, что все мы здесь смогли реализовать наши идеи одной группой. Никто в Европе ни разу пока еще не запускал многоразовую ракету вместе с полезной нагрузкой и не программировал ее снова приземляться вертикально на свои опоры-«ноги».

Мы разговариваем с 25-летней студенткой факультета робототехники Лозаннского Политеха Джули Бёнинг (Julie Böhning), она своего рода пресс-секретарь проекта. Джули Бёнинг и четверо ее сокурсников занимаются им уже шесть лет. Источником вдохновения и уверенности в успехе стала для них конечно же компания SpaceX Элона Маска. Однако ракету «Колибри» студенты разработали и построили сами, от А до Я, на основе своих собственных уникальных идей и решений. За прошедшие годы команда проекта увеличилась до 15 человек, но сегодня в гравийном карьере присутствуют только восемь человек, включая основателей проекта Жереми Марсиака (Jérémy Marciacq, 26 лет) и Симона Бота (Simon Both, 25 лет).

Ракета на поводке

Они, не отрываясь, смотрят на экраны своих ноутбуков, контролируя бесконечные потоки телеметрической информации. После проведенного тестового испытания будет проведен детальный анализ всех полученных данных. Мобильный центр управления полетом находится от ракеты на безопасном расстоянии. Идет заправка ракеты, небольшой дрон совершает очередной инспекционный облет прототипа: людям приближаться к ракете с полными баками уже слишком опасно. Потом начинается обратный отсчет: «пять, четыре, три, два, один». С рёвом срабатывают двигатели, ракета, как и планировалось, зависает на высоте в несколько метров над поверхностью земли.

Испытание ракеты «Колибри» на дне песчаного карьера недалеко от городка Грюйер. Gruyère Space Program

Это уже примерно 25-й тест, сегодня он проходит с усложнением: ракета должна отклониться от курса, с тем чтобы можно было проверить ее способность скорректировать траекторию и вернуться на посадочную платформу. Если не считать нескольких мелких проблем, в целом тест проходит удовлетворительно, цель дня была достигнута, важно было проверить новые алгоритмы, рассчитывающие режим посадки.

Такой тест потребовал бы специального разрешения. Но поскольку ракета находится как бы на поводке, будучи прикрепленной к страховочному тросу, свисающему со стрелы строительного крана, то формально Colibri считается наземным объектом. Испытания, тем не менее, все равно должны проходить на расстоянии не менее 200 метров от ближайшего жилого помещения.

Студенты свою ракету слепили из того, что было. «Топливные баки „Колибри“ — это трубы, которые мы раздобыли на стройке», — говорит Дж. Бёнинг. Большие надежды команда студентов возлагает на потенциал 3D-печати: она помогает быстро производить новые детали и заменять ими старые или вышедшие из строя, независимо от поставщиков. Студенты почти всё делают сами, но, конечно, этот проект был бы без спонсоров невозможен.

Сейчас список их спонсоров и партнеров достигает 55 наименований компаний и разного рода промышленных предприятий. В их числе и компания, которая бесплатно предоставляет им пользоваться гравийного карьером и подъёмным краном. Жереми Марсиаку пришлось даже специально пройти дополнительное обучение с целью получить право управлять краном.

Эксперт и наставник

В лице Клода Николье, самого первого швейцарского астронавта, молодые инженеры смогли привлечь к проекту, наверное, самого опытного в Швейцарии специалиста в области технических аспектов освоения и изучения космического пространства.

Кроме того, студенческий статус позволяет им связываться с самыми разными экспертами по всему миру, и многие с удовольствием уделяют им немного своего ценного времени, делясь опытом и давая советы. Но какова сверхзадача проекта? «Мы хотим показать, что и в Европе есть люди, которые способны разрабатывать многоразовую ракетную технику», — говорит Дж. Бёнинг.

Читайте ниже о том, какие еще перспективные космические проекты разрабатывются в Швейцарии:

Наша следующая остановка: ангаре на военном аэродроме Дюбендорф под Цюрихом. Это знаменитое место, тут зарождалась швейцарская авиация, а сегодня на территории аэродрома располагается технопарк Innovationspark Zürich. На его базе размещаются самые разные студенческие проекты и стартапы. Среди них — студенческий проект ARIS, реализуемый при поддержке Высшей технической школы Цюриха (ETH) и ряда других швейцарских университетов и НИИ.

Проект, который интересует нас, носит название NICOLLIERВнешняя ссылка. Феликс Хаттвиг (Felix Hattwig), 21-летний руководитель проекта, изучает физику в ВТШ / ETH. Он говорит, что швейцарский астронавт приложил руку и к этому проекту, проведя анализ технических характеристик ракеты и составив потом свое авторитетное экспертное заключение. Этот проект также основан на многоразовых технологиях, в основе которой находятся два парашюта, образующих так называемую «систему управляемого возвращения».

Как только ракета достигает высшей точки траектории полета, раскрывается маленький парашют, который тормозит ракету. Затем на высоте около 800 метров над землей раскрывается второй более крупный парашют, управляемый автономной компьютерной программой. Все эти премудрости нам объясняет Маттео Васс (Matteo Vass, 20 лет), руководитель группы, ответственной за систему возвращения отработавшей ракеты.

Помешала дождливая весна

Швейцарские Вооруженные силы помогают студентам, предоставив им вертолет, при помощи которого они, сбрасывая вниз ракету, могут тестировать свои технологии. Дождливая весна 2024 года стала серьезной проблемой, из 13 запланированных «дроп-тестов» удалось провести только два, но есть тут и хорошая новость: тесты прошли успешно.

«На наших глазах занимается новая эра полетов в космос. Новые технологии не концентрируются только на ракетах, речь теперь идет и о технической периферии, например, о системах автономной навигации», — говорит Феликс Хаттвиг. Но и этим дело не ограничивается.

Феликс Хаттвиг (слева) и Маттео Васс настраивают электронику системы автономного управления парашютом. SWI swissinfo.ch / Christian Raaflaub

«Технологии, на основе которой функционирует наша ракета, выходят далеко за рамки решения вопроса управляемого возвращения. Хотя уже одна эта проблема является серьезной инженерной задачей», — говорит он. «Мы также пытаемся внедрять технические инновации и в других областях. Например, речь идет о компьютерных платах, которые у нас в ракете взаимозаменяемы, или о решениях, касающихся воздушного торможения, где мы тоже пытаемся идти ранее непроторенными маршрутами».

Почти четыре десятка с лишним участников этого проекта работают параллельно с учебой, не получая ни зарплаты, ни зачетных баллов. Но охота пуще неволи, призвание сильнее любых материальных резонов. Участники проекта тоже смогли заполучить себе в поддержку пару-тройку десятков спонсоров. Их ракета еще ни разу не летала, но без предыдущих проектов, подобных проекту ARIS, невозможно было бы добиться и десятой доли того, чего уже достигли эти энтузиасты и подвижники.

К новым свершениям

«Первый пробный запуск у нас запланирован на конец октября 2024 года», — говорит Феликс Хаттвиг. Конечная цель: попытаться взлететь с тремя различными видами полезной нагрузки, то есть с тремя разными искусственными спутниками Земли. «Космическая программа Грюйера» свой первый демонстрационный полет планирует в конце сентября, среди приглашенных гостей будет и Клод Николье. Затем студенты смогут уже рассказать подробнее о том, как будет развиваться их проект дальше. «Жаль будет терять слаженный коллектив, хотелось бы отправиться к новым свершениям единой командой», — говорит Дж. Бёнинг.

Ракета проекта NICOLLIER с основным парашютом во время одного из испытаний. ARIS

Её личные новые проекты больше, тем не менее, не будут связаны с ракетами, учитывая при этом потенциал технологий, над которыми эта команда работала столько лет. А большего она пока говорить не желает: секрет фирмы! «То, над чем работают эти и другие студенты, заслуживает огромного уважения!» — указало нам в ответ на наш запрос Швейцарское Федеральное Космическое бюро (Swiss Space Office / Kompetenzzentrum des Bundes für nationale und internationale Raumfahrtangelegenheiten).

«По международным меркам эти проекты очень успешны, они могли бы сформировать хорошую научно-практическую основу в области образовательных программ, направленных на подготовку специалистов, способных в будущем решать сложные задачи для нужд отечественной авиакосмической отрасли. Понятно также, что нахождение баланса между затратами, принципами многоразового использования и экономически рентабельными решениями и в будущем будет оставаться основной проблемой для всех тех, кто работает на поприще освоения космического пространства».

Немецкая оригинальная версия отредактирована Вероникой ДеВор, русскоязычная оригинальная версия подготовлена и отредактирована русскоязычной редакцией SWI / ап.

Читайте о том, зачем швейцарские ученые ищут лёд на кометах и какие им приходится преодолевать технические трудности.