По мере использования ракеты-носителя топливо расходуется, и ее топливные баки становятся ненужными, превращаясь в бесполезную массу. Отказ от топливных баков также означает потерю десятков миллионов долларов – стоимости двигателей, установленных на ступени ракеты. «Самопожирающие» ракеты, использующие свои баки в качестве топлива, могли бы не только решить проблему космического мусора, но и обеспечить значительную экономию для заказчиков. Британские инженеры впервые разработали и построили прототип ракетного двигателя, использующего компоненты ракеты в качестве топлива.
Топливные баки являются самой протяженной частью ракеты-носителя, составляя более половины ее длины, и необходимы для вывода полезной нагрузки в космос. Однако масса этих баков представляет собой «мертвый груз», который не способствует разгону ракеты. Это снижает эффективность носителя и усугубляет проблему космического мусора, поскольку топливные баки, как правило, одноразовые и сбрасываются после использования.
Использование избыточных компонентов ракеты в качестве топлива позволило бы увеличить массу полезной нагрузки, доставляемой на орбиту. «Самопожирающие» ракеты нуждались бы в значительно меньшем количестве топлива, что привело бы к изменению размеров топливных баков.
Идея саморазрушительного носителя, использующего собственные компоненты для функционирования, была впервые запатентовали в 1938 году, но его прототип так и остался на бумаге. В середине XX века подобную разработку было сложно реализовать с помощью тяжелых ракет, которые в то время осуществляли большинство космических запусков. Однако в наши дни, когда популярными становятся небольшие легкие ракеты, доставляющие на орбиту малые спутники, эту идею можно попытаться воплотить в жизнь.
Кшиштоф Бздык (Krzysztof Bzdyk) ученые из Университета Глазго (Великобритания) вместе со своими коллегами разработали прототип ракетного двигателя, который использует собственный топливный бак в качестве топлива. Несмотря на то, что этот прототип обладает недостаточной мощностью для выведения ракеты с полезной нагрузкой, он демонстрирует работоспособность подобной концепции.
Исследователи показали разработку 10 января на научном форуме Американского института аэронавтики и астронавтики ( Форум SciTech от Американского института аэронавтики и астронавтики ) во Флориде. Двигатель назвали «Уроборос-3» (Ouroborous-3), в ознаменование одного из древнейших символов — змеи, свернувшейся в кольцо и кусающей себя за хвост.
Прототип включает в себя двигатель, топливную смесь пропан-кислород, а также пластиковую трубу, служащую резервуаром для горючего, которое затем подается в двигатель. По мере расходования топлива двигатель начинает использовать трубу как дополнительный источник, обеспечивая до пятой части необходимого объема горючего. Это приводит к созданию тяги около 100 ньютонов — в четыре раза больше, чем требуется для разрушения яйца.
В настоящее время команда разрабатывает полномасштабный прототип, способный генерировать тягу в 1000 ньютон. Это соответствует одной шестой необходимой тяги для суборбитального полета легкой ракеты и примерно одной двадцатой от требуемой для достижения орбиты.
Исследователи подчеркнули, двигатели-самопожиратели» способны не только увеличить эффективность космических запусков, но и внести вклад в решение проблемы космического мусора, представляющего опасность для спутников и МКС. Использование отработанных топливных баков, которые обычно выводятся из эксплуатации и сбрасываются в атмосферу или оставляются на орбите, в качестве топлива может стать небольшим, но значительным шагом в борьбе с космическим мусором.