Фаза 1 в архитектуре v4.0. Окупает себя на гособоронзаказе, не требует космической программы. Шифр научно-исследовательской работы — «Прометей-РФ».
Почему это нужно прямо сейчас
Российский ВПК тестирует гиперзвуковые изделия — глайдеры «Авангард», маршевые ГПВРД «Циркон», аэробаллистический «Кинжал», перспективные перехватчики С-500 — через лётные пуски с баллистических ракет-носителей. Цена одного теста — тридцать-пятьдесят миллионов долларов. Это сжигание УР-100Н УТТХ или подъём ресурсного МиГ-31К, отвоз на Капустин Яр или Домбаровский, отстрел по Сары-Шагану, сбор телеметрии по тысячам километров трассы — часто через плазменный кокон, в котором радиосвязь срывается.
Авария на разгоне — изделие потеряно, причину часто не установить.
Параллельная альтернатива — аэродинамические трубы. У-21 в ЦАГИ даёт обдув в одну десятую секунды. АТ-303 в ИТПМ СО РАН нагревает воздух до плазмы, искажая химию (диссоциация кислорода). Полноразмерное изделие с работающим прямоточным двигателем туда не залезает.
США развернули программу MACH-TB (бюджет около 414 млн долларов через Dynetics) — суборбитальные тесты ГПВРД на коммерческих ракетах Rocket Lab. Китай строит маглев-линию CASIC в Датуне — пока для пассажирского транспорта, но технологическая база совпадает с нашей.
Если Россия продолжит сжигать ракеты на тестах, к 2030 году отставание по итерациям доводки гиперзвука станет необратимым.
Что предлагается
Электромагнитная пусковая установка в вакуумированном тоннеле длиной 12 километров. Размещение — кристаллический массив Кольского полуострова (Ловозерские тундры или побережье; не сами Хибины из-за техногенных горных ударов от добычи АО «Апатит»).
Капсула с натурным изделием массой до 20 тонн разгоняется линейным синхронным двигателем до скорости 2,5 километра в секунду — это седьмое-восьмое число Маха. Перегрузка длительная — 15g, штатно переносимая для боевых изделий, спроектированных под старт с баллистических ракет.
Изделие пробивает расходную майларовую мембрану, проходит гелиевый противоударный буфер (последние 2 километра ствола, заполнены гелием под одной атмосферой — чтобы при вылете не схлопнулся вакуум), и попадает в холодную естественную стратосферу на высоте 600–1000 метров.
Дальше — двадцать-пятьдесят секунд натурного свободного полёта. Реальная плазмохимия. Реальная атмосфера. Реальный тепловой режим теплозащиты. Телеметрия — по короткой трассе с прямой видимостью.
Отличие от существующих стендов
| Параметр | АДТ (ЦАГИ, ИТПМ) | НСНГИ |
|---|---|---|
| Время натурной нагрузки | 0,1 секунды | 20–50 секунд |
| Атмосфера | Нагретый газ, искажённая химия | Естественная, холодная |
| Масштаб изделия | Уменьшенная модель | Полноразмерное (до 2 м диаметра) |
| Прямоточный двигатель | Не запускается в трубе | Запускается, работает в полёте |
| Цена пуска | Стенд содержания | 1–2 млн долларов |
| Сбор телеметрии | Через прибор АДТ | Реальная трасса полёта |
Что можно тестировать
- Перспективные глайдеры МБР: теплозащита (УУКМ, фенольные смолы), радиопрозрачные антенны на участке плазменного блэкаута, керамика носовых обтекателей. Сам «Авангард» летит на Маха 20+ — туда мы не разгоняем, но финальный участок входа в плотные слои (Маха 7-10) идеально воспроизводится.
- Маршевые ГПВРД («Циркон» и развитие): УД заменяет разгонную ракетную ступень. Изделие вылетает на 2,5 км/с, поджигается прямоточник, снимаются все параметры тяги и горения.
- Аэробаллистика («Кинжал» и модернизации): отработка без подъёма ресурсного МиГ-31К.
- Кинетические перехватчики (С-500, перспективные С-700): встречные курсы с прецизионной точностью для систем наведения.
- Гиперзвуковые мишени для ПВО/ПРО: чугунные или вольфрамовые болванки с газодинамическими рулями — отработка перехвата маневрирующих целей.
- Космическая теплозащита: разгон абляционных щитов (УУКМ, фенольные смолы) — имитация входа в плотные слои.
- Сейсморазведка: удар 20-тонной болванки в полигон — точная сейсмическая волна.
Экономика Фазы 1
| Статья | Значение |
|---|---|
| Капитальные затраты (CAPEX) | 7–8 миллиардов долларов |
| Срок эксплуатации | 30+ лет |
| Цена одного пуска | 1–2 миллиона долларов (электричество, мембрана, обслуживание) |
| Темп при полной загрузке | 50–100 пусков в год |
| Экономия Минобороны на отказе от лётных тестов | 200–800 миллионов долларов в год |
| Срок окупаемости | 5–7 лет на гособоронзаказе |
Технологический стек
- Линейный синхронный двигатель. ОИВТ РАН (Шатура) с опытом по рельсотронам, ВНИИЭФ (Саров) с импульсной энергетикой. Уровень готовности технологии — 6.
- Сверхпроводящие магнитные системы. Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) производит ЗАО «СуперОкс» (Москва) и ВНИИНМ им. А.А. Бочвара (входит в Росатом через ТВЭЛ) — мировой уровень. Уровень готовности — 7.
- Импульсная энергетика. Буферный энергоузел на базе инерционных накопителей класса синхронных генераторов токамака JET (роторы по 700–800 тонн, пиковая мощность 400 МВт каждый, разряд 10–15 секунд). 30–40 таких накопителей перекрывают пиковую нагрузку 12 ГВт. Уровень готовности — 9.
- Газодинамический шлюз. Расходная майларовая мембрана (стандарт газовых пушек Sandia, NSWC Dahlgren с 1960-х) плюс гелиевый буфер. Уровень готовности — 4.
- Быстродействующий дульный клапан 2 метра. Главное узкое место. Уровень готовности — 2. Это и есть тот узел, под который запрашивается научно-исследовательская работа в Фонд перспективных исследований.
Узкие места и риски
Не буду делать вид, что архитектура готова. Главные дыры:
Быстродействующий дульный клапан диаметром 2 метра. Закрыть массивную задвижку такого диаметра за двадцать миллисекунд физически невозможно — материалы не выдержат продольных ускорений. Решение — каскадный шлюз: майларовая мембрана плюс гелиевый буфер плюс медленный механический затвор за 2 секунды после вылета. Это надо доказать на стенде в НИР Фазы 0.5.
Гелиевый буфер на седьмом числе Маха. На границе гелий-воздух возникает турбулентность Рэлея-Тейлора. Газы перемешиваются за миллисекунды. Аэродинамический удар по капсуле всё равно будет — вопрос насколько сильный. Это считается на суперкомпьютере, тоже в НИР.
Коммутация 12 ГВт пиковой мощности на инверторы. Силовая электроника такого класса в России делается в штучных экземплярах. В худшем случае — удлинить ствол с 12 до 20 километров, пик упадёт с 12 до 5 ГВт.
Вакуумирование между пусками. Откачать 12-километровую трубу диаметром 2 метра до форвакуума после выстрела (где остались обрывки мембран, сажа от прямоточника, гелий) может занимать не часы, а сутки. Темп 100 пусков в год под вопросом — может оказаться 30-50.
Что предлагается сейчас
Открытие НИР «Прометей-РФ» на 1,5–2 миллиарда рублей через ФПИ (Фонд перспективных исследований). Два года, лабораторный прототип маглев-системы длиной 50 метров, стендовая отработка модели быстродействующего клапана 1:10, суперкомпьютерное моделирование гелиевого буфера.
Это и есть Фаза 0.5 — научно-исследовательская работа по снятию ключевых рисков перед стройкой.
Если у вас есть выход на профильные лаборатории (МФТИ ФАЛТ, ИТПМ СО РАН, ОИВТ РАН, ЦАГИ) или вы сами в одной из них работаете — напишите. Готов оформить соавторство в заявке и передать архитектуру в государственный контур.