Японські дослідники з інституту ISAS (підрозділ JAXA) представили інноваційну концепцію ракетного двигуна, який використовує атмосферне повітря для підвищення ефективності космічних запусків. Ідея полягає в тому, щоб відмовитися від традиційного підходу, при якому ракета несе із собою весь запас рідкого кисню з моменту старту. Такий підхід робить ракети великими, важкими та дорогими. Новий метод дозволяє використовувати кисень із атмосфери на перших етапах польоту, істотно знижуючи масу ракети та підвищуючи питомий імпульс двигуна.
Ключовим елементом проекту став гібридний двигун ATRIUM (Air Turbo Rocket for Innovative Unmanned Mission). Двигун поєднує повітряно-турбінний (air-turbo) режим і класичний рідинний ракетний режим. На малих висотах двигун забирає атмосферне повітря, яке змішується з газами від згоряння водню та кисню, обертає турбіну та створює додаткову тягу. На середніх висотах працює комбінований режим, а вище ~30 км — повністю ракетний режим. Такий підхід дозволяє вертикально злітати, економно витрачати паливо та мінімізувати вібрації та шум при зльоті та посадці.
Для практичної перевірки ідеї реалізується експериментальний проект CRAFT (Compact Reusable Air-assist Flight Test rocket). В рамках проекту створюється малий експериментальний апарат з двигуном ATRIUM потужністю ~10 кН. Перший етап випробувань включає вертикальні підйоми на малій висоті (менше 1 м) для перевірки роботи air-turbo системи. Надалі плануються більш високі польоти та перевірка роботи двигуна на різних етапах підйому:
-
На старті (0–5 км): працює як турбовентиляторний двигун. Газогенератор спалює водень і трохи кисню, обертаючи турбіну, яка засмоктує величезні обсяги атмосферного повітря. Це повітря змішується із залишками палива та згорає, створюючи потужну тягу.
-
На середніх висотах (5–30 км): двигун працює в змішаному режимі (повітря + бортовий кисень).
-
У космосі (вище 30 км): коли повітря стає занадто розрідженим, повітрозабірники закриваються, і ATRIUM переходить у режим чистого ракетного двигуна.
Автори проекту підкреслюють, що така система дозволить створювати компактні, високоефективні багаторазові ракети, які можуть запускатися частіше та з меншими витратами, ніж класичні системи. Крім того, зниження шумового та вібраційного впливу робить можливим використання наукових приладів без складної амортизації.
Примітно, що проект CRAFT об'єднав дві раніше конкуруючі групи всередині ISAS: прихильників багаторазових систем (вертикальна посадка) та адептів повітряно-реактивних двигунів (горизонтальний політ). Тепер вони працюють над єдиною метою — створити «розумну» транспортну систему, яка ефективно використовує середовище, в якому перебуває.
Якщо JAXA вдасться довести ефективність ATRIUM, це змінить економіку запусків. Замість величезних «бочок з паливом» ми отримаємо компактні, маневрені та дуже ефективні апарати, здатні літати в космос так само часто, як звичайні літаки.
