Уральский научно-образовательный центр (НОЦ) появился летом позапрошлого года. В декабре он вошел в пятерку победителей конкурса правительства России на получение гранта. А в марте этого года в Челябинске уже прошли испытания макета одноступенчатой ракеты-носителя многократного использования «Корона». Иными словами – первый запуск состоялся. Кто сегодня работает над уральской «Короной» и почему южноуральцы стремятся обогнать Илона Маска – в репортаже «ФедералПресс».
Большая перспектива
Ракетные двигатели и космические технологии – темы от ежедневной повестки далекие. В Челябинске этими вопросами занимается научно-лабораторная база ЮУрГУ. Она же – одна из площадок Уральского НОЦа.
Летом 2019 года власти Челябинской, Свердловской и Курганской областей подписали соглашение о сотрудничестве в рамках Уральского научно-образовательного центра. Единую заявку от Урала в конце прошлого года на заседании Совета научно-образовательных центров мирового уровня защищал челябинский губернатор Алексей Текслер.
«Проект научно-образовательного центра поддержали ведущие вузы, научные организации и предприятия трех регионов, – заявил на защите губернатор. – Ключевая цель Уральского НОЦа – лидерство России в создании передовых производственных технологий и материалов в следующих направлениях: перспективные аэрокосмические комплексы, инновационные транспортные системы, ресурсосберегающая и безуглеродная энергетика, экологичные технологии производства продукции и утилизация отходов».
Сейчас Уральский НОЦ объединяет 66 организаций: 9 вузов, 10 научных организаций и 47 индустриальных партнеров. В портфеле центра 48 проектов, треть из которых выполняют ученые ЮУрГУ. Одним из приоритетных стала разработка двигателя для многоразовой ракеты-носителя «Корона».
«Мы готовим ряд проектов развития, основные направления – это «Корона», проект по созданию электроприводов и разработка арктического автобуса. Они как раз и объединяют ресурсы трех областей. Когда создавалась система НОЦев, предполагалось, что такие проекты будут финансироваться в первую очередь», –рассказал «ФедералПресс» ректор ЮУрГУ Александр Шестаков.
С чего всегда все начинается?
Научно-лабораторная база ЮУрГУ – это несколько отдельных площадок. Большая работа начинается с расчетов. Компьютер «Торнадо», который используется для этого, входит в топ-50 самых быстрых в СНГ и считается одним из двух самых мощных суперкомпьютеров на Урале. Специально для него создают оптимальный режим температуры и влажности.
На площадке научно-образовательного центра «Нанотехнологии» создают наноматериалы и занимаются исследованием металлов, сплавов и других веществ. Рассмотреть их можно на уникальном растровом электронном микроскопе, который размещен на природном гранитном основании, которое гасит вибрацию города, в подвале главного корпуса университета. Разрешение микроскопа 0,19 нанометра (в миллиметре – 1000 микрон, а в одном микроне – 1000 нанометров).
После того как проведены виртуальные исследования, сделаны материалы со специфическими свойствами, изготавливаются первые образцы. Происходит это в НИИ «Опытное машиностроение».
«Комплектующие к двигателю ракеты по чертежам наших специалистов создавались здесь. Из железа было много изделий, вытачивали форсунки, клапаны и другие сложные вещи. Наше оборудование позволяет это сделать», – пояснил директор НИИ Рамиль Закиров.
Следующий этап работ проходит в лаборатории экспериментальной механики. Испытания проводят на специальном вибростенде. «На нем мы испытывали один из приборов, который ставится на ракету. Это был очень серьезный режим, и процесс слышали даже на вахте главного корпуса», – поделился воспоминанием руководитель лаборатории Павел Тараненко.
Удачный эксперимент
Чтобы, наконец, увидеть запуск двигателя, точку дислокации снова пришлось поменять. Проректор по научно-образовательным центрам и комплексным научно-техническим программам Сергей Ваулин рассказал об уникальности разработки и показал лаборатории НОЦ «Аэрокосмические технологии».
«Процесс разработки двигателя от начала до конца длится обычно лет пять. Мы отрабатываем технологию. Конечно, для больших мощных двигателей изменения будут внесены. Когда соберут уже существующие двигательные установки, в них сопла изменят и, сделав центральное тело, отработав его, испытают первые образцы», – уточнил он.
Ракетная техника, ракетные двигатели предполагают реализацию тонких мультифизических процессов. Теплообмен – один из базовых. С помощью оборудования лаборатории Центра коллективного пользования в энергетике можно проводить исследования и верифицировать вычислительные модели с результатами эксперимента.
«Одна из сопутствующих задач, которую мы решаем, – создаем лабораторный практикум по технологии изготовления двигателей малой тяги: от разработки в цифровом формате, через 3-D виртуальные испытания, до изготовления и сборки», – пояснил декан аэрокосмического факультета ЮУрГУ Виктор Федоров.
Испытания же проводят в специальном помещении. Сам запуск жидкостного ракетного двигателя длится три секунды. В среднем в космической жизни он должен осуществить 100 запусков.
В двигательной установке будут использованы 16 таких двигателей вокруг центрального тела. В ЮурГУ ставят амбициозные планы: догнать Илона Маска по уникальным разработкам, которые в космических полетах еще не использовались. Заявка на получение патента уже оформляется.
Фото: Управление медиакоммуникаций и мониторинга ЮУрГУ / Данил Рахимов; ФедералПресс / Виктория Ваулина
Видео: ФедералПресс / Виктория Ваулина