Двигатель BE-7

Двигатель BE-7 — это жидкостный ракетный двигатель, разрабатываемый американской компанией Blue Origin для использования в качестве основного двигателя посадочной ступени лунного модуля Blue Moon Mark 1 и Mark 2. Двигатель работает на сжиженном природном газе (метане) и жидком кислороде, что делает его частью нового поколения космических двигателей, ориентированных на использование in-situ ресурсов (ISRU) и многократное применение.

История создания

Разработка BE-7 началась в конце 2010-х годов в рамках программы Blue Origin по созданию тяжелой посадочной платформы для доставки грузов и людей на поверхность Луны. В 2019 году компания впервые публично анонсировала двигатель, представив его как ключевой элемент лунного модуля Blue Moon. Первые огневые испытания прототипа состоялись в 2020 году на испытательном стенде компании в Техасе.

В 2021 году Blue Origin получила от NASA контракт на разработку лунного посадочного модуля в рамках программы Human Landing System (HLS) для миссии Artemis. Однако в апреле того же года NASA выбрала для первой пилотируемой посадки модуль Starship компании SpaceX. Blue Origin оспорила это решение в суде, но проиграла. Тем не менее, компания продолжила разработку BE-7 и Blue Moon, ориентируясь на будущие контракты и коммерческие миссии.

В 2023 году Blue Origin провела серию успешных испытаний двигателя, подтвердив его характеристики. По состоянию на 2024 год, BE-7 проходил финальные этапы наземной отработки, а первый полет Blue Moon с этим двигателем ожидался не ранее 2025 года.

Конструкция и принцип работы

BE-7 представляет собой жидкостный ракетный двигатель с открытой схемой (газогенераторный цикл). В отличие от замкнутого цикла, часть топлива сжигается в газогенераторе для привода турбонасосного агрегата, а затем выбрасывается через отдельное сопло, не попадая в основную камеру сгорания. Это упрощает конструкцию и снижает стоимость, но несколько уменьшает удельный импульс.

Основные компоненты

• Камера сгорания — изготовлена из жаропрочного сплава, имеет регенеративное охлаждение (метан и кислород циркулируют по каналам стенок перед подачей в форсунки).
• Турбонасосный агрегат (ТНА) — состоит из двух турбин (для окислителя и горючего), приводимых в действие горячим газом из газогенератора.
• Газогенератор — сжигает небольшое количество топлива для получения газа, вращающего турбины.
• Сопло — выполнено из композитных материалов для снижения массы, имеет возможность дросселирования (изменения тяги).
• Система зажигания — использует искровой воспламенитель.

Технические характеристики

Ключевой особенностью BE-7 является способность к глубокому дросселированию — до 10 % от максимальной тяги. Это необходимо для точной посадки на Луну, где гравитация в 6 раз слабее земной, и двигатель должен работать в широком диапазоне режимов без погасания.

Применение

Лунный модуль Blue Moon

Основное назначение BE-7 — установка на посадочную ступень лунного модуля Blue Moon. Модуль предназначен для доставки до 3 тонн груза на поверхность Луны (версия Mark 1) и до 6,5 тонн (версия Mark 2). Двигатель обеспечивает мягкую посадку с точностью до нескольких метров.

Многоразовость

Конструкция BE-7 рассчитана на многократное использование — до 100 включений и 10 часов суммарной работы. Это позволяет использовать один и тот же двигатель в нескольких миссиях, что снижает стоимость запусков. В перспективе Blue Origin планирует создавать на базе BE-7 семейство двигателей для других задач, включая верхние ступени ракет и орбитальные буксиры.

Использование метана

Выбор метана в качестве горючего обусловлен несколькими факторами:

• ISRU (In-Situ Resource Utilization) — на Луне и Марсе можно добывать метан из воды и углекислого газа, что позволяет создавать топливо на месте.
• Меньшее коксование — по сравнению с керосином, метан оставляет меньше углеродных отложений на стенках камеры, что облегчает повторное использование.
• Высокий удельный импульс — метан обеспечивает лучшие характеристики, чем керосин, но хуже, чем водород.

Сравнение с аналогами

BE-7 занимает нишу двигателей средней тяги для посадочных модулей. Его ближайшие аналоги:

• RL-10 (Aerojet Rocketdyne, США) — работает на водороде, имеет тягу 110 кН, но не предназначен для глубокого дросселирования и многократного использования.
• CE-5 (ISRO, Индия) — криогенный двигатель на водороде, тяга 73 кН, используется в верхних ступенях.
• Raptor (SpaceX, США) — метановый двигатель с тягой 2300 кН, предназначен для Starship, но избыточен для лунной посадки.
• LE-9 (JAXA, Япония) — водородный двигатель для ракеты H3, тяга 1500 кН.

По сравнению с ними, BE-7 оптимизирован именно для лунных операций: компактный, лёгкий, с широким диапазоном дросселирования и возможностью многократного включения.

Критика и проблемы

Разработка BE-7 столкнулась с рядом трудностей:

• Задержки — изначально первый полёт планировался на 2020 год, но к 2024 году он всё ещё не состоялся.
• Конкуренция с SpaceX — Starship компании SpaceX предлагает гораздо большую грузоподъёмность и уже прошёл орбитальные испытания, что ставит под вопрос востребованность Blue Moon.
• Отсутствие контрактов NASA — после проигрыша в тендере HLS, Blue Origin не имеет гарантированных заказов на лунные миссии, что замедляет финансирование.

Тем не менее, компания продолжает разработку, рассчитывая на коммерческие контракты и возможные будущие тендеры NASA.

Перспективы

В случае успешных лётных испытаний, BE-7 может стать основой для целой линейки метановых двигателей Blue Origin. Компания рассматривает возможность использования его в верхних ступенях ракет New Glenn и New Armstrong, а также для создания орбитальных буксиров. Развитие технологий ISRU на Луне может сделать метановые двигатели ключевым элементом будущей лунной инфраструктуры.

Источники

• Blue Origin. «BE-7 Engine Specifications». Blue Origin Official Website, 2023.
• NASA. «Human Landing System (HLS) Program Overview». NASA, 2021.
• SpaceX. «Raptor Engine Technical Data». SpaceX, 2024.
• Sutton, G. P. «Rocket Propulsion Elements». 9th Edition, Wiley, 2017.
• Clark, S. «Blue Origin’s BE-7 engine completes first test series». Spaceflight Now, 2020.