АЗС на орбите. NASA испытало «заправочный пистолет» для кораблей к Луне и Марсу

Космические корабли будущего могут заправляться прямо на орбите, как автомобили на трассе, только вместо бензоколонки NASA готовит орбитальные склады топлива. Перед дальним полётом к Луне, Марсу или дальше по Солнечной системе аппарат сможет пристыковаться к такому складу и получить жидкий водород или кислород. Для такой заправки нужен особый узел, который выдержит космический холод, вакуум и многократные стыковки без утечки топлива.

NASA испытало криосоединитель, разработанный компанией L3Harris. Такой механизм должен работать как «заправочный пистолет» для космических аппаратов. Корабль подходит к орбитальному топливному складу, соединитель стыкует две магистрали, а сверххолодное топливо переходит из одного аппарата в другой.

Главная сложность связана с температурой. Криогенные компоненты топлива приходится держать при сотнях градусов ниже нуля по Фаренгейту. Жидкий водород и жидкий кислород требуют материалов, уплотнений и подвижных деталей, которые не треснут, не потеряют герметичность и не заклинят при резком охлаждении.

По словам руководителя проекта криосоединителя в Центре космических полётов NASA имени Маршалла Трэвиса Белчера, заправку криогенным топливом между двумя аппаратами на орбите ещё никто не проводил. Белчер назвал такую передачу топлива одной из самых сложных инженерных задач в космонавтике. Без надёжной орбитальной заправки NASA будет труднее строить дальние миссии, где кораблю нужно стартовать с Земли не с полными запасами на весь путь, а дозаправляться уже в космосе.

Обычные наземные соединители для такой задачи не подходят. Системы, которыми заправляют ракету SLS перед миссиями Artemis, рассчитаны на стартовую площадку. Перед запуском такие узлы быстро отсоединяются, а перед следующей миссией специалисты подключают заправочные линии вручную. В космосе такой подход не сработает. Орбитальному соединителю нужно стыковаться автоматически, работать без выхода астронавтов в открытый космос и занимать меньше места на борту.

NASA и L3Harris провели два типа испытаний в Центре Маршалла. В первом тесте через соединитель пропускали жидкий азот температурой около минус 196 градусов Цельсия. Инженеры проверяли, как механизм ведёт себя при охлаждении, тепловом сжатии, потоке жидкости и резком перепаде температур между криогенной средой и конструкционными материалами.

Во втором тесте специалисты проверили рабочие пределы механизма. Одну половину соединителя закрепили на роботизированном столе, который мог двигаться и поворачиваться в разных направлениях. Другая половина оставалась неподвижной. Такая схема имитировала неидеальную стыковку корабля и топливного склада, когда два объекта подходят друг к другу не совсем точно. Криосоединитель должен компенсировать небольшой перекос и всё равно создавать герметичное соединение.

Белчер уточнил, что технология пока находится на ранней стадии. Текущие испытания проверяют базовую работоспособность, а будущие серии тестов адаптируют конструкцию под конкретные миссии и более жёсткие требования.

Работа идёт в рамках программы NASA по управлению криогенными жидкостями. Проект курирует межведомственная команда из Центра Маршалла и Исследовательского центра NASA имени Гленна в Кливленде. Для агентства такие испытания стали ещё одним шагом к инфраструктуре, без которой дальние пилотируемые и грузовые полёты будут намного сложнее и дороже.