Протягом більш ніж 60 років майже всі великі ракети використовували комбінацію тих самих рідких і твердих палив. Рафінований гас обирався за його простоту в обробці і нетоксичність, гідразин – за тривалість зберігання та простоту, водень – за ефективність, а тверді пального – за тривалий термін зберігання та оперативність запуску.
Близько 15 років тому компанії, що займаються ракетобудуванням, почали активну розробку великих двигунів, що працюють на метані. SpaceX і Blue Origin нині виготовляють найпотужніші з цих нових двигунів — Raptor і BE-4, кожен з яких здатний генерувати більше ніж півмільйона фунтів тяги. Ракета Starship SpaceX та її величезний ступінь підйому оснащені 39 двигунами Raptor, в той час як ракети New Glenn від Blue Origin і Vulcan від United Launch Alliance використовують меншу кількість двигунів BE-4 на своїх ступенях підйому.
Двигуни “металокс”, які спалюють метан у поєднанні з рідким киснем, мають ряд переваг. Метан краще підходить для багаторазових двигунів, оскільки залишає менше сажі, ніж гас, що використовується на ракеті Falcon 9. Метан також легший у обробці, ніж рідкий водень, який має ризик витоків та повинен зберігатися при надзвичайно низьких температурах близько мінус 423 градусів за Фаренгейтом (мінус 253 градуси за Цельсієм). Метан також є кріогенним рідиною, але має вищу температуру, близьку до температури рідкого кисню, в межах від мінус 260 до мінус 297 градусів за Фаренгейтом (мінус 162 до мінус 183 градусів за Цельсієм).
Китайська ракета стала першою на світі, що працює на метані і досягла орбіти у 2023 році. У Сполучених Штатах компанії Rocket Lab, Stoke Space та Relativity Space також розробляють метанові двигуни для своїх ракет наступного покоління.
Однак ракети іноді вибухають. Військово-космічні сили США та NASA, які відповідають за безпеку турбо-стартових майданчиків у федеральних космічних портах країни, прагнуть краще зрозуміти, якими можуть бути ризики від вибуху ракети з метанокисневим паливом у порівнянні з іншими ракетами. Ця інформація є важливою, оскільки запуски стають регулярнішими, і компанії планують здійснювати багато польотів на день з майданчиків, які в деяких випадках розташовані лише за 1-2 милі один від одного.
“У нас просто немає аналізу, щоб сказати: ‘З точки зору тестування, на скільки малим ми можемо зменшити охоплення небезпеки й залишитися в безпеці?`”, — зазначив полковник Браян Четмен, командир Східної позиції на космодромі Карлсвіла, на круглому столі з журналістами минулого року.
Добра ідея
Майданчики для запуску метанокисневих ракет вже функціонують або будуються на територіях урядових об’єктів, таких як Космічний центр Кеннеді та космодром Cape Canaveral у Флориді, Vandenberg Space Force Base у Каліфорнії та аеродром Wallops у Вірджинії. Компанія SpaceX наразі проводить тестові польоти Starship із приватних земель у Південному Техасі, де юрисдикцію щодо безпеки громадськості має Федеральна адміністрація авіації.