На кинохрониках запуска космических аппаратов, мы видим, как они в нетерпении сначала рычат всеми своими двигателями, а потом отрываются от земли и устремляются ввысь. Но ещё не так давно было по-другому: тяжёлую ракету сначала выталкивал в пространство стартовый ускоритель, сгорая, он «отламывался», и уже основной двигатель продолжал своё дело.
В своё время новосибирский Институт химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН (улица Институтская, 3) решал проблему оптимизации взаимодействия струй соплового (то есть маршевого, основного) двигателя ракеты со стартовым ускорителем.
Главный научный сотрудник института В. Е. Зарко рассказывает: «Впервые в мире были проведены исследования химической структуры пламени в процессе горения твёрдого топлива с использованием методов оптической голографии, методов синхротронного излучения и зондовой масс-спектрометрии, а также применены методы ядерного магнитного резонанса для изучения процессов смешения и отверждения высокоэнергетических компонентов реакционных составов».1
В ИХКиГ им. В. В. Воеводского СО РАН проводятся эксперименты по горению ракетного металлизированного твёрдого топлива и индивидуальных частиц металлов. Эта область научных исследований была предложена ещё в 20-е годы прошлого века известнейшим советским пропагандистом полётов в космос Ю. В. Кондратюком, который предсказал будущее металлам как перспективным компонентам ракетного топлива. Воплощение этих идей на практике до сих пор очень востребовано, но встретило серьёзные технические трудности. Металлические частицы в волне горения способны объединяться и образовывать на поверхности горения крупные агломераты, которые могут осаждаться в предсопловом объёме ракетного двигателя. Масса шлака может достигать несколько тонн.2
Также в институте разрабатываются специальные устройства, которые позволяют изучить динамику скорости горения твёрдых ракетных топлив. Этот вопрос также очень важен для решения экологических проблем, связанных с падением на Землю отработанных ступеней ракет и скоплением взрывоопасного космического мусора на орбите.
Сибирские учёные предложили добавить в материал оболочки носового обтекателя ракеты специальное твёрдое топливо, которое позволит отработанным оболочкам при запуске сгорать в атмосфере, не достигая поверхности Земли.
1 https://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=e2aefa37-0afb-4fee-a86b-d0cbf4667785
2 https://leaderstoday.ru/archive/2021/4/k-zvyozdam-i-obratno.html