Двигатель Raptor — метановый ракетный двигатель SpaceX с полностью замкнутым циклом сгорания, тягой 280 тонн и рабочим давлением 350 атмосфер. Это первый в мире серийный двигатель подобного класса, разработанный для многоразовой ракеты Starship и межпланетных полётов.

Один двигатель Raptor создаёт тягу в 280 тонн. На первой ступени Starship их тридцать три. Суммарная мощность при старте — около 100 гигаватт. Саяно-Шушенская ГЭС выдаёт 6,4 гигаватта. Super Heavy в момент отрыва мощнее пятнадцати таких станций.

Raptor — первый в мире серийный двигатель на принципе, который инженеры считали почти нереализуемым. Советские конструкторы пытались сделать нечто похожее в 1960-х — и не смогли довести до полёта. SpaceX смогла.

Полностью замкнутый цикл сгорания: ни одна молекула не пропадает

В обычном ракетном двигателе турбонасосы раскручивают за счёт отдельного сжигания части топлива. Получившийся газ выбрасывают в сторону — топливо потрачено, тяги ноль.

Raptor работает иначе. В нём два газогенератора: один сжигает немного метана, другой — немного кислорода. Горячие газы раскручивают турбонасосы, а затем оба потока поступают в главную камеру сгорания и догорают там полностью. Всё идёт в работу.

Это называется полностью замкнутым циклом сгорания — Full-Flow Staged Combustion. Он позволяет держать давление в камере на уровне 350 атмосфер — как на глубине 3,5 километра в океане. Советский РД-180, один из лучших двигателей XX века, работает при 267 атмосферах. Двигатель Falcon 9 — при 97.

Почему метан, а не керосин: ракетный двигатель на метане как выбор будущего

Керосин — проверенное и дешёвое топливо, но при горении оставляет копоть на стенках двигателя. После нескольких полётов двигатель нужно чистить или менять. Для многоразовой ракеты это проблема.

Метан горит чище — почти без копоти и «коксования». Голубоватый факел Raptor при запуске — признак полного сгорания. SpaceX рассчитывает, что каждый двигатель выдержит тысячу запусков без капитального ремонта.

Есть и второй аргумент. Метан можно производить на Марсе. Атмосфера планеты на 95% состоит из углекислого газа. При добавлении водорода — его получают из марсианского льда — запускается реакция Сабатье: на выходе метан и вода. Starship прилетает на Марс, производит топливо на месте и возвращается. Raptor спроектирован именно под этот сценарий.

От первых испытаний до серийного производства: история разработки Raptor

Разработка Raptor началась в 2012 году. Первые огневые испытания прошли в 2017-м: тяга составляла около 100 тонн — втрое меньше нынешней.

Путь к серии был жёстким. В ноябре 2022-го Илон Маск сообщил о «производственном кризисе»: двигатели выходили из строя быстрее, чем завод успевал их делать. Первый орбитальный тест в апреле 2023-го закончился взрывом — несколько двигателей Super Heavy отказали при старте, ракета не пережила четырёх минут полёта. В SpaceX это называют RUD — Rapid Unplanned Disassembly, «быстрый незапланированный разбор».

Каждая авария давала данные. Raptor 2 получил на 15% больше тяги при меньшей массе. Raptor 3 вышел на 350+ атмосфер с упрощённой конструкцией: внешнюю теплозащиту убрали — двигатель охлаждает себя сам. Сейчас завод в Хоторне выпускает примерно один Raptor в сутки-двое.

Тридцать три двигателя Super Heavy — и это не предел

Суммарная тяга Super Heavy — около 7500 тонн. Saturn V, самая мощная ракета XX века, развивал 3400 тонн. Starship вдвое мощнее.

При одновременном запуске всех 33 двигателей звуковое давление у основания ракеты достигает 200 децибел — один из самых громких звуков, когда-либо созданных человеком. На площадке в Бока-Чика бетон под стартовым столом буквально испарялся, пока SpaceX не построила систему водяного охлаждения, выбрасывающую тысячи литров воды в секунду прямо под двигатели.

При этом SpaceX планирует довести стоимость одного Raptor до 250 тысяч долларов. Двигатель RS-25 для NASA SLS стоит около 100 миллионов — за штуку.

Двигатель Raptor SpaceX: технология, которая меняет правила

Raptor — не просто мощный ракетный двигатель. Это другой подход к тому, как должны работать ракеты: многоразовость, низкая стоимость, топливо, которое можно синтезировать на другой планете.

Советские инженеры в 1960-х нарисовали схему полностью замкнутого цикла сгорания и решили, что серийное производство нереально. Прошло шестьдесят лет — SpaceX делает такие двигатели каждые двое суток.