Úgy gondolom, hogy sok űrhajós rajongó, akik aktívan érdeklődnek az űrkutatás és -kutatás területén zajló történelem és jelenlegi állapotok iránt, már felismerték a címfotón rögzített rakétát.
Ez a rakéta, vagy inkább a rakétaerősítő a legnagyobb szilárd hajtóanyagú rakéta, amelyet az emberiség valaha készített.
Nos, most még több lett.
Ez az űrsikló rendszer oldalsó erősítője, amely mára még nagyobb lett, miután az űrrepülőgéppel elindított standard négy szakaszon kívül kapott egy további ötödik szakaszt, amely lehetővé teszi, hogy rakétává váljon a NASA új, szupernehéz űrrepülő rendszerének, az SLS-nek (Space Launch System) az erősítője.
A NASA elképzelése szerint ennek a rendszernek kell visszaadnia az Amerikai Egyesült Államoknak a pálmát az űrkutatás minden területén, ugyanakkor lehetőséget adva az egész emberiségnek, hogy visszatérjen az űrhatárhoz, és végül megtörje az alacsony Föld ördögi körét pályára, és újra napirendre tűzi a holdkutatás kérdését, és … még a Marsot is.
Mennyire valós és megvalósítható ez az ambiciózus program? Próbáljuk meg kitalálni.
Történelmi, kortárs és fejlett amerikai indítórendszerek összehasonlító méretei.
Visszatöltési kérdés: miért nagyobb a Delta IV, mint a Falcon 9?
Az amerikai űrhajósok jelenlegi állapota az űrsikló arénája elhagyása után meglehetősen siralmas: a jelenlegi állapotát tekintve az Egyesült Államok rendelkezésére álló legnehezebb hordozórakéta a Delta IV Heavy, amely 28 -ra teherrel teheti le Földpálya (LEO), 4 tonna.
A Delta IV család, annak ellenére, hogy a Boeing tervezési, mérnöki és kereskedelmi törekvései törekedtek arra, hogy utódait a piacon megteremtsék és népszerűsítsék, „rossz időben és rossz helyen” történt: az alacsony költségek miatt az orosz Proton rakéta és az ukrán Zenit-3SL számára a Delta IV segítségével hasznos rakomány indításának költségei megfizethetetlennek bizonyultak.
A "Delta IV" egyetlen bevezetése 140-170 millió dollárba került, míg a Proton hasonló hasznos terhelésének költsége körülbelül 100 millió dollár volt, és egy kisebb, de versenyképes "Delta IV" ukrán "Zenith-3SL" bevezetésének költsége még alacsonyabb volt - mindössze 60 millió dollár.
A Delta IV elindításának ilyen magas költsége arra kényszerítette a Boeing -et, hogy kizárólag állami megrendeléseket kérjen érte, és ennek eredményeként egy kivételével az összes Delta -indítást az amerikai külügyminisztérium költségvetése fizette.
A Delta IV hordozórakéta elindítása a Heavy változatban. A kilövő tömeg körülbelül 733 tonna.
Végül a 2000 -es évek közepén a Delta IV végül kiesett az űrrepülések kereskedelmi szegmenséből - és soha nem tudott visszatérni oda, egészen mostanáig, amikor elkezdték a srácokat a SpaceX magánüzletből, amelynek Falcon rakétája elindult hogy a sarkára lépjen. A 9 is közel került a "Delta IV" piaci réséhez, és ugyanezen rakéta, a Falcon 9 Heavy nevű, 2015 -ben induló módosítása még ezt is felülmúlta.
A Falcon 9 Heavy indulásakor egyszerre bekapcsol 27 Merlin motor, egyenként 66 tonna tolóerővel, petróleum és oxigén üzemanyaggal.
Elon Musk agyszüleményének a korábban elérhetetlen magasságba kell hoznia a SpaceX "privát" űrprogramját: a hordozórakéta egyszeri verziója esetén a LEO -ba szállított rakomány tömege akár 53 tonna is lehet, GPO -n - 21, 2 tonna és a Marsra vezető pályán - 13, 2 tonna. Az oldalsó erősítők és a központi egység visszatérésével a teherbírás nem haladja meg a 32 tonnát LEO -nként - a hordozórakéta újrafelhasználásáért további üzemanyag -fogyasztással és ennek következtében a hasznos teher csökkenésével kell fizetni.
A Falcon 9 Heavy fejlesztése során bekövetkezett technikai újítások közül a fejlesztő egyedülálló lehetőséget adott ki az üzemanyag és az oxidálószer túlcsordulására az oldalsó erősítőkről a hordozórakéta első szakaszára történő repülés során, ami lehetővé teszi a teljes üzemanyagtartályok elhelyezését a központban szakaszban az oldalsó erősítők leválasztásakor, és javítani kell a pályára helyezett hasznos teher teljesítményét. …
A Falcon 9 rakéták első szakaszának hajótestének összeszerelése. Most már 8 hajtómű van beépítve körbe, egy középsővel. Zsúfolt, de nem őrült.
Az utolsó bekezdésben említett "pálya a Mars felé" nem absztrakció. Az 1 462 tonna indítótömeggel, amely kétszer akkora, mint a jelenleg rekordot döntő Delta IV, a nehéz Falcon már az a szükséges lépés, amely lehetővé teszi, hogy komolyan gondoljon a Holdra és a Marsra irányuló repülésekre. Bár olyan konfigurációban, amely jobban hasonlít a szondai kísérletekhez a Probe sorozatú készülékkel, mint a kolosszális amerikai Szaturnusz-Apollo programhoz.
A jövőben azonban a "Delta IV" és a Falcon 9 koncepciója az oldalsó erősítőkkel, amelyek az első szakasz "klónjai", a várt módon kezd csúszni.
A helyzet az, hogy lehetetlen megsokszorozni a kezdő "oldalfalakat", amelyek lehetővé teszik a terhelés kimeneti tömegének LEO -ra való növelését a végtelenségig - két vagy négy oldaltömböt még mindig lehet valahogy rögzíteni a központihoz, de akkor a komplexitás egy ilyen többkomponensű struktúra összeszerelése és irányítása, amely csak exponenciálisan növekszik.
Általánosságban ezen „aludt el” az N-1 Korolev holdrakéta, amelynek első szakaszában 30 NK-33 rakétahajtóműve volt, ami maga a rakéta ötlépcsős tervével együtt ne engedje, hogy a probléma mentes elindításának minden kérdését a végéig kidolgozzák.
A Falcon 9 jelenlegi konfigurációja, amely azonnal indul 27 hajtóművel, már közel van a komplexitás határához, és további valószínű, hogy Elon Musk cégének már meg kell növelnie egyetlen rakétaegység tömegét és méretét, ami azonnal növeli a követelményeket a teljes gyártási, szállítási és rakétaindítási lánc mentén.
Az orosz "ígéretes" rakétacsalád "Angara" valószínűleg hasonló problémákkal szembesül. Az egységblokk kis relatív mérete már ahhoz vezet, hogy a 733 tonna indítótömegű Angara-A5 rakétának azonnal négy emlékeztető "oldalt" kell elhelyeznie (LEO-nként 24,5 tonna teherbírással).
Angara-A5, 2014. december 23-i bevezetés előtt. Kezdetben öt RD-191 motor működik, egyenként 196 tonna tolóerővel.
Az Angara teherbírásának további növekedése azon alapul, hogy a második szakasz alaprészéhez nem négy, hanem hat rakétaerősítőt kell rögzíteni, ami talán már egyfajta szerkezeti és műszaki határérték a csomagrendszerek méretezésében, mivel a Falcon 9 koncepció határa 27 Merlin-1D motor három indítóblokkon.
Az így létrejött Angara-A7 projekt a számítások szerint 1370 tonna saját indítósúlyával képes lesz 50 tonna hasznos terhet szállítani a LEO-nak (hidrogénüzemanyag második szakaszban történő felhasználása esetén), ami valószínűleg legyen az Angara család rakéta -koncepciójának maximális skálája.
Az "Angara A5" és az "Angara A7" fogalmainak összehasonlítása - kerozinnal és hidrogén üzemanyaggal. Ugyanakkor ott a válasz - miért nagy a "Delta IV", és miért kicsi a Falcon 9?
Általában, bármit is mondjunk, a 200 vagy akár 400 tonnás rakétablokkon alapuló koncepciók - továbbra is kiderül, hogy az ilyen "csomag" rakéták szerkezeti és mérnöki karachun korlátja 1300 körül van. 1500 tonna, ami LEO-nként 45-55 tonna visszavont tömegnek felel meg.
De akkor már meg kell növelni egyetlen motor tolóerejét és a rakétafokozat vagy gázpedál méretét.
És pontosan ezen az úton jár ma az SLS projekt.
Először is, figyelembe véve a "Delta IV" negatív tapasztalatait, az SLS fejlesztői megpróbálták a legtöbbet kihozni a múltból. Mindent és mindenkit használtak: az űrsikló rakétaerősítőket, amelyeket megerősítettek egy nehéz rakéta létrehozása céljából, és a régi RS-25 hidrogén-oxigén motorokat, amelyeket a második szakaszban telepítettek, és…. (a "Hold-összeesküvés" elméletének támogatói-készüljetek!) J-2X rég elfeledett hidrogén-oxigén motorok, amelyek a "Saturn V" holdrakéta második és harmadik szakaszának hajtóműveiből származnak, és amelyeket használható a SLS vetített felső szakaszaiban!
Ezenkívül az SLS gyorsítók fejlesztésére vonatkozó hosszú távú tervek két egymással versengő projektet vonnak maguk után, amelyek szilárd hajtóanyagok helyett folyékony hajtóanyagú rakétamotorokat alkalmaznak: az Aerojet vállalat projektjét, amely a jövőre vonatkozóan bemutatta a zárt ciklusú AJ1E6 kifejlesztett kerozin-oxigén motorját. "nehéz" hordozó, amely az NK-33 Royal H-1 rakétákból származik- és a Pratt & Whitney Rocketdine projektje, amely azt javasolja … (és ismét meglepetés, lunoskeptikumok!) Az F gyártásának helyreállítása az USA-ban -1 motor, amelyek egy időben felemelték a híres Saturn V rakétát a Földről.
Talán az élet visszatér ezekre a próbapadokra. A "Saturn V" - "Saturn 1C" LV első szakaszának tesztelése 1968 augusztusában a V -2 ciklopi tesztpadon. Vegye figyelembe, hogy a lépcsőt uszályon szállítják.
Részt vesz egy jövőbeni ígéretes indítógyorsító fejlesztésében, valamint a szilárd hajtógáz -fokozók jelenlegi gyártójában, amelyek az SLS hordozórakéta, a Block I - ATK (Alliant Techsystems) kezdeti összeszerelésén vannak, és amely a meglévő űrsikló -erősítő további bővítését javasolta hossza és átmérője növelésével … Az ATK ígéretes gyorsítójának projektjét "sötét lovagnak" hívják.
Nos, mint a cseresznye a tortán - az SLS rendszer egyik jövőbeni konfigurációja, az Ib blokk, magában foglalja a hidrogén -oxigén egység használatát harmadik szakaszként, amelyet a Delta IV rakétától kölcsönöztek!
Tudod, ez a "pokoli LEGO", amelyben a NASA megpróbálta értékelni, kombinálni és felhasználni a nehézrakéták területén meglévő fejlesztéseket.
Mi az SLS médiacsalád? Végül is, ahogy már emlékszünk a "Delta IV", a "Hangárok" és a Falcon 9 példájából - az átfogó méretek csalók lehetnek.
Tehát itt van egy egyszerű diagram, hogy megértsük, mi a célja:
A diagram bal oldalán az Egyesült Államokban még meglévő nehéz hordozórakéták láthatók. A holdi Saturn V, amely 118 tonna hasznos teherrel járhat a LEO -nak, és az űrsikló, amely úgy tűnt, hogy maga az újrahasználható siklót 120-130 tonna súlyú pályára állította, de ugyanakkor csak egy nagyon szerény hasznos terhelés - mindössze 24 tonna hasznos teher.
Az SLS koncepciót két fő változatban fogják megvalósítani: személyzettel (legénység) és pilóta nélkül (rakomány).
Ezenkívül az Aerojet, a Rocketdine és az ATK három ígéretes rakétaerősítő projektjének elérhetetlensége arra kényszeríti a NASA -t, hogy használja a rendelkezésre álló "LEGO rakétaalkatrészeket" - nevezetesen azokat az öt részből álló továbbfejlesztett űrsikló -erősítőket.
Az ily módon épített átmeneti "ersatz-hordozó" (hivatalos nevén SLS Block I), ennek ellenére minden számítás szerint már sokkal komolyabb teherbírással rendelkezik, mint a működő "Delta IV" vagy a Falcon 9 Heavy, indításra kész. Az SLS Block I hordozórakéta képes lesz 70 tonnás hasznos teher emelésére a LEO -hoz.
Az SLS koncepcióval összehasonlítva a NASA megállította a Constellation program keretében leállított fejlesztéseket - az Ares (Mars) hordozórakéta, amelyet még nem hoztak létre a végéig, és amely 2009 -ben csak egy tesztrepülést hajtott végre, az Ares 1X kivitelben, amely ugyanabból a módosított négyrészes űrsikló-gyorsítóból állt, amelyhez egy tesztterhelés ötödik szegmense és a második szakasz prototípus-terhelése kapcsolódott. A próbarepülés célja az volt, hogy ellenőrizze a szilárd hajtóanyag első szakaszának működését az „egypálcás” („napló”) elrendezésben, azonban valami történhetett a tesztek során, amikor az első és a második szakasz elkülönült, jogosulatlan előrelépés történt az 1. szakaszban, amelyet valószínűleg a benne lévő rázkódás miatt leszakadt üzemanyag -darabok utóégetése okozott. A szilárd hajtóanyag-fokozó végül utolérte a 2. szakasz elrendezését, és döngölte.
Ezt követően meglehetősen sikertelen kísérletet tettek arra, hogy "új LEGO -t" állítsanak össze a régi alkatrészekből a NASA -nál, az Ares projektet és magát a Csillagképet a sikertelen koncepciók polcára helyezték, és a Constellation keretében kidolgozott alapoktól., csak egy meglehetősen sikeres orbitális emberes űrhajó maradt. "Orion", amely az egyszer használatos hajókhoz szokásos visszatérő kapszula sémája szerint épült, és amely végül véget vetett az űrsikló újrafelhasználható vitorlázógépének.
Az Orion űrszonda a Delta IV -es rakétán való első indítása előtt. 2014. december.
Az Orion űrhajó átmérője 5,3 méter, az űrhajó súlya körülbelül 25 tonna. Az Orion belső térfogata 2,5 -szer nagyobb lesz, mint az Apollo űrhajó belső térfogata. A hajókabin térfogata körülbelül 9 m³. Az orbitális űrhajó ilyen lenyűgöző tömege és a szabad belső térfogat miatt az Orion a földközeli küldetések során alacsony pályán (például az ISS-re irányuló expedíción) 6 űrhajóst tud eltartani.
Mindazonáltal, amint azt már az elején említettük, az Orion fő feladata, és az alacsony referenciaindító SLS-t meghaladó pályára kell állítania, az Egyesült Államok visszatérése a távoli Földközeli űr elsajátításának feladataihoz, és mindenekelőtt, a Hold és a Mars.
Az Egyesült Államok és Oroszország fő erőfeszítéseit a Holdra és esetleg a Marsra való repülésre tervezték űrhajóik és hordozórakétaik fejlesztésében.
Itt elvileg kényelmes táblázatos formában elemezzük az amerikai "Orion" és az orosz PPTS rendszer közötti különbséget.
A PPKS PPTS névhez természetesen azonnal meg kell verni valakit, de hát jó. És általában sajnos minden nagyon nehéz az eddigi PPTS projekttel.
Ezért a PPTS -t illetően eddig csak vicces képeink vannak a kiállításról. De a valóságban eddig azt tették, hogy keveset sértenek …
Csak egy modell létezik - a múlt és a jövő között. Csak egy modell létezik - és tartsd magad hozzá …
A finanszírozási problémák, a koncepció félreértése, valamint számos tervezési és mérnöki kérdés mellett a PTS jövője bizonytalan, és a tervezett feladatai egy részének megfelelő hordozórakéta hiánya miatt. Mint mondtam, Oroszországban eddig csak "Angara-A5" van a fémben, ami legfeljebb 24,5 tonnát hozhat a LEO-ba, ami teljesen elegendő a földközeli küldetésekhez, de egyáltalán nem elegendő a Hold újabb támadásához. vagy a Mars.
Ezenkívül a PPTS koncepció egy alternatíva megalkotásán alapult a "Rus-M" család "Angara" rakétájához, amelynek munkáját eddig is leállították.
A "Rus" család rakétáinak projektjei csak a "Szojuz" és az "Angara" családokhoz képest.
A Rus rakétacsalád fő célja az volt, hogy emberes repülést biztosítson, aminek köszönhetően a rakéta - egyéb körülmények között - alacsonyabb terheléssel rendelkezik a LEO -n, mint az Angara rakéták. Ennek oka az a tény, hogy a személyzettel végzett repülések során az egyik követelmény a hordozórakéta azon képessége, hogy elhagyja a kilövést, még akkor is, ha az egyik motor meghibásodik, valamint az a követelmény, hogy a repülés folytatását biztosítani kell egy későbbi meghibásodás esetén. az egyik hajtómű - az űreszköz csökkentett pályára bocsátásának folytatásával, vagy mentést és biztonságos leszállást biztosítva.
Ezek a követelmények, beleértve a speciális indítási pályát is, amelynek vészhelyzet esetén legfeljebb 12 g túlterhelést kell biztosítania a személyzetnek, és szükséghelyzetben van mentőrendszer (SAS), jelentősen csökkentik a teherbírást. " Rus "az emberes verzióban.
Ezenkívül a "Rus" alaptömb 3, 8 méteres tervezési átmérőjét a Szovjetunió és Oroszország hagyományos, hordozórakéták vasúti szállítására vonatkozó hagyományos alapján választották ki.
Az Egyesült Államokban szándékosan, a Saturn-Apollo programtól kezdve a hordozórakéták első lépéseit a megfelelő méret alapján készítették el, figyelembe véve a vízi (parti-tengeri és folyami) szállítás lehetőségét, ami nagymértékben egyszerűsítette a különálló rakétaegység méreteire vonatkozó követelményeket …
A Saturn V LV első szakaszának szállítása a Pearl folyó uszályán.
Ma már javában folyik a munka az SLS -en és az Orionon, még a Constellation összeomlása után is.
Az SLS Block I befejezésével, amely majdnem teljes egészében a meglévő űrsikló -hátralékra épül, a NASA azt tervezi, hogy továbblép a következő, sokkal ambiciózusabb szakaszba - az SLS Block II -be, közbenső megállásokkal az SLS Block Ia és SLS blokk Ib.
LEGO építési lehetőség, ha a rakétaerősítők hamarabb készen állnak. Az I., az Ia., Majd a II.
LEGO építési lehetőség, ha a módosított harmadik szakasz korábban készen áll. Az I., az Ib., Majd a II.
Az SLS Block Ia hordozórakétának már meg kell kapnia az egyik ígéretes rakétaindítót: vagy az Aerojet-től kerozin-oxigén AJ1E6 zárt cikluson, vagy a Rocketdyne-től egy módosított F-1 nyílt cikluson a Saturn V-től, vagy ugyanezt az új szilárd üzemanyag "Fekete lovag" az ATK -tól.
Ezen lehetőségek bármelyike képes lesz biztosítani a Block Ia szerkezet 105 tonnás teherbírását a LEO régióban, ami már összehasonlítható a Saturn V és az űrsikló teherbírásával (ha a kompokkal együtt számoljuk)).
Ugyanezeket a feladatokat oldja meg egy nagyméretű és a harmadik kriogén szakasz teljes indítórendszerének méretéhez igazított létrehozása, amely kiegészítheti a kétlépcsős I. blokk rendszert (indítóerősítők és a központi szakasz) az űrsikló hajtóművein) egy harmadik lépcsővel, amely a Block Ia változathoz hasonló lesz, mint én már említettem, a Delta IV rakétától kölcsönözve, és az SLS számára akár 105 tonna hasznos terhelést is biztosít a LEO számára.
Végezetül, az utolsó Block II rendszernek már rendelkeznie kell egy teljes méretű, tömeggyártású SLS harmadik lépcsővel, amely a Saturn V második szakaszához hasonlóan 5 fejlett J-2X motort használ, és 130 tonna hasznos terhet szállít a LEO-nak.
De még ezeknek a trükköknek ellenére is, egy ilyen "űr LEGO" körülbelül 500 millió dollárba fog kerülni indításonként, ami természetesen kevesebb, mint az űrsikló elindításának költsége (1,3 milliárd dollár), de mégis - elég érzékeny a NASA költségvetésére.
Milyen feladatokat kell megoldania az SLS -nek, és miért nem veszi figyelembe a NASA a Falcon 9 Heavy opciót, amely állítólag 135 millió dollár költséggel jár egy eldobható üzemanyag -átviteli rendszerért és 53 tonna hasznos teherért a LEO számára?
A helyzet az, hogy a NASA valóban a Holdat, a Marsot, sőt a Jupiter kisbolygóit és műholdjait is megcélozta! És a Falcon 9 Heavy túl kicsi rakéta az ilyen feladatokhoz …
Atomrakéta a Marsra!
De ez természetesen egy jó külön cikk témája….
PS. Miután újraolvastam a cikkemet, beszámolok.
Ha kritizálom a modern orosz űrkutatási megközelítéseket és dicsérem az amerikaiakat, akkor ennek jó okai vannak.
Még 2010 -ben siralmas volt az amerikai űrkutatási program állapota: az űrsikló programot már a tervek szerint lezárták, az Ares indítása megmutatta a Csillagkép elképzeléseinek teljes ellentmondását, minden amerikai újság és magazin írt az „orosz űrrabszolgaságról” az Egyesült Államok számára.
De az elmúlt 5 évben az amerikai űripar újra csoportosult, megkapta a szükséges finanszírozást - és megtanult új, keményebb körülmények között élni.
Képes lesz -e ezzel büszkélkedni az orosz kozmonautika 5 év múlva - különösen annak fényében, hogy ez az év örömtelen híreket hoz nekünk a Rus -M és a PPTS LV programok lezárásáról, a Vostochny kozmodróm elindításának elhalasztásáról. és a Roscosmos finanszírozásának teljes csökkentése?
Várj és láss. Keresztkel fogom az ujjainkat.
