Oroszország hold- és marsi programjaihoz szuper-nehéz szállítójárművekre van szükség
Napjainkban azonban az orosz és amerikai fejlett űrprogramokban deklarált mély űrbe való behatolás-a földközeli űrben végzett tevékenységekhez hasonlóan-elválaszthatatlanul kapcsolódik a megbízható, gazdaságos, többfunkciós közlekedési rendszerek létrehozásához. Ezenkívül alkalmasaknak kell lenniük polgári és katonai feladatok nagyon széles körének megoldására. Úgy tűnik, Oroszországnak figyelnie kell az újrahasználható űrsúlyos szállítás létrehozására.
Ma az orosz űrgondolat végre átirányította magát a távolsági expedíciókra. A Hold fokozatos feltárásáról beszélünk - egy olyan programról, amelyet 40 éve nem adtak vissza. A távoli jövőben - emberes járatok a Marsra. Ebben az esetben nem tárgyaljuk a fent említett programokat, de vegye figyelembe, hogy nem nélkülözhetjük a nehéz hordozórakétákat, amelyek képesek több száz tonna hasznos teher alacsony pályára bocsátására.
Angara és Jenisej
A katonai szempont sem megy sehova. Az amerikai űrrakéta -védelmi rendszer alapeleme, amely már gyakorlatilag valósággá vált, egy olyan szállítási rendszer lesz, amely képes számos harci platformot, megfigyelő és irányító műholdat szállítani a Föld pályájára. Rendelkeznie kell továbbá ezen járművek megelőzéséről és javításáról közvetlenül az űrben.
Általában kolosszális energiapotenciál -rendszert terveztek. Végül is csak egy harci platform, amely 60 megawattos hidrogén -fluorid lézerrel rendelkezik, becsült súlya 800 tonna. De az irányított energiafegyverek hatékonysága csak akkor lehet magas, ha több ilyen platformot helyeznek pályára. Világos, hogy a "csillagháborúk" következő sorozatának teljes rakományforgalma tízezer tonna lesz, amelyet szisztematikusan kell szállítani a földközeli űrbe. De ez még nem minden.
Ma az űrfelderítő komplexumok kulcsfontosságú szerepet játszanak a nagy pontosságú fegyverek használatában a Földön. Ez arra kényszeríti az Egyesült Államokat és Oroszországot is, hogy folyamatosan növeljék és javítsák pályájuk csoportosulását. Ezenkívül az űrhajók csúcstechnológiai jellege egyidejűleg megköveteli pályájuk javítását.
De térjünk vissza a hold témájához. Január végén, amikor a Hold átfogó tanulmányozását tervezték, azzal a kilátással, hogy ott lakott bázist telepítenek, Vitalij Lopota, az Energia vezető űrkutató vállalat vezetője beszélt a Holdról való repülés lehetőségéről. hordozórakéták szempontjából.
Az expedíciók küldése a Holdra lehetetlen 74-140 tonna hasznos teherbírású szupernehéz hordozórakéták létrehozása nélkül, míg a legerősebb orosz Proton rakéta 23 tonnát állít pályára. „Ahhoz, hogy a Holdra repülhessen és visszatérhessen, két indításra van szüksége-két rakéta, amelyek teherbírása 75 tonna, egy indítású repülőút a Holdra és vissza leszállás nélkül 130–140 tonna. Ha egy 75 tonnás rakétát veszünk alapul, akkor egy gyakorlati küldetés a Holdra leszállással egy nyolc kilövéses séma. Ha a rakéta teherbírása kevesebb, mint 75 tonna, ahogy sugallják - 25-30 tonna, akkor még a Hold fejlődése is abszurd lesz” - mondta Lopota, a Bauman Moszkvai Állami Műszaki Egyetem Royal Readings -jén.
Denis Lyskov, államtitkár, a Roscosmos vezetőhelyettese arról beszélt, hogy május közepén szükség van egy nehézhordozóra. Elmondta, hogy a Roskosmos jelenleg az Orosz Tudományos Akadémiával együtt űrkutatási programot készít elő, amely szerves részévé válik a következő, 2016–2025 közötti Oroszországi Szövetségi Űrprogramnak. „Ahhoz, hogy valóban a Holdról való repülésről beszélhessünk, szükségünk van egy szupernehéz osztályú hordozóra, amelynek teherbírása körülbelül 80 tonna. Most ez a projekt a fejlesztési stádiumban van, a közeljövőben elkészítjük a szükséges dokumentumokat a kormányhoz történő benyújtáshoz” - hangsúlyozta Lyskov.
A mai napig a legnagyobb működő orosz rakéta a Proton, amelynek teherbírása 23 tonna alacsony pályán és 3,7 tonna geostacionárius pályán. Oroszország jelenleg az Angara rakétacsaládot fejleszti 1,5-35 tonna hasznos teherbírással. Sajnos ennek a technológiának a létrehozása valódi hosszú távú konstrukcióvá vált, és az első bevezetést sok évre elhalasztották, többek között a Kazahsztánnal való nézeteltérések miatt. Most várhatóan az "Angara" a nyár elején repülni fog a Plesetsk -i kozmodromból könnyű konfigurációban. A Roscosmos vezetője szerint az Angara nehéz változatának létrehozását tervezik, amely képes 25 tonnás hasznos teher alacsony pályára bocsátására.
De az ilyen mutatók, mint látjuk, messze nem elegendőek a bolygóközi repülések és a mély űrkutatás programjának végrehajtásához. A Royal Readings-en a Roscosmos vezetője, Oleg Ostapenko elmondta, hogy a kormány javaslatot készít egy szupernehéz rakéta kifejlesztésére, amely képes 160 tonna feletti rakomány alacsony pályára bocsátására. „Ez egy igazi kihívás. Ami a magasabb számokat illeti - mondta Ostapenko.
Nehéz megmondani, hogy ezek a tervek milyen hamar válnak valóra. Ennek ellenére a hazai rakétaiparnak van bizonyos tartaléka a nehéz űrszállítás létrehozására. A nyolcvanas évek végén létre lehetett hozni egy nehéz, folyékony hajtóanyagú Energia hordozórakétát, amely képes akár 120 tonna hasznos teher alacsony pályára bocsátására. Ha a program teljes újraélesztéséről beszélünk, akkor még nem szükséges, akkor mindenképpen vannak tervezetek az Energia alapú nehéz hordozóról.
Az Energia fő része használható az új rakétán - a sikeresen működő RD -0120 LPRE -n. Valójában az ilyen hajtóműveket alkalmazó nehézrakéta projektje létezik a Khrunichev Űrközpontban, amely az egyetlen nehéz hordozórakétánk, a Proton gyártásának vezető szervezete.
A Yenisei-5 szállítási rendszerről beszélünk, amelynek fejlesztése még 2008-ban kezdődött. Feltételezzük, hogy a 75 méter hosszú rakétát az első lépcsővel három oxigén-hidrogén LPRE RD-0120 készülékkel szerelik fel, amelyek gyártását a Voronezh Design Bureau of Chemical Automation indította el 1976-ban. A Khrunichev Center szakemberei szerint nem lesz nehéz helyreállítani ezt a programot, és a jövőben lehetőség nyílik ezeknek a motoroknak az újrafelhasználására.
A nyilvánvaló előnyök mellett azonban a Yenisei -nek van egy jelentős, őszintén szólva, ma elkerülhetetlen hátránya - a méretei. A tény az, hogy a tervek szerint a jövőbeli indítások fő terhelése a Távol -Keleten épülő Vostochny kozmodromra fog esni. Mindenesetre a nehéz és szupernehéz ígéretes hordozókat állítólag onnan kell az űrbe küldeni.
A Yenisei-5 rakéta első szakaszának átmérője 4, 1 méter, és nem teszi lehetővé vasúti szállítását, legalábbis a közúti infrastruktúra jelentős volumetrikus és nagyon költséges korszerűsítése nélkül. A szállítással kapcsolatos problémák miatt egy időben korlátozásokat kellett bevezetni a Rus-M rakéta fő szakaszainak átmérőjére, amelyek a rajztáblákon maradtak.
A Khrunichev Űrközpont mellett az Energia Rocket and Space Corporation (RSC) is részt vett egy nehézhordozó fejlesztésében. 2007 -ben javaslatot tettek egy hordozórakéta projektjére, amely részben az Energia rakéta elrendezését használja. Csak az új rakéta hasznos terhét helyezték el a felső részben, és nem az oldalsó konténerben, mint elődjében.
Előny és megvalósíthatóság
Az amerikaiak természetesen nem rendelet számunkra, de nehéz szállításuk, amelynek fejlesztése már belépett az otthoni szakaszba, részben újrafelhasználható. Idén nyáron a SpaceX magáncég azt tervezi, hogy elindítja az új Falcon Heavy, 1973 óta legnagyobb rakéta indítását. Vagyis az amerikai holdprogram óta, amikor elindították a gigantikus Saturn-5 hordozót, amelyet az amerikai hordozórakéták atyja, Wernher von Braun hozott létre. De ha ezt a rakétát kizárólag a Holdra irányuló expedíciók szállítására szánták, és eldobható volt, akkor az új már marsi expedíciókra is használható. Ezenkívül a tervek szerint visszatérnek a Föld fenntartói szakaszaihoz, mint például a Falcon 9 v1.1 rakéta (R - Reusable, reusable).
Az űrsiklókra ismét szükség van
Ennek a rakétának az első lépcsője leszállótámaszokkal van felszerelve, amelyek a rakéta stabilizálására és a lágy leszállásra szolgálnak. Az elválasztás után az első szakasz lelassul a kilenc motor közül három rövid bekapcsolásával, hogy elfogadható sebességgel lehessen belépni a légkörbe. Már a felszín közelében be van kapcsolva a központi motor, és a színpad készen áll a lágy leszállásra.
A Falcon Heavy rakéta teherbírása 52 616 kilogramm, ami megközelítőleg kétszer annyi, mint más nehézrakéták - az amerikai Delta IV Heavy, az európai Ariane és a kínai Long March -.
Az újrafelhasználás természetesen előnyös nagyfrekvenciás űrmunka esetén. Tanulmányok kimutatták, hogy az egyszer használatos komplexumok használata jövedelmezőbb, mint az újrafelhasználható szállítási rendszer azokban a programokban, amelyek évente legfeljebb öt indítást tesznek lehetővé, feltéve, hogy a föld elidegenítése az elválasztó részek őszi mezői miatt ideiglenes lesz, és nem állandó, a lakosság, az állatállomány és a berendezések evakuálásának lehetőségével a veszélyes területekről. …
Ez a fenntartás annak a ténynek köszönhető, hogy a számítások során soha nem vették figyelembe a földszerzés költségeit, mivel a közelmúltig az elutasítással vagy akár az ideiglenes evakuálással járó veszteségeket soha nem kompenzálták, és továbbra is nehéz számítani. És a rakétarendszerek üzemeltetésének költségeinek jelentős részét teszik ki. A 15 év alatt több mint 75 indítású programléptékkel az újrafelhasználható rendszerek előnyt élveznek, és használatuk gazdasági hatása a szám növekedésével nő.
Ezen túlmenően, az egyszer használatos járművekről a nagy hasznos teherre indításról az újrafelhasználásra való áttérés a berendezések gyártásának jelentős csökkenéséhez vezet. Tehát, ha két alternatív rendszert használnak egy űrprogramban, a szükséges blokkok száma négy -ötszörösére csökken, a központi blokktestek száma - 50, a második szakasz folyékony motorjai - kilencszer. Így az újrafelhasználható hordozórakéta használatakor a csökkentett termelési volumenből származó megtakarítás nagyjából megegyezik az építési költséggel.
Még a Szovjetunióban számításokat végeztek a repülés utáni karbantartás, valamint az újrafelhasználható rendszerek javítási és helyreállítási munkálatainak költségeiről. A rendelkezésre álló tényadatokat felhasználtuk a fejlesztők által földi pad- és repülési tesztek eredményeként, valamint a Buran orbitális űrhajó hővédő bevonatú repülőgépének működtetésével, nagy hatótávolságú repülőgépekkel, többször használható folyadékmotorokkal RD-170 és RD-0120 típusú. A kutatási eredmények szerint a karbantartás és a repülés utáni javítások költsége kevesebb, mint 30 százaléka az új rakétaegységek gyártásának költségeinek.
Furcsa módon az újrafelhasználhatóság gondolata már az 1920 -as években megnyilvánult Németországban, a Versailles -i Szerződés által szétzúzva, amely egyesítette az európai technikai közösséget, rakéta -láz. A Harmadik Birodalomban 1932-1942-ben Eigen Zenger vezetésével sikeresen kidolgozták a rakétabombázó projektet. Létre kellett hozni egy repülőgépet, amely vasúti indítókocsit használva nagy sebességre gyorsul, majd bekapcsolja saját rakétahajtóművét, kiemelkedik a légkörből, ahonnan a légkör sűrű rétegeiben repülni fog, és eléri a hosszú távú. A készüléknek Nyugat -Európából kellett indulnia, és Japán területén landol, az Egyesült Államok területét akarták bombázni. A projekt utolsó jelentései 1944 -ben megszakadtak.
Az 50-es években az Egyesült Államokban lendületet adott egy űrsík-projekt kidolgozásához, amely megelőzte a Dyna-Sor rakétagépet. A Szovjetunióban az ilyen rendszerek fejlesztésére vonatkozó javaslatokat Jakovlev, Mikoyan és Myasishchev mérlegelte 1947 -ben, de a technikai megvalósítással kapcsolatos számos nehézség miatt nem kaptak fejlesztést.
A rakétagyártás rohamos fejlődésével a 40 -es évek végén - az 50 -es évek elején megszűnt annak szükségessége, hogy befejezzék a munkát egy emberes bombázó -rakéta repülőgépen. A rakétaiparban ballisztikus típusú cirkálórakéták irányát alakították ki, amelyek felhasználásuk általános koncepciója alapján megtalálják a helyüket a Szovjetunió általános védelmi rendszerében.
De az Egyesült Államokban a hadsereg támogatta a rakétarepülőgépen végzett kutatómunkát. Abban az időben úgy vélték, hogy a hagyományos repülőgépek vagy légsugaras motorral szerelt repülőgéplövedékek jelentik a legjobb eszközt a töltések szállítására az ellenséges területre. Megszülettek a Navajo siklórakéta -program projektjei. A Bell Aircraft folytatta az űrrepülőgép kutatását annak érdekében, hogy ne bombázóként, hanem felderítő járműként használja. 1960-ban szerződést írtak alá a Boeinggel a Daina-Sor szuborbitális felderítő rakétagép fejlesztésére, amelyet a Titan-3 rakétával kellett volna elindítani.
A Szovjetunió azonban a 60 -as évek elején visszatért az űrrepülőgépek gondolatához, és megkezdte a Mikojani Tervező Iroda munkáját két szuborbitális járművel kapcsolatos projekten. Az első egy emlékeztető repülőgépet, a második egy Szojuz rakétát tervezett egy pályasíkkal. A kétlépcsős repülőgéprendszert Spiralnak vagy Project 50/50-nek hívták.
Az orbitális rakétahajót egy nagy teljesítményű Tu-95K hordozó repülőgép hátuljáról indították útnak. A folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek "Spiral" rakétagépe földközeli pályára ért, ott elvégezte a tervezett munkát és visszatért a Földre, siklott a légkörben. Ennek a kompakt repülő repülőgépnek az űrhajó funkciói sokkal szélesebbek voltak, mint a pályán való munkavégzés. Egy rakéta repülőgép teljes skálájú modellje számos repülést hajtott végre a légkörben.
A szovjet projekt egy 10 tonnát meghaladó súlyú, összecsukható szárnykonzolokkal rendelkező készülék létrehozását írta elő. A készülék kísérleti változata 1965 -ben szubszonikus analógként készen állt az első repülésre. A szerkezet repülés közbeni hőhatásának és a jármű szubszonikus és szuperszonikus sebességgel való irányíthatóságának problémáinak megoldásához repülő modelleket építettek, amelyeket "Bor" -nak neveztek el. Vizsgálataikat 1969-1973 között végezték. A kapott eredmények alapos tanulmányozása két modell létrehozásának szükségességéhez vezetett: a "Bor-4" és a "Bor-5". Az űrsikló programon végzett munka felgyorsult üteme, és ami a legfontosabb, az amerikaiak vitathatatlan sikerei ezen a területen megkövetelték a szovjet tervek kiigazítását.
Általánosságban elmondható, hogy a hazai fejlesztők számára újrafelhasználható repülőgép -technológia egyáltalán nem új és ismeretlen. Figyelembe véve a műholdas rendszerek kiépítésére irányuló programok felgyorsulását, a bolygóközi kommunikációt és a mély űrkutatást, magabiztosan beszélhetünk arról, hogy pontosan újrafelhasználható hordozórakétákat kell létrehozni, beleértve a nehéz hordozórakétákat is.
Összességében az orosz nehézrakéta kifejlesztésének tervei meglehetősen optimisták. Május közepén Oleg Ostapenko tisztázta, hogy a Szövetségi Űrprogram 2016–2025-re továbbra is előírja a 70–80 tonna hasznos teherbírású szupernehéz hordozórakéta tervezését. „Az FKP -t még nem hagyták jóvá, alakul. A közeljövőben közzétesszük” - hangsúlyozza a Roscosmos vezetője.
