Venemaa Kuu ja Marsi programmid vajavad ülikergeid kohaletoimetamise sõidukeid
Tänapäeval on Venemaa ja Ameerika täiustatud kosmoseprogrammides deklareeritud tungimine sügavasse ruumi, kuid sarnaselt tegevusega maakera lähedal on lahutamatult seotud usaldusväärsete, ökonoomsete ja multifunktsionaalsete transpordisüsteemide loomisega. Lisaks peavad need sobima väga paljude tsiviil- ja sõjaliste ülesannete lahendamiseks. Ilmselt peaks Venemaa pöörama tähelepanu korduvkasutatava kosmosetranspordi loomisele.
Tänaseks on Vene kosmose mõte lõpuks ümber orienteerunud pikamaaekspeditsioonidele. Me räägime kuu järkjärgulisest uurimisest - programmist, mida pole 40 aastat tagasi saadetud. Kaugemas tulevikus - mehitatud lennud Marsile. Sel juhul me eelnimetatud programme ei aruta, kuid pange tähele, et me ei saa hakkama ilma raskete kanderakettideta, mis on võimelised madalale orbiidile viima sadu tonne kasulikku koormust.
Angara ja Jenissei
Ka sõjaline aspekt ei kao kuhugi. Juba praktiliselt reaalsuseks saanud Ameerika kosmoseraketitõrjesüsteemi põhielemendiks saab transpordisüsteem, mis suudab Maa orbiidile toimetada arvukalt lahinguplatvorme, vaatlus- ja juhtimisatelliite. Samuti peaks see ette nägema nende sõidukite ennetamise ja parandamise otse kosmoses.
Üldiselt on välja töötatud kolossaalse energiapotentsiaali süsteem. Lõppude lõpuks on ainult ühel 60 megavatise vesinikfluoriidlaseriga lahinguplatvormil hinnanguline kaal 800 tonni. Kuid suunatud energiarelvade efektiivsus võib olla kõrge ainult siis, kui orbiidile on paigutatud mitu sellist platvormi. On selge, et järgmise "tähesõdade" seeria kaubakäive ulatub kümnetesse tuhandetesse tonnidesse, mis tuleb süstemaatiliselt maa-lähedasse ruumi toimetada. Kuid see pole veel kõik.
Tänapäeval mängivad kosmoseuuringute kompleksid Maal ülitäpse relva kasutamisel võtmerolli. See sunnib nii USA -d kui ka Venemaad pidevalt suurendama ja täiustama oma orbitaalrühmi. Lisaks nõuab kosmoseaparaatide kõrgtehnoloogiline olemus samal ajal nende orbitaalremondi.
Aga tagasi kuuteema juurde. Jaanuari lõpus, kui plaaniti põhjalikku Kuu -uuringut koos väljavaatega paigutada sinna asustatud baas, rääkis kodumaise kosmosefirma Energia juht Vitali Lopota võimalusest lennata Kuule. kanderakettide seisukohast.
Ekspeditsioonide saatmine Kuule on võimatu, kui pole loodud ülikergeid kanderakette, mille kandevõime on 74–140 tonni, samas kui Venemaa võimsaim rakett Proton seab orbiidile 23 tonni. „Kuule lendamiseks ja tagasi naasmiseks on vaja kahestardi stardipauku-kaks raketti kandevõimega 75 tonni, ühekordne lend Kuule ja tagasi ilma maandumiseta on 130–140 tonni. Kui võtta aluseks 75-tonnine rakett, siis praktiline missioon Kuule koos maandumisega on kaheksa stardi skeem. Kui raketi kandevõime on alla 75 tonni, nagu nad soovitavad - 25–30 tonni, muutub isegi Kuu areng absurdseks,”ütles Lopota Moskva Baumani Riiklikus Tehnikaülikoolis kuninglikel lugemistel esinedes.
Riigisekretär, Roscosmose juhataja asetäitja Denis Lyskov rääkis, et mai keskel peab olema raskeveok. Ta ütles, et praegu valmistab Roskosmos koos Venemaa Teaduste Akadeemiaga ette kosmoseuuringute programmi, millest saab Venemaa järgmise föderaalse kosmoseprogrammi aastateks 2016–2025 lahutamatu osa. „Selleks, et tõesti rääkida lennust Kuule, vajame ülirasket klassi kandurit, mille kandevõime on umbes 80 tonni. Nüüd on see projekt arengujärgus, lähiajal valmistame ette vajalikud dokumendid nende esitamiseks valitsusele,”rõhutas Lõškov.
Praeguseks on suurim töötav Vene rakett Proton, mille kandevõime on madalal orbiidil 23 tonni ja geostatsionaarsel orbiidil 3,7 tonni. Venemaa arendab praegu Angara raketiperet, mille kandevõime on 1,5 kuni 35 tonni. Kahjuks on selle tehnoloogia loomine muutunud tõeliseks pikaajaliseks ehituseks ja esimene käivitamine on lükatud mitu aastat edasi, sealhulgas ka lahkarvamuste tõttu Kasahstaniga. Nüüd on oodata, et "Angara" lendab suve alguses Plesetski kosmodroomilt kerge konfiguratsiooniga. Roscosmose juhi sõnul on kavas luua Angara raske versioon, mis on võimeline 25-tonnise kandevõime madalale orbiidile laskma.
Kuid sellised näitajad, nagu näeme, pole kaugeltki piisavad planeetidevaheliste lendude ja sügava kosmoseuuringute programmi elluviimiseks. Roscosmose juht Oleg Ostapenko ütles Royal Readingsil, et valitsus valmistab ette ettepanekut töötada välja üliraske rakett, mis on võimeline laskma madalale orbiidile üle 160 tonni kaaluva kauba. "See on tõeline väljakutse. Seoses ja kõrgemad arvud, "- ütles Ostapenko.
Kui kiiresti need plaanid teoks saavad, on raske öelda. Sellegipoolest on kodumaisel raketitööstusel teatud reserv raske kosmosetranspordi loomiseks. 1980ndate lõpus oli võimalik luua raske vedelkütust kandev kanderakett Energia, mis on võimeline laskma madalale orbiidile kasulikku koormust, mis kaalub kuni 120 tonni. Kui me räägime selle programmi täielikust elustamisest, siis pole see veel vajalik, siis on kindlasti olemas Energial põhinev raskeveoki eskiisprojekt.
Energia põhiosa saab kasutada uuel raketil - edukalt töötaval RD -0120 LPRE -l. Tegelikult eksisteerib neid mootoreid kasutava raskeraketi projekt Khrunichevi kosmosekeskuses, mis on meie ainsa raske kanderaketi Proton tootmise juhtorganisatsioon.
Jutt käib Jenissei-5 transpordisüsteemist, mille väljatöötamine algas juba 2008. aastal. Eeldatakse, et 75 meetri pikkune rakett varustatakse esimese astmega kolme hapniku-vesinik-LPRE RD-0120-ga, mille tootmise käivitas Voroneži keemilise automatiseerimise disainibüroo 1976. aastal. Khrunichevi keskuse spetsialistide sõnul pole selle programmi taastamine keeruline ja tulevikus on neid mootoreid võimalik taaskasutada.
Kuid ilmsete eeliste kõrval on Jenisseil üks märkimisväärne, ausalt öeldes, täna vältimatu puudus - mõõtmed. Fakt on see, et plaanide kohaselt langeb tulevaste stardide peamine koormus Kaug -Idasse rajatavale Vostochnõi kosmodroomile. Raskeid ja üliraskeid paljulubavaid kandjaid peaks sealt igal juhul kosmosesse saatma.
Jenissei-5 raketi esimese etapi läbimõõt on 4, 1 meetrit ja ei võimalda seda raudteel transportida, vähemalt ilma maanteeinfrastruktuuri olulise mahulise ja väga kuluka moderniseerimiseta. Transpordiprobleemide tõttu oli korraga vaja kehtestada piirangud joonistuslaudadele jäänud raketi Rus-M põhietappide läbimõõdule.
Lisaks Khrunichevi kosmosekeskusele oli raskeveoki väljatöötamisega seotud ka Energia raketi- ja kosmosekorporatsioon (RSC). 2007. aastal pakkusid nad välja kanderaketi projekti, mis kasutab osaliselt raketi Energia paigutust. Ainult uue raketi kasulik koormus paigutati ülemisse ossa, mitte külgkonteinerisse, nagu eelkäijal.
Kasu ja teostatavus
Ameeriklased pole muidugi meie jaoks dekreet, kuid nende raske transport, mille arendamine on juba kodulinna jõudnud, eeldab osalist korduvkasutamist. Sel suvel kavatseb eraettevõte SpaceX käivitada uue Falcon Heavy, mis on suurim raketi, mis saadeti peale 1973. aastat, esimese stardi. See tähendab, et alates Ameerika kuuprogrammi ajast, mil käivitati hiiglaslik kandja Saturn-5, mille lõi Ameerika kanderakettide isa Wernher von Braun. Aga kui see rakett oli mõeldud eranditult Kuule suunatud ekspeditsioonide kohaletoimetamiseks ja oli ühekordselt kasutatav, siis saab uut juba Marsi ekspeditsioonideks kasutada. Lisaks on kavas naasta Maa jätkusuutlikkuse etappidele nagu Falcon 9 v1.1 rakett (R - korduvkasutatav, korduvkasutatav).
Kosmosesüstikud on taas nõutud
Selle raketi esimene etapp on varustatud maandumisalustega, mida kasutatakse raketi stabiliseerimiseks ja pehmeks maandumiseks. Pärast eraldumist aeglustub esimene etapp, lülitades lühidalt sisse üheksast mootorist kolm, et tagada vastuvõetava kiirusega atmosfääri sisenemine. Juba pinna lähedal on keskmootor sisse lülitatud ja lava on valmis pehmeks maandumiseks.
Raketi Falcon Heavy kandevõime on 52 616 kilogrammi, mis on ligikaudu kaks korda suurem kui teistel rasketel rakettidel - Ameerika Delta IV Heavy, Euroopa Ariane ja Hiina Long March -.
Korduvkasutus on muidugi kasulik kõrgsagedusliku kosmosetöö puhul. Uuringud on näidanud, et ühekordselt kasutatavate komplekside kasutamine on tulusam kui korduvkasutatav transpordisüsteem programmides, mille käivitamise kiirus ei ületa viit aastas, eeldusel, et eraldatavate osade langemisväljade maa võõrandamine on ajutine ja mitte alaline, võimalusega evakueerida elanikkonnad, kariloomad ja seadmed ohtlikest piirkondadest. …
See reservatsioon tuleneb asjaolust, et maa omandamise maksumust ei ole arvutustes kunagi arvesse võetud, sest kuni viimase ajani ei ole tagasilükkamise või isegi ajutise evakueerimisega kaasnevaid kahjusid kunagi kompenseeritud ja neid on raske arvutada. Ja need moodustavad olulise osa raketisüsteemide käitamise kuludest. Programmiskaala, mis käivitab 15 aasta jooksul rohkem kui 75 käivitust, on korduvkasutatavate süsteemide eelis ja nende kasutamise majanduslik mõju suureneb koos arvuga.
Lisaks toob üleminek ühekordselt kasutatavatelt sõidukitelt suure koormuse käivitamiseks korduvkasutatavatele sõidukitele kaasa seadmete tootmise olulise vähenemise. Niisiis, kui ühes kosmoseprogrammis kasutatakse kahte alternatiivset süsteemi, vähendatakse vajalikku plokkide arvu neli kuni viis korda, keskplokkide arvu - 50, teise astme vedelmootoreid - üheksa korda. Seega on korduvkasutatava kanderaketi kasutamisel vähenenud tootmismahtude kokkuhoid ligikaudu võrdne selle ehitamise kuludega.
Veel Nõukogude Liidus tehti arvutusi lennujärgse hoolduse ning korduvkasutatavate süsteemide remondi- ja restaureerimistööde kulude kohta. Kasutasime olemasolevaid faktilisi andmeid, mille arendajad said maapealse stendi ja lennutestide tulemusel, samuti Burani orbiidi kosmoseaparaadi, millel oli kuumuskindel kate, kauglennukid, mitmeotstarbelised vedelmootorid, töö. tüüpi RD-170 ja RD-0120. Uurimistulemuste kohaselt on hooldus- ja lennujärgse remondi kulud alla 30 protsendi uute raketiüksuste valmistamise kuludest.
Kummalisel kombel avaldus taaskasutamise idee juba 1920. aastatel Saksamaal, mis oli purustatud raketipalavikust haaratud Euroopa tehnikakogukonda ühendanud Versailles 'lepinguga. Kolmandas Reichis aastatel 1932-1942 töötati Eigen Zengeri juhtimisel edukalt välja raketipommitaja projekt. See pidi looma õhusõiduki, mis kiirendaks rööpa stardikäru abil suurele kiirusele, seejärel lülitaks sisse oma raketimootori, tõuseks atmosfäärist välja, kust rikošeteeriks läbi tihedate atmosfäärikihtide. pikamaa. Seade pidi algama Lääne -Euroopast ja maanduma Jaapani territooriumile, see oli mõeldud USA territooriumi pommitamiseks. Selle projekti viimased teated katkestati 1944. aastal.
50ndatel Ameerika Ühendriikides oli ta tõukejõuks Dyna-Sori raketilennukile eelnenud kosmoselennukiprojekti väljatöötamisel. Nõukogude Liidus kaalusid Jakovlev, Mikoyan ja Myasishchev 1947. aastal ettepanekuid selliste süsteemide väljatöötamiseks, kuid ei saanud arendust mitmete tehnilise rakendamisega seotud raskuste tõttu.
Rakettide kiire arenguga 40ndate lõpus - 50ndate alguses kadus vajadus mehitatud raketipommitaja töö lõpule viia. Raketitööstuses moodustati ballistilist tüüpi tiibrakettide suund, mis nende kasutamise üldisest kontseptsioonist lähtuvalt leidis oma koha NSV Liidu üldises kaitsesüsteemis.
Kuid Ameerika Ühendriikides toetasid raketilennuki uurimistööd sõjavägi. Sel ajal arvati, et tavalennukid või õhupritsemootoriga mürsk-lennukid on parimad vahendid vaenlase territooriumile laengute edastamiseks. Sündisid projektid liugrakettide programmi Navajo jaoks. Bell Aircraft jätkas kosmoselennuki uurimist, et seda kasutada mitte pommitajana, vaid luurevahendina. 1960. aastal sõlmiti leping Boeingiga Daina-Sor suborbitaalse luurelennuki väljatöötamiseks, mis pidi lendama koos raketiga Titan-3.
Kuid NSV Liit naasis 60ndate alguses kosmoselennukite idee juurde ja alustas Mikojani disainibüroos tööd kahe suborbitaalsõidukite projekti kallal. Esimene nägi ette võimenduslennukit, teine orbitaaltasapinnaga Sojuzi raketti. Kaheastmelist kosmosesüsteemi nimetati Spiral või Project 50/50.
Orbitaalraketilaev lasti suurel kõrgusel võimsa kandelennuki Tu-95K tagant. Raketilennuk "Spiral" vedelkütuse rakettmootoritel jõudis maa-lähedasele orbiidile, tegi seal planeeritud tööd ja naasis Maale, liugles atmosfääris. Selle kompaktse lendava lennukiga kosmoselaeva funktsioonid olid palju laiemad kui lihtsalt orbiidil töötamine. Raketilennuki täismõõdus mudel tegi atmosfääris mitu lendu.
Nõukogude projekt nägi ette kokkupandavate tiibkonsoolidega aparaadi loomise, mis kaalub üle 10 tonni. Seadme eksperimentaalne versioon 1965. aastal oli eelheliks analoogina esimeseks lennuks valmis. Et lahendada konstruktsioonile termilise mõjuga seotud probleeme lennu ajal ja sõiduki juhitavust alahelikiirusel ja ülehelikiirusel, ehitati lendavad mudelid, mis said nime "Bor". Nende testid viidi läbi aastatel 1969-1973. Saadud tulemuste põhjalik uurimine tõi kaasa vajaduse luua kaks mudelit: "Bor-4" ja "Bor-5". Kosmosesüstiku programmiga seotud kiirenenud töötempo ja mis kõige tähtsam - ameeriklaste vaieldamatud edusammud selles vallas nõudsid nõukogude plaanide kohandamist.
Üldiselt pole kodumaiste arendajate jaoks korduvkasutatav kosmosetehnoloogia sugugi uus ja tundmatu. Võttes arvesse satelliitsüsteemide loomise programmide kiirenemist, planeetidevahelist sidepidamist ja sügavat kosmoseuuringut, võime julgelt rääkida vajadusest luua täpselt korduvkasutatavaid kanderakette, sealhulgas raskeid kanderakette.
Üldiselt on Vene raske raketi väljatöötamise plaanid üsna optimistlikud. Mai keskel selgitas Oleg Ostapenko, et föderaalne kosmoseprogramm aastateks 2016–2025 näeb endiselt ette ülikerge kanderaketi, mille kandevõime on 70–80 tonni, projekteerimise. “FKP pole veel heaks kiidetud, see on moodustamisel. Avaldame selle lähiajal,”rõhutab Roscosmose juht.
