Korduvkasutatav rakett ja kosmosesüsteem stardipaigas. Kõrgtemperatuuri uurimisinstituudi graafika
Kaasaegse Vene kosmonautika aluseks on raketid Sojuz ja Proton, mis loodi eelmise sajandi keskel. Peaaegu kõik, mis Vene kosmodroomidelt kosmosesse lendab, pannakse nende usaldusväärsete, kuid üsna aegunud masinatega orbiidile. Raketipargi uuendamiseks ja Venemaa tingimusteta juurdepääsu tagamiseks kõikidele kosmosetegevuse segmentidele on lennutestide etappi astumas uusim Angara raketikompleks. See on ehk ainus kosmoseraketikompleks maailmas, millel on lai valik võimalusi 4–26 tonni kaaluvate kosmoselaevade kosmosesse toimetamiseks.
Super rasked põhimõtted
Lähituleviku kosmosesõidukite vajadused rahuldavad raketid Sojuz ja Angara, kuid nende kandevõime on ebapiisav, et lahendada Kuu, Marsi ja teiste Päikesesüsteemi planeetide uurimise probleeme. Lisaks raskendavad need Amuuri piirkonna ökoloogilist olukorda, sest nende kulutatud etapid langevad kas Amuuri taigasse või Okhotski mere akvatooriumi. On selge, et selline olukord on sunnitud, see on tasu Venemaa kosmosesuveräänsuse tagamise eest. Milline on see makse, kui tehakse otsus luua üliraskeid rakette mehitatud lendudeks Kuule?
Selliseid rakette on meie ajaloos juba olnud: Energia ja N-1. Üliraske raketi aluspõhimõtted pandi paika ja rakendati enam kui 50 aastat tagasi, seega on selle loomiseks vaja ainult raha. Ja kui üliraske rakett luuakse kolmandat korda, siis koguneb Amuuri piirkonnas aastas täiendavalt 320 tonni metallijäätmeid koos kütusejääkidega.
Soov muuta raketid keskkonnasõbralikuks ja kulutõhusaks on tekitanud idee viia rakettide esimesed etapid stardiplatsile tagasi ja need taaskasutada. Kui määratud aeg on välja töötatud, peaksid sammud atmosfääris laskuma ja lennuk naaseb stardikohta. Selle põhimõtte kohaselt hakatakse kasutama korduvkasutatavaid raketi- ja kosmosesüsteeme (MRKS).
MRKS nagu see on
Korduvkasutatavat raketti ja kosmosesüsteemi esitleti spetsialistidele ja avalikkusele Moskva lennundusnäitusel 2011. aastal. Süsteem koosneb neljast korduvkasutatava kanderakettist (MRN) koos korduvkasutatavate raketikomplektidega (VRB). Kogu 25–70 -tonnise kandevõimega MRN -ide komplekti saab täiendada kahe põhimooduli erinevate kombinatsioonidega: esimene moodul on korduvkasutatav raketiüksus (esimene etapp), teine moodul on teine ühekordselt kasutatav raketietapp.
Konfiguratsioonis, mille kandevõime on kuni 25 tonni (üks VRB ja üks teise astme moodul), saab korduvkasutatav rakett õhutada kõik kaasaegsed ja paljutõotavad mehitatud ja mehitamata kosmoseaparaadid. 35 -tonnise mõõtmega (kaks VRB -d ja üks teise etapi moodul) võimaldab MRN saata kaks telekommunikatsioonisatelliiti orbiidile iga käivituse kohta, tuues kosmosesse paljulubavate orbitaaljaamade moodulid ja käivitades rasked automaatjaamad. Kuu uurimise ja Marsi uurimise esimene etapp.
MRN -i oluline eelis on võimalus paaris käivitada. Angara raketi abil kahe kaasaegse telekommunikatsioonisatelliidi käivitamiseks on vaja osta kümme raketimootorit väärtusega 240 miljonit rubla. iga. Kahe sama satelliidi käivitamisel MRN -i abil kulub ainult üks mootor, mille maksumus on hinnanguliselt 400 miljonit rubla. Ainuüksi mootorite kulude kokkuhoid on 600%!
Esimesed uuringud taastatava raketiüksuse kohta viidi läbi sajandi alguses ja esitati Le Bourgeti lennundusnäitusel Baikali taastuleku etapi makettina.
Hiljem, eelprojekteerimise etapis, tehti tööd kütusekomponentide valikul, lahendades soojuskuumutamise, automaatse maandumise ja palju muid probleeme. Üksikasjalikult on analüüsitud kümneid VRB variante, tehtud põhjalik tehniline ja majanduslik analüüs, võttes arvesse erinevaid stsenaariume kodumaise kosmonautika arenguks. Selle tulemusel määrati kindlaks MRKS -i variant, mis rahuldab kõige paremini kogu kaasaegsete ja paljutõotavate ülesannete komplekti.
Korduvkasutatavate raketiüksustega korduvkasutatava kanderaketi maandumine. Kõrgtemperatuuri uurimisinstituudi graafika
Sinise gaasi peal
Tehti ettepanek lahendada korduvkasutatava mootori probleem, kasutades kütusena veeldatud maagaasi. Maagaas on odav ja keskkonnasõbralik kütus, mis on kõige sobivam kasutamiseks korduvkasutatavates mootorites. Seda kinnitas A. M. nime saanud Khimmashi disainibüroo. Isaev 2011. aasta septembris, kui katsetati maailma esimest vedelgaasiga maagaasrakettmootorit. Mootor on töötanud üle 3000 sekundi, mis vastab 20 käivitamisele. Pärast selle lahtivõtmist ja üksuste seisukorra uurimist said kõik uued tehnilised ideed kinnitust.
Tehti ettepanek lahendada konstruktsiooni kuumutamise probleem, valides optimaalsed trajektoorid, milles soojusvoog välistab konstruktsiooni intensiivse kuumutamise. See välistab vajaduse kalli termokaitse järele.
Tehti ettepanek lahendada kahe VRB automaatse maandumise ja Venemaa õhuruumi integreerimise probleem, lisades juhtimisahelasse GLONASS navigatsioonisüsteemi ja automaatse sõltuva jälgimissüsteemi, mida raketis ei kasutatud.
Võttes arvesse loodavate seadmete tehnilist keerukust ja uudsust, tuginedes kodumaistele ja välismaistele kogemustele, on põhjendatud lennu demonstraatori loomise vajalikkus, mis on VRB vähendatud koopia. Demonstraatorit saab toota ja varustada kõigi standardsete pardasüsteemidega ilma tootmise erilise ettevalmistuseta. Selline õhusõiduk võimaldab katsetada reaalsetes lennutingimustes kõiki põhisuuruses tootes sisalduvaid peamisi tehnilisi lahendusi, vähendades standardtoote loomisel tehnilisi ja rahalisi riske.
Demonstraatori maksumust saab õigustada selle ainulaadse võime tõttu lasta ballistilist trajektoori mööda 80 km kõrgusele üle 10 tonni kaaluvaid esemeid, kiirendades neid kiirusele, mis ületab helikiiruse 7 korda, ja naasta lennuvälja teiseks stardiks. Selle alusel loodud korduvkasutataval tootel võib olla suur tähtsus mitte ainult ülehelikiirusega lennukite arendajatele.
Paindlikkuse filosoofia
Esimene etapp on raketi suurim ja kallim osa. Vähendades nende etappide tootmist nende korduva kasutamise tõttu, on võimalik oluliselt vähendada föderaalagentuuride kulusid kosmoseaparaatide stardiks. Esialgsed hinnangud näitavad, et kõigi olemasolevate ja paljutõotavate kosmoseprogrammide edukaks elluviimiseks, sealhulgas mehitamata jaamade toimetamiseks Kuule ja Marsile, piisab vaid 7–9 tagasipöörduva raketiploki laevastikust.
MRCS -il on kosmoseprogrammi konjunktuuri suhtes paindlikkuse filosoofia. Olles loonud MRN -i kandevõimega 25–35 tonni, saab Roskosmos süsteemi, mis lahendab tõhusalt tänased ja lähituleviku probleemid. Kui Kuule või Marsile lendamiseks on vaja kasutada raskemaid sõidukeid, on kliendil MRN kandevõimega kuni 70 tonni, mille loomine ei nõua märkimisväärseid kulusid.
Ainus programm, mille jaoks MRKS ei sobi, on mehitatud lendude programm Marsile. Kuid need lennud ei ole lähitulevikus tehniliselt teostatavad.
Täna on põhimõtteliselt oluline küsimus kanderakettide arendamise väljavaadete kohta. Mida luua: ühekordselt kasutatav üliraske rakett, mida kasutatakse ainult Kuu ja Marsi programmides ning kui need lõpetatakse, kantakse kulud uuesti maha; või luua MRCS, mis ei võimalda mitte ainult praeguste stardiprogrammide rakendamist hinnaga, mis on poolteist korda odavam kui täna, vaid mida saab kasutada ka minimaalsete muudatustega Lunari programmis ja Marsi uurimisprogrammis?
