Jag tror att många entusiaster för astronautik som aktivt är intresserade av historien och det aktuella läget inom rymdutforskning och utforskning redan har erkänt raketen som fångats i titelfotot.
Denna raket, eller snarare raketförstärkaren, är den största rakdrivmedel som någonsin skapats av mänskligheten.
Tja, nu har det blivit ännu mer.
Detta är sidoförstärkaren för rymdfärjessystemet, som nu har blivit ännu större efter att ha fått, förutom de fyra vanliga sektionerna som det lanserade med rymdfärjan, ytterligare en femte sektion, som gör att den kan bli en raket förstärkare av det nya supertunga rymdlanseringssystemet NASA, kallat SLS (Space Launch System).
Det är detta system, enligt NASA: s idé, borde återge USA: s handflata i alla aspekter av rymdutforskning, samtidigt som det ger hela mänskligheten möjlighet att återvända till rymdgränsen och slutligen bryta den låga jordens onda cirkel bana och sätta frågan om månutforskning tillbaka på agendan. och … till och med Mars.
Hur verkligt och hur genomförbart är detta ambitiösa program? Låt oss försöka lista ut det.
Jämförande storlekar på historiska, samtida och utvecklade amerikanska lanseringssystem.
Återfyllnadsfråga: varför är Delta IV större än Falcon 9?
Det nuvarande tillståndet i amerikansk kosmonautik efter att ha lämnat rymdfärgssystemets arena är ganska bedrövligt: det tyngsta uppskjutningsfordon till Förenta staternas förfogande när det gäller dess nuvarande status är Delta IV Heavy, som kan sätta en last på 28 till låg Jordbana (LEO), 4 ton.
Delta IV -familjen, trots massan av Boeings design, teknik och kommersiella ansträngningar för att skapa och marknadsföra sina avkommor på marknaden, visade sig vara "i fel tid och på fel plats": mot bakgrund av den låga kostnaden för lanseringar av den ryska protonraketen och för ukrainska Zenit-3SL visade sig kostnaden för att starta en nyttolast med Delta IV vara ganska överkomlig.
En enda lansering av "Delta IV" kostade 140-170 miljoner dollar, medan kostnaden för en liknande nyttolast Proton var cirka 100 miljoner dollar, och kostnaden för att lansera en mindre, men konkurrenskraftig med "Delta IV" ukrainska "Zenith-3SL" var ännu lägre - bara 60 miljoner dollar.
En sådan hög kostnad för att lansera Delta IV tvingade Boeing att uteslutande söka regeringsorder för det, och som ett resultat betalades alla Delta -lanseringar, utom en, av det amerikanska utrikesdepartementets budget.
Lansering av Delta IV lanseringsfordon i Heavy -varianten. Lanseringsvikten är cirka 733 ton.
I slutändan, i mitten av 2000 -talet, slutade Delta IV slutligen från det kommersiella segmentet av rymduppskjutningar - och det kunde aldrig återvända dit förrän nu när killarna från den privata butiken SpaceX, vars Falcon -raket, började 9 kom också nära marknadsnischen för "Delta IV", och modifieringen av samma raket, kallad Falcon 9 Heavy, planerad för lansering 2015, överträffade den till och med.
Vid starten av Falcon 9 Heavy kommer 27 Merlin -motorer med en dragkraft på 66 ton vardera, drivna av fotogen och syre att slås på omedelbart.
Detta hjärnskap av Elon Musk bör föra det "privata" rymdprogrammet för SpaceX till en tidigare ouppnåelig höjd: för en engångsversion av startbilen kommer massan av den transporterade lasten till LEO att vara upp till 53 ton, på GPO - 21, 2 ton och på en bana till Mars - 13, 2 ton. Med återföring av sido -boosters och centralenhet kommer lastkapaciteten inte att överstiga 32 ton per LEO - för lanseringsfordonets återanvändbarhet måste du betala med ytterligare bränsleförbrukning och som en följd av en minskning av nyttolasten.
Bland de tekniska innovationerna under utvecklingen av Falcon 9 Heavy förklarade utvecklaren en unik möjlighet att överflöda bränsle och oxidationsmedel under flygning från sido boosters till det första steget i lanseringsfordonet, vilket gör det möjligt att ha fulla bränsletankar i centralen sektion vid tidpunkten för sido boosters separering och förbättra prestanda för nyttolasten placerad i omloppsbana. …
Montering av skroven i de första etapperna av Falcon 9. -raketer. Nu är redan 8 motorer installerade i en cirkel, med en central. I trångt men inte arg.
"Banan till Mars" som nämns i sista stycket är inte en abstraktion. Med en lanseringsmassa på 1 462 ton, två gånger massan av den för närvarande rekordstora Delta IV, är den tunga Falcon redan det nödvändiga steget som gör att du på allvar kan tänka på flygningar till månen och Mars. Om än i en konfiguration som mer liknar sovjetiska experiment med Probe-serien apparater än det kolossala amerikanska Saturn-Apollo-programmet.
Men i framtiden börjar vägen upp till konceptet "Delta IV" och Falcon 9 med sido boosters, som är "kloner" i deras första etapper, glida som förväntat.
Saken är att det är omöjligt att multiplicera de startande "sidoväggarna" som gör att du kan öka massan på lastutmatningen till LEO till oändlighet - två eller fyra sidblock kan fortfarande på något sätt fästas på den centrala, men då kan komplexiteten av montering och kontroll av en sådan multikomponentstruktur som bara växer exponentiellt.
Det var på detta i allmänhet som Korolev månraket N-1 "somnade", som hade 30 NK-33 raketmotorer på den första etappen, vilket, i samband med femstegsschemat för själva raketen, gjorde inte tillåta att utarbeta alla frågor om dess problemfria lansering till slutet.
Den nuvarande konfigurationen av Falcon 9, som börjar omedelbart med 27 motorer, är redan nära gränsen för komplexitet och vidare, sannolikt kommer Elon Musks företag redan att behöva öka massan och storleken på en enda raketenhet, vilket omedelbart ökar kraven längs hela kedjan av produktion, transport och raketuppskjutning.
Den ryska lovande missilfamiljen "Angara" kommer sannolikt att möta liknande problem. Den lilla relativa storleken på ett enhetsblock leder redan till det faktum att Angara-A5-raketen med en startmassa på 733 ton omedelbart måste sätta fyra booster "sidor" (med en bärighet på 24,5 ton per LEO).
Angara-A5 före lansering den 23 december 2014. Vid starten arbetar fem RD-191-motorer, var och en med en dragkraft på 196 ton.
En ytterligare ökning av Angaras bärförmåga vilar på att inte fyra, men sex raketförstärkare behöver fästas vid basdelen i den andra etappen, vilket kanske redan är en slags strukturell och teknisk gräns för skalning av paketsystem, eftersom gränsen för Falcon 9-konceptet är 27 Merlin-1D-motorer på tre startblock.
Det resulterande Angara-A7-projektet kommer, enligt beräkningar, med en egen lanseringsvikt på 1370 ton att kunna föra en nyttolast på 50 ton till LEO (vid användning av vätebränsle för det andra steget), vilket sannolikt kommer att vara den maximala skalningen av raketkonceptet. för familjen Angara.
Jämförelse av "Angara A5" och begreppen "Angara A7" - med fotogen och vätebränsle. Samtidigt finns svaret - varför är "Delta IV" stor och Falcon 9 - liten.
I allmänhet, vad man än säger, begrepp baserade på ett raketblock av 200 eller till och med 400 ton klass - det visar sig fortfarande att den strukturella och tekniska karachungränsen för sådana "paket" -missiler har en uppskjutningsvikt i området 1300- 1500 ton, vilket motsvarar den uttagna massan 45-55 ton per LEO.
Men då är det redan nödvändigt att öka både dragkraften hos en enda motor och storleken på raketstadiet eller acceleratorn.
Och det är just den vägen som SLS -projektet går idag.
Först, med hänsyn till den negativa upplevelsen av "Delta IV", försökte SLS -utvecklarna att få ut det mesta av det förflutna. Allt och alla användes: Space Shuttle-raketförstärkare, som förstärktes i syfte att skapa en tung raket, och de gamla RS-25-väte-syremotorerna i själva skytteln, som installerades i andra etappen, och…. (anhängare av teorin om "månkonspirationen"-gör dig redo!) länge glömda väte-syremotorer J-2X, som kommer från motorerna i andra och tredje etappen av månraketen "Saturn V" och som föreslås att användas i de projicerade övre stadierna SLS!
Dessutom innebär de långsiktiga planerna för förbättring av SLS-acceleratorerna två konkurrerande projekt som använder raketmotorer med flytande drivmedel istället för fasta drivmedel: projektet från Aerojet-företaget, som presenterade sin utvecklade fotogen-syremotor för en sluten cykel AJ1E6 för framtiden "tung" transportör, som härstammar från NK-33 Royal H-1-missilerna- och ett projekt av Pratt & Whitney Rocketdine, som föreslår … (och igen, överraskning, galenskaper!) Att i USA återställa produktionen av F -1 motorer, som vid en tidpunkt lyfte den berömda Saturn V -raketen från jorden.
Kanske kommer livet tillbaka till dessa testbänkar. Testning av den första etappen av "Saturn V" - "Saturn 1C" LV i augusti 1968 vid den cyklopiska testbänken V -2. Observera att steget transporteras på en pråm.
Deltar i utvecklingen av en framtida lovande lanseringsaccelerator och den nuvarande tillverkaren av fasta drivkraftsförstärkare som är vid den första monteringen av SLS -lanseringsfordonet Block I - ATK (Alliant Techsystems), som föreslog att ytterligare förstora den befintliga rymdfärjeförstärkaren genom att öka dess längd och diameter … Projektet med en lovande accelerator från ATK kallas "Dark Knight".
Som körsbär på tårtan - en av de framtida konfigurationerna av SLS -systemet, Block Ib, innebär användning av en väte -syre -enhet som det tredje steget, lånat från … Delta IV -raketen!
Detta är, du vet, "helvetes LEGO", där NASA försökte utvärdera, kombinera och använda alla befintliga utvecklingar inom tungraketer.
Vad är SLS -mediefamiljen? När allt kommer omkring, som vi redan kommer ihåg från exemplet med "Delta IV", "Hangars" och Falcon 9 - kan de övergripande dimensionerna lura.
Så här är ett enkelt diagram för att förstå vad som är avsett:
På vänster sida av diagrammet finns de tunga skjutbilar som USA fortfarande hade. Månen Saturn V, som skulle kunna ta en nyttolast på 118 ton till LEO, och rymdfärjan, som tycktes ha satt själva återanvändbara pendeln i en bana som väger från 120 till 130 ton, men samtidigt kunde leverera med den bara en mycket blygsam nyttolast - endast 24 ton nyttolast.
SLS -konceptet kommer att implementeras i två huvudversioner: bemannad (besättning) och obemannad (last).
Dessutom är det otillgängligt för tre lovande projekt för raketförstärkare från Aerojet, Rocketdine och ATK att tvinga NASA att använda de "LEGO -raketdelar" som finns tillgängliga - nämligen de fem förbättrade Space Shuttle -boostersna.
En övergångs "ersatz-bärare" byggd på detta sätt (officiellt kallad SLS Block I) kommer dock enligt alla beräkningar redan att ha en mycket allvarligare bärighet än den operativa "Delta IV" eller Falcon 9 Heavy, vilket är redo att starta. SLS Block I lanseringsfordon kommer att kunna lyfta en nyttolast på 70 ton till LEO.
I jämförelse med SLS -konceptet visas NASA: s stoppade utveckling under Constellation -programmet - lanseringsfordonet Ares (Mars), som ännu inte har skapats förrän i slutet, som bara gjorde en testflygning 2009, i Ares 1X -designen, som bestod av samma modifierade fyrsektions rymdfärjeaccelerator, till vilken ett testbelastning femte segment och en prototypbelastning av det andra steget var anslutet. Syftet med denna testflygning var att kontrollera hur den första etappen av drivmedlet fungerade i "single stick" ("log") -arrangemanget, dock måste något ha hänt under testerna när första och andra etappen separerades, ett obehörigt språng framåt i första etappen inträffade, troligen orsakat av efterbränning av bränslefragment som revs av av stöten i den. Den fasta drivmedelsförstärkaren kom så småningom ikapp layouten för den andra etappen och stötte på den.
Därefter begränsades ett ganska misslyckat försök att montera en "ny LEGO" från gamla delar på NASA, Ares -projektet och själva konstellationen lades på hyllan med misslyckade koncept och från det utvecklade grundarbetet inom konstellationens ramar, bara en ganska framgångsrik orbitalbemannad rymdfarkost fanns kvar. "Orion", som byggdes enligt schemat för returkapseln som är vanlig för engångsfartyg, som slutligen satte stopp för rymdfärjans återanvändbara segelflygplan.
Orion -rymdfarkosten innan den första sjösättningen på raketten Delta IV. December 2014.
Orion -rymdfarkostens diameter är 5,3 meter, rymdfarkostens vikt är cirka 25 ton. Orions inre volym kommer att vara 2,5 gånger större än den inre volymen för rymdfarkosten Apollo. Fartygets kabinvolym är cirka 9 m³. På grund av en så imponerande massa för en orbital rymdfarkost och ledig intern volym kan Orion under nära jorduppdrag i låga banor (till exempel på en expedition till ISS) stödja 6 kosmonauter.
Som redan nämnts i början är dock huvuduppgiften för Orion och bör sätta den i banor bortom lågreferensstartsystemet SLS USA: s återgång till uppgifterna att behärska det avlägsna rymden nära jorden och först och främst, månen och Mars.
Det är för flyget till månen och möjligen till Mars som USA: s och Rysslands huvudsakliga insatser beräknas för att förbättra sina rymdskepp och skjutfordon.
Här, i princip, i en bekväm tabellform, analyseras skillnaden mellan det amerikanska "Orion" och det ryska PPTS -systemet.
För namnet PPKS PPTS måste du naturligtvis slå någon direkt, men oj. Och i allmänhet är tyvärr allt mycket svårt med PPTS -projektet hittills.
Därför, när det gäller PPTS, har vi bara roliga bilder från utställningen hittills. Men i verkligheten har det hittills gjorts för att förolämpa lite …
Det finns bara en modell - mellan det förflutna och framtiden. Det finns bara en modell - och håll fast vid den …
Förutom finansieringsproblem, missförstånd om konceptet och en mängd design- och konstruktionsfrågor är framtiden för PTS osäker och på grund av avsaknaden av ett lämpligt lanseringsfordon för några av de planerade uppgifterna. Som jag sa har Ryssland hittills bara "Angara-A5" i metallen, som inte kan ge mer än 24,5 ton till LEO, vilket är tillräckligt för nära jorduppdrag, men absolut inte tillräckligt för ett ytterligare angrepp på månen eller Mars.
Dessutom baserades PPTS-konceptet på skapandet av ett alternativ till "Angara" -missilen från "Rus-M" -familjen, vars arbete också har stoppats hittills.
Projekt av missiler från familjen "Rus" i jämförelse med familjerna "Soyuz" och "Angara".
Huvudsyftet med Rus -familjen av missiler var att tillhandahålla bemannade flygningar, på grund av vilka raketen, allt annat lika, har en lägre nyttolast på LEO än Angara -missilerna. Detta beror på det faktum att under bemannade flygningar är ett av kraven att lanseringsfordonets förmåga att lämna sjösättningen även om en av motorerna går sönder och kravet på att säkerställa att flygningen fortsätter vid ett senare misslyckande av en av motorerna - med fortsättning av rymdfarkostens uppskjutning i en sänkt bana eller ger räddning och en säker landning.
Dessa krav, inklusive en särskild uppskjutningsbana, som bör ge en överbelastning på besättningen på högst 12 g för eventuella nödsituationer och närvaron av ett nödräddningssystem (SAS), leder till en betydande minskning av bärförmågan hos " Rus "i den bemannade versionen.
Dessutom valdes konstruktionsdiametern för basblocket "Rus" på 3, 8 meter baserat på den traditionella för Sovjetunionen och Ryssland transport av delar av skjutbilar med järnväg.
I USA gjordes de första etapperna av startbilar medvetet, med Saturn-Apollo-programmet, baserat på lämplig storlek, med hänsyn tagen till möjligheten att transportera dem med vatten (kust- och sjö- och flod), vilket mycket förenklade kraven för dimensionerna på en separat raketenhet …
Transport av den första etappen av Saturnus V LV på Pearl River pråm.
Idag pågår arbetet med SLS och Orion, även efter kollapsen av Constellation.
Med slutförandet av SLS Block I, som nästan helt och hållet kommer att baseras på den befintliga rymdfärjan, planerar NASA att gå vidare till nästa, mycket mer ambitiösa fas - SLS Block II, med mellanstopp i form av SLS Block Ia och SLS Block Ib.
LEGO -byggalternativ om raketförstärkare är klara förr. Block I, Block Ia och sedan Block II.
LEGO -byggalternativ om det modifierade tredje steget är klart tidigare. Block I, Block Ib och sedan Block II.
SLS Block Ia-lanseringsfordon bör redan få en av de lovande raketuppskjutningsförstärkarna: antingen från Aerojet på en AJ1E6-stängd cykel av fotogen-syre, eller från Rocketdyne på en modifierad F-1-öppen cykel från Saturn V, eller samma på den nya fast bränsle "Black Knight" från ATK.
Vilket som helst av dessa alternativ kommer att kunna förse Block Ia -strukturen med en bärighet i LEO -regionen på 105 ton, vilket redan är jämförbart med Saturn V: s och rymdfärjens bärförmåga (om vi räknar det tillsammans med skytteln).
Samma uppgifter kommer att lösas genom att skapa en storskalig och anpassad till storleken på hela sjösättningssystemet i den tredje kryogena etappen, som kommer att kunna komplettera Block I-systemet i två steg (lanseringsförstärkare och centralsteget på Space Shuttle -motorerna) med en tredje etapp, som för Block Ia -varianten kommer att vara som jag redan nämnt, lånad från Delta IV -raketen och kommer också att ge SLS en effekt på upp till 105 ton nyttolast till LEO.
Slutligen bör det slutliga Block II-systemet redan ha en fullstor, massutvecklad SLS tredje etapp som, liksom Saturn V andra etappen, kommer att använda 5 avancerade J-2X-motorer och leverera 130 ton nyttolast till LEO.
Men även trots alla dessa knep kommer en sådan "rymd -LEGO" att kosta cirka 500 miljoner dollar per lansering, vilket naturligtvis är mindre än kostnaden för att skjuta upp rymdfärjan (1,3 miljarder dollar), men ändå - tillräckligt känslig för NASA: s budget.
Vilka uppgifter ska SLS lösa, och varför tar NASA inte hänsyn till Falcon 9 Heavy -alternativet, som ska kosta 135 miljoner dollar för ett engångsbränsleöverföringssystem och för 53 ton nyttolast för LEO?
Saken är att NASA riktade in sig på månen, Mars och till och med asteroider och satelliter från Jupiter! Och Falcon 9 Heavy visar sig vara en för liten raket för sådana uppgifter …
Kärnraket till Mars!
Men detta är naturligtvis ett ämne för en bra separat artikel….
PS. Efter att ha läst om min artikel igen rapporterar jag.
Om jag kritiserar moderna ryska tillvägagångssätt för rymdutforskning och berömmer amerikanerna, så finns det goda skäl för det.
Tillbaka 2010 var tillståndet i det amerikanska rymdutforskningsprogrammet bedrövligt: rymdfärjeprogrammet var redan planerat att stängas, Ares -lanseringarna visade fullständig inkonsekvens i konstellationsidéerna, alla amerikanska tidningar och tidskrifter skrev om det "ryska rymdslavet" för USA.
Men under de senaste 5 åren har den amerikanska rymdindustrin omgrupperats, fått nödvändig finansiering - och lärt sig leva under nya, hårdare förhållanden.
Kommer den ryska kosmonautiken att skryta med detta om 5 år - särskilt mot bakgrund av att detta år ger oss olyckliga nyheter om nedläggningen av Rus -M- och PPTS LV -programmen, uppskjutandet av lanseringen av Vostochny -kosmodromet och den totala minskningen av Roscosmos -finansiering?
Vänta och se. Jag håller våra fingrar med ett kors.
