Numera är penetration i djupt utrymme, som deklareras i de ryska och amerikanska avancerade rymdprogrammen, liksom aktiviteter i rymden nära jorden, oupplösligt kopplat till skapandet av pålitliga, ekonomiska, multifunktionella transportsystem. Dessutom måste de vara lämpliga för att lösa ett mycket brett spektrum av civila och militära uppgifter. Tydligen bör Ryssland uppmärksamma skapandet av återanvändbara rymdtungstransporter.
Idag har den ryska rymdtanken äntligen riktat in sig på långväga expeditioner. Vi talar om en fasad utforskning av månen - ett program som inte har returnerats på 40 år. Inom en avlägsen framtid - bemannade flygningar till Mars. I det här fallet kommer vi inte att diskutera de ovannämnda programmen, men notera att vi inte kan klara oss utan tunga uppskjutningsfordon som kan skjuta hundratals ton nyttolast till en låg bana.
Angara och Yenisei
Den militära aspekten går inte heller någonstans. Grundelementet i det amerikanska rymdmissilförsvarssystemet, som redan har blivit praktiskt taget verklighet, kommer att vara ett transportsystem som kan leverera många stridsplattformar, observations- och styrsatelliter till jordens bana. Det bör också tillhandahålla förebyggande och reparation av dessa fordon direkt i rymden.
I allmänhet har ett system med kolossal energipotential utformats. När allt kommer omkring har bara en stridsplattform med en 60 megawatt vätefluoridlaser en uppskattad vikt på 800 ton. Men effektiviteten hos riktade energivapen kan bara vara hög om flera sådana plattformar används i omloppsbana. Det är klart att den totala lastomsättningen för nästa serie "star wars" kommer att uppgå till tiotusentals ton, som systematiskt måste levereras till rymden nära jorden. Men det är inte allt.
Idag spelar rymdspaningskomplex en nyckelroll i användningen av högprecisionsvapen på jorden. Detta tvingar både USA och Ryssland att ständigt öka och förbättra sina orbitalgrupper. Dessutom kräver rymdskeppens högteknologiska karaktär samtidigt att de reparerar sina banor.
Men tillbaka till månens tema. I slutet av januari, när planerna för en omfattande studie av månen med möjlighet att sätta in en bebodd bas där, talade chefen för chefen för inhemsk rymdföretag Energia, Vitaly Lopota, om möjligheten att flyga till månen från uppskjutningsfordon.
Att skicka expeditioner till månen är omöjligt utan skapandet av supertunga skjutbilar med en nyttolastkapacitet på 74-140 ton, medan den mest kraftfulla ryska protonraketen sätter 23 ton i omloppsbana.”För att flyga till månen och återvända behöver du en två-lansering-två raketer med en bärkapacitet på 75 ton, en enkel lanseringsflygning till månen och tillbaka utan landning är 130–140 ton. Om vi tar en 75 ton raket som bas, då är ett praktiskt uppdrag till månen med landning ett åtta-lanseringsschema. Om raketen har en bärighet på mindre än 75 ton, som de föreslår - 25-30 ton, blir utvecklingen av till och med månen absurd, säger Lopota vid Royal Readings vid Bauman Moskvas statliga tekniska universitet.
Denis Lyskov, statssekreterare, biträdande chef för Roscosmos, talade om behovet av att ha en tung transportör i mitten av maj. Han sa att Roskosmos för närvarande tillsammans med Ryska vetenskapsakademien förbereder ett rymdutforskningsprogram som kommer att bli en integrerad del av Rysslands nästa federala rymdprogram 2016–2025.”För att verkligen tala om en flygning till månen behöver vi en supertung klassbärare med en lastkapacitet på cirka 80 ton. Nu är detta projekt på utvecklingsstadiet, inom en snar framtid kommer vi att förbereda nödvändiga dokument för att skicka dem till regeringen,”betonade Lyskov.
Hittills är den största ryska raketen i drift Proton, med en nyttolast på 23 ton i låg bana och 3,7 ton i geostationär bana. Ryssland utvecklar för närvarande Angara -familjen av missiler med en nyttolastkapacitet på 1,5 till 35 ton. Tyvärr har skapandet av denna teknik förvandlats till en verklig långsiktig konstruktion och den första lanseringen har skjutits upp i många år, bland annat på grund av oenigheter med Kazakstan. Nu förväntas det att "Angara" kommer att flyga i början av sommaren från Plesetsk -kosmodromen i en lätt konfiguration. Enligt chefen för Roscosmos finns det planer på att skapa en tung version av Angara, som kan lansera en 25 ton nyttolast i låg bana.
Men sådana indikatorer är, som vi ser, långt ifrån tillräckliga för genomförandet av programmet för interplanetära flygningar och djuputforskning av rymden. Vid Royal Readings sa chefen för Roscosmos, Oleg Ostapenko, att regeringen förbereder ett förslag om att utveckla en supertung raket som kan skjuta upp last som väger över 160 ton till en låg bana.”Det här är en riktig utmaning. När det gäller och högre siffror, - sa Ostapenko.
Det är svårt att säga hur snart dessa planer kommer att bli verklighet. Ändå har den inhemska raketindustrin en viss reserv för att skapa tunga rymdtransporter. I slutet av 1980-talet var det möjligt att skapa ett tungt vätskedrivande lanseringsfordon Energia, som kunde skjuta upp en nyttolast som väger upp till 120 ton i en låg bana. Om vi pratar om fullständig återupplivning av detta program, är det ännu inte nödvändigt, då finns det definitivt utkast till konstruktioner av en tung transportör baserad på Energia.
Huvuddelen av Energia kan användas på den nya raketen - den framgångsrika RD -0120 LPRE. Faktum är att projektet med en tung raket som använder dessa motorer existerar vid Khrunichev Space Center, som är huvudorganisation för produktionen av vårt enda tunga uppskjutningsfordon, Proton.
Vi pratar om transportsystemet Yenisei-5, vars utveckling började redan 2008. Det antas att raketen med en längd av 75 meter kommer att utrustas med den första etappen med tre syre-väte LPRE RD-0120, vars produktion lanserades av Voronezh Design Bureau of Chemical Automation 1976. Enligt specialisterna i Khrunichev Center kommer det inte att vara svårt att återställa detta program, och i framtiden är det möjligt att återanvända dessa motorer.
Förutom de uppenbara fördelarna har Yenisei dock en betydande, uppriktigt sagt idag en oundviklig nackdel - dimensioner. Faktum är att enligt planerna kommer huvudbelastningen av framtida lanseringar att falla på Vostochny -kosmodromen som byggs i Fjärran Östern. I vilket fall som helst ska tunga och supertunga lovande bärare sändas ut i rymden därifrån.
Diametern på den första etappen i Yenisei-5-raketen är 4, 1 meter och tillåter inte transport på järnväg, åtminstone utan en betydande volymetrisk och mycket kostsam modernisering av väginfrastrukturen. På grund av transportproblem var det vid en tidpunkt nödvändigt att införa begränsningar för diametern på de viktigaste etapperna i Rus-M-raketen, som fanns kvar på ritbrädorna.
Förutom rymdcentret Khrunichev var Energia Rocket and Space Corporation (RSC) också involverad i utvecklingen av en tung transportör. År 2007 föreslog de ett projekt med ett uppskjutningsfordon som delvis använder layouten på Energia -raketen. Endast nyttolasten i den nya raketen placerades i den övre delen, och inte i sidobehållaren, som i sin föregångare.
Fördel och genomförbarhet
Amerikanerna är naturligtvis inte ett dekret för oss, men deras tunga transporter, vars utveckling redan har kommit in i hemmet, innebär delvis återanvändning. I sommar planerar det privata företaget SpaceX att lansera den första sjösättningen av den nya Falcon Heavy, den största raket som lanserats sedan 1973. Det vill säga, sedan tiden för det amerikanska månprogrammet med lanseringar av den gigantiska bäraren Saturn-5, skapad av fadern till amerikanska lanseringsfordon, Wernher von Braun. Men om den raketen uteslutande var avsedd för leverans av expeditioner till månen och var disponibel, kan den nya redan användas för Mars -expeditioner. Dessutom är det planerat att återvända till jordens hållarstadier som Falcon 9 v1.1 -raketen (R - Återanvändbar, återanvändbar).
Rymdfärjor är efterfrågade igen
Den första etappen av denna raket är utrustad med landningsstag som används för att stabilisera raketen och för en mjuk landning. Efter separationen saktar det första steget upp genom att kort slå på tre av de nio motorerna för att säkerställa inträde i atmosfären med en acceptabel hastighet. Redan nära ytan slås den centrala motorn på och scenen är redo att göra en mjuk landning.
Massan av nyttolasten som Falcon Heavy -raketen kan lyfta är 52 616 kilo, vilket är ungefär dubbelt så mycket som andra tunga raketer - amerikanska Delta IV Heavy, den europeiska Ariane och den kinesiska långmarschen - kan lyfta.
Återanvändning är naturligtvis fördelaktigt vid högfrekvent rymdarbete. Studier har visat att användningen av engångskomplex är mer lönsam än ett återanvändbart transportsystem i program med en hastighet på högst fem lanseringar per år, förutsatt att marken kommer att vara tillfällig, och inte permanent, med möjlighet att evakuera befolkning, boskap och utrustning från farliga områden. …
Denna reservation beror på att kostnaden för markförvärv aldrig har beaktats i beräkningarna, för förrän nyligen har förluster med avslag eller till och med med tillfällig evakuering aldrig kompenserats för och är fortfarande svåra att beräkna. Och de utgör en betydande del av kostnaden för drift av missilsystem. Med en programskala på mer än 75 lanseringar på 15 år har återanvändbara system fördelen, och den ekonomiska effekten av deras användning ökar med antalet.
Dessutom leder övergången från engångsfordon för lansering av tung nyttolast till återanvändbara till en betydande minskning av produktionen av utrustning. Så när två alternativa system används i ett rymdprogram reduceras det nödvändiga antalet block med fyra till fem gånger, antalet centrala blockkroppar - med 50, flytande motorer för det andra steget - med nio gånger. Besparingarna från minskade produktionsvolymer vid användning av ett återanvändbart lanseringsfordon är således ungefär lika med kostnaden för att bygga ett.
Tillbaka i Sovjetunionen gjordes beräkningar av kostnaderna för underhåll efter flygning och reparation och restaurering av återanvändbara system. Vi använde den tillgängliga fakta som utvecklarna erhöll till följd av markbänk och flygprov, samt driften av flygplanet för rymdfarkosten Buran med en värmeskyddande beläggning, långdistansflygplan, flervärdsmotorer för flera användningsområden av typen RD-170 och RD-0120. Enligt forskningsresultaten är kostnaderna för underhåll och reparationer efter flygningen mindre än 30 procent av kostnaderna för att tillverka nya raketenheter.
Konstigt nog manifesterades tanken om återanvändning redan på 1920 -talet i Tyskland, krossad av Versaillesfördraget, som förenade det europeiska tekniska samhället, greppat av en raketfeber. I det tredje riket 1932-1942, under ledning av Eigen Zenger, utvecklades framgångsrikt ett missilbomberprojekt. Det var tänkt att skapa ett flygplan som, med hjälp av en järnvägslanseringsvagn, skulle accelerera till hög hastighet, sedan slå på sin egen raketmotor, stiga ut ur atmosfären, varifrån det skulle ricochet genom atmosfärens täta lager och nå en lång räckvidd. Enheten skulle starta från Västeuropa och landa på Japans territorium, den var avsedd att bombardera USA: s territorium. De sista rapporterna om detta projekt avbröts 1944.
På 50-talet i USA tjänade han som drivkraft för utvecklingen av ett rymdplanprojekt som föregick Dyna-Sor-raketplanet. I Sovjetunionen övervägde Yakovlev, Mikoyan och Myasishchev förslag på utveckling av sådana system 1947, men fick ingen utveckling på grund av ett antal svårigheter i samband med tekniskt genomförande.
Med den snabba utvecklingen av raketer i slutet av 40 -talet - början av 50 -talet försvann behovet av att slutföra arbetet med en bemannad raketbombare. Inom missilindustrin bildades en riktning av kryssningsmissiler av ballistisk typ, som baserat på det allmänna konceptet för deras användning fann sin plats i Sovjetunionens allmänna försvarssystem.
Men i USA fick forskningsarbete på ett raketplan stöd av militären. På den tiden trodde man att konventionella flygplan eller projektilflygplan med luftjetmotorer var det bästa sättet att leverera avgifter till fiendens territorium. Projekt för Navajo glidrakettprogram föddes. Bell Aircraft fortsatte att undersöka rymdplanet för att inte använda det som en bombplan, utan som ett spaningsfordon. År 1960 tecknades ett kontrakt med Boeing för utvecklingen av Daina-Sor suborbital spaningsraketplan, som var tänkt att skjutas upp med Titan-3-raketen.
Sovjetunionen återvände dock till idén om rymdflygplan i början av 60 -talet och startade arbete på Mikoyan Design Bureau på två projekt av suborbitala fordon samtidigt. Det första tänkte sig ett förstärkningsplan, det andra - en Soyuz -raket med ett orbitalplan. Tvåstegs rymdsystem kallades Spiral eller Project 50/50.
Orbitalraketfartyget lanserades från baksidan av ett kraftfullt Tu-95K-flygplan på stor höjd. Raketplan "Spiral" på flytande drivmedelsraketmotorer nådde jordbana, utförde planerat arbete där och återvände till jorden och gled i atmosfären. Funktionerna hos detta kompakta flygande rymdfarkoster var mycket bredare än att bara arbeta i omloppsbana. En fullskalig modell av ett raketplan gjorde flera flygningar i atmosfären.
Det sovjetiska projektet förutsatte skapandet av en apparat som väger mer än 10 ton med vikbara vingkonsoler. En experimentell version av enheten 1965 var klar för den första flygningen som en subsonisk analog. För att lösa problemen med termiska effekter på strukturen under flygning och kontrollerbarhet av fordonet vid subsoniska och supersoniska hastigheter byggdes flygande modeller som fick namnet "Bor". Deras tester utfördes 1969-1973. En djup studie av de erhållna resultaten ledde till behovet av att skapa två modeller: "Bor-4" och "Bor-5". Men den accelererade tempot i arbetet med rymdfärjeprogrammet, och viktigast av allt, amerikanernas obestridliga framgångar på detta område, krävde justeringar av sovjetiska planer.
I allmänhet är återanvändbar rymdteknik för inhemska utvecklare ingalunda något nytt och okänt. Med tanke på accelerationen av program för att bygga upp satellitsystem, interplanetär kommunikation och djuputforskning av rymden kan vi med säkerhet tala om behovet av att skapa exakt återanvändbara skjutbilar, inklusive tunga skjutbilar.
Sammantaget är planerna på att utveckla en rysk tung missil ganska optimistiska. I mitten av maj klargjorde Oleg Ostapenko att det federala rymdprogrammet för 2016–2025 fortfarande kommer att föreskriva konstruktionen av ett supertungt uppskjutningsfordon med en nyttolast på 70–80 ton.”FKP har ännu inte godkänts, det håller på att bildas. Vi kommer att publicera den inom en snar framtid”, understryker chefen för Roscosmos.
