Staten har ikke brug for ét superkraftigt affyringsvogn, men en SV-flåde
Som du ved, er hoveddokumentet, der definerer statens interesser, Ruslands hovedmål, prioriteter og opgaver inden for forskning, udforskning og brug af det ydre rum, godkendt af Den Russiske Føderations præsident, Vladimir Putin, i april 2013 "Grundlaget for Den Russiske Føderations statspolitik inden for rumaktiviteter i perioden frem til 2030 og fremover".
I overensstemmelse med dette dokument er hovedprioriteterne at sikre Ruslands garanterede adgang til rummet fra sit territorium med udvikling og brug af rumteknologi, teknologier, værker og tjenester af hensyn til den socioøkonomiske sfære og landets forsvar samt som statens sikkerhed; oprettelse af rumaktiver i videnskabens interesse aktiviteter i forbindelse med implementering af bemandede flyvninger, herunder oprettelse af et videnskabeligt og teknisk grundlag for implementering af bemandede flyvninger til planeter og andre organer i solsystemet inden for rammerne af internationalt samarbejde.
Gennemførelsen af disse mål sikres ved brug og udvikling af eksisterende videnskabeligt, teknisk og produktionsmæssigt potentiale til oprettelse af lovende affyringsbiler, interorbital slæbebåde, mål- og servicesystemer til automatiske rumfartøjer (SC), ny generation bemandede rumfartøjer, infrastrukturelementer til aktiviteter i dybt rum og banebrydende teknologier. til at løse målproblemer og produktionsteknologier.
Resultatet vil blive bevarelsen af Ruslands status som en af de førende rummagter, bekræftelse af selvforsyning med at støtte sine egne rumaktiviteter på tværs af hele spektret af opgaver, der kræver oprettelse af en orbitalkonstellation af rumfartøjer baseret på en økonomisk effektiv flåde af russiske affyringsbiler.
Behovet for at opretholde en stabil position og konkurrenceevne på lanceringstjenestemarkedet er et incitament til at forbedre de tekniske og økonomiske indikatorer for fly, primært for at øge deres energikapacitet.
Alle disse faktorer manifesterede sig tydeligst i eksemplet på det mest økonomisk succesrige produkt fra den russiske kosmonautik - lanceringskøretøjet "Proton" i tung klasse. Det var lanceringen af Proton -raketten på det internationale marked for lanceringstjenester og dens konstante modernisering, der tillod GKNPT'erne im. MV Khrunichev for at overleve i 90'erne og "nulstille" og opretholde industrielt samarbejde, hvilket sikrer vedligeholdelse af den russiske orbitale gruppe af rumfartøjer og deltagelse i internationale projekter.
Nyttelast på konkurrenceskalaer
For at afgøre, hvilken SV der skal udvikles i FKP-2025, skal man forstå, at affyringskøretøjets energikapacitet bestemmes af massen af nyttelast, der lanceres i arbejdsbanen. Ofte, selvom det ikke er helt korrekt, ved vurdering af LV -energien, bruges en lav jordbane med en højde på 200 kilometer og en hældning svarende til startpunktets breddegrad. Til rumfartøjets drift bruges denne bane ikke som en arbejdende, fordi rumfartøjets eksistenstid på den ikke overstiger en uge på grund af atmosfærens deceleration. Blandt de mange rumfartøjer er det dyreste og ressourcekrævende marked for telekommunikationsfartøjer, der opererer i geostationær bane.
Der er to funktioner ved kommercielle lanceringer af telekommunikationsrumfartøjer. Massen af kommercielle rumfartøjer vokser hurtigere end dem, der blev lanceret under føderale programmer. Men som du kan se på grafen, er selv massen af kommercielle rumfartøjer langt fra ubegrænset, og til deres lancering kræves slet ikke en super-tung klasse LV (STK LV) af SLS-typen.
Der er også forskelle i det ballistiske design af kommercielle lanceringer. Det skete sådan, at udenlandske rumfartøjer, i modsætning til indenlandske, ikke umiddelbart sættes i en geostationær bane, men i en mellemliggende høj-apogee "standard geo-transfer-bane." Rumfartøjet, adskilt fra LV på det, udarbejder efter en ballistisk pause på cirka fem timer ved kredsløbets apogee ved hjælp af sit eget fremdriftssystem en impuls, der sikrer dannelsen af en geostationær bane. Under hensyntagen til brændstofforbruget bør massen af nyttelast, der lanceres i den mellemliggende geosynkrone overførselsbane være cirka 1,6 gange større end i arbejdsbanen, det vil sige den geostationære.
Men lad os vende tilbage til Proton - bare behovet for at bevare konkurrenceevnen på lanceringstjenestemarkedet er blevet grunden til at gennemføre fire faser af moderniseringen på bekostning af midler fra kommercielle lanceringer af Proton LV - fra den første version af Proton -K til Proton-M og udvikling til Proton-lanceringsvognen i den nye Upper Stage (RB) Briz-M, som gjorde det muligt at øge massen af nyttelasten, der blev leveret til den geostationære bane fra 2, 6 til 3,5 tons og til geostationæren overførselsbane - fra 4,5 til 6, 3 tons. Men uanset hvor god transportøren Proton er, foretages dens lanceringer ikke fra Ruslands område. Der er også problemer med levering af brændstof til Proton, et meget giftigt heptyl, der bruges på militære missiler og tilhører stofferne i den første, højeste fareklasse.
Landets ledelse har sat industrien til opgave at sikre garanteret adgang til rummet fra sit territorium - rumfartøjs opsendelser bør udføres af raketter udviklet og fremstillet i Rusland. Derudover er det nødvendigt at forbedre miljøsikkerheden ved opsendelser ved at eliminere brugen af giftigt brændstof.
Disse opgaver bør løses af programmet til oprettelse af et tungt affyringsvogn "Angara", som vil sikre en garanteret lancering af telekommunikation og meteorologiske rumfartøjer og rumfartøjer i geostationær bane, hvilket sikrer statens forsvar og sikkerhed.
Desværre blev "Angara" lanceringskøretøj skabt i ret lang tid. Dekret fra Den Russiske Føderations regering om udvikling af et projekt af et rumraketkompleks (SRS) af en tung klasse blev vedtaget baseret på resultaterne af en konkurrence, der blev afholdt 22 år før den første lancering af LV. Reel finansiering til programmet begyndte efter 2005. Det gjorde det muligt at gennemføre to vellykkede testlanceringer i 2014 og planlægge lanceringer af LV med mål nyttelast fra 2016. Når den lanceres fra Plesetsk-kosmodromet, vil de energiske kapaciteter i Angara-A5-affyringsvognen med en kryogen RB KVTK sikre lanceringen af en nyttelast, der vejer 4,5 tons i en geostationær bane, og 7,5 tons til en standard geostationær bane (ved brug af Briz -M RB - henholdsvis 2, 9 og 5, 4 tons).
Når Angara-rumfartøjet indsættes ved Vostochny-kosmodromet, vil Angara-A5-affyringsbilens energiske kapaciteter med en ilt-hydrogen-RB i KBTK sikre lanceringen af en nyttelast på op til fem ton i en geostationær bane og op til otte tons ind i en geostationær bane. Denne energireserve er tilstrækkelig i den nærmeste fremtid til opsendelse af rumfartøjer under føderale programmer, men tillader ikke at konkurrere om opsendelse af rumfartøjer i den øvre prisklasse med nye udenlandske tunge lanceringsbiler med øget nyttelast-Delta-IVH, Ariane-5ECA og Atlas -5. Især lancerer Atlas-5-affyringsvognen i 500-serien op til 8, 7 tons i geo-overførselsbanen og den mest kraftfulde af affyringsbiler, der bruges til at opsende det amerikanske forsvarsministeriums rumfartøj (Delta-IVH) giver lancering af en nyttelast med en masse på op til 13 i geo-overførselsbanen. 1 ton.
Efter en omfattende analyse af prioriteter og krav til terrængående køretøjers energikapacitet samt tilstanden på markedet for rumtjenester, fastslog Roskosmos STC, at for at løse problemer i det ydre rum, herunder lancering af lovende rumfartøjer med en masse på mindst syv tons ind i en geostationær bane og 12 tons i en geostationær bane, Et affyringsvogn, der er i stand til at placere mindst 35 tons nyttelast i lav jordbane.
Sådan et lanceringskøretøj-"Angara-A5V" kan skabes ved at udskifte ilt-petroleum tredje trin i "Angara-A5" lanceringsvogn med ilt-brint-stadiet i et nyt design. Lanceringskøretøjet "Angara-A5V" er maksimalt forenet med det skabte "Angara-A5" affyringsvogn, herunder hvad angår infrastrukturfaciliteter i jorden. Hvad angår energimuligheder, vil Angara-A5V-affyringsvognen svare til de i øjeblikket udviklede udenlandske lanceringskøretøjer med øget nyttelast såsom Ariane-6 (Europa), Vulcan (USA), CZ-5 (Kina) og N-3 (Japan) og vil levere I den nærmeste fremtid konkurrenceevnen for russiske tunge rumfartøjer på verdensmarkedet for rumfartstjenester.
Vores tunge lanceringskøretøjer "Proton-M" og "Angara-A5" med flydende drivraketmotorer (LPRE) står i rimeligt forhold til udenlandske affyringsbiler både i vægt-vægt-forhold og i nyttelastmasser, der er lanceret i bestemte baner.
Gas eller uden gas
På nuværende tidspunkt består flåden af indenlandske SV'er af Rokot-letvægts-lanceringskøretøj, Soyuz-middelklasse-lanceringskøretøj med Fregat-missilaffyringsramperne og Proton-tunge affyringsvogn med DM- og Briz-M-missilskydere.
I den nærmeste fremtid vil "heptyl" lanceringskøretøjer "Rokot" og "Proton" erstatte de miljøvenlige affyringsbiler i "Angara" -familien. Samtidig påtænkes det at forbedre teknologien og reducere omkostningerne ved serielle Angara-A5 lanceringskøretøjer. Der planlægges også arbejde med at erstatte "heptyl" RB "Fregat" med en lille RB "ML" ved hjælp af miljøvenlige komponenter. Det er også planlagt at erstatte veteranen fra den indenlandske raket på Soyuz-lanceringsvognen med et lovende middelklasse-lanceringskøretøj, som bliver oprettet som en del af Phoenix-udviklingsarbejdet. Under udviklingen er det planlagt at implementere lovende teknologier, der sikrer en stigning i driftskarakteristika, herunder brug af flydende naturgas (LNG) som raketbrændstof.
Åbent rum
Hvorfor er LNG interessant? Den største fordel er den grundlæggende mulighed for at reducere omkostningerne ved lanceringsvognens fremdriftssystem (PS) på grund af et radikalt fald i driftstrykket i motorens forbrændingskammer (fra 250-260 til 160-170 atmosfærer) med en lille (≈4%) stigning i den tomrumsspecifikke impuls. En stigning i sidstnævnte parameter gør det muligt at opretholde det opnåede niveau af energi og masseegenskaber for LV -stadierne, på trods af at densiteten af LNG er halvt så meget som petroleum. Et træk ved flydende drivmotor-raketmotorer, der drives af LNG, er muligheden for at udvikle en motor med en genopretningsordning, der er mindre tilbøjelig til hurtig eksplosiv udvikling af nødsituationer. Generelt viser foreløbige tekniske og økonomiske vurderinger, at det er muligt at forvente et fald i omkostningerne ved fremdriftssystemer til LNG med cirka 1,5 gange i forhold til fremdriftssystemer baseret på eksisterende højtryks-petroleumraketmotorer, hvilket vil øge konkurrenceevnen for indenlandske indenlandske lanceringskøretøjer.
Evaluering af oplevelsen med at skabe et supertungt affyringsvogn, det skal bemærkes, at Energia - Buran utvivlsomt er apogee for indenlandsk raketteknologi, et fremragende program med hensyn til organisation, koncentration af ressourcer, resultater i udviklingen af nye konstruktioner og varme -afskærmningsmaterialer, mestringsteknologier til fremstilling af kraftfulde petroleum- og brintmotorer, produktion og transport af store mængder flydende brint, hypersonisk aerodynamik osv. Hele landet arbejdede for det, men staten havde ikke midler, kræfter og mål til at indsætte dette rumsystem i kredsløb. Samtidig blev mere end en tredjedel af de midler, der blev afsat til rumaktiviteter, brugt over 10 års arbejde med oprettelsen af "Energia" - "Buran" -komplekset, hvilket påvirkede effektiviteten af implementeringen af dets andre områder.
I løbet af denne periode udviklede European Space Agency (ESA) og begyndte at lancere Ariane-4 mellemklasse LV. Arianspace-virksomheden med denne raket besatte mere end halvdelen af markedet for kommercielle opsendelser i geotransferbane og, efter at have tjent penge, skabte den tunge lanceringsvogn Ariane-5, som stadig sikrer implementeringen af ESA's rumprogrammer og besidder over 40 procent af verdensmarkedet for lanceringstjenester.
Avisen "VPK" (nr. 27) skrev: "… Pentagon skulle føle en følelse af dyb tilfredshed og se, hvordan Rusland bliver taget længere og længere væk fra oprettelsen af moderne supertunge lanceringskøretøjer", men vurderer vise, at alle militære opgaver i overskuelig fremtid Pentagon vil løse ved hjælp af affyringsbiler af en tung klasse af typen Delta IVH og Atlas-5, og ikke affyringsvogn SLS, skabt til interplanetære flyvninger. Det er forkert at sammenligne energikapaciteterne i 25-tons Angara-A5 lanceringskøretøj og 130-tons SLS lanceringskøretøj-det er som at sige: "En 130 tons tippeladvogn er køligere end KamAZ, og Gazelle er ikke en maskine på alle." Slet ikke: ethvert køretøj - en bil eller en raket, for at være effektiv, skal betjenes nær den øvre grænse for dets energikapacitet. Hvis affyringsvognen køres tom, stiger enhedsomkostningerne ved lancering af nyttelast, og dette er en af hovedindikatorerne for lanceringskøretøjets effektivitet. Derfor har staten ikke brug for ét superkræftende lanceringskøretøj, men en optimalt afbalanceret flåde af SV'er med forskellige nyttelaster til specifik nyttelast. Hvis der ikke er sådanne nyttelast for LV, risikerer det at dele Energias skæbne. I øvrigt er det signifikant, at to Saturn-5-raketter i slutningen af missionen til månen blev sendt af NASA og det amerikanske forsvarsministerium til et museum uden at finde en nyttelast til dem.
Spørgsmålet om målrettet brug af STK -startbilen blev overvejet på STC i Roskosmos - de kom til den konklusion, at der ikke er behov for at lancere monolaster, der vejer 50-70 tons før 2030–2035. Prioriteterne for den russiske rumindustri, vi gentager, er defineret i "Grundlaget for statens politik inden for rumaktiviteter …" De primære opgaver er udvikling af orbitale grupper af rumfartøjer til videnskabelige, socioøkonomiske og dobbelte formål. Derfor besluttede Roskosmos NTS frem til 2025 i retning af at udvikle et supertungt lanceringsbil at begrænse sig til at skabe et videnskabeligt og teknisk grundlag og udvikling af lovende teknologier.
Det må indrømmes, at nu er tilstanden for den russiske rumfartøjsgruppe mildt sagt ikke den mest velstående. Især en konstellation af Earth remote sensing (ERS) rumfartøjer består af kun syv rumfartøjer og opfylder de indenlandske forbrugeres behov i niveauet 20-30 procent, mens ERS-stjernebillederne i USA, europæiske lande og Kina består af mere end 35 rumfartøjer hver, der leverer global kontroloverflade på jorden, herunder i radarområdet. Selv i Indien omfatter ERS -satellitkonstellationen 17 satellitter. Det er her, FKP-2025-midlerne først og fremmest skal gå-i udviklingen af kommunikationsrumfartøjer, navigation, fjernmåling, meteorologi, herunder rumfartøjer med en høj rumlig opløsning i alt vejr, hvilket er særligt vigtigt for Sibirien, det fjerne nord, Arktis og Fjernøsten.
Som det fremgår af ballistiske beregninger, vil den optimerede version af Angara-A5V LV med en opgraderet kryogen RB KBTK-V, når den blev lanceret fra Vostochny-kosmodromen, give en nyttelast på op til 11, 9 tons til en geostationær overførselsbane og op til 7, 2 tons ind i en geostationær bane, og også muligheden for at implementere den indledende fase af det bemandede måneprogram ved hjælp af et firelanceringsprogram (se fig.): To parrede opsendelser af LV, der leverer separat levering til månens bane i månelandings- og startkompleks (LPVK) og det bemandede transportkøretøj (PTK) med deres dokning i Månens satellitbane (OISL) og den efterfølgende landing af LPVK med et besætning på Månens overflade.
En typisk parlancering inkluderer lancering af en nyttelast i en ballistisk bane som en del af en PTC eller LPVK og en lille interorbital oxygen-petroleum slæbebåd (MOB2), skabt på basis af "DM" slæbebåd (MOB1), udviklet på grundlag for reserven til RB KVTK. MOB1 med en lanceringsvægt på mere end 38 tons lanceres i henhold til ordningen med yderligere lancering ved den anden lancering af Angara-A5V LV. Efter forankring i lav-jord-bane og fasning sættes det samlede månens interorbital rumfartøj først i en meget elliptisk bane på grund af MOB1-kraften. Efter at være løbet tør for brændstof, separeres hydrogen MOB1, og petroleum MOB2 fuldender dannelsen af afgangsbanen. Yderligere giver MOB2 banekorrektion på flyvningen til Månen og overførsel af nyttelasten til kredsløbet. FKP-2025-projektet sørger for arbejdet med de angivne midler.
Selvfølgelig er multi-lanceringsordningen temmelig kompliceret, det kræver den højeste koordinering: startteamet skal arbejde samtidigt på to løfteraketter, som et ur. Foreløbige tekniske og økonomiske vurderinger viser, at brugen i den indledende fase af månens bemandede program af et multifunktionelt affyringsvogn med øget nyttelast på en 35-tonsklasse i stedet for et specialiseret super-tungt 80-tonet affyringsvogn vil gøre det muligt at reducere finansielle omkostninger med mere end en størrelsesorden, og de sparede ressourcer kan bruges af hensyn til udviklingen af den indenlandske orbitale gruppering af rumfartøjer. socioøkonomisk, videnskabelig og dual-use.
Hvad angår brugen af faste drivgasforstærkere (TTU) som en del af affyringsvognen, skal det her bemærkes, at raketmotorer med fast brændstof (raketmotorer med fast drivgas), i sammenligning med raketmotorer med flydende drivgas, ikke kun har fordele, men også ulemper - en specifik trykimpuls reduceret med ~ 10–30 procent, den værste perfektion af vægten ved design, brand- og eksplosionsfare ved produktion og udstyr af en brændstofladning, begrænsning i driftstid, trækkontrol, temperaturforhold ved opstart, skadelige virkninger af forbrændingsprodukter på miljøet. Derudover er det nødvendigt at tage højde for de 30-40 procent højere omkostninger ved et affyringsvogn med solide raketmotorer sammenlignet med et affyringsvogn med flydende raketmotorer og behovet for at investere betydelige midler i udviklingen af produktion, teknologiske og testfaciliteter til at skabe store solide raketmotorer.
Brugen af store solide raketmotorer som en del af affyringsvognen er gentagne gange blevet overvejet i indenlandske projekter, men under hensyntagen til ovenstående faktorer, baseret på sammenligning af alternativer, blev valget altid foretaget til fordel for flydende drivmotorer. Rusland er førende inden for udvikling og produktion af krydstogtraketmotorer, som købes af kunder, herunder dem fra USA. I FKP-2025-projektet er det også planlagt at teste teknologien til at skabe et lanceret fast drivmiddel med et tryk på omkring 100 tons. Muligheden for at anvende solide raketmotorer i lovende affyringsbiler, for eksempel i samme "Phoenix", vil blive bestemt senere, baseret på resultaterne af en detaljeret analyse.
Afslutningsvis: det er klart, at FKP-2025-projektet fortsat kan forbedres, men med hensyn til udviklingen af affyringsbiler er dette dokument ganske afbalanceret, det afspejler den faktiske situation og bestemmer udsigterne for udviklingen af denne sektor af industrien frem til 2025 under hensyntagen til de fastlagte prioriteter for rumaktiviteter og muligheder for staten for dens finansiering.
