Jeg tror, at mange astronautikentusiaster, der er aktivt interesseret i historien og den aktuelle situation inden for rumforskning og udforskning, allerede har genkendt den raket, der blev fanget i titelbilledet.
Denne raket, eller rettere raketforstærkeren, er den største fastdrevne raket, der nogensinde er skabt af menneskeheden.
Nå, nu er det blevet endnu mere.
Dette er sideforstærkeren til Space Shuttle -systemet, som nu er blevet endnu større efter at have modtaget en ekstra femte sektion, ud over de standard fire sektioner, som det lancerede med rumfærgen, med som en raket booster af det nye supertunge rumfyringssystem NASA, kaldet SLS (Space Launch System).
Det er dette system, ifølge NASA's idé, at skulle returnere USA i håndfladen i alle aspekter af rumforskning, samtidig med at hele menneskeheden får mulighed for at vende tilbage til rumgrænsen og endelig bryde den onde cirkel af lav jord kredser og sætter spørgsmålet om månens udforskning tilbage på dagsordenen. og … endda Mars.
Hvor reelt og hvor gennemførligt er dette ambitiøse program? Lad os prøve at finde ud af det.
Sammenlignende størrelser af historiske, nutidige og udviklede amerikanske lanceringssystemer.
Efterfyldningsspørgsmål: hvorfor er Delta IV større end Falcon 9?
Den nuværende tilstand i amerikansk kosmonautik efter at have forladt rumfærge -systemets arena er temmelig beklagelig: den tungeste affyringsvogn til rådighed for USA med hensyn til dens nuværende status er Delta IV Heavy, som kan sætte en belastning på 28 i lav Jordens kredsløb (LEO), 4 tons.
Delta IV -familien, trods massen af Boeings design, teknik og kommercielle bestræbelser på at skabe og promovere sine afkom på markedet, viste sig at være "på det forkerte tidspunkt og på det forkerte sted": på baggrund af de lave omkostninger ved lanceringer af den russiske Proton-raket og For den ukrainske Zenit-3SL viste omkostningerne ved at lancere en nyttelast ved hjælp af Delta IV at være ganske uoverkommelige.
En enkelt lancering af "Delta IV" kostede $ 140-170 millioner, mens omkostningerne ved en lignende nyttelast Proton var omkring $ 100 millioner, og omkostningerne ved at lancere en mindre, men konkurrencedygtig med "Delta IV" ukrainsk "Zenith-3SL" var endnu lavere - kun 60 millioner dollars.
Så høje omkostninger ved lancering af Delta IV tvang Boeing til udelukkende at søge offentlige ordrer for det, og som følge heraf blev alle Delta -lanceringer, undtagen en, betalt af det amerikanske udenrigsministeriums budget.
Lancering af Delta IV lanceringsvogn i Heavy -varianten. Lanceringsvægten er omkring 733 tons.
I sidste ende, i midten af 2000'erne, faldt Delta IV endelig ud af det kommercielle segment af rumopskydninger - og det var aldrig i stand til at vende tilbage dertil før i øjeblikket, da fyrene fra den private butik SpaceX, hvis Falcon -raket, begyndte for at træde i hælene. 9 kom også tæt på markedsnischen for "Delta IV", og modifikationen af den samme raket, kaldet Falcon 9 Heavy, der var planlagt til lancering i 2015, overgik endda den.
Ved starten af Falcon 9 Heavy tændes 27 Merlin -motorer med en fremdrift på 66 tons hver, drevet af petroleum og ilt på én gang.
Dette hjernebarn af Elon Musk skulle bringe SpaceXs "private" rumprogram til en tidligere uopnåelig højde: for en engangsversion af affyringsvognen vil massen af den transporterede last til LEO være op til 53 tons på GPO - 21, 2 tons og på en bane til Mars - 13, 2 tons. Med tilbagelevering af sideforstærkerne og centralenheden vil bæreevnen ikke overstige 32 tons pr. LEO - for genanvendelse af affyringsvognen skal du betale med ekstra brændstofforbrug og som følge heraf et fald i nyttelasten.
Blandt de tekniske nyskabelser under udviklingen af Falcon 9 Heavy erklærede udvikleren en enestående mulighed for overfyldt brændstof og oxidationsmiddel under flyvning fra side -boosterne til første etape af affyringsvognen, som gør det muligt at have fulde brændstoftanke i det centrale sektion på tidspunktet for adskillelse af sideforstærkerne og forbedre ydelsen af nyttelasten placeret i kredsløb. …
Montering af skrogene i de første faser af Falcon 9. raketter. Nu er 8 motorer allerede installeret i en cirkel, med en central. I overfyldt, men ikke sur.
Den "bane til Mars", der er nævnt i det sidste afsnit, er ikke en abstraktion. Med en opsendelsesmasse på 1.462 tons, to gange massen af den aktuelt rekordstore Delta IV, er den tunge Falcon allerede det nødvendige trin, der giver dig mulighed for alvorligt at tænke på flyvninger til Månen og Mars. Omend i en konfiguration, der mere ligner sovjetiske eksperimenter med Probe-serien apparat end det kolossale amerikanske Saturn-Apollo-program.
Men i fremtiden begynder vejen op ad begrebet "Delta IV" og Falcon 9 med side -boostere, som er "kloner" i deres første etaper, at glide som forventet.
Sagen er, at det er umuligt at multiplicere de startende "sidevægge", der giver dig mulighed for at øge massen af belastningseffekten til LEO til uendeligt - to eller fire sideblokke kan stadig på en eller anden måde fastgøres til den centrale, men så kompleksiteten af samling og styring af en sådan multikomponentstruktur, der bare vokser eksponentielt.
Det var generelt herpå, at Korolev-måneraketten N-1 "faldt i søvn", som havde 30 NK-33-raketmotorer på den første etape, hvilket i forbindelse med selve rakettens fem-trins-skema gjorde ikke tillade at udarbejde alle spørgsmål om dens problemfrie lancering til slut.
Den nuværende konfiguration af Falcon 9, der starter med det samme med 27 motorer, er allerede tæt på grænsen for kompleksitet, og yderligere sandsynligvis vil Elon Musks virksomhed allerede have brug for at øge massen og størrelsen af en enkelt raket, hvilket straks øger kravene langs hele kæden af produktion, transport og raketaffyring.
Den russiske lovende missilfamilie "Angara" står sandsynligvis over for lignende problemer. Den lille relative størrelse af en enhedsblok fører allerede til det faktum, at Angara-A5-raketten med en startmasse på 733 tons straks skal sætte fire booster "sider" (med en bæreevne på 24,5 tons pr. LEO).
Angara-A5 før lancering den 23. december 2014. Ved starten kører fem RD-191-motorer, hver med et tryk på 196 tons.
En yderligere forøgelse af Angaras bæreevne hviler på, at ikke fire, men seks raketforstærkere skal fastgøres til basissektionen i anden etape, hvilket måske allerede er en slags strukturel og teknisk grænse for skalering af pakkesystemer, da grænsen for Falcon 9-konceptet er 27 Merlin-1D-motorer på tre startblokke.
Det resulterende Angara-A7-projekt vil ifølge beregninger med sin egen lanceringsvægt på 1370 tons kunne bringe en nyttelast på 50 tons til LEO (ved brug af brintbrændstof til anden etape), hvilket sandsynligvis vil være den maksimale skalering af raketbegrebet. af Angara -familien.
Sammenligning af "Angara A5" og begreberne "Angara A7" - med petroleum og brintbrændstof. Samtidig er der svaret - hvorfor er "Delta IV" stor, og Falcon 9 - lille.
Generelt, uanset hvad man måtte sige, begreber baseret på en raketblok af 200 eller endda 400 tons klasse - det viser sig stadig, at den strukturelle og tekniske karachun -grænse for sådanne "pakke" missiler har en affyringsvægt i området 1300- 1500 tons, hvilket svarer til den tilbagetrukne masse 45-55 tons pr. LEO.
Men så er det allerede nødvendigt at øge både stødet på en enkelt motor og størrelsen på raketstadiet eller acceleratoren.
Og det er netop den vej, SLS -projektet går i dag.
Først under hensyntagen til den negative oplevelse af "Delta IV" forsøgte SLS -udviklerne at få mest muligt ud af fortiden. Alt og alle blev brugt: Space Shuttle raketforstærkere, der blev forstærket med det formål at skabe en tung raket, og de gamle RS-25 brint-iltmotorer i selve skyttelbussen, som blev installeret i anden etape, og…. (tilhængere af teorien om "månekonspirationen"-gør dig klar!) længe glemte brint-iltmotorer J-2X, som stammer fra motorerne i den anden og tredje fase af månens raket "Saturn V", og som foreslås at bruges i de projekterede øvre etaper SLS!
Desuden indebærer de langsigtede planer for forbedring af SLS-acceleratorerne to konkurrerende projekter, der anvender raketmotorer i flydende drivstof i stedet for solide drivmidler: projektet fra Aerojet-virksomheden, der præsenterede sin udviklede petroleum-iltmotor fra en lukket cyklus AJ1E6 for fremtiden "tung" transportør, der stammer fra NK-33 Royal H-1 missiler- og et projekt af Pratt & Whitney Rocketdine, som foreslår … (og igen overraskelse, lunosceptikere!) At genoprette produktionen af F i USA -1 motorer, som på et tidspunkt løftede den berømte Saturn V -raket fra Jorden.
Måske kommer livet tilbage til disse testbænke. Test af den første fase af "Saturn V" - "Saturn 1C" LV i august 1968 på den cyklopiske testbænk V -2. Bemærk, at trinnet transporteres på en pram.
Deltager i udviklingen af en fremtidig lovende lanceringsaccelerator og den nuværende producent af fastdrevne boostere, der er ved den første samling af SLS -startkøretøjet, Block I - ATK (Alliant Techsystems), som foreslog at forstørre den eksisterende rumfærge -booster yderligere ved at øge dens længde og diameter … Projektet med en lovende accelerator fra ATK kaldes "Dark Knight".
Som kirsebær på kagen - en af de fremtidige konfigurationer af SLS -systemet, Block Ib, indebærer brug af en brint -ilt -enhed som det tredje trin, lånt fra … Delta IV -raketten!
Dette er, du ved, "helvedes LEGO", hvor NASA forsøgte at evaluere, kombinere og bruge alle de eksisterende udviklinger inden for tunge raketter.
Hvad er SLS -familien af medier? Når alt kommer til alt, som vi allerede husker fra eksemplet med "Delta IV", "Hangars" og Falcon 9 - kan de overordnede dimensioner være vildledende.
Så her er et simpelt diagram for at forstå, hvad der er tiltænkt:
På venstre side af diagrammet er de tunge affyringsbiler, som USA stadig havde. Månen Saturn V, der kunne bringe en nyttelast på 118 tons til LEO, og rumfærgen, der syntes at have sat selve den genanvendelige shuttle i en bane, der vejede fra 120 til 130 tons, men samtidig kun kunne levere med den meget beskeden nyttelast - kun 24 tons nyttelast.
SLS -konceptet implementeres i to hovedversioner: bemandet (besætning) og ubemandet (last).
Desuden tvinger utilgængeligheden af tre lovende raketforstærkerprojekter fra Aerojet, Rocketdine og ATK NASA til at bruge de "LEGO -raketdele", der er tilgængelige - nemlig de meget fem -sektions forbedrede rumfærger -boostere.
En overgangs "ersatz-transportør" bygget på denne måde (officielt kaldet SLS Block I) vil ikke desto mindre ifølge alle beregninger allerede have en meget mere alvorlig bæreevne end den opererende "Delta IV" eller Falcon 9 Heavy, som er klar til lancering. Lanceringskøretøjet SLS Block I vil kunne løfte en nyttelast på 70 tons til LEO.
I sammenligning med SLS -konceptet vises NASAs stoppede udviklinger under Constellation -programmet - Ares (Mars) -lanceringsvognen, som endnu ikke er blevet oprettet til slutningen, som kun foretog en testflyvning i 2009, i Ares 1X -designet, som bestod af den samme modificerede fire-sektions rumfærgeraccelerator, hvortil et testindlæsning femte segment og en prototype belastning af anden etape blev forbundet. Formålet med denne testflyvning var at kontrollere driften af det første trin i fast drivmiddel i "single stick" ("log") arrangementet, dog skal der være sket noget under testene, da 1. og 2. etape blev adskilt, et uautoriseret spring frem til 1. etape opstod, sandsynligvis forårsaget af efterforbrænding af brændstoffragmenter, der blev revet af stødet i den. Den faste drivstofforstærker indhentede til sidst layoutet på 2. etape og vædder den.
Derefter blev et temmelig mislykket forsøg på at samle en "ny LEGO" fra gamle dele indskrænket på NASA, Ares -projektet og selve stjernebilledet blev lagt på hylden af mislykkede koncepter og fra det udviklede grundarbejde inden for rammerne af konstellationen, kun et temmelig vellykket orbitalbemandet rumfartøj var tilbage. "Orion", som blev bygget i henhold til skemaet for returkapslen, der er sædvanlig for engangsskibe, som endelig satte en stopper for rumfærgens genanvendelige svævefly.
Orion -rumfartøjet før dets første opsendelse på Delta IV -raketten. December 2014.
Orion -rumfartøjets diameter er 5,3 meter, rumfartøjets vægt er omkring 25 tons. Orions indre volumen vil være 2,5 gange større end det indre volumen af Apollo -rumfartøjet. Mængden af skibets kabine er omkring 9 m³. På grund af en så imponerende masse for et orbitalt rumfartøj og frit indre volumen kan Orion under missioner nær jorden i lave kredsløb (f.eks. På en ekspedition til ISS) understøtte 6 kosmonauter.
Men som allerede nævnt i begyndelsen, er hovedopgaven for Orion og bør sætte den i kredsløb ud over lavreference-lanceringssystemet SLS USA's tilbagevenden til opgaverne med at mestre det fjerne nær-jord-rum og først og fremmest, Månen og Mars.
Det er for flyvningen til Månen og muligvis til Mars, at USA's og Ruslands største indsats er beregnet til at forbedre deres rumskibe og affyringsbiler.
Her principielt analyseres forskellen mellem det amerikanske "Orion" og det russiske PPTS -system i en praktisk tabelform.
For navnet PPKS PPTS skal du selvfølgelig slå nogen med det samme, men nåh. Og generelt er alt desværre meget svært med PPTS -projektet indtil videre.
Derfor, hvad angår PPTS, har vi kun sjove billeder fra udstillingen indtil videre. Men i virkeligheden er det hidtil blevet gjort for at fornærme lidt …
Der er kun en model - mellem fortiden og fremtiden. Der er kun en model - og hold fast ved den …
Ud over finansieringsproblemer, misforståelse af konceptet og et væld af design- og ingeniørspørgsmål er fremtiden for PTS usikker og på grund af manglen på et passende affyringsvogn til nogle af dens planlagte opgaver. Som sagt har Rusland hidtil kun "Angara-A5" i metallet, som ikke kan bringe mere end 24,5 tons til LEO, hvilket er ganske nok til jordnære missioner, men absolut ikke nok til et yderligere angreb på månen eller Mars.
Desuden var PPTS-konceptet baseret på oprettelsen af et alternativ til "Angara" -missilet fra "Rus-M" -familien, hvor arbejdet også er stoppet indtil nu.
Projekter af missiler fra "Rus" -familien kun i sammenligning med "Soyuz" og "Angara" -familierne.
Hovedformålet med Rus -familien af missiler var at levere bemandede flyvninger, på grund af hvilken raketten, alt andet lige, har en lavere nyttelast på LEO end Angara -missiler. Dette skyldes det faktum, at under bemandede flyvninger er et af kravene lanceringskøretøjets evne til at forlade lanceringen, selvom en af motorerne svigter, og kravet om at sikre fortsættelse af flyvningen i tilfælde af en efterfølgende fejl af en af motorerne - med fortsættelse af opsendelsen af rumfartøjet i en sænket bane eller giver redning og en sikker landing.
Disse krav, herunder en særlig opsendelsesbane, der bør give en overbelastning på besætningen på ikke mere end 12 g i tilfælde af nødsituationer og tilstedeværelsen af et nødredningssystem (SAS), fører til en betydelig reduktion i bæreevnen for " Rus "i den bemandede version.
Derudover blev designdiameteren af basisblokken "Rus" på 3, 8 meter valgt baseret på den traditionelle for Sovjetunionen og Rusland transport af dele af affyringsbiler med jernbane.
I USA blev de første faser af lanceringskøretøjer bevidst, begyndende med Saturn-Apollo-programmet, foretaget baseret på den passende størrelse under hensyntagen til muligheden for deres transport med vandtransport (kyst- og flodtransport), hvilket i høj grad forenklet kravene til dimensionerne på en separat rakettenhed …
Transport af første etape af Saturn V LV på Pearl River pram.
I dag er arbejdet med SLS og Orion, selv efter konstellationens sammenbrud, i fuld gang.
Med færdiggørelsen af SLS Block I, der næsten udelukkende vil være baseret på den eksisterende Space Shuttle -efterslæb, planlægger NASA at gå videre til den næste, meget mere ambitiøse fase - SLS Block II, med mellemliggende stop i form af SLS Block Ia og SLS -blok Ib.
LEGO -byggemulighed, hvis raketforstærkere er klar før. Blok I, blok Ia og derefter blok II.
LEGO -byggemulighed, hvis den ændrede tredje etape er klar tidligere. Blok I, blok Ib og derefter blok II.
SLS Block Ia-lanceringskøretøjet skulle allerede modtage en af de lovende raketaffyringsboostere: enten fra Aerojet på en AJ1E6-lukket cyklus af ilt eller fra Rocketdyne på en modificeret F-1-åben cyklus fra Saturn V, eller det samme på den nye fast brændstof "Black Knight" fra ATK.
Enhver af disse muligheder vil være i stand til at give Block Ia -strukturen en bæreevne i LEO -regionen på 105 tons, hvilket allerede kan sammenlignes med bæreevnen for Saturn V og rumfærgen (hvis vi tæller det sammen med shuttle).
De samme opgaver løses ved oprettelse af en storstilet og tilpasset størrelsen på hele lanceringssystemet i den tredje kryogene fase, som vil kunne supplere to-trins Block I-systemet (lanceringsboostere og den centrale fase på Space Shuttle -motorerne) med en tredje etape, der for Block Ia -varianten vil være som mig allerede nævnt, lånt fra Delta IV -raketten og også give SLS en ydelse på op til 105 tons nyttelast til LEO.
Endelig skulle det endelige Block II-system allerede have en masse-konstrueret SLS tredje etape i fuld størrelse, der ligesom Saturn V anden etape vil bruge 5 avancerede J-2X-motorer og levere 130 tons nyttelast til LEO.
Men selv på trods af alle disse tricks vil en sådan "space LEGO" koste omkring $ 500 millioner pr. Opsendelse, hvilket naturligvis er mindre end omkostningerne ved at lancere rumfærgen ($ 1,3 milliarder), men stadig - følsom nok til NASA's budget.
Hvilke opgaver skal SLS løse, og hvorfor tager NASA ikke hensyn til Falcon 9 Heavy -optionen, som formodes at give en omkostning på 135 millioner dollars til et engangsbrændstofoverførselssystem og til 53 tons nyttelast til LEO?
Sagen er, at NASA målrettede Månen, Mars og endda asteroider og satellitter fra Jupiter! Og Falcon 9 Heavy viser sig at være en for lille raket til sådanne opgaver …
Atomraket til Mars!
Men dette er naturligvis et emne for en god separat artikel….
PS. Efter at have læst min artikel igen, rapporterer jeg.
Hvis jeg kritiserer moderne russiske tilgange til rumforskning og roser amerikanerne, så er der gode grunde til det.
Tilbage i 2010 var tilstanden i det amerikanske rumforskningsprogram beklagelig: Space Shuttle -programmet var allerede planlagt til at lukke, Ares -opsendelserne viste fuldstændig inkonsekvens af konstellationsideerne, alle amerikanske aviser og blade skrev om "russisk rumslaveri" for USA.
Men i løbet af de sidste 5 år har den amerikanske rumindustri grupperet sig igen, modtaget den nødvendige finansiering - og lært at leve under nye, mere barske forhold.
Vil den russiske kosmonautik kunne prale af dette om 5 år - især på baggrund af, at dette år bringer os ulykkelige nyheder om lukningen af Rus -M og PPTS LV -programmerne, udsættelsen af lanceringen af Vostochny -kosmodromet og den samlede reduktion af Roscosmos -midler?
Vent og se. Jeg holder vores fingre med et kryds.
