Lunar og Mars-programmer i Rusland har brug for super-tunge leveringskøretøjer
I dag er penetration i dybt rum, der er erklæret i de russiske og amerikanske avancerede rumprogrammer, imidlertid, ligesom aktiviteter i nærjordisk rum, uløseligt forbundet med oprettelsen af pålidelige, økonomiske, multifunktionelle transportsystemer. Desuden skal de være egnede til at løse en meget bred vifte af civile og militære opgaver. Tilsyneladende bør Rusland være opmærksom på oprettelsen af genanvendelig rumtungstransport.
I dag har russisk rumtanke endelig omorienteret sig til langdistanceekspeditioner. Vi taler om en gradvis udforskning af månen - et program, der ikke er returneret i 40 år. I en fjern fremtid - bemandede flyvninger til Mars. I dette tilfælde vil vi ikke diskutere de ovennævnte programmer, men bemærke, at vi ikke kan undvære tunge affyringsbiler, der er i stand til at lancere hundredvis af tons nyttelast i lav bane.
Angara og Yenisei
Det militære aspekt går heller ikke nogen steder. Grundelementet i det amerikanske rummissilforsvarssystem, der allerede er blevet praktisk talt en realitet, vil være et transportsystem, der er i stand til at levere adskillige kampplatforme, observations- og kontrolsatellitter til Jordens kredsløb. Det bør også sørge for forebyggelse og reparation af disse køretøjer direkte i rummet.
Generelt er der blevet designet et system med kolossalt energipotentiale. Når alt kommer til alt har kun en kampplatform med en 60 megawatt hydrogenfluoridlaser en anslået vægt på 800 tons. Men effektiviteten af styrede energivåben kan kun være høj, hvis flere sådanne platforme er indsat i kredsløb. Det er klart, at den samlede lastomsætning for de næste serier af "star wars" kommer til at udgøre titusinder af tons, som systematisk skal leveres til nærjordisk rum. Men det er ikke alt.
I dag spiller rumoplysningskomplekser en central rolle i brugen af højpræcisionsvåben på jorden. Dette tvinger både USA og Rusland til konstant at øge og forbedre deres orbitale grupperinger. Desuden kræver rumfartøjs højteknologiske karakter på samme tid at sørge for deres orbitale reparation.
Men tilbage til månens tema. I slutningen af januar, da planer om en omfattende undersøgelse af Månen med udsigt til at indsætte en beboet base der, talte chefen for hovedet indenlandske rumselskab Energia, Vitaly Lopota, om muligheden for et fly til Månen fra opsigtsvogns synspunkt.
At sende ekspeditioner til Månen er umuligt uden oprettelse af supertunge lanceringskøretøjer med en nyttelastkapacitet på 74-140 tons, mens den mest kraftfulde russiske Proton-raket sætter 23 tons i kredsløb. “For at flyve til månen og vende tilbage, har du brug for en to-lancering-to raketter med en bæreevne på 75 tons, en enkelt-lanceringsflyvning til månen og tilbage uden landing er 130-140 tons. Hvis vi tager en 75-ton raket som en base, så er en praktisk mission til Månen med landing en otte-opsendelsesplan. Hvis raketten har en bæreevne på mindre end 75 tons, som de foreslår - 25-30 tons, så bliver udviklingen af selv Månen absurd,”sagde Lopota og talte ved Royal Readings ved Bauman Moskva State Technical University.
Denis Lyskov, statssekretær, vicechef i Roscosmos, talte om behovet for at have en tung transportør i midten af maj. Han sagde, at Roskosmos i øjeblikket sammen med Det Russiske Videnskabsakademi forbereder et rumforskningsprogram, som vil blive en integreret del af det næste føderale rumprogram i Rusland for 2016–2025.”For virkelig at tale om en flyvning til månen har vi brug for en super-tung klassebærer med en bæreevne på cirka 80 tons. Nu er dette projekt på udviklingsstadiet, i den nærmeste fremtid vil vi udarbejde de nødvendige dokumenter for at forelægge dem for regeringen,”understregede Lyskov.
Til dato er den største russiske raket i drift Proton med en nyttelast på 23 tons i lav bane og 3,7 tons i geostationær bane. Rusland udvikler i øjeblikket Angara -familien af missiler med en nyttelastkapacitet på 1,5 til 35 tons. Desværre er oprettelsen af denne teknologi blevet til en reel langsigtet konstruktion, og den første lancering er blevet udskudt i mange år, herunder på grund af uenigheder med Kasakhstan. Nu forventes det, at "Angara" vil flyve i begyndelsen af sommeren fra Plesetsk cosmodrome i en let konfiguration. Ifølge chefen for Roscosmos er der planer om at oprette en tung version af Angara, der er i stand til at lancere en 25-ton nyttelast i lav bane.
Men sådanne indikatorer, som vi ser, er langt fra tilstrækkelige til gennemførelsen af programmet for interplanetære flyvninger og udforskning af dybe rum. På Royal Readings sagde chefen for Roscosmos, Oleg Ostapenko, at regeringen forberedte et forslag om at udvikle en supertung raket, der kunne affyre last, der vejer over 160 tons i en lav bane.”Dette er en reel udfordring. Med hensyn til og højere tal, - sagde Ostapenko.
Det er svært at sige, hvor hurtigt disse planer bliver til virkelighed. Ikke desto mindre har den indenlandske raketindustri en vis reserve til oprettelse af tung rumfartstransport. I slutningen af 1980'erne var det muligt at oprette et tungt flydende drivkasse Energia, der kunne lancere en nyttelast på op til 120 tons i en lav bane. Hvis vi taler om fuldstændig genoplivning af dette program, er det endnu ikke nødvendigt, så er der helt sikkert udkast til design af en tung transportør baseret på Energia.
Hoveddelen af Energia kan bruges på den nye raket - den vellykkede drift af RD -0120 LPRE. Faktisk eksisterer projektet med en tung raket, der bruger disse motorer, i Khrunichev Space Center, som er hovedorganisationen for produktionen af vores eneste tunge affyringsvogn, Proton.
Vi taler om Yenisei-5 transportsystemet, hvis udvikling begyndte tilbage i 2008. Det antages, at raketten med en længde på 75 meter vil blive udstyret med den første etape med tre oxygen-hydrogen LPRE RD-0120, hvis produktion blev lanceret af Voronezh Design Bureau of Chemical Automation i 1976. Ifølge specialisterne i Khrunichev Center vil det ikke være svært at genoprette dette program, og i fremtiden er det muligt at genbruge disse motorer.
Udover de åbenlyse fordele har Yenisei imidlertid en betydelig, ærlig talt i dag en uundgåelig ulempe - dimensioner. Faktum er, at ifølge planerne vil hovedbelastningen af fremtidige lanceringer falde på Vostochny -kosmodromet, der bygges i Fjernøsten. Under alle omstændigheder skal tunge og supertunge lovende luftfartsselskaber sendes ud i rummet derfra.
Diameteren på den første etape af Yenisei-5-raketten er 4, 1 meter og tillader ikke transport med jernbane, i hvert fald uden en betydelig volumetrisk og meget bekostelig modernisering af vejinfrastrukturen. På grund af transportproblemer var det på et tidspunkt nødvendigt at indføre restriktioner for diameteren af de vigtigste faser af Rus-M-raketten, som blev tilbage på tegnebrættene.
Ud over Khrunichev Space Center var Energia Rocket and Space Corporation (RSC) også involveret i udviklingen af en tung transportør. I 2007 foreslog de et projekt med et affyringsvogn, der dels bruger layoutet af Energia -raketten. Kun nyttelasten i den nye raket blev placeret i den øverste del, og ikke i sidebeholderen, som i forgængeren.
Fordel og gennemførlighed
Amerikanerne er naturligvis ikke et dekret for os, men deres tunge transport, hvis udvikling allerede er trådt ind i hjemmestrækningen, indebærer delvis genanvendelse. I sommer planlægger det private selskab SpaceX at lancere den første opsendelse af den nye Falcon Heavy, den største raket, der er blevet lanceret siden 1973. Det vil sige, siden tidspunktet for det amerikanske måneprogram med lanceringer af den gigantiske transportør Saturn-5, skabt af faderen til amerikanske lanceringskøretøjer, Wernher von Braun. Men hvis den raket udelukkende var beregnet til levering af ekspeditioner til månen og var engangs, så kan den nye allerede bruges til marsekspeditioner. Derudover er det planlagt at vende tilbage til jordens stadier som f.eks. Falcon 9 v1.1 -raketten (R - Genanvendelig, genanvendelig).
Rumfærger er efterspurgte igen
Den første fase af denne raket er udstyret med landingsstiver, der bruges til at stabilisere raketten og til en blød landing. Efter adskillelse bremses det første trin ved kortvarigt at tænde for tre af de ni motorer for at sikre indtræden i atmosfæren med en acceptabel hastighed. Allerede nær overfladen tændes den centrale motor, og scenen er klar til at foretage en blød landing.
Massen af nyttelasten, Falcon Heavy -raketten kan løfte, er 52.616 kilo, hvilket er cirka dobbelt så meget som andre tunge raketter - den amerikanske Delta IV Heavy, den europæiske Ariane og den kinesiske Long March - kan løfte.
Genanvendelse er naturligvis en fordel i tilfælde af højfrekvent rumarbejde. Undersøgelser har vist, at brugen af engangskomplekser er mere rentabel end et genanvendeligt transportsystem i programmer med en hastighed på højst fem lanceringer om året, forudsat at fremmedgørelse af jord til faldområderne for adskillelsesdele vil være midlertidig og ikke permanent, med mulighed for at evakuere befolkning, husdyr og udstyr fra farlige områder. …
Dette forbehold skyldes, at omkostningerne ved erhvervelse af jord aldrig er blevet taget i betragtning i beregningerne, for indtil for nylig har tab med afvisning eller endda med midlertidig evakuering aldrig været kompenseret for og fortsat vanskelige at beregne. Og de udgør en betydelig del af omkostningerne ved drift af missilsystemer. Med en programskala på mere end 75 lanceringer på 15 år har genanvendelige systemer fordelen, og den økonomiske effekt af deres anvendelse øges med antallet.
Desuden fører overgangen fra engangskøretøjer til lancering af tung nyttelast til genanvendelige til en betydelig reduktion i produktionen af udstyr. Så når to alternative systemer bruges i et rumprogram, reduceres det krævede antal blokke med fire til fem gange, antallet af centrale bloklegemer - med 50, flydende motorer til anden etape - med ni gange. Således er besparelserne ved reducerede produktionsmængder ved brug af en genanvendelig affyringsvogn stort set lig med omkostningerne ved at bygge en.
Tilbage i Sovjetunionen blev der foretaget beregninger af omkostningerne ved vedligeholdelse efter flyvning og reparation og restaurering af genanvendelige systemer. Vi brugte de tilgængelige faktuelle data, som udviklerne havde opnået som følge af jordbænk og flyvetest, samt driften af flyrammen til Buran-rumfartøjet med en varmebeskyttende belægning, langdistancefly, flydende motorer til flere brug af typen RD-170 og RD-0120. Ifølge forskningsresultaterne er omkostningerne ved vedligeholdelse og reparationer efter flyvningen mindre end 30 procent af omkostningerne ved fremstilling af nye rakettenheder.
Mærkeligt nok manifesterede tanken om genanvendelse sig tilbage i 1920'erne i Tyskland, knust af Versailles -traktaten, der forenede det europæiske tekniske samfund, grebet af en raketfeber. I det tredje rige i 1932-1942, under ledelse af Eigen Zenger, blev der med succes udviklet et missilbomberprojekt. Det skulle skabe et fly, der ved hjælp af en jernbanestartvogn ville accelerere til høj hastighed og derefter tænde sin egen raketmotor, stige ud af atmosfæren, hvorfra det ville ricochet gennem atmosfærens tætte lag og nå en Lang distance. Enheden skulle starte fra Vesteuropa og lande på Japans område, den var beregnet til at bombardere USA's område. De sidste rapporter om dette projekt blev afbrudt i 1944.
I 50'erne i USA tjente han som drivkraften for udviklingen af et rumflyprojekt, der gik forud for Dyna-Sor-raketflyet. I Sovjetunionen blev forslag til udvikling af sådanne systemer overvejet af Yakovlev, Mikoyan og Myasishchev i 1947, men modtog ikke udvikling på grund af en række vanskeligheder forbundet med teknisk implementering.
Med den hurtige udvikling af raketter i slutningen af 40'erne - begyndelsen af 50'erne forsvandt behovet for at fuldføre arbejdet med en bemandet raketbomber. I missilindustrien blev der dannet en retning af krydstogtraketter af ballistisk type, som baseret på det generelle koncept for deres anvendelse fandt deres plads i det generelle forsvarssystem i Sovjetunionen.
Men i USA blev forskningsarbejde på et raketfly støttet af militæret. På det tidspunkt mente man, at konventionelle fly eller projektilfly med luft-jet-motorer var det bedste middel til at levere afgifter til fjendens territorium. Projekter for Navajo -svæve missilprogrammet blev født. Bell Aircraft fortsatte med at undersøge rumflyet for ikke at bruge det som en bombefly, men som et rekognosceringskøretøj. I 1960 blev der underskrevet en kontrakt med Boeing om udviklingen af Daina-Sor suborbital rekognosceringsraketfly, som skulle lanceres med Titan-3-raketten.
Sovjetunionen vendte imidlertid tilbage til tanken om rumfly i begyndelsen af 60'erne og lancerede arbejde på Mikoyan Design Bureau på to projekter af suborbitalkøretøjer på én gang. Det første forestillede sig et booster -fly, det andet - en Soyuz -raket med et orbitalplan. Luftfartssystemet i to trin blev kaldt Spiral eller Project 50/50.
Det orbitale raketskib blev affyret fra bagsiden af et kraftfuldt Tu-95K-fly i stor højde. Raketten fly "Spiral" på flydende drivmotor raket motorer nåede en jordbane, udførte planlagt arbejde der og vendte tilbage til Jorden, glider i atmosfæren. Funktionerne i dette kompakte flyvende rumfartøj var meget bredere end bare at arbejde i kredsløb. En model i fuld skala af et raketfly foretog flere flyvninger i atmosfæren.
Det sovjetiske projekt omfattede oprettelse af et apparat, der vejer mere end 10 tons med foldbare vingekonsoller. En eksperimentel version af enheden i 1965 var klar til den første flyvning som en subsonisk analog. For at løse problemerne med termiske effekter på strukturen under flyvning og styrbarhed af køretøjet ved subsoniske og supersoniske hastigheder blev der bygget flyvende modeller, der fik navnet "Bor". Deres test blev udført i 1969-1973. En dyb undersøgelse af de opnåede resultater førte til behovet for at oprette to modeller: "Bor-4" og "Bor-5". Imidlertid krævede det hurtigere arbejde med Space Shuttle -programmet og vigtigst af alt amerikanernes ubestridelige succeser på dette område justeringer af sovjetiske planer.
Generelt er genanvendelig rumfartsteknologi til indenlandske udviklere på ingen måde noget nyt og ukendt. Under hensyntagen til accelerationen af programmer til opbygning af satellitsystemer, interplanetarisk kommunikation og udforskning af dybe rum kan vi trygt tale om behovet for at skabe præcist genanvendelige affyringsbiler, herunder tunge opsendelsesbiler.
Samlet set er planerne om at udvikle et russisk tungt missil ret optimistiske. I midten af maj præciserede Oleg Ostapenko, at det føderale rumprogram for 2016–2025 stadig vil sørge for design af et supertungt affyringsvogn med en nyttelast på 70–80 tons.”FKP er endnu ikke godkendt, det er ved at blive dannet. Vi vil udgive det i den nærmeste fremtid,”understreger chefen for Roscosmos.
