Genanvendelig raket og rumsystem på opsendelsesstedet. High Temperature Research Institute Graphics
Grundlaget for moderne russisk kosmonautik er Soyuz- og Proton -raketterne, som blev skabt i midten af forrige århundrede. Næsten alt, hvad der udsendes i rummet fra russiske kosmodromer, sættes i kredsløb af disse pålidelige, men temmelig forældede maskiner. For at forny raketflåden og sikre Ruslands ubetingede adgang til alle segmenter af rumaktivitet går det nyeste Angara -raketkompleks ind på scenen af flyvetest. Dette er måske det eneste rumraketkompleks i verden, der har en bred vifte af muligheder for at levere rumfartøjer, der vejer fra 4 til 26 tons ud i rummet.
Super tunge principper
Behovet for rumfartøjer i den nærmeste fremtid vil blive dækket af Soyuz- og Angara -raketterne, men deres bæreevne er utilstrækkelig til at løse problemerne med at udforske Månen, Mars og andre planeter i solsystemet. Derudover komplicerer de den økologiske situation i Amur -regionen, fordi deres brugte etaper enten falder i Amur taiga eller i vandområdet i Okhotskhavet. Det er klart, at denne situation er tvunget, det er en betaling for at sikre Ruslands rumsuverænitet. Hvad vil denne betaling være, hvis der træffes en beslutning om at oprette supertunge raketter til bemandede flyvninger til månen?
Der har allerede været sådanne missiler i vores historie: Energia og N-1. De grundlæggende principper for en supertung raket blev fastlagt og implementeret for mere end 50 år siden, så der er kun brug for penge til at oprette den. Og hvis der bliver skabt en supertung raket for tredje gang, vil der årligt blive akkumuleret yderligere 320 tons affaldsmetal med brændstofrester i Amur-regionen.
Ønsket om at gøre raketter miljøvenligt og omkostningseffektivt har ført til ideen om at returnere de første etaper af raketter til opsendelsesstedet og genbruge dem. Efter at have beregnet den tildelte tid, skulle trinene falde ned i atmosfæren, og når flyet vender tilbage til affyringsstedet. Ifølge dette princip vil det genanvendelige raket- og rumsystem (MRKS) blive betjent.
MRKS som det er
Det genanvendelige raket- og rumsystem blev præsenteret for specialister og offentligheden på Moskva Aerospace Show i 2011. Systemet består af fire genanvendelige affyringsbiler (MRN) med genanvendelige missilsamlinger (VRB). Hele sortimentet af MRN'er med en bæreevne på 25 til 70 tons kan udfyldes med forskellige kombinationer af to hovedmoduler: det første modul er en genanvendelig rakettenhed (første etape), det andet modul er et andet engangsrakettrin.
I en konfiguration med en bæreevne på op til 25 tons (et VRB og et modul i 2. etape) kan den genanvendelige raket opsende alle moderne og lovende bemandede og ubemandede rumfartøjer. I en dimension på 35 tons (to VRB og et modul i 2. etape) tillader MRN at sende to telekommunikationssatellitter i kredsløb pr. Opsendelse, levere moduler med lovende banestationer ud i rummet og opsende tunge automatiske stationer, som vil blive brugt på første fase af månens udforskning og udforskning af Mars.
En vigtig fordel ved MRN er muligheden for at udføre parrede lanceringer. For at opsende to moderne telekommunikationssatellitter ved hjælp af Angara -raketten er det nødvendigt at købe ti raketmotorer til en værdi af 240 millioner rubler hver. hver. Ved lancering af to af de samme satellitter ved hjælp af MRN vil der kun blive brugt en motor, hvis omkostninger anslås til 400 millioner rubler. Omkostningsbesparelser for motorer alene er 600%!
De første undersøgelser af den genoprettelige rakettenhed blev udført i begyndelsen af århundredet og præsenteret på luftfartsudstillingen Le Bourget i form af en mock-up af Baikal-genindførselsfasen.
Senere, på det indledende designstadium, blev der udført arbejde med valg af brændstofkomponenter, løsning af problemerne med termisk opvarmning, automatisk landing og mange andre problemer. Snesevis af VRB -varianter er blevet analyseret i detaljer, en grundig teknisk og økonomisk analyse er blevet udført under hensyntagen til forskellige scenarier for udviklingen af indenlandsk kosmonautik. Som et resultat blev der bestemt en variant af MRKS, som mest fuldt ud opfylder hele sættet med moderne og lovende opgaver.
Landing af et genanvendeligt affyringsvogn med genanvendelige rakettenheder. High Temperature Research Institute Graphics
På blå gas
Det blev foreslået at løse problemet med en genanvendelig motor ved at bruge flydende naturgas (LNG) som brændstof. Naturgas er et billigt, miljøvenligt brændstof, der er mest egnet til brug i genanvendelige motorer. Dette blev bekræftet af Khimmash Design Bureau opkaldt efter A. M. Isaev i september 2011, da verdens første flydende drivgas-raketmotor blev testet. Motoren har kørt i mere end 3000 sekunder, hvilket svarer til 20 starter. Efter at have adskilt det og undersøgt enhedernes tilstand blev alle nye tekniske ideer bekræftet.
Det blev foreslået at løse problemet med opvarmning af strukturen ved at vælge de optimale baner, hvor varmestrømme udelukker intens opvarmning af strukturen. Dette eliminerer behovet for dyr termisk beskyttelse.
Det blev foreslået at løse problemet med automatisk at lande to VRB'er og integrere dem i russisk luftrum ved at inkludere GLONASS -navigationssystemet og et automatisk afhængigt overvågningssystem, som ikke blev brugt i raketter, i kontrolsløjfen.
Under hensyntagen til den tekniske kompleksitet og nyhed af det udstyr, der skabes, baseret på indenlandske og udenlandske erfaringer, er nødvendigheden af at oprette en flygedemonstrator, som er en reduceret kopi af VRB, underbygget. Demonstratoren kan fremstilles og udstyres med alle standard indbyggede systemer uden særlig forberedelse til produktionen. Et sådant fly vil tillade testning i reelle flyvebetingelser af alle de centrale tekniske løsninger, der er inkorporeret i et produkt i fuld størrelse, hvilket reducerer tekniske og finansielle risici ved oprettelse af et standardprodukt.
Omkostningerne ved demonstratoren kan begrundes på grund af dens unikke evne til at affyre objekter, der vejer mere end 10 tons til en højde af 80 km langs en ballistisk bane, accelerere dem til en hastighed, der overstiger lydens hastighed med 7 gange og vende tilbage til flyveplads for en anden lancering. Et genanvendeligt produkt, der er skabt på grundlag af dette, kan have stor betydning, ikke kun for udviklerne af hypersoniske fly.
Filosofien om fleksibilitet
Den første etape er den største og dyreste del af raketten. Ved at reducere produktionen af disse faser på grund af deres gentagne brug, er det muligt at reducere omkostningerne ved føderale agenturer til opsendelser af rumfartøjer betydeligt. Foreløbige skøn viser, at for en vellykket implementering af alle eksisterende og lovende rumprogrammer, herunder levering af ubemandede stationer til Månen og Mars, er det tilstrækkeligt at have en flåde på kun 7-9 raketter til genindtræden.
MRCS har en filosofi om fleksibilitet i forhold til konjunkturen af rumprogrammet. Efter at have oprettet et MRN med en bæreevne på 25 til 35 tons, modtager Roskosmos et system, der effektivt vil løse problemerne i dag og i den nærmeste fremtid. Hvis der er behov for at implementere tungere køretøjer til flyvninger til Månen eller Mars, vil kunden have et MRN med en bæreevne på op til 70 tons, hvis oprettelse ikke kræver betydelige omkostninger.
Det eneste program, som MRKS ikke er egnet til, er programmet med bemandede flyvninger til Mars. Men disse flyvninger er ikke teknisk mulige i en overskuelig fremtid.
I dag er der et grundlæggende vigtigt spørgsmål om udsigterne for udviklingen af affyringsbiler. Hvad skal man oprette: en super-tung raket til engangsbrug, som kun vil blive brugt i Lunar og Mars-programmerne, og hvis de afsluttes, vil omkostningerne blive afskrevet igen; eller at oprette en MRCS, som ikke kun tillader implementering af de nuværende lanceringsprogrammer til en halvanden gang mindre pris end i dag, men også kan bruges med minimale ændringer i Lunar -programmet og Mars -udforskningsprogrammet?
