Venäjän kuu- ja marsilaiset ohjelmat tarvitsevat erittäin raskaita kuljetusajoneuvoja
Nykyään Venäjän ja Amerikan kehittyneissä avaruusohjelmissa ilmoitetut tunkeutumiset syvään avaruuteen, kuten maanläheisessä avaruudessa tapahtuva toiminta, liittyvät kuitenkin erottamattomasti luotettavien, taloudellisten, monitoimisten kuljetusjärjestelmien luomiseen. Lisäksi niiden on sovelluttava monenlaisten siviili- ja sotilastehtävien ratkaisemiseen. Ilmeisesti Venäjän pitäisi kiinnittää huomiota uudelleenkäytettävien avaruudessa raskaiden kuljetusten luomiseen.
Nykyään venäläinen avaruusajatus on vihdoin suuntautunut kaukomatkoihin. Puhumme kuun vaiheittaisesta tutkimuksesta - ohjelmasta, jota ei ole palautettu 40 vuoteen. Kaukaisessa tulevaisuudessa - miehitettyjä lentoja Marsiin. Tässä tapauksessa emme keskustele edellä mainituista ohjelmista, mutta huomaa, että emme voi tehdä ilman raskaita kantoraketteja, jotka kykenevät laukaisemaan satoja tonneja hyötykuormaa matalalle kiertoradalle.
Angara ja Jenisei
Sotilaallinen puoli ei myöskään ole menossa mihinkään. Amerikan avaruusohjuspuolustusjärjestelmän peruselementti, joka on jo käytännössä toteutunut, on kuljetusjärjestelmä, joka pystyy toimittamaan lukuisia taistelualustoja, havainto- ja ohjaussatelliitteja Maan kiertoradalle. Siinä olisi myös säädettävä näiden ajoneuvojen ehkäisemisestä ja korjaamisesta suoraan avaruudessa.
Yleensä on suunniteltu valtavan energiapotentiaalin järjestelmä. Loppujen lopuksi vain yhden taistelualustan, jossa on 60 megawatin vetyfluoridilaseria, arvioitu paino on 800 tonnia. Mutta suunnattujen energia -aseiden tehokkuus voi olla korkea vain, jos radalla on useita tällaisia alustoja. On selvää, että seuraavan "tähtisotien" sarjan rahtiliikevaihto on kymmeniä tuhansia tonneja, jotka on toimitettava järjestelmällisesti maanläheiseen avaruuteen. Mutta se ei ole kaikki.
Nykyään avaruustutkimuskompleksit ovat avainasemassa erittäin tarkkojen aseiden käytössä maan päällä. Tämä pakottaa sekä Yhdysvallat että Venäjän jatkuvasti lisäämään ja parantamaan kiertoradan ryhmittymiään. Lisäksi avaruusalusten korkean teknologian luonne edellyttää samanaikaisesti niiden kiertoradan korjaamista.
Mutta takaisin kuun aiheeseen. Tammikuun lopussa, kun suunnitelmat kattavasta tutkimuksesta Kuusta ja mahdollisuus sijoittaa siellä asuttu tukikohta, kotimaisen avaruusyhtiö Energian johtaja Vitaly Lopota puhui mahdollisuudesta lentää Kuuhun kantorakettien näkökulmasta.
Retkikuntien lähettäminen Kuuhun on mahdotonta ilman supraraskaiden kantorakettien luomista, joiden hyötykuorma on 74-140 tonnia, kun taas tehokkain venäläinen Proton-raketti asettaa 23 tonnia kiertoradalle.”Lentääksesi Kuuhun ja palataksesi takaisin tarvitset kahden laukaisun-kaksi rakettia, joiden kantavuus on 75 tonnia, yhden laukaisun lento Kuuhun ja takaisin ilman laskeutumista on 130–140 tonnia. Jos otamme tukikohtaksi 75 tonnin raketin, käytännön tehtävä Kuuhun laskeutumalla on kahdeksan laukaisun järjestelmä. Jos raketin kantavuus on alle 75 tonnia, kuten he ehdottavat - 25–30 tonnia, niin jopa Kuun kehitys muuttuu absurdiksi”, Lopota sanoi puhuessaan Royal Readingsissa Bauman Moskovan osavaltion teknillisessä yliopistossa.
Denis Lyskov, valtiosihteeri, Roscosmosin apulaispäällikkö, puhui raskaan kuljettajan tarpeesta toukokuun puolivälissä. Hän sanoi, että tällä hetkellä Roskosmos valmistelee yhdessä Venäjän tiedeakatemian kanssa avaruustutkimusohjelmaa, josta tulee olennainen osa Venäjän seuraavaa liittovaltion avaruusohjelmaa vuosille 2016–2025.”Voidaksemme todella puhua lennosta kuuhun tarvitsemme erittäin raskaan luokan kuljettajan, jonka kantavuus on noin 80 tonnia. Nyt tämä projekti on kehitysvaiheessa, lähitulevaisuudessa valmistelemme tarvittavat asiakirjat niiden toimittamiseksi hallitukselle”, Lyskov korosti.
Tähän mennessä suurin käytössä oleva venäläinen raketti on Proton, jonka hyötykuorma on 23 tonnia matalalla kiertoradalla ja 3,7 tonnia geostationaarisella kiertoradalla. Venäjä kehittää parhaillaan Angara -ohjusperhettä, joiden hyötykuorma on 1,5–35 tonnia. Valitettavasti tämän tekniikan luominen on muuttunut todelliseksi pitkäaikaiseksi rakentamiseksi, ja ensimmäinen lanseeraus on lykätty monta vuotta, myös erimielisyyksien vuoksi Kazakstanin kanssa. Nyt odotetaan, että "Angara" lentää kesän alussa Plesetskin kosmodromilta kevyessä kokoonpanossa. Roscosmosin johtajan mukaan suunnitelmista on luoda raskas versio Angarasta, joka pystyy laukaisemaan 25 tonnin hyötykuorman matalalle kiertoradalle.
Mutta kuten näemme, tällaiset indikaattorit eivät suinkaan ole riittäviä planeettojen välisten lentojen ja syvän avaruuden tutkimuksen ohjelman toteuttamiseen. Roscosmosin päällikkö Oleg Ostapenko sanoi Royal Readings -tapahtumassa, että hallitus valmistelee ehdotusta superraskaan raketin kehittämiseksi, joka kykenee laukaisemaan yli 160 tonnin rahdin matalalle kiertoradalle.”Tämä on todellinen haaste. Mitä tulee korkeampiin lukuihin, - sanoi Ostapenko.
On vaikea sanoa, kuinka pian nämä suunnitelmat toteutuvat. Siitä huolimatta kotimaisella rakettiteollisuudella on tietty varaus raskaan avaruusliikenteen luomiseen. 1980-luvun lopulla oli mahdollista luoda raskas nestemäistä polttoainetta käyttävä kantoraketti Energia, joka kykenee laskemaan jopa 120 tonnin hyötykuorman matalalle kiertoradalle. Jos puhumme tämän ohjelman täydellisestä elvyttämisestä, se ei ole vielä välttämätöntä, silloin on ehdottomasti luonnoksia raskaalle kuljettajalle, joka perustuu Energiaan.
Suurin osa Energiasta voidaan käyttää uudessa raketissa - menestyksekkäästi toimivassa RD -0120 LPRE: ssä. Itse asiassa näitä moottoreita käyttävän raskaan raketin projekti on olemassa Khrunichevin avaruuskeskuksessa, joka on ainoan raskaan kantoraketin Protonin tuotannon pääorganisaatio.
Puhumme Yenisei-5-kuljetusjärjestelmästä, jonka kehittäminen alkoi jo vuonna 2008. Oletetaan, että raketti, jonka pituus on 75 metriä, varustetaan ensimmäisen vaiheen kolmella happi-vety LPRE RD-0120: llä, joiden tuotannon käynnisti Voronezh Design Bureau of Chemical Automation vuonna 1976. Khrunichev -keskuksen asiantuntijoiden mukaan tämän ohjelman palauttaminen ei ole vaikeaa, ja tulevaisuudessa on mahdollista käyttää näitä moottoreita uudelleen.
Ilmeisten etujen lisäksi Yeniseillä on kuitenkin yksi merkittävä, suoraan sanottuna, tänään väistämätön haittapuoli - mitat. Tosiasia on, että suunnitelmien mukaan tulevien laukaisujen pääkuorma kohdistuu Kaukoidään rakennettavaan Vostochny -kosmodromiin. Joka tapauksessa raskaita ja erittäin raskaita lupaavia kuljettajia on tarkoitus lähettää avaruuteen sieltä.
Yenisei-5-raketin ensimmäisen vaiheen halkaisija on 4,1 metriä, eikä se salli sen kuljettamista rautateitse, ainakaan ilman tieinfrastruktuurin merkittävää tilavuutta ja erittäin kallista modernisointia. Kuljetusongelmien vuoksi kerralla oli tarpeen asettaa rajoituksia piirustuspöydille jääneiden Rus-M-raketin päävaiheiden halkaisijalle.
Khrunichevin avaruuskeskuksen lisäksi Energia Rocket and Space Corporation (RSC) osallistui raskaan kuljettajan kehittämiseen. Vuonna 2007 he ehdottivat kantoraketin hanketta, joka käyttää osittain Energia -raketin asettelua. Vain uuden raketin hyötykuorma sijoitettiin yläosaan eikä sivukonttiin, kuten edeltäjänsä.
Hyötyä ja toteutettavuutta
Amerikkalaiset eivät tietenkään ole meille asetus, mutta heidän raskas kuljetuksensa, jonka kehitys on jo saapunut kotiosuuteen, edellyttää osittaista uudelleenkäyttöä. Tänä kesänä yksityinen yhtiö SpaceX aikoo käynnistää ensimmäisen Falcon Heavy -laivaston ensimmäisen laukaisun, joka on suurin raketti, joka laukaistiin sitten vuoden 1973. Toisin sanoen siitä lähtien, kun amerikkalainen kuunohjelma käynnisti jättimäisen Saturn-5-kantoaallon, jonka loi amerikkalaisten kantorakettien isä Wernher von Braun. Mutta jos raketti oli tarkoitettu yksinomaan retkikuntien toimittamiseen Kuuhun ja se oli kertakäyttöinen, uutta voidaan jo käyttää Marsin retkillä. Lisäksi on tarkoitus palata maan ylläpitäjävaiheisiin, kuten Falcon 9 v1.1 -raketti (R - Uudelleenkäytettävä, uudelleenkäytettävä).
Avaruuskuljetukset ovat jälleen kysyttyjä
Tämän raketin ensimmäinen vaihe on varustettu laskutukilla, joita käytetään raketin vakauttamiseen ja pehmeään laskeutumiseen. Erottamisen jälkeen ensimmäinen vaihe hidastuu käynnistämällä lyhyesti kolme yhdeksästä moottorista, jotta varmistetaan pääsy ilmakehään hyväksyttävällä nopeudella. Keskusmoottori käynnistyy jo pinnan lähellä ja lava on valmis tekemään pehmeän laskeutumisen.
Falcon Heavy -raketin hyötykuorman massa on 52 616 kiloa, mikä on noin kaksi kertaa enemmän kuin muut raskaat raketit - amerikkalainen Delta IV Heavy, eurooppalainen Ariane ja kiinalainen pitkä marssi - voivat nostaa.
Uudelleenkäytettävyydestä on tietysti hyötyä suurtaajuisessa avaruustyössä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että kertakäyttöisten kompleksien käyttö on kannattavampaa kuin uudelleenkäytettävä kuljetusjärjestelmä ohjelmissa, joiden käynnistysnopeus on enintään viisi vuodessa, edellyttäen, että erottavien osien putoamiskenttien maan vieraantuminen on väliaikaista eikä pysyvä, ja mahdollisuus evakuoida väestö, karja ja laitteet vaarallisilta alueilta. …
Tämä varauma johtuu siitä, että maahankinnan kustannuksia ei ole koskaan otettu huomioon laskelmissa, koska viime aikoihin asti tappioita, jotka aiheutuvat hylkäämisestä tai jopa tilapäisestä evakuoinnista, ei ole koskaan korvattu ja ne ovat edelleen vaikeasti laskettavissa. Ja ne muodostavat merkittävän osan ohjusjärjestelmien käyttökustannuksista. Uudelleenkäytettävillä järjestelmillä on etua, ja niiden ohjelmataso on yli 75 käynnistystä 15 vuodessa, ja niiden käytön taloudelliset vaikutukset lisääntyvät.
Lisäksi siirtyminen kertakäyttöisistä ajoneuvoista raskaiden hyötykuormien käynnistämiseen uudelleenkäytettäviin ajoneuvoihin johtaa laitteiden tuotannon merkittävään vähenemiseen. Joten kun kahta vaihtoehtoista järjestelmää käytetään yhdessä avaruusohjelmassa, vaadittu lohkojen määrä vähenee neljästä viiteen kertaan ja keskuslohkojen lukumäärä - 50, nestemäiset moottorit toiseen vaiheeseen - yhdeksän kertaa. Näin ollen säästöt, jotka aiheutuvat pienentyneistä tuotantomääristä käytettäessä uudelleenkäytettävää kantorakettia, ovat suunnilleen yhtä suuret kuin sen rakentamiskustannukset.
Neuvostoliitossa tehtiin laskelmat uudelleenkäytettävien järjestelmien lennon jälkeisten huolto- ja korjaus- ja kunnostustöiden kustannuksista. Käytimme käytettävissä olevia tosiasiatietoja, jotka kehittäjät olivat saaneet maa-penkki- ja lentotestien tuloksena sekä Buran-kiertorata-aluksen lentokoneen rungon toimintaa lämpösuojapinnoitteella, pitkän kantaman lentokoneita, monikäyttöisiä nestemäisiä moottoreita tyyppiä RD-170 ja RD-0120. Tutkimustulosten mukaan huolto- ja lennonjälkeiset korjauskustannukset ovat alle 30 prosenttia uusien rakettiyksiköiden valmistuskustannuksista.
Kummallista kyllä, ajatus uudelleenkäytettävyydestä ilmeni jo 1920 -luvulla Saksassa, joka oli murskattu Versailles'n sopimuksella, joka yhdisti eurooppalaisen teknisen yhteisön ja raketti -kuume. Kolmannessa valtakunnassa vuosina 1932-1942 Eigen Zengerin johdolla kehitettiin onnistuneesti ohjuspommittajaprojekti. Sen oli tarkoitus luoda lentokone, joka rautatiekuljetuskärryä käytettäessä kiihdyttäisi suurelle nopeudelle, käynnistäisi sitten oman rakettimoottorinsa, noustaisi ilmakehästä, josta se rikohtaisi ilmakehän tiheiden kerrosten läpi ja saavuttaisi pitkän kantaman. Laitteen piti alkaa Länsi -Euroopasta ja laskeutua Japanin alueelle, ja sen oli tarkoitus pommittaa Yhdysvaltojen aluetta. Projektin viimeiset raportit keskeytettiin vuonna 1944.
50-luvulla Yhdysvalloissa hän toimi sysäyksenä avaruuslentokonehankkeen kehittämiselle, joka edelsi Dyna-Sor-rakettikoneita. Neuvostoliitossa Jakovlev, Mikoyan ja Myasishchev harkitsivat ehdotuksia tällaisten järjestelmien kehittämiseksi vuonna 1947, mutta ne eivät saaneet kehitystä useiden tekniseen toteutukseen liittyvien vaikeuksien vuoksi.
Rakettitekniikan nopean kehityksen myötä 40 -luvun lopulla - 50 -luvun alussa tarve saattaa miehitetty rakettipommikone pois katosi. Ohjusteteollisuudessa muodostettiin ballististen risteilyohjusten suunta, joka niiden käytön yleisen käsitteen perusteella löysi paikkansa Neuvostoliiton yleisessä puolustusjärjestelmässä.
Mutta Yhdysvalloissa armeija tuki raketikoneen tutkimustyötä. Tuolloin uskottiin, että perinteiset lentokoneet tai ammukset ilma-suihkumoottoreilla olivat paras keino toimittaa maksuja vihollisen alueelle. Projektit Navajo -luisto -ohjusohjelmaa varten syntyivät. Bell Aircraft jatkoi avaruuskoneen tutkimista voidakseen käyttää sitä ei pommikoneena, vaan tiedusteluajoneuvona. Vuonna 1960 Boeingin kanssa allekirjoitettiin sopimus Daina-Sor-suborbitaalisen tiedustelurakettikoneen kehittämisestä, joka oli tarkoitus laukaista Titan-3-raketin kanssa.
Neuvostoliitto palasi kuitenkin ajatukseen avaruuslentokoneista 60 -luvun alussa ja aloitti Mikoyanin suunnittelutoimistossa työn kahdessa suborbitaalisten ajoneuvojen projektissa kerralla. Ensimmäinen suunnitteli tehostelentokoneen, toinen Sojuz -raketin, jolla oli kiertorata. Kaksivaiheisen ilmailu- ja avaruusjärjestelmän nimi oli Spiral tai Project 50/50.
Kiertoradan rakettilaiva laukaistiin tehokkaan Tu-95K-kantokoneen takaa korkealla. Rakettikone "Spiral" nestemäistä polttoainetta käyttävillä rakettimoottoreilla saavutti lähes maan kiertoradan, suoritti siellä suunnitellut työt ja palasi maan päälle liukumalla ilmakehässä. Tämän kompaktin lentävän lentokoneen avaruusaluksen toiminnot olivat paljon laajemmat kuin vain kiertorata. Rakettikoneen täysimittainen malli teki useita lentoja ilmakehässä.
Neuvostoliiton hanke edellytti yli 10 tonnin painavan laitteen luomista taitettavilla siipikonsoleilla. Kokeellinen versio laitteesta vuonna 1965 oli valmis ensimmäiselle lennolle subonic -analogina. Ratkaistakseen ongelmat, jotka aiheutuvat lämpövaikutuksista rakenteeseen lennon aikana ja ajoneuvon hallittavuudesta ali- ja yliäänenopeuksilla, rakennettiin lentäviä malleja, joiden nimi oli "Bor". Heidän testinsä tehtiin vuosina 1969-1973. Saatujen tulosten perusteellinen tutkimus johti tarpeeseen luoda kaksi mallia: "Bor-4" ja "Bor-5". Avaruussukkulaohjelman nopeutettu työtahti ja mikä tärkeintä, amerikkalaisten kiistattomat menestykset tällä alalla vaativat kuitenkin muutoksia Neuvostoliiton suunnitelmiin.
Yleisesti ottaen kotimaisten kehittäjien uudelleenkäytettävä ilmailu- ja avaruusteknologia ei ole missään tapauksessa uutta ja tuntematonta. Ottaen huomioon satelliittijärjestelmien rakentamisohjelmien nopeutumisen, planeettojen välisen viestinnän ja syvän avaruustutkimuksen voimme puhua luottavaisesti tarpeesta luoda tarkasti uudelleenkäytettäviä kantoraketteja, myös raskaita kantoraketteja.
Kaiken kaikkiaan suunnitelmat venäläisen raskaan ohjuksen kehittämiseksi ovat varsin optimistisia. Toukokuun puolivälissä Oleg Ostapenko selvensi, että liittovaltion avaruusohjelmassa vuosille 2016–2025 määrätään edelleen supersuurten kantorakettien suunnittelusta, joiden hyötykuorma on 70–80 tonnia. FKP: tä ei ole vielä hyväksytty, se on muodostumassa. Julkaisemme sen lähitulevaisuudessa”, Roscosmosin johtaja korostaa.
