Šiandien daugelis iš mūsų žino arba bent jau girdėjome apie privačios bendrovės „SpaceX“iš dalies pakartotinai naudojamų raketų šeimą. Įmonės sėkmės ir įkūrėjo Elono Musko, kuris dažnai tampa naujienų kanalų herojumi, asmenybės dėka, „Falcon 9“raketos, „SpaceX“ir apskritai skrydžiai į kosmosą nepalieka tarptautinės spaudos puslapių. Tuo pačiu metu Rusija turėjo ir vis dar turi savo pokyčius ir ne mažiau įdomius daugkartinio naudojimo raketų projektus, apie kuriuos žinoma daug mažiau. Atsakymas į klausimą, kodėl taip atsitinka, yra akivaizdus. Ilonos Mask raketos reguliariai skraido į kosmosą, o daugkartinio naudojimo ir iš dalies pakartotinai naudojamos rusiškos raketos kol kas yra tik projektai, piešiniai ir gražios nuotraukos pristatymuose.
Kosmosas paleidžiamas šiandien
Šiais laikais galime drąsiai teigti, kad „Roskosmos“tam tikru momentu praleido daugkartinių raketų temą, turėdama savo rankose pokyčius ir projektus, kurie kelerius metus aplenkė kitas šalis. Visi Rusijos daugkartinio naudojimo raketų projektai niekada nebuvo baigti, neįgyvendinti metalu. Pavyzdžiui, daugkartinio naudojimo vieno etapo „Korona“, sukurta nuo 1992 iki 2012 m., Niekada nebuvo padaryta logiška išvada. Šio klaidingo skaičiavimo rezultatą jau matome vystymosi metu. Atsiradus amerikietiškajai raketai „Falcon 9“ir jos variantams, Rusija rimtai prarado savo pozicijas komercinių erdvių paleidimo rinkoje, be to, ji yra gerokai prastesnė pagal kosminių paleidimų skaičių per metus. 2018 m. Pabaigoje „Roscosmos“pranešė apie 20 kosminių paleidimų (vienas nesėkmingas), o dar 2018 m. Balandžio mėn., Duodamas interviu TASS, „Roscosmos“vadovas Igoris Komarovas sakė, kad planuojama atlikti 30 kosminių paleidimų. pabaigos. Praėjusių metų pabaigoje lyderė buvo Kinija, kuri atliko 39 kosminius paleidimus (vienas nesėkmingas), antroje vietoje liko JAV su 31 kosminiu paleidimu (nė vieno nesėkmingo).
Kalbant apie šiuolaikinius skrydžius į kosmosą, būtina suprasti, kad į visas šiuolaikinės paleidimo priemonės (LV) paleidimo išlaidas pagrindinis išlaidų punktas yra pati raketa. Jo kėbulas, degalų bakai, varikliai - visa tai skrenda amžinai, dega tankiuose atmosferos sluoksniuose, akivaizdu, kad tokios negrįžtamos išlaidos bet kokį raketos paleidimą paverčia labai brangiu malonumu. Ne kosminių uostų priežiūra, ne kuras, ne surinkimo darbai prieš paleidimą, o pačios paleidimo priemonės kaina yra pagrindinis išlaidų straipsnis. Keletą minučių naudojamas labai sudėtingas inžinerinės minties technologinis produktas, po kurio jis visiškai sunaikinamas. Natūralu, kad tai pasakytina apie vienkartines raketas. Idėja naudoti atgaunamas nešančiąsias raketas čia savaime siūloma kaip reali galimybė sumažinti kiekvieno paleidimo į kosmosą kainą. Šiuo atveju net ir tik pirmojo etapo grąžinimas sumažina kiekvieno paleidimo kainą.
Grąžintino pirmojo raketos „Falcon 9“etapo nusileidimas
Tai panaši schema, kurią įgyvendino amerikiečių milijardierius Elonas Muskas, todėl buvo atkurtas pirmasis sunkiojo raketos „Falcon 9.“etapas. Nors pirmasis šių raketų etapas yra iš dalies atkuriamas, kai kurie bandymai nusileisti baigiasi nesėkmingai, tačiau nesėkmingų nusileidimų sumažėjo beveik iki nulio 2017 ir 2018 m. Pavyzdžiui, pernai įvyko tik viena nesėkmė už kiekvieną 10 sėkmingų pirmojo etapo nusileidimų. Tuo pačiu metu „SpaceX“taip pat atidarė naujus metus, sėkmingai nusileisdama pirmajam etapui. 2019 m. Sausio 11 d. Pirmasis „Falcon 9“raketos etapas sėkmingai nusileido ant plaukiojančios platformos, be to, jis buvo pakartotinai panaudotas, o anksčiau 2018 m. Rugsėjo mėn. Šiais laikais tokie grąžinami pirmieji etapai jau yra faktas. Tačiau kai Amerikos privačios kosmoso kompanijos atstovai kalbėjo tik apie savo projektą, daugelis ekspertų abejojo sėkmingo jo įgyvendinimo galimybe.
Šiandieninėje realybėje kai kurie paleidimo sunkiųjų klasių „Falcon 9“raketos pirmieji etapai gali būti naudojami pakartotinai. Pakėlus antrąją raketos pakopą į pakankamą aukštį, ji atsiskiria nuo jos maždaug 70 kilometrų aukštyje, atsiskyrimas įvyksta praėjus maždaug 2,5 minutės po raketos paleidimo (laikas priklauso nuo konkrečių paleidimo užduočių). Atskyrus nuo LV, pirmasis etapas, naudojant įdiegtą požiūrio valdymo sistemą, atlieka nedidelį manevrą, išvengdamas veikiančių antrosios pakopos variklių liepsnos, ir pasuka variklius į priekį, ruošdamasis trims pagrindiniams stabdymo manevrams. Nusileidžiant, pirmasis etapas stabdymui naudoja savo variklius. Verta paminėti, kad grąžintas etapas nustato savo paleidimo apribojimus. Pavyzdžiui, maksimali „Falcon 9“raketos naudingoji apkrova sumažėja 30–40 proc. Taip yra dėl to, kad reikia rezervuoti degalus stabdymui ir vėlesniam nusileidimui, taip pat papildomą sumontuotą tūpimo įrangą (grotelių vairus, nusileidimo atramas, valdymo sistemos elementus ir kt.).
Pasaulyje neliko nepastebėtos amerikiečių sėkmės ir daugybė sėkmingų startų, kurie išprovokavo daugybę pareiškimų apie projektų, kuriuose buvo panaudotas dalinis raketų panaudojimas, pradžią, įskaitant šoninių stiprintuvų grąžinimą ir pirmąjį etapą atgal į Žemę. Apie tai kalbėjo ir „Roscosmos“atstovai. Bendrovė pradėjo kalbėti apie daugkartinių raketų kūrimo Rusijoje atnaujinimą 2017 m.
Paleisti transporto priemonę „Korona“- bendras vaizdas
Daugkartinė „Korona“raketa ir ankstesni projektai
Verta paminėti, kad daugkartinio naudojimo raketų idėja buvo ištirta dar Sovietų Sąjungoje. Žlugus šaliai, ši tema neišnyko, darbas šia kryptimi buvo tęsiamas. Jie prasidėjo daug anksčiau, nei Elonas Muskas ką tik apie tai kalbėjo. Pavyzdžiui, turėjo būti grąžinti super sunkios sovietinės raketos „Energia“pirmojo etapo blokai, tai buvo būtina dėl ekonominių priežasčių ir įgyvendinant RD-170 variklių, skirtų mažiausiai 10 skrydžių, išteklius.
Mažiau žinomas yra raketos „Rossiyanka“projektas, kurį sukūrė akademiko V. P. Makejevo valstybinio raketų centro specialistai. Ši įmonė daugiausia žinoma dėl savo karinės raidos. Pavyzdžiui, būtent čia buvo sukurta dauguma vidaus balistinių raketų, skirtų povandeniniams laivams apginkluoti, įskaitant balistines raketas „R-29RMU Sineva“, šiuo metu tarnaujančias Rusijos povandeninių laivų laivynui.
Pagal projektą „Rossiyanka“buvo dviejų pakopų raketas, kurio pirmasis etapas buvo pakartotinai naudojamas. Iš esmės ta pati idėja, kaip ir „SpaceX“inžinieriai, tačiau prieš kelerius metus. Raketa turėjo paleisti 21,5 tonos krovinių į žemą atskaitos orbitą - rodikliai arti „Falcon 9“raketos. Pirmojo etapo sugrįžimas turėjo įvykti balistine trajektorija dėl to, kad vėl buvo įtraukti standartinės pakopos varikliai. Jei reikia, raketos keliamoji galia gali būti padidinta iki 35 tonų. Gruodžio 12 d. „Makeyev SRC“pristatė savo naują raketą „Roscosmos“konkurse, skirtame daugkartinio naudojimo nešančiosioms raketoms kurti, tačiau užsakymas sukurti tokius įrenginius atiteko Khrunichevo valstybinio tyrimų ir gamybos kosmoso centro su Baikalo-Angaros konkurentais. projektas. Greičiausiai „Makeev SRC“specialistai būtų turėję kompetenciją įgyvendinti savo projektą, tačiau be pakankamo dėmesio ir finansavimo tai buvo neįmanoma.
Baikalo-Angaros projektas buvo dar ambicingesnis; tai buvo pirmojo etapo grįžimo į Žemę orlaivio versija. Buvo planuota, kad pasiekus nustatytą skyriaus aukštį, pirmajame etape atsidarys specialus sparnas, o paskui jis skris lėktuvu su nusileidimu įprastame aerodrome su ištiesta važiuokle. Tačiau pati tokia sistema yra ne tik labai sudėtinga, bet ir brangi. Neabejotini jos nuopelnai buvo tai, kad ji galėjo grįžti iš didesnio atstumo. Deja, projektas niekada nebuvo įgyvendintas, kartais vis dar prisimenamas, bet nieko daugiau.
Dabar pasaulis galvoja apie visiškai pakartotinai naudojamas raketas. Elonas Muskas paskelbė „Big Falcon Rocket“projektą. Tokia raketa turėtų gauti dviejų pakopų architektūrą, nebūdingą šiuolaikinei kosmonautikai; jos antrasis etapas yra viena visuma su erdvėlaiviu, kuris gali būti krovinys arba keleivis. Planuojama, kad pirmasis „Superheavy“etapas grįš atgal į Žemę, atlikdamas vertikalų nusileidimą kosmodrome, naudodamas jo variklius, šią technologiją jau puikiai sukūrė „SpaceX“inžinieriai. Antrasis raketos etapas kartu su erdvėlaiviu (tiesą sakant, tai yra įvairios paskirties erdvėlaivis), kuris buvo pavadintas „Starship“, pateks į Žemės orbitą. Antrajame etape taip pat liks pakankamai degalų, kad būtų galima sulėtinti tankius atmosferos sluoksnius, įvykdžius kosminę misiją, ir nusileisti ant atviroje jūroje esančios platformos.
Verta paminėti, kad „SpaceX“tokioje idėjoje taip pat neturi delno. Rusijoje daugkartinio naudojimo nešiklio projektas buvo kuriamas nuo dešimtojo dešimtmečio. Ir vėl jie dirbo prie projekto akademiko V. P. Makejevo vardu pavadintame Valstybiniame raketų centre. Daugkartinės Rusijos raketos projektas turi gražų pavadinimą „Korona“. „Roscosmos“šį projektą prisiminė 2017 m., Po to sekė įvairios pastabos dėl šio projekto atnaujinimo. Pavyzdžiui, 2018 metų sausį „Rossiyskaya Gazeta“paskelbė naujieną, kad Rusija atnaujino daugkartinio naudojimo kosminės raketos darbą. Tai buvo apie „Korona“raketą.
Skirtingai nuo amerikiečių raketos „Falcon-9“, Rusijos korona neturi nuimamų pakopų; iš tikrųjų tai yra vienintelis minkštas kilimo ir tūpimo erdvėlaivis. Pasak „Makeyev SRC“generalinio dizainerio Vladimiro Degtyaro, šis projektas turėtų atverti kelią tolimųjų tarpplanetinių pilotuojamų skrydžių įgyvendinimui. Planuojama, kad pagrindinė naujos Rusijos raketos konstrukcinė medžiaga bus anglies pluoštas. Tuo pačiu metu „Korona“skirta paleisti erdvėlaivius į žemas orbitas, kurių aukštis yra nuo 200 iki 500 kilometrų. Raketų masė yra apie 300 tonų. Išvestinės naudingos apkrovos masė yra nuo 7 iki 12 tonų. „Korona“kilimas ir nusileidimas turėtų vykti naudojant supaprastintas paleidimo priemones, be to, kuriama galimybė paleisti daugkartinio naudojimo raketą iš atviroje jūroje esančių platformų. Naujoji paleidimo priemonė galės naudoti tą pačią platformą kilimui ir tūpimui. Kitas raketos paruošimo laikas yra tik apie dieną.
Reikėtų pažymėti, kad anglies pluošto medžiagos, reikalingos vienpakopėms ir daugkartinio naudojimo raketoms sukurti, aviacijos ir kosmoso technologijose buvo naudojamos nuo praėjusio amžiaus 90-ųjų. Nuo dešimtojo dešimtmečio pradžios projektas „Korona“nuėjo ilgą vystymosi kelią ir labai išsivystė, nereikia sakyti, kad iš pradžių tai buvo apie vienkartinę raketą. Tuo pat metu evoliucijos procese būsimos raketos dizainas tapo ir paprastesnis, ir tobulesnis. Palaipsniui raketos kūrėjai atsisakė sparnų ir išorinių degalų bakų naudojimo, supratę, kad pagrindinė daugkartinio naudojimo raketos korpuso medžiaga bus anglies pluoštas.
Naujausioje daugkartinės raketos „Korona“versijoje jos masė artėja prie 280–290 tonų. Tokiai didelei vieno pakopos raketai reikalingas labai efektyvus skystuoju raketiniu varikliu varomas variklis, veikiantis vandeniliu ir deguonimi. Skirtingai nuo raketų variklių, kurie yra pastatyti atskirose pakopose, toks skystą raketinį variklį turintis raketinis variklis turėtų efektyviai veikti įvairiomis sąlygomis ir skirtingame aukštyje, įskaitant kilimą ir skrydį už Žemės atmosferos ribų. „Įprastas skysto kuro raketų variklis su„ Laval “purkštukais yra efektyvus tik tam tikruose aukščių diapazonuose“,-sako „Makeevka“dizaineriai. Tokių raketų variklių dujų srovė prisitaiko prie slėgio „už borto“, be to, jie išlaiko savo efektyvumą tiek Žemės paviršiuje, tiek gana aukštai stratosferoje.
RN „Korona“orbitiniame skrydyje su uždarytu krovinių skyriumi
Tačiau iki šiol pasaulyje paprasčiausiai nėra tokio tipo veikiančio variklio, nors jie buvo aktyviai kuriami SSRS ir JAV. Ekspertai mano, kad daugkartinio naudojimo „Korona“nešančiojoje raketoje turėtų būti sumontuota modulinė variklio versija, kurioje pleištinis oro purkštukas yra vienintelis elementas, kuris šiuo metu neturi prototipo ir nebuvo išbandytas praktikoje. Tuo pačiu metu Rusija turi savo technologus, gaminančius šiuolaikines kompozicines medžiagas ir jų dalis. Jų kūrimas ir taikymas gana sėkmingai vykdomas, pavyzdžiui, UAB „Composite“ir Visos Rusijos aviacijos medžiagų institute (VIAM).
Siekiant užtikrinti saugų skrydį Žemės atmosferoje, „Korona“anglies pluošto konstrukcija bus apsaugota šilumą apsaugančia plytele, kuri anksčiau buvo sukurta VIAM erdvėlaiviui „Buran“ir nuo to laiko nuėjo svarbų vystymosi kelią. „Pagrindinė„ Korona “šilumos apkrova bus sutelkta į jos lanką, kuriame naudojami aukštos temperatūros šiluminės apsaugos elementai“,-pastebi dizaineriai. „Tuo pačiu metu nešančiosios raketos kraštinės yra platesnio skersmens ir yra aštriu kampu į oro srautą. Šių elementų šiluminė apkrova yra mažesnė, o tai savo ruožtu leidžia naudoti lengvesnes medžiagas. Dėl to sutaupoma apie 1,5 tonos svorio. Aukštos temperatūros raketos dalies masė neviršija 6 procentų visos „Korona“šiluminės apsaugos masės. Palyginimui, šaudyklė į kosmosą sudarė daugiau nei 20 proc."
Elegantiška, siaurėjanti daugkartinio naudojimo raketos forma yra daugelio bandymų ir klaidų rezultatas. Pasak kūrėjų, dirbdami prie projekto, jie peržiūrėjo ir įvertino šimtus skirtingų variantų. „Mes nusprendėme visiškai atsisakyti sparnų, tokių kaip„ Space Shuttle “ar erdvėlaivio„ Buran “, - sako kūrėjai. - Apskritai, kai viršutiniuose atmosferos sluoksniuose sparnai trukdo tik erdvėlaiviui. Tokie erdvėlaiviai į atmosferą patenka hipergarsiniu greičiu ne geriau nei „geležis“, ir tik viršgarsiniu greičiu jie pereina į horizontalųjį skrydį, po kurio jie gali visiškai pasikliauti sparnų aerodinamika “.
Kūginė ašies simetriška raketos forma leidžia ne tik palengvinti apsaugą nuo karščio, bet ir suteikti jai geras aerodinamines savybes judant dideliu skrydžio greičiu. Jau viršutiniuose atmosferos sluoksniuose „Korona“gauna kėlimo jėgą, kuri leidžia raketai ne tik sulėtinti greitį, bet ir atlikti manevrus. Tai leidžia nešančiajai transporto priemonei manevruoti dideliame aukštyje, kai skrenda į nusileidimo vietą; ateityje ji turi tik užbaigti stabdymo procesą, pataisyti eigą, pasukti žemyn, naudojant mažus manevrinius variklius, ir nusileisti ant žemės.
Projekto problema yra ta, kad „Korona“vis dar kuriama esant nepakankamam finansavimui arba visiškai jo nesant. Šiuo metu „Makeyev SRC“baigė tik projekto projektą šia tema. Remiantis duomenimis, paskelbtais per XLII akademinius kosmonautikos skaitymus 2018 m., Buvo atliktos „Korona“raketos sukūrimo projekto galimybių studijos ir sudarytas veiksmingas raketų kūrimo grafikas. Buvo ištirtos būtinos sąlygos naujai paleidimo raketai sukurti ir išanalizuotos naujos kūrimo proceso ir būsimos naujos raketos eksploatavimo perspektyvos bei rezultatai.
Po to, kai 2017 ir 2018 m. Užplūdo žinios apie „Crown“projektą, vėl seka tyla … Projekto ir jo įgyvendinimo perspektyvos vis dar neaiškios. Tuo tarpu 2019 m. Vasarą „SpaceX“ketina pristatyti savo daugkartinio naudojimo „Big Falcon Rocket“(BFR) bandomąjį pavyzdį. Gali praeiti daug metų nuo bandomojo pavyzdžio sukūrimo iki visavertės raketos, kuri patvirtins jos patikimumą ir našumą, tačiau kol kas galime teigti: Elonas Muskas ir jo kompanija kuria tai, ką galima pamatyti ir paliesti rankomis. Tuo pačiu metu „Roskosmos“, anot ministro pirmininko Dmitrijaus Medvedevo, turėtų baigti savo projektavimą ir paplepėti, kur skrisime ateityje. Reikia mažiau kalbėti ir daugiau daryti.
