Manau, kad daugelis astronautikos entuziastų, aktyviai besidominčių istorija ir dabartine padėtimi kosmoso tyrimų ir žvalgybos srityse, jau atpažino antraštinėje nuotraukoje užfiksuotą raketą.
Ši raketa, tiksliau raketų stiprintuvas, yra didžiausia žmonijos sukurta kietojo kuro raketa.
Na, o dabar tapo dar daugiau.
Tai yra šoninis „Space Shuttle“sistemos stiprintuvas, kuris dabar tapo dar didesnis, be standartinių keturių sekcijų, su kuriomis ji buvo paleista kartu su erdvėlaiviu, gavusi papildomą penktą sekciją, kuri leis jai tapti raketa naujos itin sunkios kosminės paleidimo sistemos NASA, pavadintos SLS (Space Launch System), stiprintuvas.
Būtent ši sistema, pagal NASA idėją, turėtų grąžinti Jungtinėms Amerikos Valstijoms delną visais kosmoso tyrimų aspektais, tuo pačiu suteikdama visai žmonijai galimybę grįžti prie kosmoso sienos, galiausiai nutraukdama žemos Žemės užburtą ratą orbitą ir vėl įtraukė į darbotvarkę Mėnulio tyrinėjimo klausimą ir … net Marsą.
Kiek reali ir įgyvendinama ši plataus užmojo programa? Pabandykime tai išsiaiškinti.
Istorinių, šiuolaikinių ir sukurtų Amerikos paleidimo sistemų lyginamieji dydžiai.
Užpildymo klausimas: kodėl „Delta IV“yra didesnis nei „Falcon 9“?
Dabartinė Amerikos kosmonautikos padėtis, išėjus iš „Space Shuttle“sistemos arenos, yra gana apgailėtina: sunkiausia JAV dislokuojama nešančioji raketa pagal dabartinę būklę yra „Delta IV Heavy“, kuri gali sumažinti 28 krovinius Žemės orbita (LEO), 4 tonos.
„Delta IV“šeima, nepaisant daugybės „Boeing“dizaino, inžinerinių ir komercinių pastangų sukurti ir reklamuoti savo palikuonis rinkoje, pasirodė esanti „netinkamu laiku ir netinkamoje vietoje“: atsižvelgiant į mažas Rusijos raketos „Proton“paleidimas ir Ukrainos „Zenit-3SL“naudingojo krovinio paleidimo naudojant „Delta IV“kaina pasirodė gana neįperkama.
Vieno „Delta IV“paleidimas kainavo 140–170 milijonų JAV dolerių, o panašaus naudingo krovinio „Proton“kaina buvo apie 100 milijonų JAV dolerių, o mažesnio, tačiau konkurencingo su „Delta IV“-Ukrainos „Zenith-3SL“paleidimo kaina. buvo dar mažesnis - tik 60 milijonų dolerių.
Tokios didelės „Delta IV“paleidimo išlaidos privertė „Boeing“ieškoti tik vyriausybės užsakymų, todėl visi „Delta“paleidimai, išskyrus vieną, buvo apmokėti iš JAV valstybės departamento biudžeto.
„Heavy“varianto raketos „Delta IV“paleidimas. Paleidimo svoris yra apie 733 tonos.
Pabaigoje, 2000 -ųjų viduryje, „Delta IV“pagaliau iškrito iš komercinio kosmoso paleidimo segmento - ir niekada negalėjo ten sugrįžti iki šių laikų, kai pradėjo vaikinai iš privačios parduotuvės „SpaceX“, kurios raketa „Falcon“9 taip pat priartėjo prie „Delta IV“rinkos nišos, o tos pačios raketos, pavadintos „Falcon 9 Heavy“, modifikacija, kurią planuota paleisti 2015 m., ją net pranoko.
Prasidėjus „Falcon 9 Heavy“, vienu metu bus įjungti 27 „Merlin“varikliai, kurių kiekvienos traukos jėga yra 66 tonos, degalai žibalo ir deguonies.
Šis Elono Musko sumanymas turėtų iškelti „privačią“„SpaceX“kosmoso programą į iki tol nepasiekiamą aukštį: vienkartinės paleidimo priemonės versijos atveju į LEO gabenamo krovinio masė bus iki 53 tonų. 21, 2 tonos ir trajektorija į Marsą - 13, 2 tonos. Grąžinus šoninius stiprintuvus ir centrinį bloką, keliamoji galia neviršys 32 tonų vienam LEO - už pakartotinį paleidimo priemonės naudojimą turėsite sumokėti papildomai sunaudodami degalus ir dėl to sumažinsite naudingąją apkrovą.
Tarp techninių naujovių kuriant „Falcon 9 Heavy“kūrėjas paskelbė unikalią galimybę perpildyti degalus ir oksidatorių skrydžio metu iš šoninių stiprintuvų į pirmąją nešančiosios transporto priemonės pakopą, o tai leis centre turėti pilnus degalų bakus. skyrių, kai buvo atskirti šoniniai stiprintuvai, ir pagerinti į orbitą patekusios naudingos apkrovos našumą. …
Pirmųjų raketų „Falcon 9“etapų korpusų surinkimas. Dabar 8 varikliai jau sumontuoti ratu, vienas centrinis. Perpildytas, bet ne išprotėjęs.
Paskutinėje pastraipoje minima „trajektorija į Marsą“nėra abstrakcija. Sunkusis „Falcon“, kurio paleidimo masė yra 1 462 tonos, dvigubai didesnė už šiuo metu rekordinį „Delta IV“, jau yra būtinas žingsnis, leidžiantis rimtai galvoti apie skrydžius į Mėnulį ir Marsą. Nors tokia konfigūracija labiau panaši į sovietinius eksperimentus su „Probe“serijos aparatu, nei į kolosalinę Amerikos „Saturn-Apollo“programą.
Tačiau ateityje „Delta IV“ir „Falcon 9“su šoniniais stiprintuvais, kurie yra jų pirmųjų etapų „klonai“, koncepcija pradeda slinkti, kaip tikėtasi.
Reikalas tas, kad neįmanoma padauginti pradinių „šoninių sienų“, leidžiančių padidinti apkrovos masę iki LEO iki begalybės - du ar keturi šoniniai blokai vis tiek gali būti kažkaip pritvirtinti prie centrinio, bet tada sudėtingumas Tokios daugiakomponentės struktūros surinkimas ir valdymas tik auga eksponentiškai.
Apskritai būtent dėl to „užmigo“Mėnulio raketa „Korolev N-1“, kurioje pirmame etape buvo 30 NK-33 raketų variklių, o tai kartu su pačios raketos penkių pakopų schema padarė neleisti iki galo išsiaiškinti visų problemų, susijusių su jos paleidimu be problemų.
Dabartinė „Falcon 9“konfigūracija, pradedama iš karto su 27 varikliais, jau yra arti sudėtingumo ribos ir toliau, greičiausiai, Elono Musko įmonei jau reikės padidinti vieno raketinio bloko masę ir dydį, o tai iš karto padidina reikalavimus visoje gamybos, transportavimo ir raketų paleidimo grandinėje.
Tikėtina, kad Rusijos perspektyvi raketų šeima „Angara“susidurs su panašiomis problemomis. Mažas santykinis agregato bloko dydis jau lemia tai, kad 733 tonų pradinės masės raketa „Angara-A5“iš karto turi uždėti keturias stiprintuvo „šonus“(kurių keliamoji galia yra 24,5 tonos vienam LEO).
„Angara-A5“prieš paleidimą 2014 m. Gruodžio 23 d. Pradžioje veikia penki RD-191 varikliai, kurių kiekvieno traukos jėga yra 196 tonos.
Tolesnis „Angara“keliamosios galios padidėjimas priklauso nuo to, kad antrojo etapo bazinėje dalyje reikia pritvirtinti ne keturis, o šešis raketų stiprintuvus, o tai, ko gero, jau yra tam tikra struktūrinė ir inžinerinė riba paketų sistemų mastelio keitimui, nes „Falcon 9“koncepcijos riba yra 27 „Merlin-1D“varikliai trijuose starto blokuose.
Gautas projektas „Angara-A7“, skaičiavimais, galės paleisti 1370 tonų pradinį svorį ir atnešti LEO 50 tonų naudingąją apkrovą (jei vandenilio kuras naudojamas antrajam etapui), o tai greičiausiai būti maksimalus „Angara“šeimos raketų koncepcijos mastas.
„Angara A5“ir „Angara A7“koncepcijų palyginimas - su žibalu ir vandeniliniu kuru. Tuo pačiu metu yra atsakymas - kodėl „Delta IV“yra didelis, o „Falcon 9“- mažas.
Apskritai, kad ir ką būtų galima pasakyti, sąvokos, pagrįstos 200 ar net 400 tonų raketų bloku - vis tiek paaiškėja, kad tokių „paketinių“raketų konstrukcinė ir inžinerinė karačuno riba pasiekia 1300 regionų. 1500 tonų, o tai atitinka išimamą masę 45–55 tonos vienam LEO.
Bet tada jau reikia padidinti tiek vieno variklio trauką, tiek raketos pakopos ar akceleratoriaus dydį.
Ir būtent šiuo keliu šiandien eina SLS projektas.
Pirma, atsižvelgdami į neigiamą „Delta IV“patirtį, SLS kūrėjai bandė kuo geriau išnaudoti praeitį. Buvo panaudota viskas ir visi: „Space Shuttle“raketų stiprintuvai, kurie buvo sustiprinti, kad būtų sukurta sunki raketa, ir seni šaudyklės RS-25 varikliai, sumontuoti antrame etape, ir… („Mėnulio sąmokslo“teorijos šalininkai-pasiruoškite!) seniai pamiršti vandenilio-deguonies varikliai J-2X, kilę iš antrojo ir trečiojo mėnulio raketos „Saturnas V“variklių ir kurie siūlomi būti naudojamas projektuojamose viršutinėse pakopose SLS!
Be to, ilgalaikiuose SLS greitintuvų tobulinimo planuose numatyti du konkuruojantys projektai, kuriuose vietoj kietųjų degalų naudojami skystojo kuro raketiniai varikliai: bendrovės „Aerojet“projektas, kuris pristatė savo sukurtą uždaro ciklo AJ1E6 žibalo-deguonies variklį ateičiai. „sunkusis“vežėjas, kilęs iš raketų NK-33 Royal H-1, ir „Pratt & Whitney Rocketdine“projektas, siūlantis … (ir vėl siurprizas, lunoskeptikai!) JAV atkurti F gamybą. -1 varikliai, vienu metu pakėlę garsiąją „Saturn V“raketą iš Žemės.
Galbūt gyvenimas grįš į šiuos bandymų suolus. Pirmojo „Saturn V“etapo - „Saturn 1C“LV bandymas 1968 m. Rugpjūčio mėn. Prie ciklopinio bandymų stendo V -2. Atkreipkite dėmesį, kad žingsnis yra gabenamas ant baržos.
Dalyvauja kuriant būsimą perspektyvų paleidimo greitintuvą ir dabartinį kietojo kuro kuro stiprintuvų, kurie yra pradiniame SLS nešančiosios transporto priemonės „Block I - ATK“(„Alliant Techsystems“) surinkime, ir pasiūlė dar labiau padidinti esamą „Space Shuttle“stiprintuvą padidinus jo ilgį ir skersmenį … Perspektyvaus akceleratoriaus iš ATK projektas vadinamas „Tamsos riteriu“.
Na, kaip vyšnia ant torto - viena iš būsimų SLS sistemos konfigūracijų „Block Ib“apima vandenilio -deguonies agregato naudojimą kaip trečiąjį etapą, pasiskolintą iš … „Delta IV“raketos!
Žinote, tai yra „pragariškas LEGO“, kuriame NASA bandė įvertinti, sujungti ir panaudoti visus esamus sunkiųjų raketų srityje pasiektus pasiekimus.
Kas yra SLS žiniasklaidos šeima? Galų gale, kaip mes jau prisimename iš „Delta IV“, „Angarai“ir „Falcon 9“pavyzdžio - bendri matmenys gali būti apgaulingi.
Taigi, čia yra paprasta schema, skirta suprasti, kas yra skirta:
Kairėje diagramos pusėje yra sunkiasvorių raketų, kurias JAV dar turėjo. Mėnulio Saturnas V, kuris LEO galėtų atnešti 118 tonų naudingąją apkrovą, ir kosminis šatlas, kuris, atrodo, pats daugkartinio naudojimo šaudyklę įvedė į orbitą, sveriančią nuo 120 iki 130 tonų, tačiau tuo pačiu galėjo pristatyti tik labai kuklus krovinys - tik 24 tonos naudingos apkrovos.
SLS koncepcija bus įgyvendinta dviem pagrindinėmis versijomis: pilotuojama (įgula) ir nepilotuojama (krovinys).
Be to, trijų perspektyvių „Aerojet“, „Rocketdine“ir ATK raketų stiprintuvų projektų nepasiekimas verčia NASA naudoti tas „LEGO“raketų dalis, kurios yra prieinamos, būtent tuos penkių dalių patobulintus „Space Shuttle“stiprintuvus.
Tokiu būdu sukurtas pereinamasis „ersatz-nešiklis“(oficialiai vadinamas SLS I bloku), tačiau, remiantis visais skaičiavimais, jau turės daug rimtesnę keliamoji galia nei eksploatuojamas „Delta IV“ar „Falcon 9 Heavy“, pasiruošę paleisti. Raketos SLS Block I galės į LEO pakelti 70 tonų naudingą krovinį.
Palyginus su SLS koncepcija, rodomi NASA sustabdyti pokyčiai pagal „Constellation“programą - „Ares“(Marsas), kuri iki galo nebuvo sukurta ir 2009 m. Atliko tik vieną bandomąjį skrydį, „Ares 1X“dizaino, kurį sudarė tas pats modifikuotas keturių sekcijų „Space Shuttle“greitintuvas, prie kurio buvo prijungtas bandomasis penktojo segmento įkrovimas ir antrojo etapo prototipo apkrova. Šio bandomojo skrydžio tikslas buvo patikrinti pirmojo kietojo kuro sklidimo etapo veikimą „vieno lazdelės“(„rąsto“) išdėstyme, tačiau kažkas turėjo įvykti bandymų metu, kai buvo atskirtas 1 ir 2 etapai, įvyko neleistinas šuolis pirmame etape, kurį greičiausiai sukėlė perdegimas degalų fragmentų, kuriuos nuplėšė jo smūgis. Kietųjų raketų stiprintuvas galiausiai pasivijo 2-ojo etapo išdėstymą ir jį taranavo.
Po to NASA buvo sutrumpintas gana nesėkmingas bandymas surinkti „naują LEGO“iš senų dalių, „Ares“projektas ir pati „Constellation“atsidūrė nesėkmingų koncepcijų lentynoje ir nuo „Constellation“sukurtų pagrindų., liko tik gana sėkmingas orbitinis pilotuojamas erdvėlaivis. „Orion“, kuris buvo pastatytas pagal vienkartiniams laivams įprastą grąžinimo kapsulės schemą, kuri galutinai nutraukė daugkartinio naudojimo „Space Shuttle“sklandytuvą.
„Orion“erdvėlaivis prieš pirmą kartą paleisdamas raketą „Delta IV“. 2014 m. Gruodžio mėn.
Erdvėlaivio „Orion“skersmuo yra 5,3 metro, erdvėlaivio svoris - apie 25 tonos. Vidinis „Orion“tūris bus 2,5 karto didesnis už vidinį „Apollo“erdvėlaivio tūrį. Laivo kabinos tūris yra apie 9 m³. Dėl tokios įspūdingos orbitinio erdvėlaivio masės ir laisvo vidinio tūrio „Orion“per žemiškas misijas žemomis orbitomis (pavyzdžiui, ekspedicijoje į TKS) gali palaikyti 6 kosmonautus.
Tačiau, kaip jau minėta pradžioje, pagrindinė „Orion“užduotis, kurią ji turėtų iškelti į orbitą, esančią už žemos atskaitos sistemos paleidimo sistemos SLS ribų, yra Jungtinių Valstijų grįžimas prie tolimos Žemės erdvės įvaldymo užduočių ir, visų pirma,, Mėnulis ir Marsas.
Būtent dėl skrydžio į Mėnulį ir, galbūt, į Marsą pagrindinės JAV ir Rusijos pastangos yra skaičiuojamos tobulinant jų erdvėlaivius ir nešančiąsias raketas.
Čia iš esmės patogioje lentelės formoje analizuojamas skirtumas tarp amerikiečių „Orion“ir Rusijos PPTS sistemos.
Pavadinimui PPKS PPTS, žinoma, reikia ką nors įveikti iš karto, bet gerai. Ir apskritai, deja, kol kas su PPTS projektu viskas yra labai sunku.
Todėl, kalbant apie PPTS, kol kas turime tik juokingų parodos nuotraukų. Tačiau iš tikrųjų iki šiol tai buvo daroma siekiant įžeisti mažai …
Yra tik modelis - tarp praeities ir ateities. Yra tik modelis - ir laikykis jo …
Be finansavimo problemų, koncepcijos nesupratimo ir daugybės projektavimo bei inžinerijos problemų, PTS ateitis yra neaiški ir dėl to, kad trūksta tinkamos raketos kai kurioms numatytoms užduotims atlikti. Kaip jau sakiau, kol kas Rusija turi tik „Angara-A5“metalą, kuris LEO gali atnešti ne daugiau kaip 24,5 tonos, to visiškai pakanka misijoms arti žemės, bet visiškai nepakanka tolesniam puolimui Mėnulyje arba Marsas.
Be to, PPTS koncepcija buvo pagrįsta alternatyvos sukūrimu „Rus-M“šeimos raketai „Angara“, kurios darbas taip pat buvo sustabdytas.
„Rus“šeimos raketų projektai, palyginti su tik „Sojuz“ir „Angara“šeimomis.
Pagrindinis „Rus“raketų šeimos tikslas buvo teikti pilotuojamus skrydžius, dėl kurių raketa, esant kitiems lygiaverčiams, turi mažesnę naudingąją apkrovą LEO nei „Angara“raketos. Taip yra dėl to, kad pilotuojamų skrydžių metu vienas iš reikalavimų yra nešančiosios raketos galimybė palikti startą net ir sugedus vienam iš variklių ir reikalavimas užtikrinti skrydžio tęstinumą vėlesnio gedimo atveju. vieno iš variklių - tęsiant erdvėlaivio paleidimą į nuleistą orbitą arba užtikrinant gelbėjimą ir saugų nusileidimą.
Šie reikalavimai, įskaitant specialią paleidimo trajektoriją, dėl kurios įgulos apkrova turėtų būti ne didesnė kaip 12 g bet kokiomis avarinėmis situacijomis ir avarinės gelbėjimo sistemos (SAS) buvimas, žymiai sumažina „ Rusas “pilotuojamoje versijoje.
Be to, konstrukcinis bazinio bloko „Rus“skersmuo 3, 8 metrai buvo pasirinktas remiantis tradiciniu SSRS ir Rusijos nešančiųjų raketų dalių gabenimu geležinkeliu.
Jungtinėse Valstijose sąmoningai, pradedant „Saturno-Apollo“programa, pirmieji raketų etapai buvo atlikti atsižvelgiant į atitinkamo dydžio, atsižvelgiant į galimybę juos gabenti vandens (pakrančių-jūros ir upių) transportu, o tai labai supaprastino atskirų raketų bloko matmenų reikalavimus …
Pirmojo Saturno V etapo pervežimas Perlo upės barža.
Šiandien darbas su SLS ir „Orion“, net ir žlugus „Constellation“, įsibėgėja.
Pabaigus SLS I bloką, kuris bus beveik visiškai pagrįstas esamu kosminių pervežimų atsilikimu, NASA planuoja pereiti į kitą, daug ambicingesnį etapą - SLS bloką II, su tarpiniais sustojimais SLS bloko Ia ir SLS blokas Ib.
LEGO konstravimo galimybė, jei raketų stiprintuvai bus paruošti anksčiau. I blokas, Ia blokas ir II blokas.
LEGO konstravimo galimybė, jei modifikuotas trečiasis etapas yra paruoštas anksčiau. I blokas, Ib blokas ir II blokas.
Raketos „SLS Block Ia“jau turėtų gauti vieną iš perspektyvių raketų paleidimo stiprintuvų: arba iš „Aerojet“žibalo-deguonies AJ1E6 uždaru ciklu, arba iš „Rocketdyne“modifikuotu atviru ciklu F-1 iš „Saturn V“arba tą patį naujame kieto kuro „Juodasis riteris“iš ATK.
Bet kuri iš šių parinkčių galės suteikti „Block Ia“struktūrai 105 tonų keliamąją galią LEO regione, o tai jau prilygsta „Saturn V“ir „Space Shuttle“keliamoji galia (jei skaičiuosime ją kartu su šaudykla)).
Tos pačios užduotys bus išspręstos sukūrus didelio masto ir pritaikytą visos trečiosios kriogeninės pakopos paleidimo sistemos dydžiui, kuris galės papildyti dviejų pakopų I bloko sistemą (paleidimo stiprintuvai ir centrinė pakopa) ant „Space Shuttle“variklių) su trečiuoju etapu, kuris „Block Ia“variantui bus toks, kaip aš jau minėjau, pasiskolintas iš „Delta IV“raketos ir taip pat suteiks SLS iki 105 tonų naudingos apkrovos LEO.
Galiausiai, galutinė „Block II“sistema jau turėtų turėti viso dydžio, masinės gamybos SLS trečiąjį etapą, kuris, kaip ir „Saturn V“antrasis etapas, naudos 5 pažangius „J-2X“variklius ir pristatys 130 tonų naudingos apkrovos LEO.
Tačiau net nepaisant visų šių gudrybių, toks „kosminis LEGO“kainuos apie 500 milijonų dolerių už vieną paleidimą, o tai, žinoma, yra mažiau nei kosminio šaudyklės paleidimo kaina (1,3 milijardo dolerių), tačiau vis tiek yra pakankamai jautrus NASA biudžetui.
Kokias užduotis turėtų išspręsti SLS, ir kodėl NASA neatsižvelgia į „Falcon 9 Heavy“parinktį, kuri, kaip manoma, kainuos 135 milijonus dolerių už vienkartinę degalų perdavimo sistemą ir už 53 tonų naudingos apkrovos LEO?
Reikalas tas, kad NASA taikėsi į Mėnulį, Marsą ir net Jupiterio asteroidus bei palydovus! O „Falcon 9 Heavy“pasirodo esanti per maža raketa tokioms užduotims atlikti …
Branduolinė raketa į Marsą!
Bet tai, žinoma, yra gero atskiro straipsnio tema….
PS. Dar kartą perskaitęs savo straipsnį, pranešu.
Jei kritikuoju šiuolaikinius Rusijos požiūrius į kosmoso tyrinėjimą ir giriu amerikiečius, tai tam yra svarių priežasčių.
2010 m. Amerikos kosmoso tyrimų programos būklė buvo apgailėtina: „Space Shuttle“programa jau turėjo būti uždaryta, „Ares“paleidimas parodė visišką „Constellation“idėjų neatitikimą, visi Amerikos laikraščiai ir žurnalai rašė apie „Rusijos kosmoso vergiją“. JAV.
Tačiau per pastaruosius 5 metus JAV kosmoso pramonė persigrupavo, gavo reikiamą finansavimą ir išmoko gyventi naujomis, atšiauresnėmis sąlygomis.
Ar Rusijos kosmonautika galės tuo pasigirti per 5 metus - ypač atsižvelgiant į tai, kad šie metai atneša mums liūdnas naujienas apie Rus -M ir PPTS LV programų uždarymą, Vostochny kosmodromo paleidimo atidėjimą ir visiškai sumažinti „Roscosmos“finansavimą?
Palauk ir pamatysi. Aš laikau mūsų pirštus kryžiumi.
