Daugkartinio naudojimo raketa ir kosminė sistema paleidimo vietoje. Aukštos temperatūros tyrimų instituto grafika
Šiuolaikinės Rusijos kosmonautikos pagrindas yra praėjusio amžiaus viduryje sukurtos raketos Sojuz ir Protonas. Beveik viskas, kas į kosmosą paleidžiama iš Rusijos kosmodromų, patenka į orbitą šiomis patikimomis, bet gana pasenusiomis mašinomis. Siekdamas atnaujinti raketų parką ir užtikrinti besąlygišką Rusijos prieigą prie visų kosmoso veiklos segmentų, naujausias „Angara“raketų kompleksas pradeda skrydžio bandymų etapą. Tai turbūt vienintelis kosminių raketų kompleksas pasaulyje, turintis platų spektrą erdvėlaivių, sveriančių nuo 4 iki 26 tonų, į kosmosą.
Super sunkūs principai
Artimiausiu metu kosminių transporto priemonių poreikius patenkins raketos „Sojuz“ir „Angara“, tačiau jų keliamoji galia yra nepakankama, kad būtų išspręstos Mėnulio, Marso ir kitų Saulės sistemos planetų tyrinėjimo problemos. Be to, jie apsunkina ekologinę padėtį Amūro regione, nes jų praleisti etapai patenka į Amūro taigą arba į Ochotsko jūros akvatoriją. Akivaizdu, kad ši situacija yra priversta, tai yra mokėjimas už Rusijos kosmoso suvereniteto užtikrinimą. Kokia bus ši išmoka, jei bus priimtas sprendimas sukurti itin sunkias raketas pilotuojamiems skrydžiams į Mėnulį?
Mūsų istorijoje jau buvo tokių raketų: „Energia“ir „N-1“. Pagrindiniai itin sunkios raketos principai buvo nustatyti ir įgyvendinti daugiau nei prieš 50 metų, todėl jai sukurti reikia tik pinigų. Ir jei trečią kartą bus sukurta itin sunki raketa, Amūro regione kasmet bus sukaupta papildomai 320 tonų metalo atliekų su kuro likučiais.
Noras padaryti raketas ekologiškas ir ekonomiškai efektyvias paskatino sugrąžinti pirmąsias raketų pakopas į paleidimo vietą ir jas pakartotinai panaudoti. Atlikus numatytą laiką, žingsniai turėtų nusileisti atmosferoje ir lėktuvui grįžus į paleidimo vietą. Pagal šį principą bus eksploatuojama daugkartinio naudojimo raketa ir kosmoso sistema (MRKS).
MRKS kaip yra
Daugkartinė raketų ir kosmoso sistema buvo pristatyta specialistams ir visuomenei Maskvos aviacijos parodoje 2011 m. Sistemą sudaro keturios daugkartinio naudojimo raketos (MRN) su daugkartinio naudojimo raketų sąrankomis (VRB). Visas spektras MRN, kurių keliamoji galia yra nuo 25 iki 70 tonų, gali būti užbaigtas įvairiais dviejų pagrindinių modulių deriniais: pirmasis modulis yra daugkartinio naudojimo raketų blokas (pirmasis etapas), antrasis modulis yra antrasis vienkartinis raketos etapas.
Konfigūracijoje, kurios keliamoji galia yra iki 25 tonų (vienas VRB ir vienas II pakopos modulis), daugkartinio naudojimo raketa gali paleisti visus šiuolaikiškus ir perspektyvius pilotuojamus ir nepilotuojamus erdvėlaivius. 35 tonų matmenyje (du VRB ir vienas antrojo etapo modulis) MRN leidžia paleisti du telekomunikacijų palydovus į orbitą per vieną paleidimą, pristatant į kosmosą perspektyvių orbitinių stočių modulius ir paleidžiant sunkias automatines stotis, kurios bus naudojamos pirmasis Mėnulio tyrinėjimo ir Marso tyrinėjimo etapas.
Svarbus MRN pranašumas yra galimybė paleisti suporuotai. Norint paleisti du modernius telekomunikacijų palydovus naudojant „Angara“raketą, būtina įsigyti dešimt raketinių variklių, kurių kiekvieno vertė yra 240 milijonų rublių. kiekvienas. Paleidžiant du tuos pačius palydovus naudojant MRN, bus sunaudotas tik vienas variklis, kurio kaina yra 400 milijonų rublių. Vien tik varikliams sutaupoma 600%!
Pirmieji atkuriamųjų raketų vienetų tyrimai buvo atlikti amžiaus pradžioje ir pristatyti „Le Bourget“aviacijos ir kosmoso parodoje kaip Baikalo grįžimo etapo maketas.
Vėliau, preliminariame projektavimo etape, buvo atlikti kuro komponentų parinkimo darbai, sprendžiant terminio šildymo, automatinio nusileidimo ir daugelį kitų problemų. Dešimtys VRB variantų buvo išsamiai išanalizuoti, atlikta išsami techninė ir ekonominė analizė, atsižvelgiant į įvairius vidaus kosmonautikos plėtros scenarijus. Dėl to buvo nustatytas MRKS variantas, kuris labiausiai atitinka visą šiuolaikinių ir perspektyvių užduočių rinkinį.
Daugkartinio paleidimo raketos su daugkartinio naudojimo raketų nusileidimas. Aukštos temperatūros tyrimų instituto grafika
Ant mėlynų dujų
Buvo pasiūlyta daugkartinio naudojimo variklio problemą išspręsti kaip kurą naudojant suskystintas gamtines dujas (SGD). Gamtinės dujos yra pigus, aplinkai nekenksmingas kuras, tinkamiausias naudoti daugkartinio naudojimo varikliuose. Tai patvirtino „Chimmash“dizaino biuras, pavadintas A. M. Isajevas 2011 m. Rugsėjo mėn., Kai buvo išbandytas pirmasis pasaulyje skystą varomą gamtinių dujų raketų variklis. Variklis veikė daugiau nei 3000 sekundžių, o tai atitinka 20 užvedimų. Ją išardžius ir ištyrus agregatų būklę visos naujos techninės idėjos pasitvirtino.
Buvo pasiūlyta išspręsti konstrukcijos šildymo problemą pasirinkus optimalias trajektorijas, kuriose šilumos srautai neįtraukia intensyvaus konstrukcijos kaitinimo. Tai pašalina brangios terminės apsaugos poreikį.
Buvo pasiūlyta išspręsti dviejų VRB automatinio nusileidimo ir integravimo į Rusijos oro erdvę problemą, į valdymo kilpą įtraukiant navigacinę sistemą GLONASS ir automatinę priklausomą stebėjimo sistemą, kuri nebuvo naudojama raketose.
Atsižvelgiant į sukurtos įrangos techninį sudėtingumą ir naujumą, remiantis vidaus ir užsienio patirtimi, yra pagrįsta būtinybė sukurti skrydžio demonstratorių, kuris yra sumažinta VRB kopija. Demonstratorius gali būti pagamintas ir aprūpintas visomis standartinėmis borto sistemomis be jokio specialaus pasiruošimo gamybai. Toks orlaivis leis tikromis skrydžio sąlygomis išbandyti visus pagrindinius techninius sprendimus, įtrauktus į viso dydžio gaminį, taip sumažinant techninę ir finansinę riziką kuriant standartinį gaminį.
Demonstratoriaus išlaidas galima pateisinti dėl jo unikalios galimybės paleisti daugiau nei 10 tonų sveriančius objektus į 80 km aukštį balistine trajektorija, pagreitinant juos iki 7 kartų didesnio nei garso greičio, ir grįžti į aerodromas antram paleidimui. Jos pagrindu sukurtas daugkartinio naudojimo produktas gali turėti didelę reikšmę ne tik hipergarsinių orlaivių kūrėjams.
Lankstumo filosofija
Pirmasis etapas yra didžiausia ir brangiausia raketos dalis. Sumažinus šių etapų gamybą dėl jų pakartotinio naudojimo, galima žymiai sumažinti federalinių agentūrų išlaidas kosminių laivų paleidimui. Preliminarūs skaičiavimai rodo, kad norint sėkmingai įgyvendinti visas esamas ir perspektyvias kosmoso programas, įskaitant nepilotuojamų stočių pristatymą į Mėnulį ir Marsą, pakanka turėti tik 7–9 pakartotinių raketų blokų parką.
MRCS turi lankstumo filosofiją, susijusią su kosmoso programos konjunktūra. Sukūręs MRN, kurio keliamoji galia yra nuo 25 iki 35 tonų, „Roskosmos“gaus sistemą, kuri veiksmingai išspręs šiandienos ir artimiausios ateities problemas. Jei skrydžiams į Mėnulį ar Marsą reikės dislokuoti sunkesnes transporto priemones, klientas turės MRN, kurio keliamoji galia yra iki 70 tonų, o jo sukūrimas nereikalauja didelių išlaidų.
Vienintelė programa, kuriai netinka MRKS, yra pilotuojamų skrydžių į Marsą programa. Tačiau artimiausioje ateityje šie skrydžiai techniškai neįmanomi.
Šiandien kyla iš esmės svarbus klausimas apie raketų kūrimo perspektyvas. Ką sukurti: vienkartinė itin sunki raketa, kuri bus naudojama tik Mėnulio ir Marso programose ir, jei jos bus nutrauktos, išlaidos vėl bus nurašytos; ar sukurti MRCS, kuri ne tik leis įgyvendinti dabartines paleidimo programas už pusantro karto mažesnę kainą nei šiandien, bet ir gali būti naudojama su minimaliais pakeitimais Mėnulio programoje ir Marso tyrimų programoje?
