Projekty rakiet wielokrotnego użytku w Rosji: czy mają przyszłość?
Przemysł kosmiczny należy do najbardziej zaawansowanych technologicznie, a jego stan w dużej mierze charakteryzuje ogólny poziom rozwoju przemysłu i technologii w kraju. Dotychczasowy dorobek kosmiczny Rosji w dużej mierze opiera się na dorobku ZSRR. W momencie rozpadu Związku Radzieckiego możliwości kosmiczne ZSRR i Stanów Zjednoczonych były w przybliżeniu porównywalne. W przyszłości sytuacja z astronautyką w Federacji Rosyjskiej zaczęła się stopniowo pogarszać.
Z wyjątkiem usług dostarczania amerykańskich astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS), które powstały w wyniku rezygnacji USA z kosztownego programu promów kosmicznych, Rosja jest gorsza od Stanów Zjednoczonych we wszystkim: praktycznie nie ma udanych dużych projektów naukowych porównywalne z wysyłaniem łazików, rozmieszczaniem teleskopów orbitalnych lub wysyłaniem statków kosmicznych do odległych obiektów w Układzie Słonecznym. Szybki rozwój prywatnych firm komercyjnych doprowadził do znacznego spadku udziału Roskosmosu w rynku startów kosmicznych. Dostarczane do USA rosyjskie silniki RD-180 wkrótce zastąpią amerykańskie silniki BE-4 firmy Blue Origin.
Z dużym prawdopodobieństwem w nadchodzącym roku Stany Zjednoczone odmówią usług Rosji jako „taksówki kosmicznej”, po zakończeniu testów własnego załogowego statku kosmicznego (jednocześnie opracowywane są trzy załogowe statki kosmiczne).
Ostatnim punktem styku między Stanami Zjednoczonymi a Rosją pozostaje ISS, której żywot dobiega końca. Jeśli jakikolwiek krajowy lub międzynarodowy projekt z udziałem Rosji nie zostanie zrealizowany, to pobyt rosyjskich kosmonautów na orbicie stanie się niezwykle epizodyczny.
Głównym ugruntowanym trendem, który w niedalekiej przyszłości powinien doprowadzić do znacznego obniżenia kosztów wyniesienia ładunku na orbitę, jest tworzenie rakiet wielokrotnego użytku. W pewnym stopniu to już się dzieje: deklarowanym celem SpaceX jest dziesięciokrotne obniżenie kosztów wystrzeliwania ładunków na orbitę, aw tej chwili udało się obniżyć cenę około półtora raza.
Trzeba zrozumieć, że nauka o rakietach wielokrotnego użytku w obecnej postaci (z powrotem pierwszego etapu) jest na początkowym etapie rozwoju. Sądząc po zainteresowaniu tym kierunkiem innych firm handlowych, kierunek ten można uznać za niezwykle obiecujący. Przełomem w tym kierunku może być pojawienie się dwustopniowego pojazdu nośnego (LV) BFR z pełną możliwością ponownego wykorzystania obu stopni i oczekiwaną niezawodnością lotów na poziomie nowoczesnych samolotów pasażerskich.
Rosyjski przemysł kosmiczny ma również kilka projektów rakiet nośnych wielokrotnego użytku o różnym stopniu zaawansowania.
Jednym z najaktywniej promowanych projektów rakiet wielokrotnego użytku jest Baikal-Angara. Obiecujący moduł "Bajkał" to wzmacniacz wielokrotnego użytku (MRU) pierwszego stopnia rakiety nośnej Angara, opracowany w GKNPT im. Chruniczow.
W zależności od klasy pocisku (lekki, średni, ciężki) należy użyć jednego, dwóch lub czterech dopalaczy Bajkał wielokrotnego użytku. W wersji light booster Bajkał jest tak naprawdę pierwszym etapem, który zbliża koncepcję rakiety Angara w tej wersji do koncepcji Falcon-9 od SpaceX.
Cechą akceleratora wielokrotnego użytku „Bajkał” jest powrót, realizowany przez samoloty. Po oddokowaniu Bajkał rozkłada w górnej części kadłuba wirujące skrzydło i ląduje na lotnisku, jednocześnie manewrując w odległości około 400 km.
Prezentacja projektu Bajkał
Projekt był krytykowany za to, że jest bardziej złożony i potencjalnie mniej wydajny niż pionowe lądowanie stosowane w projektach zagranicznych. Według Roskosmosu do zapewnienia możliwości powrotu na miejsce startu konieczne jest poziome lądowanie, ale taką samą możliwość zadeklarowano dla rakiety nośnej BFR. Tak, a pierwsze stopnie rakiety nośnej Falcon-9 znajdują się nie dalej niż 600 km od miejsca startu, to znaczy miejsca do ich lądowania mogą być wyposażone w stosunkowo niewielkiej odległości od kosmodromu.
Kolejną wadą koncepcji rakiety nośnej Baikal MRU + Angara jest to, że w wersji średniej i ciężkiej zwracane są tylko dopalacze, utracony zostaje pierwszy stopień (blok centralny) rakiety nośnej. Tak, a jednoczesne lądowanie czterech MRU podczas wystrzeliwania ciężkiej wersji rakiety nośnej może powodować trudności.
Na tle rozwoju projektu Bajkał-Angara dziwnie wyglądają wypowiedzi Aleksandra Miedwiediewa, generalnego projektanta rakiet Angara. Jego zdaniem rakieta może lądować za pomocą silników odrzutowych na wysuwanych wspornikach, takich jak rakieta nośna Falcon-9. Wyposażenie pierwszych stopni rakiet nośnych Angara-A5V i Angara-A3V w nogi do lądowania, system kontroli lądowania, dodatkowe systemy ochrony termicznej i dodatkowe paliwo zwiększy ich masę o około 19 proc. Po ukończeniu Angara-A5V będzie mogła wystrzelić z kosmodromu Wostocznyj 26-27 ton, a nie 37 ton, jak w wersji jednorazowej. W przypadku realizacji tego projektu koszt wystrzelenia ładunku za pomocą Angary powinien zostać zmniejszony o 22-37%, przy czym maksymalna dopuszczalna liczba wystrzeleń pierwszych stopni rakiety nośnej nie jest wskazana.
Biorąc pod uwagę wypowiedzi przedstawicieli Roskosmosu o możliwości stworzenia we współpracy z S7 Space rakiety nośnej Sojuz-7 w wersji wielokrotnego użytku, można stwierdzić, że Rosja nie zdecydowała się jeszcze ostatecznie na projekt rakiety nośnej wielokrotnego użytku. Jednak projekt Bajkał MRU jest stopniowo rozwijany. Jego rozwojem zajmuje się eksperymentalny zakład budowy maszyn imienia V. M. Myasishcheva. Testowy lot poziomy demonstratora planowany jest na 2020 rok, wtedy powinien osiągnąć prędkość ok. 6,5 m. W przyszłości MRU zostanie wystrzelony z balonu, z wysokości 48 km.
We wrześniu 2018 r. Igor Radugin, pierwszy zastępca generalnego projektanta - główny projektant pojazdów nośnych firmy Energia Rocket and Space Corporation, który kierował rozwojem nowej rosyjskiej rakiety nośnej Sojuz-5 i superciężkiej rakiety Jenisej, odszedł ze stanowiska i poszedł do pracy do prywatnej firmy S7 Space. Według niego S7 Space planuje stworzyć rakietę Sojuz-7 na bazie rozwijanej przez Roscosmos jednorazowej rakiety Sojuz-5, która z kolei jest ideologicznym następcą odnoszącej sukcesy radzieckiej rakiety Zenit.
Podobnie jak w rakiecie Falcon-9, w rakiecie Sojuz-7 planowany jest powrót pierwszego stopnia za pomocą rakietowo-dynamicznego manewru i pionowego lądowania z wykorzystaniem silników rakietowych. Dla platformy Sea Launch planowane jest opracowanie wersji Sojuz-7SL. Jako silnik rakiety nośnej Sojuz-7 planuje się zastosować sprawdzony silnik RD-171 (najprawdopodobniej jego modyfikację RD-171MV), który może być ponownie użyty do dwudziestu razy (10 lotów i 10 oparzeń). S7 Space planuje wdrożyć swój rozwój w ciągu 5-6 lat. W tej chwili rakietę nośną Sojuz-7 można uznać za najbardziej realistyczny projekt rakiety nośnej wielokrotnego użytku w Rosji.
Firma "Lin Industrial" projektuje bardzo małą rakietę suborbitalną "Teiya", zaprojektowaną do startu do warunkowej granicy kosmicznej 100 km z późniejszym powrotem.
Pomimo skromnej charakterystyki projektu, może dostarczyć technologii niezbędnych do stworzenia w przyszłości rakiety nośnej o wyższych osiągach, zwłaszcza że Lin Industrial równolegle pracuje nad projektem jednorazowej ultramałej rakiety nośnej Taimyr.
Za jeden z najciekawszych i najbardziej nowatorskich projektów można uznać jednostopniową rakietę nośną wielokrotnego użytku z pionowym startem i lądowaniem „Korona”, którą opracowało Państwowe Centrum Rakietowe (GRC) im. Makeev w okresie od 1992 do 2012 roku. W miarę rozwoju projektu rozważano wiele opcji pojazdu nośnego Korona, aż do powstania najbardziej optymalnej wersji ostatecznej.
Ostateczna wersja rakiety nośnej Korona ma wystrzelić ładunek o masie 6-12 ton na niską orbitę okołoziemską na wysokość około 200-500 km. Oczekuje się, że masa startowa pojazdu nośnego wyniesie około 280-290 ton. Jako silnik miał wykorzystywać klinowo-powietrzny silnik rakietowy na paliwo ciekłe (LRE) na parze paliwowo-wodorowej + tlenowej. Jako ochronę termiczną planuje się wykorzystanie ulepszonej ochrony termicznej orbitalnego statku kosmicznego Buran.
Osiowosymetryczny stożkowy kształt kadłuba ma dobrą aerodynamikę podczas poruszania się z dużymi prędkościami, co pozwala rakietie nośnej Korona wylądować w punkcie startowym. To z kolei umożliwia wystrzelenie rakiety nośnej Korona zarówno z platform naziemnych, jak i morskich. Podczas opadania w górnych warstwach atmosfery rakieta nośna wykonuje aerodynamiczne hamowanie i manewrowanie, a na końcowym etapie, zbliżając się do miejsca lądowania, skręca rufą w dół i ląduje za pomocą silnika rakietowego na wbudowanych amortyzatorach. Przypuszczalnie rakieta nośna Korona może być użyta nawet 100 razy, przy czym wymiana poszczególnych elementów konstrukcyjnych odbywa się co 25 lotów.
Według dewelopera wejście w fazę eksploatacji próbnej zajmie około 7 lat i 2 miliardy dolarów, a nie tyle możliwości uzyskania tak rewolucyjnego kompleksu.
W tej chwili GRC im. Makeev można uznać za jedno z najbardziej kompetentnych przedsiębiorstw w dziedzinie nauki o rakietach, które maksymalnie zachowało swój potencjał po rozpadzie ZSRR. To oni stworzyli jeden z najskuteczniejszych międzykontynentalnych pocisków balistycznych (ICBM) „Sineva” i powierzono im stworzenie międzykontynentalnej międzykontynentalnej rakiety balistycznej „Sarmat”, zastępującej słynnego „Szatana”. Zakończenie tworzenia międzykontynentalnej rakiety balistycznej "Sarmat" w latach 2020-2021 otwiera szansę na przyciągnięcie src. Makeev do projektów kosmicznych.
Mówiąc o mankamentach projektu Korona, można założyć, że przede wszystkim będzie to konieczność stworzenia infrastruktury do dostarczania i magazynowania ciekłego wodoru, a także wszelkie problemy i zagrożenia związane z jego wykorzystaniem. Niewykluczone, że najlepszym rozwiązaniem byłaby rezygnacja z jednostopniowej rakiety nośnej Korona i wdrożenie kompleksu dwustopniowego w pełni wielokrotnego użytku na paliwo metanowe. Na przykład na podstawie opracowanego silnika tlenowo-metanowego RD-169 lub jego modyfikacji. W takim przypadku pierwszy stopień mógłby być wykorzystany osobno do wystrzelenia określonego ładunku na wysokość około 100 km.
Z drugiej strony, z ciekłego wodoru, podobnie jak z paliwa rakietowego, najprawdopodobniej nie ma dokąd pójść. W wielu projektach, w zależności od tego, czy pierwszym etapem jest metan czy nafta, w drugim etapie stosowane są silniki wodorowo-tlenowe. W tym kontekście należy przypomnieć silniki trójskładnikowe, takie jak na przykład trójskładnikowy silnik dwutrybowy RD0750 opracowywany przez Biuro Projektowe Automatyki Chemicznej (KBKhA). W pierwszym trybie silnik RD0750 pracuje na tlenie i nafcie z dodatkiem 6% wodoru, w drugim trybie na tlenie i wodorze. Taki silnik można też zaimplementować do zestawu wodór + metan + tlen i niewykluczone, że okaże się to jeszcze prostsze niż w wersji z naftą.
Który z tych projektów mógłby być pierwszą rosyjską rakietą wielokrotnego użytku? Projekt Bajkał-Angara, mimo rozgłosu, można uznać za najmniej interesujący. Po pierwsze, wieloletnie zamieszanie z samą rodziną rakiet nośnych Angara już odciska swoje piętno, a po drugie, wiele pytań budzi też koncepcja zwrotu MRU drogą powietrzną. Jeśli mówimy o opcji lekkiej, gdy MRU jest właściwie pierwszym stopniem, to w porządku, a jeśli mówimy o opcjach średnich i ciężkich z dwoma/czterema MRU i utratą pierwszego i drugiego stopnia, to pomysł wygląda bardzo dziwny. Dyskusja o pionowym lądowaniu rakiety nośnej Angara najprawdopodobniej tak pozostanie lub zostanie zrealizowana, gdy reszta świata będzie już latać na antygrawitacji lub antymaterii.
Stworzenie wielorazowej wersji rakiety nośnej Sojuz-7 przez prywatną firmę S7 Space we współpracy z Roskosmosem wydaje się bardziej optymistyczne, zwłaszcza że projektowana superciężka rakieta nośna Jenisej powstanie na tych samych silnikach, co potencjalnie pozwoli przenieść technologii „wielokrotnego użytku”. Pamiętając jednak epopeję z „Yo-mobile”, i ten projekt może pójść na śmietnik Historie. Inną kwestią jest wstępne zastosowanie silników tlenowo-naftowych w rakietach nośnych Sojuz-5, Sojuz-7 i Jenisej. Zalety i perspektywy metanu jako paliwa rakietowego są oczywiste i konieczne jest skoncentrowanie wysiłków na przejściu do tej technologii - stworzeniu dławionego metanowego silnika rakietowego wielokrotnego użytku, zamiast tworzenia kolejnej „najpotężniejszej na świecie” tlenowo-naftowej silnik, który za 5-10 lat przestanie mieć znaczenie.
Projekt „Korona” w tej sytuacji można uznać za „czarnego konia”. Jak wspomniano powyżej, GRC im. Makeeva ma wysokie kompetencje i przy odpowiednim finansowaniu mogłaby równie dobrze stworzyć jednostopniową lub dwustopniową rakietę nośną wielokrotnego użytku w okresie od 2021 do 2030 roku, po zakończeniu prac nad międzykontynentalną rakietą balistyczną Sarmat. Ze wszystkich możliwych opcji projekt Corona ma potencjał, aby być najbardziej innowacyjnym, zdolnym do stworzenia rezerwy dla kolejnych generacji rakiet nośnych.
Pojawienie się rakiety nośnej Falcon-9 wielokrotnego użytku pokazało, że rozpoczęła się nowa bitwa o przestrzeń kosmiczną, w której szybko zostaliśmy w tyle. Nie ulega wątpliwości, że po uzyskaniu jednostronnej przewagi w kosmosie Stany Zjednoczone, a niewykluczone, że pójdą za nimi Chiny, rozpoczną szybką militaryzację. Niski koszt wyniesienia ładunków na orbitę, zapewniany przez rakiety nośne wielokrotnego użytku, sprawi, że przestrzeń kosmiczna stanie się atrakcyjną inwestycją dla sektora komercyjnego, co jeszcze bardziej przyspieszy wyścig kosmiczny.
W związku z powyższym chciałbym wyrazić nadzieję, że kierownictwo naszego kraju zdaje sobie sprawę ze znaczenia rozwoju technologii kosmicznej w kontekście jeśli nie cywilnego, to przynajmniej wojskowego wykorzystania, i zainwestuje niezbędne środki w rozwój obiecującej przestrzeni kosmicznej technologii, a nie przy budowie innego stadionu lub parku rozrywki, zapewniając odpowiednią kontrolę nad ich przeznaczeniem.
Z wyjątkiem usług dostarczania amerykańskich astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS), które powstały w wyniku rezygnacji USA z kosztownego programu promów kosmicznych, Rosja jest gorsza od Stanów Zjednoczonych we wszystkim: praktycznie nie ma udanych dużych projektów naukowych porównywalne z wysyłaniem łazików, rozmieszczaniem teleskopów orbitalnych lub wysyłaniem statków kosmicznych do odległych obiektów w Układzie Słonecznym. Szybki rozwój prywatnych firm komercyjnych doprowadził do znacznego spadku udziału Roskosmosu w rynku startów kosmicznych. Dostarczane do USA rosyjskie silniki RD-180 wkrótce zastąpią amerykańskie silniki BE-4 firmy Blue Origin.
Rosyjski silnik RD-180 i amerykański BE-4, napędzany parą paliwową metan + tlen
Z dużym prawdopodobieństwem w nadchodzącym roku Stany Zjednoczone odmówią usług Rosji jako „taksówki kosmicznej”, po zakończeniu testów własnego załogowego statku kosmicznego (jednocześnie opracowywane są trzy załogowe statki kosmiczne).
Obiecujący amerykański załogowy statek kosmiczny SpaceX Dragon V2, Boeing CST-100 i Sierra Nevada Dream Chaser (ten ostatni wycofał się z konkursu NASA, ale równie dobrze może zostać zrealizowany z własnej inicjatywy)
Ostatnim punktem styku między Stanami Zjednoczonymi a Rosją pozostaje ISS, której żywot dobiega końca. Jeśli jakikolwiek krajowy lub międzynarodowy projekt z udziałem Rosji nie zostanie zrealizowany, to pobyt rosyjskich kosmonautów na orbicie stanie się niezwykle epizodyczny.
Głównym ugruntowanym trendem, który w niedalekiej przyszłości powinien doprowadzić do znacznego obniżenia kosztów wyniesienia ładunku na orbitę, jest tworzenie rakiet wielokrotnego użytku. W pewnym stopniu to już się dzieje: deklarowanym celem SpaceX jest dziesięciokrotne obniżenie kosztów wystrzeliwania ładunków na orbitę, aw tej chwili udało się obniżyć cenę około półtora raza.
Trzeba zrozumieć, że nauka o rakietach wielokrotnego użytku w obecnej postaci (z powrotem pierwszego etapu) jest na początkowym etapie rozwoju. Sądząc po zainteresowaniu tym kierunkiem innych firm handlowych, kierunek ten można uznać za niezwykle obiecujący. Przełomem w tym kierunku może być pojawienie się dwustopniowego pojazdu nośnego (LV) BFR z pełną możliwością ponownego wykorzystania obu stopni i oczekiwaną niezawodnością lotów na poziomie nowoczesnych samolotów pasażerskich.
Rosyjski przemysł kosmiczny ma również kilka projektów rakiet nośnych wielokrotnego użytku o różnym stopniu zaawansowania.
„Bajkał”
Jednym z najaktywniej promowanych projektów rakiet wielokrotnego użytku jest Baikal-Angara. Obiecujący moduł "Bajkał" to wzmacniacz wielokrotnego użytku (MRU) pierwszego stopnia rakiety nośnej Angara, opracowany w GKNPT im. Chruniczow.
MRU „Bajkał”
W zależności od klasy pocisku (lekki, średni, ciężki) należy użyć jednego, dwóch lub czterech dopalaczy Bajkał wielokrotnego użytku. W wersji light booster Bajkał jest tak naprawdę pierwszym etapem, który zbliża koncepcję rakiety Angara w tej wersji do koncepcji Falcon-9 od SpaceX.
Uruchom pojazd „Angara A1-B” na podstawie MRU „Bajkał”
Cechą akceleratora wielokrotnego użytku „Bajkał” jest powrót, realizowany przez samoloty. Po oddokowaniu Bajkał rozkłada w górnej części kadłuba wirujące skrzydło i ląduje na lotnisku, jednocześnie manewrując w odległości około 400 km.
Prezentacja projektu Bajkał
Projekt był krytykowany za to, że jest bardziej złożony i potencjalnie mniej wydajny niż pionowe lądowanie stosowane w projektach zagranicznych. Według Roskosmosu do zapewnienia możliwości powrotu na miejsce startu konieczne jest poziome lądowanie, ale taką samą możliwość zadeklarowano dla rakiety nośnej BFR. Tak, a pierwsze stopnie rakiety nośnej Falcon-9 znajdują się nie dalej niż 600 km od miejsca startu, to znaczy miejsca do ich lądowania mogą być wyposażone w stosunkowo niewielkiej odległości od kosmodromu.
Kolejną wadą koncepcji rakiety nośnej Baikal MRU + Angara jest to, że w wersji średniej i ciężkiej zwracane są tylko dopalacze, utracony zostaje pierwszy stopień (blok centralny) rakiety nośnej. Tak, a jednoczesne lądowanie czterech MRU podczas wystrzeliwania ciężkiej wersji rakiety nośnej może powodować trudności.
Na tle rozwoju projektu Bajkał-Angara dziwnie wyglądają wypowiedzi Aleksandra Miedwiediewa, generalnego projektanta rakiet Angara. Jego zdaniem rakieta może lądować za pomocą silników odrzutowych na wysuwanych wspornikach, takich jak rakieta nośna Falcon-9. Wyposażenie pierwszych stopni rakiet nośnych Angara-A5V i Angara-A3V w nogi do lądowania, system kontroli lądowania, dodatkowe systemy ochrony termicznej i dodatkowe paliwo zwiększy ich masę o około 19 proc. Po ukończeniu Angara-A5V będzie mogła wystrzelić z kosmodromu Wostocznyj 26-27 ton, a nie 37 ton, jak w wersji jednorazowej. W przypadku realizacji tego projektu koszt wystrzelenia ładunku za pomocą Angary powinien zostać zmniejszony o 22-37%, przy czym maksymalna dopuszczalna liczba wystrzeleń pierwszych stopni rakiety nośnej nie jest wskazana.
Biorąc pod uwagę wypowiedzi przedstawicieli Roskosmosu o możliwości stworzenia we współpracy z S7 Space rakiety nośnej Sojuz-7 w wersji wielokrotnego użytku, można stwierdzić, że Rosja nie zdecydowała się jeszcze ostatecznie na projekt rakiety nośnej wielokrotnego użytku. Jednak projekt Bajkał MRU jest stopniowo rozwijany. Jego rozwojem zajmuje się eksperymentalny zakład budowy maszyn imienia V. M. Myasishcheva. Testowy lot poziomy demonstratora planowany jest na 2020 rok, wtedy powinien osiągnąć prędkość ok. 6,5 m. W przyszłości MRU zostanie wystrzelony z balonu, z wysokości 48 km.
Koncepcja aparatury badawczej MRU „Bajkał”
Sojuz-7
We wrześniu 2018 r. Igor Radugin, pierwszy zastępca generalnego projektanta - główny projektant pojazdów nośnych firmy Energia Rocket and Space Corporation, który kierował rozwojem nowej rosyjskiej rakiety nośnej Sojuz-5 i superciężkiej rakiety Jenisej, odszedł ze stanowiska i poszedł do pracy do prywatnej firmy S7 Space. Według niego S7 Space planuje stworzyć rakietę Sojuz-7 na bazie rozwijanej przez Roscosmos jednorazowej rakiety Sojuz-5, która z kolei jest ideologicznym następcą odnoszącej sukcesy radzieckiej rakiety Zenit.
Uruchom pojazd „Sojuz-5”
Podobnie jak w rakiecie Falcon-9, w rakiecie Sojuz-7 planowany jest powrót pierwszego stopnia za pomocą rakietowo-dynamicznego manewru i pionowego lądowania z wykorzystaniem silników rakietowych. Dla platformy Sea Launch planowane jest opracowanie wersji Sojuz-7SL. Jako silnik rakiety nośnej Sojuz-7 planuje się zastosować sprawdzony silnik RD-171 (najprawdopodobniej jego modyfikację RD-171MV), który może być ponownie użyty do dwudziestu razy (10 lotów i 10 oparzeń). S7 Space planuje wdrożyć swój rozwój w ciągu 5-6 lat. W tej chwili rakietę nośną Sojuz-7 można uznać za najbardziej realistyczny projekt rakiety nośnej wielokrotnego użytku w Rosji.
„Theia”
Firma "Lin Industrial" projektuje bardzo małą rakietę suborbitalną "Teiya", zaprojektowaną do startu do warunkowej granicy kosmicznej 100 km z późniejszym powrotem.
Suborbitalny pojazd nośny wielokrotnego użytku „Teiya”
Pomimo skromnej charakterystyki projektu, może dostarczyć technologii niezbędnych do stworzenia w przyszłości rakiety nośnej o wyższych osiągach, zwłaszcza że Lin Industrial równolegle pracuje nad projektem jednorazowej ultramałej rakiety nośnej Taimyr.
Uruchom pojazd „Taimyr”
"Korona"
Za jeden z najciekawszych i najbardziej nowatorskich projektów można uznać jednostopniową rakietę nośną wielokrotnego użytku z pionowym startem i lądowaniem „Korona”, którą opracowało Państwowe Centrum Rakietowe (GRC) im. Makeev w okresie od 1992 do 2012 roku. W miarę rozwoju projektu rozważano wiele opcji pojazdu nośnego Korona, aż do powstania najbardziej optymalnej wersji ostatecznej.
Opracowywane są warianty konstrukcyjne rakiety nośnej Korona
Ostateczna wersja rakiety nośnej Korona ma wystrzelić ładunek o masie 6-12 ton na niską orbitę okołoziemską na wysokość około 200-500 km. Oczekuje się, że masa startowa pojazdu nośnego wyniesie około 280-290 ton. Jako silnik miał wykorzystywać klinowo-powietrzny silnik rakietowy na paliwo ciekłe (LRE) na parze paliwowo-wodorowej + tlenowej. Jako ochronę termiczną planuje się wykorzystanie ulepszonej ochrony termicznej orbitalnego statku kosmicznego Buran.
Osiowosymetryczny stożkowy kształt kadłuba ma dobrą aerodynamikę podczas poruszania się z dużymi prędkościami, co pozwala rakietie nośnej Korona wylądować w punkcie startowym. To z kolei umożliwia wystrzelenie rakiety nośnej Korona zarówno z platform naziemnych, jak i morskich. Podczas opadania w górnych warstwach atmosfery rakieta nośna wykonuje aerodynamiczne hamowanie i manewrowanie, a na końcowym etapie, zbliżając się do miejsca lądowania, skręca rufą w dół i ląduje za pomocą silnika rakietowego na wbudowanych amortyzatorach. Przypuszczalnie rakieta nośna Korona może być użyta nawet 100 razy, przy czym wymiana poszczególnych elementów konstrukcyjnych odbywa się co 25 lotów.
Koncepcja rakiety nośnej wielokrotnego użytku „Korona”
Według dewelopera wejście w fazę eksploatacji próbnej zajmie około 7 lat i 2 miliardy dolarów, a nie tyle możliwości uzyskania tak rewolucyjnego kompleksu.
W tej chwili GRC im. Makeev można uznać za jedno z najbardziej kompetentnych przedsiębiorstw w dziedzinie nauki o rakietach, które maksymalnie zachowało swój potencjał po rozpadzie ZSRR. To oni stworzyli jeden z najskuteczniejszych międzykontynentalnych pocisków balistycznych (ICBM) „Sineva” i powierzono im stworzenie międzykontynentalnej międzykontynentalnej rakiety balistycznej „Sarmat”, zastępującej słynnego „Szatana”. Zakończenie tworzenia międzykontynentalnej rakiety balistycznej "Sarmat" w latach 2020-2021 otwiera szansę na przyciągnięcie src. Makeev do projektów kosmicznych.
Mówiąc o mankamentach projektu Korona, można założyć, że przede wszystkim będzie to konieczność stworzenia infrastruktury do dostarczania i magazynowania ciekłego wodoru, a także wszelkie problemy i zagrożenia związane z jego wykorzystaniem. Niewykluczone, że najlepszym rozwiązaniem byłaby rezygnacja z jednostopniowej rakiety nośnej Korona i wdrożenie kompleksu dwustopniowego w pełni wielokrotnego użytku na paliwo metanowe. Na przykład na podstawie opracowanego silnika tlenowo-metanowego RD-169 lub jego modyfikacji. W takim przypadku pierwszy stopień mógłby być wykorzystany osobno do wystrzelenia określonego ładunku na wysokość około 100 km.
Z drugiej strony, z ciekłego wodoru, podobnie jak z paliwa rakietowego, najprawdopodobniej nie ma dokąd pójść. W wielu projektach, w zależności od tego, czy pierwszym etapem jest metan czy nafta, w drugim etapie stosowane są silniki wodorowo-tlenowe. W tym kontekście należy przypomnieć silniki trójskładnikowe, takie jak na przykład trójskładnikowy silnik dwutrybowy RD0750 opracowywany przez Biuro Projektowe Automatyki Chemicznej (KBKhA). W pierwszym trybie silnik RD0750 pracuje na tlenie i nafcie z dodatkiem 6% wodoru, w drugim trybie na tlenie i wodorze. Taki silnik można też zaimplementować do zestawu wodór + metan + tlen i niewykluczone, że okaże się to jeszcze prostsze niż w wersji z naftą.
Dwumodowy silnik trójskładnikowy RD0750
„Bajkał-Angara”, „Sojuz-7” czy „Korona”?
Który z tych projektów mógłby być pierwszą rosyjską rakietą wielokrotnego użytku? Projekt Bajkał-Angara, mimo rozgłosu, można uznać za najmniej interesujący. Po pierwsze, wieloletnie zamieszanie z samą rodziną rakiet nośnych Angara już odciska swoje piętno, a po drugie, wiele pytań budzi też koncepcja zwrotu MRU drogą powietrzną. Jeśli mówimy o opcji lekkiej, gdy MRU jest właściwie pierwszym stopniem, to w porządku, a jeśli mówimy o opcjach średnich i ciężkich z dwoma/czterema MRU i utratą pierwszego i drugiego stopnia, to pomysł wygląda bardzo dziwny. Dyskusja o pionowym lądowaniu rakiety nośnej Angara najprawdopodobniej tak pozostanie lub zostanie zrealizowana, gdy reszta świata będzie już latać na antygrawitacji lub antymaterii.
Stworzenie wielorazowej wersji rakiety nośnej Sojuz-7 przez prywatną firmę S7 Space we współpracy z Roskosmosem wydaje się bardziej optymistyczne, zwłaszcza że projektowana superciężka rakieta nośna Jenisej powstanie na tych samych silnikach, co potencjalnie pozwoli przenieść technologii „wielokrotnego użytku”. Pamiętając jednak epopeję z „Yo-mobile”, i ten projekt może pójść na śmietnik Historie. Inną kwestią jest wstępne zastosowanie silników tlenowo-naftowych w rakietach nośnych Sojuz-5, Sojuz-7 i Jenisej. Zalety i perspektywy metanu jako paliwa rakietowego są oczywiste i konieczne jest skoncentrowanie wysiłków na przejściu do tej technologii - stworzeniu dławionego metanowego silnika rakietowego wielokrotnego użytku, zamiast tworzenia kolejnej „najpotężniejszej na świecie” tlenowo-naftowej silnik, który za 5-10 lat przestanie mieć znaczenie.
Metan LRE RD0162, opracowany przez KBKhA, na podstawie którego planowane jest stworzenie RD-169
Projekt „Korona” w tej sytuacji można uznać za „czarnego konia”. Jak wspomniano powyżej, GRC im. Makeeva ma wysokie kompetencje i przy odpowiednim finansowaniu mogłaby równie dobrze stworzyć jednostopniową lub dwustopniową rakietę nośną wielokrotnego użytku w okresie od 2021 do 2030 roku, po zakończeniu prac nad międzykontynentalną rakietą balistyczną Sarmat. Ze wszystkich możliwych opcji projekt Corona ma potencjał, aby być najbardziej innowacyjnym, zdolnym do stworzenia rezerwy dla kolejnych generacji rakiet nośnych.
Pojawienie się rakiety nośnej Falcon-9 wielokrotnego użytku pokazało, że rozpoczęła się nowa bitwa o przestrzeń kosmiczną, w której szybko zostaliśmy w tyle. Nie ulega wątpliwości, że po uzyskaniu jednostronnej przewagi w kosmosie Stany Zjednoczone, a niewykluczone, że pójdą za nimi Chiny, rozpoczną szybką militaryzację. Niski koszt wyniesienia ładunków na orbitę, zapewniany przez rakiety nośne wielokrotnego użytku, sprawi, że przestrzeń kosmiczna stanie się atrakcyjną inwestycją dla sektora komercyjnego, co jeszcze bardziej przyspieszy wyścig kosmiczny.
W związku z powyższym chciałbym wyrazić nadzieję, że kierownictwo naszego kraju zdaje sobie sprawę ze znaczenia rozwoju technologii kosmicznej w kontekście jeśli nie cywilnego, to przynajmniej wojskowego wykorzystania, i zainwestuje niezbędne środki w rozwój obiecującej przestrzeni kosmicznej technologii, a nie przy budowie innego stadionu lub parku rozrywki, zapewniając odpowiednią kontrolę nad ich przeznaczeniem.
informacja