Koń pociągowy rosyjskiej kosmonautyki XXI wieku

11
Koń pociągowy rosyjskiej kosmonautyki XXI wieku

System rakietowy i kosmiczny wielokrotnego użytku w kompleksie startowym. Graficzny Instytut Badawczy ds. Wysokich Temperatur


Rakiety Sojuz i Proton, które powstały w połowie ubiegłego wieku, stanowią podstawę współczesnej rosyjskiej kosmonautyki. Niemal wszystko, co wystrzeliwuje w kosmos z rosyjskich kosmodromów, jest umieszczane na orbicie przez te niezawodne, ale dość przestarzałe maszyny. Aby unowocześnić flotę rakietową i zapewnić Rosji bezwarunkowy dostęp do wszystkich segmentów działalności kosmicznej, najnowszy system rakietowy Angara wchodzi w fazę testów w locie. Jest to prawdopodobnie jedyny system rakiet kosmicznych na świecie, który ma szerokie możliwości dostarczania pojazdów ważących od 4 do 26 ton w kosmos.

Super ciężkie zasady

Zapotrzebowanie na pojazdy kosmiczne w niedalekiej przyszłości zaspokoi rakiety Sojuz i Angara, ale ich nośność nie wystarcza do rozwiązania problemów eksploracji Księżyca, Marsa i innych planet Układu Słonecznego. Ponadto komplikują sytuację środowiskową w regionie Amur, ponieważ ich zużyte etapy wpadną albo do tajgi amurskiej, albo do Morza Ochockiego. Jest jasne, że ta sytuacja jest wymuszona, jest zapłatą za zapewnienie Rosji suwerenności kosmicznej. Jaka będzie ta opłata, jeśli zostanie podjęta decyzja o stworzeniu superciężkich rakiet do załogowych lotów na Księżyc?

Takie pociski w naszym Historie były już: „Energia” i N-1. Podstawowe zasady superciężkiej rakiety zostały opracowane i wdrożone ponad 50 lat temu, więc do jej stworzenia potrzebne są tylko pieniądze. A jeśli rakieta klasy superciężkiej zostanie stworzona po raz trzeci, w regionie Amuru rocznie zgromadzi się dodatkowe 320 ton zużytego metalu z pozostałościami paliwa.

Chęć uczynienia rakiet przyjaznymi dla środowiska i opłacalnymi doprowadziła do pomysłu zwrócenia pierwszych stopni rakiet do portu kosmicznego i ponownego ich wykorzystania. Po ustaleniu wyznaczonego czasu kroki powinny schodzić w atmosferę i jak samolot wraca na miejsce startu. Zgodnie z tą zasadą eksploatowany będzie system rakietowo-kosmiczny wielokrotnego użytku (MRKS).

MRKS jak to jest

System rakietowy i kosmiczny wielokrotnego użytku został zaprezentowany specjalistom i publiczności na Moscow Aerospace Show w 2011 roku. System składa się z czterech rakiet nośnych wielokrotnego użytku (MRH) ze zwrotnymi jednostkami rakietowymi (RBR). Całą gamę MRN o nośności od 25 do 70 ton można uzupełnić różnymi kombinacjami dwóch głównych modułów: pierwszy moduł to zwrotny zespół rakietowy (pierwszy stopień), drugi moduł to drugi jednorazowy stopień rakietowy.

W konfiguracji o nośności do 25 ton (jeden VRB i jeden moduł II stopnia), rakieta wielokrotnego użytku może wystrzelić wszystkie nowoczesne i zaawansowane załogowe i bezzałogowe statki kosmiczne. W gabarycie 2 ton (dwa VRB i jeden moduł II etapu) MRN pozwala na wyniesienie na orbitę dwóch satelitów telekomunikacyjnych w jednym wystrzeleniu, dostarczenie w kosmos modułów obiecujących stacji orbitalnych oraz wystrzelenie ciężkich stacji automatycznych, które będą wykorzystywane na pierwszym etapie eksploracji Księżyca i badania Marsa.

Niewątpliwą zaletą MPH jest możliwość wykonywania startów sparowanych. Aby wystrzelić dwa nowoczesne satelity telekomunikacyjne za pomocą rakiety Angara, trzeba kupić dziesięć silników rakietowych o wartości 240 mln rubli każdy. każdy. Przy wystrzeliwaniu dwóch takich samych satelitów za pomocą MRN zużyje się tylko jeden silnik, którego koszt szacowany jest na 400 milionów rubli. Oszczędności na samych silnikach to 600%!

Pierwsze badania zwrotnego bloku rakietowego przeprowadzono na początku wieku i zaprezentowano na pokazie lotniczym w Le Bourget w postaci modelu zwrotnego stopnia Bajkał.

Później, na etapie projektowania wstępnego, prowadzono prace nad doborem składników paliwa, rozwiązywaniem problemów ogrzewania termicznego, automatycznego lądowania i wielu innych problemów. Szczegółowo przeanalizowano kilkadziesiąt opcji VRB, przeprowadzono wnikliwą analizę techniczną i ekonomiczną uwzględniającą różne scenariusze rozwoju krajowej kosmonautyki. W rezultacie ustalono wariant MRKS, który najpełniej spełnia cały zestaw współczesnych i przyszłych zadań.


Lądowanie rakiety wielokrotnego użytku ze zwrotnymi jednostkami rakietowymi. Grafika Instytutu Wysokich Temperatur


Na niebieskim gazie

Aby rozwiązać problem silnika wielokrotnego użytku, zaproponowano wykorzystanie jako paliwa skroplonego gazu ziemnego (LNG). Gaz ziemny jest tanim, ekologicznym paliwem, które ma najbardziej odpowiednie właściwości do stosowania w silnikach wielokrotnego użytku. Potwierdzenie tego otrzymano w Biurze Projektowym Chimmash im. A.M. Isajew we wrześniu 2011 r., kiedy testowano pierwszy na świecie silnik rakietowy na płynny gaz ziemny. Silnik pracował ponad 3000 sekund, co odpowiada 20 rozruchom. Po zdemontowaniu i zbadaniu stanu jednostek, wszystkie nowe pomysły techniczne zostały potwierdzone.

Zaproponowano rozwiązanie problemu nagrzewania się konstrukcji poprzez wybór optymalnych trajektorii, w których przepływy ciepła wykluczają intensywne nagrzewanie konstrukcji. Eliminuje to kosztowną ochronę termiczną.

Zadanie automatycznego lądowania dwóch pocisków powietrznych i ich integracji z rosyjską przestrzenią powietrzną proponowano do rozwiązania poprzez włączenie do pętli sterowania systemu nawigacji GLONASS i automatycznego zależnego systemu nadzoru, który nie był stosowany w technologii rakietowej.

Biorąc pod uwagę złożoność techniczną i nowatorstwo tworzonego sprzętu, bazując na doświadczeniach krajowych i zagranicznych, uzasadniona jest konieczność stworzenia demonstratora lotu, który jest skróconą kopią VRB. Demonstrator można wyprodukować i wyposażyć we wszystkie zwykłe systemy pokładowe bez specjalnego przygotowania do produkcji. Taki samolot umożliwi przetestowanie w rzeczywistych warunkach lotu wszystkich kluczowych rozwiązań technicznych zawartych w pełnowymiarowym produkcie, zmniejszając ryzyko techniczne i finansowe przy tworzeniu produktu standardowego.

Koszt demonstratora może być uzasadniony ze względu na jego unikalną zdolność do wystrzeliwania obiektów o masie powyżej 80 ton na wysokość do 10 km po trajektorii balistycznej, przyspieszania ich do prędkości przekraczającej 7 razy prędkość dźwięku i powrotu na lotnisko w celu ponownego startu. Stworzony na jej bazie produkt wielokrotnego użytku może mieć znaczenie nie tylko dla twórców samolotów naddźwiękowych.

Filozofia Elastyczności

Pierwszy stopień to największa i najdroższa część rakiety. Zmniejszając produkcję tych etapów ze względu na ich wielokrotne użytkowanie, możliwe jest znaczne obniżenie kosztów departamentów federalnych związanych z wystrzeliwaniem statków kosmicznych. Ze wstępnych szacunków wynika, że ​​do pomyślnej realizacji wszystkich istniejących i przyszłych programów kosmicznych, w tym dostarczenia automatycznych stacji na Księżyc i Marsa, wystarczy flota zaledwie 7–9 zwrotnych bloków rakietowych.

MRKS ma filozofię elastyczności w odniesieniu do koniunkcji programu kosmicznego. Po stworzeniu MRN o nośności od 25 do 35 ton Roskosmos otrzyma system, który skutecznie rozwiąże problemy dnia dzisiejszego i najbliższej przyszłości. W przypadku konieczności uruchomienia cięższych pojazdów do lotów na Księżyc lub Marsa klient będzie miał do dyspozycji MRN o ładowności do 70 ton, którego stworzenie nie wymaga znacznych kosztów.

Jedynym programem, do którego MRKS się nie nadaje, jest program lotów załogowych na Marsa. Jednak loty te nie są technicznie wykonalne w dającej się przewidzieć przyszłości.

Dziś jest fundamentalnie ważne pytanie o perspektywy rozwoju rakiet nośnych. Co stworzyć: jednorazowa rakieta klasy superciężkiej, która będzie używana tylko w programach Lunar i Mars, a jeśli zostaną zakończone, koszty zostaną ponownie odpisane; Albo stworzyć MRKS, który nie tylko pozwoli na przeprowadzenie obecnych programów startowych w cenie półtora raza niższej niż dzisiaj, ale także będzie mógł być używany z minimalnymi modyfikacjami w programie Lunar i programie eksploracji Marsa?
11 komentarzy
informacja
Drogi Czytelniku, aby móc komentować publikację, musisz login.
  1. Komentarz został usunięty.
  2. +6
    13 września 2013 07:35
    Tak, w kolbach wciąż jest proch. Nie wszystko zostało jeszcze zniszczone przez skutecznych menedżerów...
  3. +1
    13 września 2013 08:18
    Powodzenia deweloperzy!
    Zastanawiam się, kiedy lot będzie pierwszym testem.
  4. 0
    13 września 2013 09:49
    Nie rozumiałem, dlaczego nie można go używać w programie marsjańskim. Jeśli zdecydujesz się latać na silniku jądrowym, automatycznie oznacza to stworzenie statku na orbicie z dwóch bloków. Bloki będą właśnie w parametrach wagowych proponowanych mediów.
  5. Sierżant
    +4
    13 września 2013 10:23
    „Prawie wszystko, co wylatuje w kosmos z rosyjskich kosmodromów, jest umieszczane na orbicie przez te niezawodne, ale dość przestarzałe maszyny”.

    Czy można powiedzieć, że „WSZYSTKO, co startuje w kosmos ze wszystkich portów kosmicznych na planecie (w tej chwili) jest umieszczane na orbicie przez te niezawodne, ale dość przestarzałe maszyny”.
    O ile mi wiadomo, Amerykanie (w tej chwili) używają NASZYCH górnych stopni. Jeśli się mylę - popraw mnie .. :))

    Ale każdy (przede wszystkim amer) w międzyczasie opracowuje coś własnego, aby zaoszczędzić pieniądze, korzystając na tym etapie z NASZYCH rozwiązań.
    Nie skacz? ..Podczas gdy myślimy i decydujemy...
    1. jeka28
      +1
      13 września 2013 22:55
      Cóż, pisanie tak kategorycznie WSZYSTKO zaczyna się „wystrzeliwać na orbitę przez te bardzo niezawodne, ale dość przestarzałe maszyny”. Francuzi mają własne rakiety))
      Amery też częściowo używają naszych, częściowo własnych, ale na naszych silnikach z ZSRR. A może miałeś na myśli stare, ale narodowe wydarzenia?

      i używają go .... ale jest już wiele informacji o obiecujących badaniach od tych samych Amerykanów. Wkrótce podskoczą ((
  6. +4
    13 września 2013 13:01
    Wszyscy rozmawiają, rozmawiają od 20 lat, ale w rzeczywistości nie ma nic, jeśli spojrzysz na to, co zrobiła domowa kosmonautyka w ciągu 20 lat od 1959 do 1979, ogromny skok, ale mamy rozmowy i projekty, niech przynajmniej coś nowego latać.
  7. Kir
    -2
    13 września 2013 16:06
    Ciekawe, co się stało z rozwojem - odkrycie, choć nie nasze, ale związane z tym tematem, tlenu czteroatomowego, wydaje się, że pisali, że jest on bardziej stabilny niż azon, czy to typowe know-how do inwestycji (jeśli dobrze pamiętam Włosi uznali to za perspektywę). Ogólnie rzecz biorąc, nawet jeśli płacze nad niemożliwym, ale po utracie Wszechzwiązkowego Bajkonuru będziemy teraz unikać i wszystko tylko dlatego, że ktoś bardzo chciał zostać panami całej Federacji Rosyjskiej!
  8. Jegor.nic
    0
    13 września 2013 16:21
    „Angara” jest wciąż na tyle prymitywnym produktem, że na jego podstawie można przeprowadzać poważne premiery. Nadal musi trenować na „kotach” przez długi czas, aby zacząć produkować drogi ładunek. Na ten projekt poszły ogromne fundusze, jak piasek, a przez ostatnie 14 lat nie przeprowadzono akceptacji. Ale co z mechanizmem zwrotu finansowania… Tyle o sowieckim zarządzaniu i inżynierii. Jedna strata.
  9. 0
    13 września 2013 20:52
    Obecność bloków zwrotnych musi być m.in. uzasadniona ekonomicznie. Przy 10-15 uruchomieniach rocznie taniej jest zbierać i usuwać upadłe etapy, niż dalej rozwijać, testować, ćwiczyć latami, a jednocześnie ciągle się potykać.
    Czas płynie, a rakiety są testowane i testowane, ...?
    A może to nowy „krój”?
    Niestety w pracach nad Angarą nie czuje się mocnej ręki projektowej, ale widoczny jest tylko „zespół autorów”.
  10. jeka28
    0
    13 września 2013 22:48
    Ech, kiedy to będzie?
  11. Aktualny 72
    0
    14 września 2013 03:22
    Drodzy Rodacy!!! Nie bądźcie pesymistami.Myślę, że mamy wiele mądrych i bystrych głów, które pracują we właściwym kierunku.Wierzę, że z czasem wszystko będzie u nas w porządku.Przepraszam za zamieszanie, piszę najlepiej jak potrafię.