Lunarni i marsovski programi Rusije trebaju superteška dostavna vozila
Danas je prodor u duboki svemir, proglašen u ruskim i američkim naprednim svemirskim programima, međutim, poput aktivnosti u svemiru blizu zemlje, neraskidivo povezan s stvaranjem pouzdanih, ekonomičnih, višenamjenskih transportnih sustava. Štoviše, moraju biti prikladni za rješavanje vrlo širokog spektra civilnih i vojnih zadataka. Očigledno, Rusija bi trebala obratiti pozornost na stvaranje svemirskog teškog transporta za višekratnu upotrebu.
Danas se ruska svemirska misao konačno preorijentirala na ekspedicije na daljinu. Govorimo o postupnom istraživanju Mjeseca - programu koji nije vraćen 40 godina. U dalekoj budućnosti - letovi s posadom na Mars. U ovom slučaju nećemo raspravljati o gore spomenutim programima, ali imajte na umu da ne možemo bez teških lansirnih vozila sposobnih lansirati stotine tona korisnog tereta u nisku orbitu.
Angara i Jenisej
Ni vojni aspekt ne vodi nigdje. Temeljni element američkog sustava obrane svemirskim raketama, koji je već postao praktički stvarnost, bit će transportni sustav sposoban isporučiti brojne borbene platforme, satelite za promatranje i upravljanje do Zemljine orbite. Također bi trebao predvidjeti sprječavanje i popravak ovih vozila izravno u svemiru.
Općenito, osmišljen je sustav kolosalnog energetskog potencijala. Uostalom, samo jedna borbena platforma s laserom na vodikovom fluoridu od 60 megavata ima procijenjenu težinu od 800 tona. No, učinkovitost oružja s usmjerenom energijom može biti visoka samo ako je više takvih platformi raspoređeno u orbiti. Jasno je da će ukupni promet tereta sljedeće serije "ratova zvijezda" iznositi desetke tisuća tona, koje se moraju sustavno isporučivati u svemir blizu zemlje. Ali to nije sve.
Danas svemirski izviđački kompleksi igraju ključnu ulogu u korištenju visokopreciznog oružja na Zemlji. To prisiljava i Sjedinjene Države i Rusiju da stalno povećavaju i poboljšavaju svoje orbitalne skupine. Štoviše, visokotehnološka priroda svemirskih letjelica istovremeno zahtijeva osiguravanje njihovog orbitalnog popravka.
No, vratimo se lunarnoj temi. Krajem siječnja, kada su se planirali opsežna istraživanja Mjeseca s izgledom da se tamo postavi naseljena baza, čelnik vodeće domaće svemirske korporacije Energia, Vitaly Lopota, govorio je o mogućnosti leta na Mjesec s gledište lansirnih vozila.
Slanje ekspedicija na Mjesec nemoguće je bez stvaranja superteških lansirnih vozila nosivosti 74-140 tona, dok najmoćnija ruska raketa Proton u orbitu stavlja 23 tone. “Za let na Mjesec i povratak natrag potrebno vam je lansiranje s dva lansiranja-dvije rakete nosivosti 75 tona, let s jednim lansiranjem do Mjeseca i natrag bez slijetanja je 130-140 tona. Uzmemo li za bazu raketu od 75 tona, tada je praktična misija na Mjesec s slijetanjem shema s osam lansiranja. Ako raketa ima nosivost manju od 75 tona, kako sugeriraju - 25-30 tona, tada razvoj čak i Mjeseca postaje apsurdan”, rekao je Lopota govoreći na Royal Readings na Moskovskom državnom tehničkom sveučilištu Bauman.
Denis Lyskov, državni tajnik, zamjenik čelnika Roscosmosa, govorio je o potrebi da se sredinom svibnja pojavi teški prijevoznik. Rekao je da trenutno Roskosmos, zajedno s Ruskom akademijom znanosti, priprema program istraživanja svemira, koji će postati sastavni dio sljedećeg Federalnog svemirskog programa Rusije za razdoblje 2016–2025. “Da bismo zaista govorili o letu do Mjeseca, potreban nam je nosač superteške klase nosivosti oko 80 tona. Sada je ovaj projekt u fazi razvoja, u bliskoj budućnosti pripremit ćemo potrebne dokumente kako bismo ih dostavili vladi”, naglasio je Lyskov.
Do danas je najveća ruska raketa u pogonu Proton, nosivosti 23 tone na niskoj orbiti i 3,7 tona na geostacionarnoj orbiti. Rusija trenutno razvija obitelj projektila Angara nosivosti od 1,5 do 35 tona. Nažalost, stvaranje ove tehnologije pretvorilo se u pravu dugoročnu izgradnju, a prvo lansiranje odgođeno je dugi niz godina, uključujući i zbog neslaganja s Kazahstanom. Sada se očekuje da će "Angara" poletjeti početkom ljeta s kozmodroma Plesetsk u lakoj konfiguraciji. Prema riječima čelnika Roscosmosa, planira se stvaranje teške verzije Angare sposobne za lansiranje 25 tona korisnog tereta u nisku orbitu.
No, takvi pokazatelji, kako vidimo, daleko su od dovoljnih za provedbu programa međuplanetarnih letova i istraživanja dubokog svemira. Na Kraljevskim čitanjima čelnik Roscosmosa Oleg Ostapenko rekao je da vlada priprema prijedlog za razvoj superteške rakete sposobne za lansiranje tereta težine preko 160 tona u nisku orbitu. “Ovo je pravi izazov. U smislu i većih brojki, - rekao je Ostapenko.
Teško je reći koliko će brzo ti planovi postati stvarnost. Ipak, domaća raketna industrija ima određene rezerve za stvaranje teškog svemirskog transporta. Krajem 1980-ih bilo je moguće stvoriti tešku lansirnu letjelicu s tekućim pogonom Energia, sposobnu lansirati u nisku orbitu korisni teret težine do 120 tona. Ako govorimo o potpunoj reanimaciji ovog programa, to još nije potrebno, onda definitivno postoje nacrti nacrta teškog nosača temeljenog na Energiji.
Glavni dio Energije može se koristiti na novoj raketi - uspješno operativnom RD -0120 LPRE. Zapravo, projekt teške rakete s ovim motorima postoji u svemirskom centru Khrunichev, koji je glavna organizacija za proizvodnju naše jedine teške rakete -nosača, Proton.
Govorimo o transportnom sustavu Yenisei-5, čiji je razvoj započeo još 2008. godine. Pretpostavlja se da će raketa duljine 75 metara biti opremljena prvim stupnjem s tri kisikovodikovodične LPRE RD-0120, čiju je proizvodnju pokrenuo Voronješki biro za kemijsku automatizaciju 1976. godine. Prema riječima stručnjaka centra Khrunichev, neće biti teško vratiti ovaj program, a u budućnosti je moguće ponovno koristiti te motore.
Međutim, osim očitih prednosti, Yenisei ima jedan značajan, iskreno, danas neizbježan nedostatak - dimenzije. Činjenica je da će prema planovima glavni teret budućih lansiranja pasti na kozmodrom Vostochny koji se gradi na Dalekom istoku. U svakom slučaju, odatle bi se u svemir trebali poslati teški i super teški obećavajući nosači.
Promjer prve faze rakete Yenisei-5 iznosi 4, 1 metar i ne dopušta njezin transport željeznicom, barem bez značajnije volumetrijske i vrlo skupe modernizacije cestovne infrastrukture. Zbog problema s transportom, svojedobno je bilo potrebno nametnuti ograničenja na promjer glavnih stupnjeva rakete Rus-M, koji su ostali na daskama za crtanje.
Osim svemirskog centra Khrunichev, u razvoj teškog nosača bila je uključena i raketno -svemirska korporacija Energia (RSC). Godine 2007. predložili su projekt lansirnog vozila koje djelomično koristi izgled rakete Energia. Samo je korisni teret u novoj raketi postavljen u gornji dio, a ne u bočni spremnik, kao u prethodniku.
Korist i izvedivost
Amerikanci, naravno, za nas nisu dekret, ali njihov teški transport, čiji je razvoj već ušao u kućnu dionicu, podrazumijeva djelomičnu uporabu za višekratnu uporabu. Ovog ljeta privatna tvrtka SpaceX planira lansirati prvo lansiranje nove Falcon Heavy, najveće rakete lansirane od 1973. godine. Odnosno, od vremena američkog lunarnog programa s lansiranjima divovskog nosača Saturn-5, koji je stvorio otac američkih lansirnih vozila, Wernher von Braun. No ako je ta raketa bila namijenjena isključivo za isporuku ekspedicija na Mjesec i bila je za jednokratnu upotrebu, onda se nova već može koristiti za ekspedicije na Marsu. Osim toga, planira se povratak na faze održavanja Zemlje poput rakete Falcon 9 v1.1 (R - za višekratnu uporabu, za višekratnu uporabu).
Svemirski šatlovi ponovno su traženi
Prva faza ove rakete opremljena je nosačima za slijetanje koji se koriste za stabilizaciju rakete i za meko slijetanje. Nakon odvajanja, prva faza usporava kratkim uključivanjem tri od devet motora kako bi se osigurao ulazak u atmosferu prihvatljive brzine. Već blizu površine uključen je središnji motor, a pozornica je spremna za meko slijetanje.
Masa korisnog tereta koji raketa Falcon Heavy može podići iznosi 52.616 kilograma, što je otprilike dvostruko više od ostalih teških raketa - američke Delta IV Heavy, europske Ariane i kineske Long March.
Ponovna upotreba, naravno, korisna je u slučaju visokofrekventnog svemirskog rada. Studije su pokazale da je upotreba kompleksa za jednokratnu upotrebu isplativija od transportnog sustava za višekratnu uporabu u programima sa stopom od najviše pet lansiranja godišnje, pod uvjetom da će otuđenje zemljišta za jesenja polja odvajajućih dijelova biti privremeno, a ne trajno, s mogućnošću evakuacije stanovništva, stoke i opreme iz opasnih područja. …
Ova je rezervacija posljedica činjenice da se troškovi otkupa zemljišta nikada nisu uzimali u obzir u izračunima, jer se donedavno gubici zbog odbijanja ili čak privremene evakuacije nikada nisu nadoknadili i teško ih je izračunati. I oni čine značajan dio troškova upravljanja raketnim sustavima. S programskom skalom od više od 75 lansiranja u 15 godina, sustavi za višekratnu uporabu imaju prednost, a ekonomski učinak njihove uporabe raste s brojem.
Osim toga, prijelaz s jednokratnih vozila za lansiranje teških tereta na vozila za višekratnu uporabu dovodi do značajnog smanjenja proizvodnje opreme. Dakle, kada se u jednom svemirskom programu koriste dva alternativna sustava, potreban broj blokova smanjuje se za četiri do pet puta, broj središnjih tijela blokova - za 50, tekućih motora za drugu fazu - za devet puta. Dakle, uštede od smanjenog obima proizvodnje pri korištenju nosača za višekratnu uporabu približno su jednake troškovima njegove izgradnje.
Još u Sovjetskom Savezu izračunavali su se troškovi održavanja nakon leta i popravaka i restauracije sustava za višekratnu uporabu. Koristili smo dostupne činjenične podatke do kojih su programeri došli kao rezultat ispitivanja na zemlji i leta, kao i rada zrakoplova orbitalne letjelice Buran s premazom za zaštitu od topline, zrakoplova velikog dometa, tekućih motora za višestruku uporabu tipa RD-170 i RD-0120. Prema rezultatima istraživanja, troškovi održavanja i popravaka nakon leta manji su od 30 posto troškova proizvodnje novih raketnih jedinica.
Začudo, ideja ponovne upotrebe očitovala se još 1920 -ih u Njemačkoj, slomljena Versajskim ugovorom, koji je ujedinio europsku tehničku zajednicu, zahvaćenu raketnom groznicom. U Trećem Reichu 1932.-1942. Pod vodstvom Eigena Zengera uspješno je razvijen projekt raketnog bombardera. Trebalo je stvoriti zrakoplov koji će, koristeći željeznička lansirna kolica, ubrzati do velike brzine, zatim upaliti vlastiti raketni motor, izdići se iz atmosfere, odakle će rikošetirati kroz guste slojeve atmosfere i doći do dalekometni. Uređaj je trebao krenuti iz zapadne Europe i sletjeti na teritorij Japana, namjeravao je bombardirati teritorij Sjedinjenih Država. Posljednji izvještaji o ovom projektu prekinuti su 1944.
Pedesetih godina u Sjedinjenim Državama poslužio je kao poticaj za razvoj projekta svemirskog aviona koji je prethodio raketnom avionu Dyna-Sor. U Sovjetskom Savezu prijedloge za razvoj takvih sustava razmatrali su Yakovlev, Mikoyan i Myasishchev 1947. godine, ali nisu dobili razvoj zbog brojnih poteškoća povezanih s tehničkom implementacijom.
Naglim razvojem rakete u kasnim 40 -im - ranim 50 -im godinama nestala je potreba za dovršenjem radova na raketnom bombarderu s ljudskom posadom. U raketnoj industriji formiran je smjer krstarećih projektila balističkog tipa koji su na temelju općeg koncepta njihove uporabe našli svoje mjesto u općem obrambenom sustavu SSSR-a.
No u Sjedinjenim Državama istraživački rad na raketnom avionu podržala je vojska. U to se vrijeme vjerovalo da su konvencionalni zrakoplovi ili zrakoplovi s projektilima s zračno-mlaznim motorima najbolje sredstvo za isporuku naboja na neprijateljsko područje. Rođeni su projekti za program kliznih projektila Navajo. Bell Aircraft nastavio je s istraživanjem svemirskog zrakoplova kako bi ga koristio ne kao bombarder, već kao izvidničko vozilo. Godine 1960. potpisan je ugovor s Boeingom za razvoj podorbitalnog izviđačkog raketnog aviona Daina-Sor koji je trebao biti lansiran s raketom Titan-3.
Međutim, SSSR se početkom 60 -ih vratio ideji svemirskih zrakoplova i započeo rad u Mikoyan Design Bureauu na dva projekta suborbitalnih vozila odjednom. Prvi je predviđao pojačivački avion, drugi - raketu Sojuz s orbitalnom ravninom. Dvostupanjski zrakoplovni sustav nazvan je Spiral ili Project 50/50.
Orbitalni raketni brod lansiran je sa stražnje strane moćnog aviona-nosača Tu-95K na velikoj nadmorskoj visini. Raketni avion "Spiral" na raketnim motorima na tekuće gorivo dosegao je Zemljinu orbitu, tamo izvršio planirane radove i vratio se na Zemlju, klizeći u atmosferi. Funkcije ove kompaktne leteće letjelice bile su mnogo šire od rada u orbiti. Puni model raketnog aviona napravio je nekoliko letova u atmosferi.
Sovjetski projekt predviđao je stvaranje aparata teškog više od 10 tona sa sklopivim krilnim konzolama. Eksperimentalna verzija uređaja 1965. bila je spremna za prvi let kao podzvučni analog. Za rješavanje problema toplinskih učinaka na strukturu u letu i upravljivost vozila pri nadzvučnim i nadzvučnim brzinama izgrađeni su leteći modeli koji su dobili naziv "Bor". Njihova su ispitivanja provedena 1969.-1973. Dubinsko proučavanje dobivenih rezultata dovelo je do potrebe za stvaranjem dva modela: "Bor-4" i "Bor-5". Međutim, ubrzani tempo rada na programu Space Shuttlea, i što je najvažnije, neosporni uspjesi Amerikanaca na ovom području, zahtijevao je prilagodbe sovjetskih planova.
Općenito, zrakoplovna tehnologija za višekratnu uporabu za domaće programere nipošto nije nešto novo i nepoznato. Uzimajući u obzir ubrzanje programa izgradnje satelitskih sustava, međuplanetarnih komunikacija i istraživanja dubokog svemira, možemo s pouzdanjem govoriti o potrebi stvaranja precizno lansirnih vozila za višekratnu uporabu, uključujući teška lansirna vozila.
Općenito, planovi za razvoj ruske teške rakete prilično su optimistični. Sredinom svibnja Oleg Ostapenko pojasnio je da će Savezni svemirski program za razdoblje 2016–2025 i dalje predviđati projektiranje superteške lansirne rakete nosivosti 70–80 tona. “FKP još nije odobren, on se formira. Objavit ćemo ga u bliskoj budućnosti”, naglašava čelnik Roscosmosa.
