Raketni i svemirski sustav za višekratnu upotrebu na mjestu lansiranja. Grafika Instituta za istraživanje visokih temperatura
Temelj moderne ruske kozmonautike su rakete Soyuz i Proton, koje su nastale sredinom prošlog stoljeća. Gotovo sve što iz ruskih kozmodroma lansira u svemir, ovi pouzdani, ali prilično zastarjeli strojevi stavljaju u orbitu. Kako bi se obnovila raketna flota i osigurao bezuvjetni pristup Rusije svim segmentima svemirske aktivnosti, najnoviji raketni kompleks Angara ulazi u fazu letačkih ispitivanja. Ovo je možda jedini svemirski raketni kompleks na svijetu koji ima širok raspon mogućnosti za isporuku svemirskih letjelica težine od 4 do 26 tona u svemir.
Super teški principi
Potrebe za svemirskim vozilima u bliskoj budućnosti podmirit će rakete Soyuz i Angara, ali njihova nosivost nije dovoljna za rješavanje problema istraživanja Mjeseca, Marsa i drugih planeta Sunčevog sustava. Osim toga, oni kompliciraju ekološku situaciju u Amurskoj regiji jer će njihove provedene faze pasti ili u Amursku tajgu ili u vodeno područje Ohotskog mora. Jasno je da je ova situacija iznuđena, to je plaćanje za osiguranje svemirskog suvereniteta Rusije. Kolika će biti ta isplata ako se donese odluka o stvaranju superteških raketa za letove s posadom na Mjesec?
U našoj povijesti već je bilo takvih projektila: Energia i N-1. Osnovni principi superteške rakete postavljeni su i implementirani prije više od 50 godina, pa je za njezinu izradu potreban samo novac. A ako se po treći put stvori superteška raketa, tada će se u Amurskoj regiji godišnje nakupiti dodatnih 320 tona otpadnog metala s ostacima goriva.
Želja da se rakete učine ekološki prihvatljivima i isplativijima dovela je do ideje o vraćanju prvih stupnjeva raketa na mjesto lansiranja i njihovoj ponovnoj uporabi. Nakon odrađenog zadanog vremena, koraci bi se trebali spustiti u atmosferu i kako se avion vraća na mjesto lansiranja. Prema tom principu, upravljat će se raketno -svemirskim sustavom za višekratnu uporabu (MRKS).
MRKS kakav jest
Raketni i svemirski sustav za višekratnu uporabu predstavljen je stručnjacima i javnosti na Moskovskom svemirskom sajmu 2011. godine. Sustav se sastoji od četiri lansirna vozila za višekratnu upotrebu (MRN) sa sklopovima projektila za višekratnu upotrebu (VRB). Cijeli raspon MRN -a nosivosti 25 do 70 tona može se upotpuniti različitim kombinacijama dva glavna modula: prvi modul je raketna jedinica za višekratnu uporabu (prvi stupanj), drugi modul je drugi stupanj rakete za jednokratnu upotrebu.
U konfiguraciji nosivosti do 25 tona (jedan VRB i jedan modul 2. stupnja), raketa za višekratnu upotrebu može lansirati sve moderne i perspektivne letjelice s posadom i bez posade. U dimenziji od 35 tona (dva VRB -a i jedan modul 2. stupnja), MRN omogućuje lansiranje dva telekomunikacijska satelita u orbitu po lansiranju, isporuku modula perspektivnih orbitalnih stanica u svemir i lansiranje teških automatskih postaja, koje će se koristiti na prva faza Mjesečevog istraživanja i istraživanja Marsa.
Važna prednost MRN -a je mogućnost izvođenja uparenih lansiranja. Za lansiranje dva moderna telekomunikacijska satelita pomoću rakete Angara potrebno je nabaviti deset raketnih motora u vrijednosti 240 milijuna rubalja svaki. svaki. Prilikom lansiranja dva ista satelita pomoću MRN -a potrošit će se samo jedan motor čija se cijena procjenjuje na 400 milijuna rubalja. Ušteda troškova samo za motore iznosi 600%!
Prva istraživanja obnovljive raketne jedinice izvedena su početkom stoljeća i predstavljena na svemirskoj izložbi Le Bourget u obliku makete etape ponovnog ulaska Bajkala.
Kasnije, u fazi idejnog projektiranja, radilo se na izboru komponenti goriva, rješavanju problema toplinskog zagrijavanja, automatskog slijetanja i mnogih drugih problema. Detaljno su analizirani deseci varijanti VRB -a, provedena je temeljita tehnička i ekonomska analiza uzimajući u obzir različite scenarije razvoja domaće kozmonautike. Kao rezultat toga, utvrđena je varijanta MRKS -a, koja najpotpunije zadovoljava čitav niz suvremenih i obećavajućih zadataka.
Slijetanje lansirnog vozila za višekratnu upotrebu s raketnim jedinicama za višekratnu uporabu. Grafika Instituta za istraživanje visokih temperatura
Na plavi plin
Predloženo je riješiti problem motora za višekratnu uporabu korištenjem ukapljenog prirodnog plina (LNG) kao goriva. Prirodni plin je jeftino, ekološki prihvatljivo gorivo koje je najprikladnije za uporabu u motorima za višekratnu uporabu. To je potvrdio i dizajnerski biro Khimmash nazvan po A. M. Isaev u rujnu 2011., kada je testiran prvi svjetski raketni motor na prirodni plin na tekući pogon. Motor radi više od 3000 sekundi, što odgovara 20 pokretanja. Nakon rastavljanja i ispitivanja stanja jedinica potvrđene su sve nove tehničke ideje.
Predloženo je riješiti problem zagrijavanja konstrukcije odabirom optimalnih putanja u kojima toplinski tokovi isključuju intenzivno zagrijavanje konstrukcije. Time se uklanja potreba za skupom toplinskom zaštitom.
Predloženo je riješiti problem automatskog slijetanja dva VRB -a i njihove integracije u ruski zračni prostor uključivanjem navigacijskog sustava GLONASS i automatskog ovisnog nadzornog sustava, koji se nije koristio u raketnoj tehnici, u upravljačku petlju.
Uzimajući u obzir tehničku složenost i novost opreme koja se stvara, na temelju domaćeg i stranog iskustva, potkrijepljena je nužnost stvaranja demonstratora leta, koji je smanjena kopija VRB -a. Demonstrator se može proizvesti i opremiti svim standardnim ugrađenim sustavima bez posebne pripreme za proizvodnju. Takav će zrakoplov omogućiti testiranje u stvarnim uvjetima leta sva ključna tehnička rješenja ugrađena u proizvod u punoj veličini, smanjujući tehničke i financijske rizike pri stvaranju standardnog proizvoda.
Troškovi demonstratora mogu se opravdati zbog njegove jedinstvene sposobnosti lansiranja objekata težih od 10 tona na nadmorsku visinu od 80 km uz balističku putanju, ubrzavajući ih do brzine koja premašuje brzinu zvuka za 7 puta, te se vraća u uzletište za drugo lansiranje. Proizvodi za višekratnu uporabu nastali na njegovoj osnovi mogu biti od velike važnosti ne samo za programere hipersoničnih zrakoplova.
Filozofija fleksibilnosti
Prva faza najveći je i najskuplji dio rakete. Smanjenjem proizvodnje ovih stupnjeva zbog njihove opetovane uporabe, moguće je značajno smanjiti troškove federalnih agencija za lansiranje svemirskih letjelica. Preliminarne procjene pokazuju da je za uspješnu provedbu svih postojećih i obećavajućih svemirskih programa, uključujući isporuku stanica bez posade na Mjesec i Mars, dovoljno imati flotu od samo 7-9 raketnih blokova za ponovni ulazak.
MRCS ima filozofiju fleksibilnosti u odnosu na konjukturu svemirskog programa. Nakon što je stvorio MRN nosivosti 25 do 35 tona, Roskosmos će dobiti sustav koji će učinkovito riješiti probleme današnjice i bliske budućnosti. Ako postoji potreba za raspoređivanjem težih vozila za letove na Mjesec ili Mars, kupac će imati MRN nosivosti do 70 tona, čije stvaranje ne zahtijeva značajne troškove.
Jedini program za koji MRKS nije prikladan je program letova s posadom na Mars. No ti letovi nisu tehnički izvedivi u doglednoj budućnosti.
Danas se postavlja temeljno važno pitanje o izgledima za razvoj lansirnih vozila. Što stvoriti: superteška raketa za jednokratnu upotrebu, koja će se koristiti samo u Lunarnom i Marsovskom programu, a ako se ukinu, troškovi će se ponovno otpisati; ili stvoriti MRCS, koji ne samo da će omogućiti provedbu trenutnih programa lansiranja po cijeni jedan i pol puta nižoj od današnje, već se također može koristiti s minimalnim izmjenama u Mjesečevom programu i programu istraživanja Marsa?
