Kada pogledate fotografije krilatih letjelica Burana i Shuttle, mogli biste steći dojam da su prilično identične. Barem ne bi trebalo biti nekih fundamentalnih razlika. Uprkos vanjskoj sličnosti, ova dva svemirska sistema su i dalje fundamentalno različita.
Shuttle i Buran
Shuttle
Shuttle je transportna svemirska letjelica za višekratnu upotrebu (MTKK). Brod ima tri raketna motora na tekuće gorivo (LPRE), koji rade na vodiku. Oksidaciono sredstvo - tečni kiseonik. Dolazak u orbitu sa niskom zemljom zahtijeva ogromnu količinu goriva i oksidanta. Stoga je rezervoar za gorivo najveći element sistema svemirskih šatlova. Svemirska letelica se nalazi na ovom ogromnom rezervoaru i povezana je sa njim sistemom cevovoda kroz koje se gorivo i oksidans dovode do motora Šatla.
I svejedno, tri snažna motora krilatog broda nisu dovoljna za odlazak u svemir. Na centralni rezervoar sistema priključena su dva pojačala sa čvrstim pogonom - najmoćnije rakete u istoriji čovječanstva do sada. Najveća snaga potrebna je upravo na startu za pomicanje višetonskog broda i podizanje na prvih četiri i pol desetine kilometara. Čvrsti raketni pojačivači preuzimaju 83% tereta.
Još jedan "Shuttle" polijeće
Na nadmorskoj visini od 45 km, pojačivači na čvrsto gorivo, nakon što su potrošili sve gorivo, odvajaju se od broda i padobranom prskaju u okean. Nadalje, do visine od 113 km, "šatl" se uzdiže uz pomoć tri raketna motora. Nakon odvajanja tenka, brod leti još 90 sekundi po inerciji, a zatim se na kratko uključuju dva orbitalna manevarska motora pogonjena samozapaljivim gorivom. I "šatl" odlazi u radnu orbitu. A tenk ulazi u atmosferu, gdje gori. Njegovi delovi padaju u okean.
Odeljenje pojačivača čvrstog goriva
Motori za orbitalno manevriranje dizajnirani su, kako im naziv govori, za različite manevre u svemiru: za promjenu orbitalnih parametara, za pristajanje na ISS ili na druge svemirske letjelice u niskoj orbiti Zemlje. Tako su "šatlovi" nekoliko puta posjetili orbitalni teleskop Hubble radi servisiranja.
I na kraju, ovi motori služe za stvaranje impulsa kočenja pri povratku na Zemlju.
Orbitalni stupanj napravljen je prema aerodinamičkoj konfiguraciji monoplana bez repa s niskim krilom delta s dvostrukim zamahom prednje ivice i s okomitim repom uobičajene sheme. Za kontrolu atmosfere koriste se dvodijelno kormilo na kobilici (ovdje je zračna kočnica), elevoni na zadnjoj ivici krila i balansirajući preklop ispod krmenog trupa. Šasija na uvlačenje, tricikl, s nosnim kotačem.
Dužina 37, 24 m, raspon krila 23, 79 m, visina 17, 27 m. "Suha" masa vozila je oko 68 t, poletna masa - od 85 do 114 t (ovisno o zadatku i nosivosti), slijetanje sa povratni teret na brodu - 84, 26 t.
Najvažnija dizajnerska karakteristika okvira je njegova toplinska zaštita.
Na mjestima s najvećim opterećenjem toplinom (proračunska temperatura do 1430 ° C) koristi se višeslojni kompozit ugljik-ugljik. Malo je takvih mjesta, uglavnom je to nos trupa i prednja ivica krila. Donja površina cijelog aparata (zagrijavanje od 650 do 1260 ° C) prekrivena je pločicama od materijala na bazi kvarcnih vlakana. Gornja i bočna površina djelomično su zaštićene niskotemperaturnim izolacijskim pločicama - gdje je temperatura 315–650 ° C; na drugim mjestima, gdje temperatura ne prelazi 370 ° C, koristi se filc prekriven silikonskom gumom.
Ukupna težina sve četiri vrste toplinske zaštite iznosi 7164 kg.
Orbitalna pozornica ima dvokrilni kokpit za sedam astronauta.
Gornja paluba shuttle -a
U slučaju produženog letačkog programa ili prilikom izvođenja spasilačkih operacija, na brodu može biti do deset ljudi. U kokpitu se nalaze kontrole leta, radna i spavaća mjesta, kuhinja, skladište, sanitarni odjeljak, zračna komora, kontrolni punktovi za operacije i korisni teret, te druga oprema. Ukupna zapremina kabine pod pritiskom iznosi 75 kubnih metara. m, sistem za održavanje života održava u njemu pritisak od 760 mm Hg. Art. i temperature u rasponu od 18, 3 - 26, 6 ° S.
Ovaj sistem je napravljen u otvorenoj verziji, odnosno bez upotrebe regeneracije vazduha i vode. Ovaj izbor nastaje zbog činjenice da je trajanje shuttle letova postavljeno na sedam dana, s mogućnošću produženja do 30 dana korištenjem dodatnih sredstava. Uz tako beznačajnu autonomiju, ugradnja opreme za regeneraciju značila bi neopravdano povećanje težine, potrošnje energije i složenosti ugrađene opreme.
Opskrba komprimiranim plinovima dovoljna je za vraćanje normalne atmosfere u kabini u slučaju jednog potpunog smanjenja tlaka ili za održavanje tlaka u njoj od 42,5 mm Hg. Art. unutar 165 minuta kada se u trupu ubrzo nakon starta napravi mala rupa.
Teretni prostor ima dimenzije 18, 3 x 4, 6 m i zapreminu od 339,8 kubnih metara. m je opremljen manipulatorom s "tri koljena" dužine 15, 3 m. Kad se otvore vrata pretinca, radijatori rashladnog sistema zajedno s njima prelaze u radni položaj. Refleksija radijatorskih ploča je takva da ostaju hladne čak i kad ih obasja sunce.
Šta svemirski šatl može i kako leti
Ako zamislimo sastavljeni sistem koji leti vodoravno, vidjet ćemo vanjski spremnik goriva kao njegov središnji element; orbiter je usidren na njega odozgo, a ubrzivači su sa strane. Ukupna dužina sistema je 56,1 m, a visina 23,34 m. Ukupna širina je određena rasponom krila orbitalnog stepena, odnosno iznosi 23,79 m. Maksimalna težina lansiranja je oko 2 041 000 kg.
Nemoguće je govoriti tako jednoznačno o veličini korisnog tereta, jer to ovisi o parametrima orbite cilja i o mjestu lansiranja svemirske letjelice. Evo tri opcije. Sistem spejs šatla može prikazati:
- 29.500 kg pri lansiranju na istok sa rta Canaveral (Florida, istočna obala) u orbitu sa nadmorskom visinom od 185 km i nagibom od 28º;
- 11 300 kg pri lansiranju iz Centra za svemirske letove. Kennedyja u orbitu s nadmorskom visinom od 500 km i nagibom od 55º;
- 14.500 kg kada se lansira iz vazduhoplovne baze Vandenberg (Kalifornija, zapadna obala) u cirkumpolarnu orbitu sa nadmorskom visinom od 185 km.
Za šatlove su opremljene dvije trake za slijetanje. Ako bi šatl sletio daleko od mjesta lansiranja, kući bi se vratio Boeingom 747
Boeing 747 prevozi se do kosmodroma
Ukupno je izgrađeno pet šatlova (od kojih su dva poginula u nesrećama) i jedan prototip.
Prilikom razvoja bilo je predviđeno da će šatlovi obaviti 24 lansiranja godišnje, a svaki od njih će obaviti do 100 letova u svemir. U praksi su se koristili mnogo manje - do kraja programa u ljeto 2011. obavljeno je 135 lansiranja, od čega Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 …
Posadu šatla čine dva astronauta - komandant i pilot. Najveća posada šatla je osam astronauta (Challenger, 1985).
Sovjetska reakcija na stvaranje Shuttle -a
Razvoj "šatla" ostavio je veliki utisak na čelnike SSSR -a. Smatralo se da su Amerikanci razvijali orbitalni bombarder naoružan raketama svemir-zemlja. Ogromna veličina šatla i njegova sposobnost da vrati teret do 14,5 tona na Zemlju tumačeni su kao jasna prijetnja otmicom sovjetskih satelita, pa čak i sovjetskih vojnih svemirskih stanica poput Almaza, koje su letjele u svemiru pod imenom Salyut. Ove su procjene bile pogrešne, jer su Sjedinjene Američke Države 1962. odustale od ideje o svemirskom bombarderu u vezi s uspješnim razvojem nuklearne podmornice i balističkih raketa sa kopna.
Sojuz se lako mogao smjestiti u skladište šatla
Sovjetski stručnjaci nisu mogli razumjeti zašto je potrebno 60 lansiranja šatla godišnje - jedno lansiranje sedmično! Odakle mnoštvo svemirskih satelita i stanica za koje bi Shuttle trebao? Sovjetski ljudi koji žive u drugačijem ekonomskom sistemu nisu mogli ni zamisliti da je vodstvo NASA -e, koje je u vladi i Kongresu uporno provlačilo novi svemirski program, vođeno strahom od nezaposlenosti. Mjesečev program bio je pri kraju i hiljade visoko kvalificiranih stručnjaka ostali su bez posla. I, što je najvažnije, cijenjeni i dobro plaćeni rukovoditelji NASA-e suočili su se s razočaravajućom mogućnošću rastajanja sa svojim naseljenim uredima.
Stoga je izrađena studija ekonomske izvodljivosti o velikoj finansijskoj koristi transportnih svemirskih letjelica za višekratnu upotrebu u slučaju napuštanja raketa za jednokratnu upotrebu. Ali za sovjetski narod bilo je apsolutno neshvatljivo da predsjednik i kongres mogu trošiti nacionalna sredstva samo uz puno poštovanje prema mišljenju svojih birača. S tim u vezi, u SSSR -u je vladalo mišljenje da Amerikanci stvaraju novi QC za neke buduće nerazumljive zadatke, najvjerojatnije vojne.
Svemirska letjelica "Buran" za višekratnu upotrebu
U Sovjetskom Savezu je prvobitno bilo planirano stvaranje poboljšane kopije Shuttlea - orbitalnog aviona OS -120, težine 120 tona (američki šatl je težio 110 tona pri punom opterećenju). Za razliku od Shuttle -a, planirano je opremanje Buran sa kokpitom za izbacivanje za dva pilota i turboreaktivnim motorima za slijetanje na aerodrom.
Rukovodstvo oružanih snaga SSSR -a inzistiralo je na gotovo potpunom kopiranju "šatla". Do tada je sovjetska obavještajna služba uspjela prikupiti mnogo podataka o američkim svemirskim letjelicama. Ali pokazalo se da to nije tako jednostavno. Pokazalo se da su domaći raketni motori s vodikom i kisikom većih dimenzija i teži od američkih. Štoviše, u pogledu moći bili su inferiorni u odnosu na inozemne. Stoga je umjesto tri raketna motora bilo potrebno ugraditi četiri. Ali na orbitalnom planu jednostavno nije bilo mjesta za četiri pogonska motora.
Kod shuttlea 83% tereta na startu nosila su dva pogona na čvrsto gorivo. U Sovjetskom Savezu nije bilo moguće razviti tako moćne rakete na čvrsto gorivo. Rakete ovog tipa korištene su kao balistički nosači nuklearnih naboja na moru i kopnu. Ali nisu dostigli potrebnu snagu jako, jako. Stoga su sovjetski dizajneri imali jedinu priliku - koristiti rakete na tekuće gorivo kao ubrzivače. U okviru programa Energia-Buran stvoreni su vrlo uspješni kerozin-kisik RD-170, koji su poslužili kao alternativa pojačivačima na kruto gorivo.
Sama lokacija kosmodroma Baikonur natjerala je dizajnere da povećaju snagu svojih lansirnih vozila. Poznato je da što je lansirna rampa bliže ekvatoru, veće opterećenje jedna ista raketa može staviti u orbitu. Američki kosmodrom na rtu Canaveral ima 15% prednosti u odnosu na Baikonur! Odnosno, ako raketa lansirana iz Baikonura može podići 100 tona, tada će lansirati 115 tona u orbitu kada se lansira s rta Canaveral!
Geografski uslovi, razlike u tehnologiji, karakteristike stvorenih motora i drugačiji pristup dizajnu - sve je to uticalo na izgled "Burana". Na temelju svih ovih realnosti razvijen je novi koncept i novo orbitalno vozilo OK-92, težine 92 tone. Četiri motora s kisikom i vodikom prebačena su u centralni rezervoar za gorivo i dobijena je druga faza lansirnog vozila Energia. Umjesto dva pojačala na čvrsto gorivo, odlučeno je da se koriste četiri rakete na kerozin-kisik na tekuće gorivo s četverokomornim motorima RD-170. Četiri komore znači četiri mlaznice; mlaznicu velikog promjera je izuzetno teško proizvesti. Stoga dizajneri idu na kompliciranje i ponderiranje motora projektirajući ga s nekoliko manjih mlaznica. Mlaznica je onoliko koliko ima komora za sagorijevanje s gomilom cijevi za dovod goriva i oksidansa i svim "vezovima". Ova veza je napravljena prema tradicionalnoj, "kraljevskoj" shemi, slično "savezima" i "istoku", postala je prva faza "energije".
"Buran" u letu
Sam brod za krstarenje Buran postao je treća faza lansirnog vozila, slično Sojuzu. Jedina razlika je u tome što se Buran nalazio sa strane drugog stepena, dok je Sojuz bio na samom vrhu nosača lansiranja. Tako je dobivena klasična shema trostupanjskog svemirskog sustava za jednokratnu upotrebu, s jedinom razlikom što je orbitalni brod bio za višekratnu upotrebu.
Ponovna upotreba bila je još jedan problem sistema Energia-Buran. Za Amerikance, šatlovi su dizajnirani za 100 letova. Na primjer, orbitalni motori za manevriranje mogli su izdržati do 1000 okreta. Nakon preventivnog održavanja, svi elementi (osim rezervoara za gorivo) bili su pogodni za lansiranje u svemir.
Pojačalo na čvrsto gorivo koje je pokupilo posebno plovilo
Pojačavači na čvrsto gorivo padobranima su spušteni u okean, pokupljeni posebnim NASA-inim brodovima i isporučeni u tvornicu proizvođača, gdje su podvrgnuti preventivnom održavanju i napunjeni gorivom. Sam šatl je takođe bio temeljito proveren, sprečen i popravljen.
Ministar odbrane Ustinov u ultimatumu je zatražio da se sistem Energia-Buran maksimalno reciklira. Stoga su dizajneri bili prisiljeni uhvatiti se u koštac s ovim problemom. Formalno, bočni pojačivači smatrani su za višekratnu upotrebu, pogodni za deset lansiranja. No, u stvari do toga nije došlo iz mnogo razloga. Uzmite barem činjenicu da su američki akceleratori uletjeli u ocean, a sovjetski u kazahstansku stepu, gdje uvjeti slijetanja nisu bili tako blagi kao tople vode oceana. Raketa na tečno gorivo je delikatnija kreacija. "Buran" je također dizajniran za 10 letova.
Općenito, sistem za višekratnu upotrebu nije funkcionirao, iako su postignuća bila očita. Sovjetski orbitalni brod, oslobođen velikih pogonskih motora, dobio je snažnije motore za manevriranje u orbiti. Što mu je, u slučaju korištenja kao svemirskog "lovca-bombardera", dalo velike prednosti. Plus turboreakti za atmosferski let i slijetanje. Osim toga, stvorena je moćna raketa s prvom stepenom na gorivo na petrolej, a drugom na vodiku. Bila je to takva raketa koja nije nedostajala SSSR -u da pobijedi u Mjesečevoj utrci. Po svojim karakteristikama, Energia je praktično bila ekvivalentna američkoj raketi Saturn-5 koja je poslala Apollo-11 na Mjesec.
"Buran" ima odličnu vanjsku pristupačnost sa američkim "Shuttleom". Korabl poctroen Po cheme camoleta tipa "bechvoctka" c treugolnym krylom peremennoy ctrelovidnocti, imeet aerodinamicheckie organy upravleniya, rabotayuschie i pocadke pocle vozvrascheniya in plotnye cloi atmosferyy - elektricnyj kotač. Uspio je izvršiti kontrolirano spuštanje u atmosferu sa bočnim manevrom do 2000 kilometara.
Dužina "Burena" je 36,4 metra, raspon krila oko 24 metra, visina broda na šasiji veća je od 16 metara. Stara masa broda je više od 100 tona, od čega se 14 tona koristi za gorivo. U nocovoy otcek vctavlena germetichnaya tselnocvarnaya kabina za ekipazha i bolshey chacti aparati za obecpecheniya poleta u coctave raketno-kocmicheckogo komplekca, avtonomnog poleta nA orbite, cpucka i pocadki. Zapremina kabine je preko 70 kubnih metara.
Kada vozvraschenii u plotnye cloi atmosferi naibolee teplonapryazhennye uchactki poverhnocti korablya rackalyayutcya do graducov 1600, zhe teplo, dohodyaschee nepocredctvenno do metallicheckoy konctruktsii korablya, ne dolzhno prevyshat. Stoga se "BURAN" odlikovao snažnom toplinskom zaštitom, pružajući normalne temperaturne uslove za dizajn broda tokom leta u avionu
Poklopac otporan na toplinu izrađen od više od 38 hiljada pločica, izrađen od posebnih materijala: kvarcno vlakno, jezgra visokih performansi, bez jezgre Keramičko drvo ima sposobnost akumuliranja topline, bez prenošenja u trup broda. Ukupna masa ovog oklopa bila je oko 9 tona.
Dužina prtljažnika BURANA je oko 18 metara. U njegov veliki teretni prostor moguće je smjestiti korisni teret mase do 30 tona. Tamo je bilo moguće postaviti velika svemirska vozila - velike satelite, blokove orbitalnih stanica. Sletna masa broda je 82 tone.
"BURAN" je korišten sa svim potrebnim sistemima i opremom za automatski i pilotirani let. Ovo i sredstva navigacije i upravljanja, radiotehnički i televizijski sistemi i automatske kontrole za toplinu i snagu
Buranova kabina
Glavna instalacija motora, dvije grupe motora za manevriranje nalaze se na kraju repnog dijela i u prednjem dijelu okvira.
Ukupno je bilo planirano izgraditi 5 orbitalnih brodova. Osim Burana, Tempest je bio gotovo spreman i gotovo polovica Bajkala. Još dva broda koja su bila u početnoj fazi proizvodnje nisu dobila imena. Sistem Energia -Buran nije imao sreće - rođen je u nesretno vrijeme za to. Sovjetska ekonomija više nije bila u mogućnosti financirati skupe svemirske programe. I neka vrsta sudbine progonila je kosmonaute koji su se pripremali za letove na "Buranu". Ispitni piloti V. Bukreev i A. Lysenko poginuli su u avionskim nesrećama 1977. godine, čak i prije nego što su se pridružili grupi kosmonauta. 1980. godine umro je pilot pilot O. Kononenko. 1988. je odnijela živote A. Levčenka i A. Shchukina. Nakon leta "Buran" R. Stankevichus, kopilot za let krilne svemirske letjelice sa posadom, poginuo je u avionskoj nesreći. Za prvog pilota imenovan je I. Volk.
Ni "Buran" nije imao sreće. Nakon prvog i jedinog uspješnog leta, brod je zadržan u hangaru na kosmodromu Baikonur. Dana 12. maja 2002. došlo je do urušavanja preklapanja radionice u kojoj su se nalazili model Buran i Energia. Na ovom tužnom akordu prestalo je postojanje krilate svemirske letjelice koja je pokazivala tako velike nade.
Nakon urušavanja poda
