Lunarni i marsovski programi Rusije trebaju superteška dostavna vozila
Danas je prodor u duboki svemir, objavljen u ruskim i američkim naprednim svemirskim programima, međutim, poput aktivnosti u svemiru blizu zemlje, neraskidivo povezan sa stvaranjem pouzdanih, ekonomičnih, multifunkcionalnih transportnih sistema. Štoviše, moraju biti prikladni za rješavanje vrlo širokog spektra civilnih i vojnih zadataka. Očigledno, Rusija bi trebala obratiti pažnju na stvaranje svemirskog teškog transporta.
Danas se ruska svemirska misao konačno preorijentirala na ekspedicije na daljinu. Govorimo o faznom istraživanju Mjeseca - programu koji nije vraćen 40 godina. U dalekoj budućnosti - letovi s posadom za Mars. U ovom slučaju nećemo raspravljati o gore spomenutim programima, ali imajte na umu da ne možemo bez teških lansirnih vozila sposobnih za lansiranje stotina tona korisnog tereta u nisku orbitu.
Angara i Jenisej
Ni vojni aspekt nikuda ne vodi. Osnovni element američkog sistema odbrane od svemirskih raketa, koji je već praktično postao stvarnost, bit će transportni sistem sposoban isporučiti brojne borbene platforme, satelite za osmatranje i upravljanje do Zemljine orbite. Također bi trebalo predvidjeti prevenciju i popravak ovih vozila direktno u svemiru.
Općenito, osmišljen je sistem kolosalnog energetskog potencijala. Na kraju krajeva, samo jedna borbena platforma sa laserom na vodikovom fluoridu od 60 megavata ima procijenjenu težinu od 800 tona. No, efikasnost oružja s usmjerenom energijom može biti velika samo ako je više takvih platformi raspoređeno u orbiti. Jasno je da će ukupan promet tereta u sljedećoj seriji "ratova zvijezda" iznositi desetine hiljada tona, koje se moraju sistematski isporučivati u svemir blizu zemlje. Ali to nije sve.
Danas svemirski izviđački kompleksi igraju ključnu ulogu u upotrebi visokopreciznog oružja na Zemlji. To prisiljava i Sjedinjene Države i Rusiju da stalno povećavaju i poboljšavaju svoje orbitalne grupe. Štoviše, visokotehnološka priroda svemirskih letjelica istovremeno zahtijeva osiguravanje njihove orbitalne popravke.
No, vratimo se lunarnoj temi. Krajem januara, kada su planirani sveobuhvatni studiji Mjeseca s izgledom da se tamo postavi naseljena baza, šef vodeće domaće svemirske korporacije Energia, Vitaly Lopota, govorio je o mogućnosti leta na Mjesec tačka gledišta 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 nazad bez slijetanja je 130-140 tona. Ako za bazu uzmemo raketu od 75 tona, onda je praktična misija na Mjesec sa slijetanjem shema sa osam lansiranja. Ako nosivost rakete bude manja od 75 tona, kako se predlaže - 25-30 tona, tada razvoj čak i Mjeseca postaje apsurdan”, rekao je Lopota govoreći na Kraljevskim čitanjima na Moskovskom državnom tehničkom univerzitetu Bauman.
Denis Lyskov, državni sekretar, zamjenik šefa Roscosmosa, govorio je o potrebi da se sredinom maja pojavi teški nosač. Rekao je da trenutno Roskosmos, zajedno s Ruskom akademijom nauka, priprema program istraživanja svemira, koji će postati sastavni dio sljedećeg Federalnog svemirskog programa Rusije za 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 ćemo pripremiti potrebna dokumenta koja ćemo predati vladi”, naglasio je Lyskov.
Do danas je najveća ruska raketa u eksploataciji Proton, nosivosti 23 tone na niskoj orbiti i 3,7 tona na geostacionarnoj orbiti. Rusija trenutno razvija porodicu raketa 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 kosmodroma Plesetsk u lakoj konfiguraciji. Prema riječima čelnika Roscosmosa, postoje planovi za stvaranje teške verzije Angare, sposobne za lansiranje nosivosti od 25 tona u nisku orbitu.
Ali takvi pokazatelji, kako vidimo, daleko su od dovoljnih za provedbu programa međuplanetarnih letova i istraživanja svemira. Na Kraljevskim čitanjima, šef 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 brzo će 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 raketu s tečnim pogonom Energia, sposobnu za lansiranje korisnog tereta težine do 120 tona u nisku orbitu. Ako govorimo o potpunoj reanimaciji ovog programa, to još nije potrebno, onda definitivno postoje nacrti teškog nosača zasnovanog na Energiji.
Glavni dio Energije može se koristiti na novoj raketi - uspješno operativnoj 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 sistemu Yenisei-5, čiji je razvoj počeo još 2008. Pretpostavlja se da će raketa dužine 75 metara biti opremljena prvom stepenom 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 ponovo koristiti ove motore.
Međutim, pored očiglednih prednosti, Yenisei ima jedan značajan, iskreno, danas neizbježan nedostatak - dimenzije. Činjenica je da će prema planovima glavni teret budućih lansiranja pasti na kosmodrom Vostočni koji se gradi na Dalekom istoku. U svakom slučaju, teški i super teški nosači koji obećavaju trebali bi se odande poslati u svemir.
Promjer prve faze rakete Yenisei-5 iznosi 4, 1 metar i ne dozvoljava njen transport željeznicom, barem bez značajne volumetrijske i vrlo skupe modernizacije putne infrastrukture. Zbog problema s transportom, jedno vrijeme je bilo potrebno nametnuti ograničenja na promjer glavnih stepenica rakete Rus-M, koja je ostala na daskama za crtanje.
Osim svemirskog centra Khrunichev, Raketno -svemirska korporacija Energia (RSC) također je bila uključena u razvoj teškog nosača. Godine 2007. predložili su projekt lansirnog vozila koje djelomično koristi izgled rakete Energia. Samo je korisni teret nove rakete postavljen u gornji dio, a ne u bočni kontejner, kao u prethodniku.
Korist i izvodljivost
Amerikanci, naravno, za nas nisu dekret, ali njihov teški transport, čiji je razvoj već ušao u kućnu dionicu, podrazumijeva djelomičnu upotrebu za višekratnu upotrebu. Ovog ljeta privatna kompanija SpaceX planira lansirati prvo lansiranje nove Falcon Heavy, najveće rakete lansirane od 1973. godine. To jest, od vremena američkog lunarnog programa sa lansiranjem ogromnog nosača Saturn-5, koji je stvorio otac američkih lansirnih vozila, Wernher von Braun. Ali 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 upotrebu, za višekratnu upotrebu).
Svemirski šatlovi su ponovo traženi
Prva faza ove rakete opremljena je desantnim podupiračima 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, centralni motor je uključen, a pozornica je spremna za meko slijetanje.
Masa korisnog tereta koji raketa Falcon Heavy može podići je 52.616 kilograma, što je otprilike dvostruko više od ostalih teških raketa - američke Delta IV Heavy, evropske 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 sistema za višekratnu upotrebu u programima sa stopom od najviše pet lansiranja godišnje, pod uslovom 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 rezerva je posljedica činjenice da troškovi otkupa zemljišta nikada nisu uzeti u obzir u izračunima, jer se donedavno gubici zbog odbijanja ili čak privremene evakuacije nikada nisu nadoknadili i teško ih je izračunati. Oni čine značajan dio troškova rukovanja raketnim sistemima. S opsegom programa od više od 75 lansiranja u 15 godina, sistemi za višekratnu upotrebu imaju prednost, a ekonomski učinak njihove upotrebe raste s brojem.
Osim toga, prijelaz s jednokratnih vozila za lansiranje teških tereta na vozila za višekratnu upotrebu dovodi do značajnog smanjenja proizvodnje opreme. Dakle, kada se u jednom svemirskom programu koriste dva alternativna sistema, potreban broj blokova smanjuje se četiri do pet puta, broj centralnih blokova - za 50, tečnih motora za drugu fazu - devet puta. Dakle, uštede od smanjenog obima proizvodnje pri upotrebi lansirnog vozila za višekratnu upotrebu približno su jednake troškovima njegove izgradnje.
Još u Sovjetskom Savezu napravljeni su proračuni troškova održavanja nakon leta i popravaka i restauracije sistema za višekratnu upotrebu. Koristili smo dostupne činjenične podatke do kojih su programeri došli kao rezultat testova na zemlji i leta, kao i rad letelice orbitalne svemirske letjelice Buran sa premazom za zaštitu od topline, aviona velikog dometa, tečnih motora za višestruku upotrebu tipa RD-170 i RD-0120. Prema rezultatima istraživanja, troškovi održavanja i popravki nakon leta manji su od 30 posto troškova proizvodnje novih raketnih jedinica.
Čudno, ali ideja o ponovnoj upotrebi pojavila se još 1920 -ih u Njemačkoj, slomljena Versajskim ugovorom, koji je ujedinio evropsku tehničku zajednicu, zahvaćenu raketnom groznicom. U Trećem rajhu 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, izroniti iz atmosfere, odakle će se rikošetirati kroz guste slojeve atmosfere i doći do veliki domet. Uređaj je trebao krenuti iz zapadne Europe i sletjeti na teritorij Japana, trebao 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 sa posadom. U raketnoj industriji formiran je smjer krstarećih projektila balističkog tipa, koji su na osnovu općeg koncepta njihove upotrebe našli svoje mjesto u općem odbrambenom sistemu SSSR-a.
No, u Sjedinjenim Državama vojsku je podržala istraživački rad na raketnom avionu. U to se vrijeme vjerovalo da su konvencionalni avioni ili avioni sa projektilima sa vazdušno-mlaznim motorima najbolje sredstvo za isporuku punjenja na neprijateljsku teritoriju. Rođeni su projekti za program kliznih projektila Navajo. Bell Aircraft nastavio je s istraživanjem svemirskog aviona kako ga ne bi koristio kao bombarder, već kao izviđačko vozilo. Godine 1960. potpisan je ugovor s Boeingom za razvoj suborbitalnog izviđačkog raketnog aviona Daina-Sor, koji je trebao biti lansiran s raketom Titan-3.
Međutim, SSSR se početkom 60 -ih vratio ideji svemirskih letjelica i započeo rad u Dizajn birou Mikoyan na dva projekta suborbitalnih vozila odjednom. Prvi je predviđao pomoćni avion, drugi - raketu Sojuz sa orbitalnim avionom. Dvostepeni vazduhoplovni sistem 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 tečno gorivo dosegao je orbitu oko Zemlje, tamo izvršio planirane radove i vratio se na Zemlju, klizeći u atmosferi. Funkcije ove kompaktne leteće letjelice bile su mnogo šire od pukog 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. godine bila je spremna za prvi let kao podzvučni analog. Za rješavanje problema toplinskog utjecaja na strukturu u letu i upravljivost vozila pri nadzvučnim i nadzvučnim brzinama izgrađeni su leteći modeli koji su dobili naziv "Bor". Njihovi testovi izvedeni su 1969.-1973. Dubinsko proučavanje dobijenih rezultata dovelo je do potrebe za stvaranjem dva modela: "Bor-4" i "Bor-5". Međutim, ubrzani tempo rada na programu svemirskog šatla i, što je najvažnije, neosporni uspjesi Amerikanaca na ovom području, zahtijevali su prilagođavanje sovjetskih planova.
Općenito, svemirska tehnologija za višekratnu upotrebu za domaće programere nikako nije nešto novo i nepoznato. Uzimajući u obzir ubrzanje programa izgradnje satelitskih sistema, međuplanetarnih komunikacija i istraživanja dubokog svemira, možemo s pouzdanjem govoriti o potrebi stvaranja precizno lansirnih vozila za višekratnu upotrebu, uključujući teška lansirna vozila.
Sve u svemu, planovi za razvoj ruske teške rakete prilično su optimistični. Sredinom svibnja Oleg Ostapenko pojasnio je da će Federalni svemirski program za razdoblje 2016-2025 i dalje predviđati projektiranje super teške lansirne lance nosivosti 70-80 tona. “FKP još nije odobren, već se formira. Objavićemo ga u bliskoj budućnosti”, naglašava šef Roskosmosa.
