V dnešnej dobe je penetrácia do hlbokého vesmíru, deklarovaná v ruských a amerických pokročilých vesmírnych programoch, podobne ako činnosti v blízkom zemskom vesmíre, neoddeliteľne spojená s vytváraním spoľahlivých, ekonomických a multifunkčných dopravných systémov. Okrem toho musia byť vhodné na riešenie veľmi širokého spektra civilných a vojenských úloh. Rusko by podľa všetkého malo venovať pozornosť vytváraniu opakovane použiteľného vesmírneho ťažkého transportu.
Ruské vesmírne myslenie sa dnes konečne preorientovalo na diaľkové expedície. Hovoríme o fázovom prieskume Mesiaca - programe, ktorý sa nevrátil 40 rokov. V ďalekej budúcnosti - lety s posádkou na Mars. V tomto prípade nebudeme diskutovať o vyššie uvedených programoch, ale všimnite si, že sa nezaobídeme bez ťažkých nosných rakiet schopných vypustiť stovky ton užitočného zaťaženia na nízku obežnú dráhu.
Angara a Jenisej
Nikam sa nepohne ani vojenský aspekt. Základným prvkom amerického systému protiraketovej obrany, ktorý sa už stal prakticky realitou, bude dopravný systém schopný dopraviť na obežnú dráhu Zeme početné bojové platformy, pozorovacie a riadiace satelity. Malo by tiež zabezpečiť prevenciu a opravy týchto vozidiel priamo vo vesmíre.
Vo všeobecnosti bol navrhnutý systém kolosálneho energetického potenciálu. Napokon, iba jedna bojová platforma so 60 megawattovým fluorovodíkovým laserom má odhadovanú hmotnosť 800 ton. Účinnosť nasmerovaných energetických zbraní však môže byť vysoká iba vtedy, ak je na obežnej dráhe rozmiestnených viacero takýchto platforiem. Je zrejmé, že celkový nákladový obrat ďalšej série „hviezdnych vojen“bude predstavovať desaťtisíce ton, ktoré je potrebné systematicky dodávať do blízkozemského priestoru. Ale to nie je všetko.
Komplexy vesmírneho prieskumu dnes zohrávajú kľúčovú úlohu pri použití vysoko presných zbraní na Zemi. To núti USA i Rusko neustále zvyšovať a zlepšovať svoje orbitálne zoskupenia. High-tech povaha vesmírnych lodí zároveň vyžaduje zabezpečenie ich orbitálnej opravy.
Ale späť k lunárnej téme. Koncom januára, keď plány na komplexnú štúdiu Mesiaca s perspektívou nasadenia tam obývanej základne, hovoril vedúci vedúcej domácej vesmírnej spoločnosti Energia Vitaly Lopota o možnosti letu na Mesiac z pohľadu nosných rakiet.
Vysielanie expedícií na Mesiac je nemožné bez vytvorenia superťažkých nosných rakiet s nosnosťou 74-140 ton, pričom najsilnejšia ruská raketa Proton vynesie na obežnú dráhu 23 ton. "Na let na Mesiac a návrat späť potrebujete dvojitý štart-dve rakety s nosnosťou 75 ton, let s jedným štartom na Mesiac a späť bez pristátia je 130-140 ton." Ak vezmeme ako základ 75-tonovú raketu, potom praktickou misiou na Mesiac s pristátím je schéma ôsmich štartov. Ak má raketa nosnosť menšiu ako 75 ton, ako sa naznačuje - 25 - 30 ton, potom je vývoj rovnomerného Mesiaca absurdný, “povedal Lopota v Kráľovskom čítaní na Moskovskej štátnej technickej univerzite v Baumane.
Denis Lyskov, štátny tajomník, zástupca vedúceho Roskosmosu, hovoril o potrebe mať ťažký nosič v polovici mája. Povedal, že v súčasnosti Roskosmos spolu s Ruskou akadémiou vied pripravuje program vesmírneho prieskumu, ktorý sa stane neoddeliteľnou súčasťou budúceho federálneho vesmírneho programu Ruska na roky 2016 - 2025. "Aby sme mohli hovoriť o lete na Mesiac, potrebujeme superťažký nosič s nosnosťou asi 80 ton." Teraz je tento projekt vo fáze vývoja, v blízkej budúcnosti pripravíme potrebné dokumenty na ich predloženie vláde,”zdôraznil Lyskov.
K dnešnému dňu je najväčšou ruskou raketou v prevádzke Proton s užitočným zaťažením 23 ton na nízkej obežnej dráhe a 3,7 tony na geostacionárnej dráhe. Rusko v súčasnosti vyvíja rodinu rakiet Angara s nosnosťou od 1,5 do 35 ton. Vytvorenie tejto technológie sa bohužiaľ zmenilo na skutočnú dlhodobú výstavbu a prvé spustenie sa odkladalo na mnoho rokov, a to aj kvôli nezhodám s Kazachstanom. Teraz sa očakáva, že „Angara“poletí začiatkom leta z kozmodrómu Plesetsk v ľahkej konfigurácii. Podľa šéfa Roskosmosu existujú plány na vytvorenie ťažkej verzie Angary, schopnej vypustiť 25-tonové užitočné zaťaženie na nízku obežnú dráhu.
Ale ako vidíme, tieto ukazovatele zďaleka nepostačujú na implementáciu programu medziplanetárnych letov a prieskumu hlbokého vesmíru. Vedúci Roscosmosu Oleg Ostapenko v Kráľovskom čítaní uviedol, že vláda pripravuje návrh na vývoj superťažkej rakety, ktorá by dokázala na nízku obežnú dráhu vypustiť náklad s hmotnosťou viac ako 160 ton. "Je to skutočná výzva." Pokiaľ ide o a vyššie čísla, “- povedal Ostapenko.
Je ťažké povedať, ako skoro sa tieto plány stanú realitou. Napriek tomu má domáci raketový priemysel určitú rezervu na vytváranie ťažkej vesmírnej dopravy. Koncom osemdesiatych rokov bolo možné vytvoriť ťažkú nosnú raketu na kvapalné palivo Energia, schopnú vyniesť na nízku obežnú dráhu užitočné zaťaženie s hmotnosťou až 120 ton. Ak hovoríme o úplnej resuscitácii tohto programu, ešte nie je potrebná, potom určite existujú návrhové návrhy ťažkého nosiča na základe Energie.
Hlavnú časť Energie je možné použiť na novej rakete - úspešne fungujúcom RD -0120 LPRE. V skutočnosti projekt ťažkej rakety využívajúcej tieto motory existuje v kozmickom stredisku Khrunichev, ktoré je hlavnou organizáciou výroby našej jedinej ťažkej nosnej rakety Proton.
Hovoríme o dopravnom systéme Jenisej-5, ktorého vývoj sa začal už v roku 2008. Predpokladá sa, že raketa s dĺžkou 75 metrov bude vybavená prvým stupňom s tromi kyslíkovo-vodíkovými LPRE RD-0120, ktorých výrobu zahájila Voronezh Design Bureau of Chemical Automation v roku 1976. Podľa špecialistov Khrunichevského centra nebude ťažké tento program obnoviť a v budúcnosti je možné tieto motory znova použiť.
Yenisei má však okrem zrejmých výhod aj jednu významnú, úprimne povedané, dnes nevyhnutelnú nevýhodu - rozmery. Faktom je, že podľa plánov hlavná záťaž budúcich štartov padne na kozmodróm Vostočnyj budovaný na Ďalekom východe. V každom prípade odtiaľ majú byť do vesmíru vyslané ťažké a superťažké sľubné nosiče.
Priemer prvého stupňa rakety Jenisej-5 je 4, 1 meter a neumožňuje jeho prepravu po železnici, prinajmenšom bez výraznej objemovej a veľmi nákladnej modernizácie cestnej infraštruktúry. Kvôli problémom s prepravou bolo svojho času potrebné uložiť obmedzenie priemeru hlavných stupňov rakety Rus-M, ktoré zostali na rysovacích doskách.
Na vývoji ťažkého nosiča sa okrem vesmírneho strediska Khrunichev podieľala aj raketa a vesmírna spoločnosť Energia (RSC). V roku 2007 navrhli projekt nosnej rakety, ktorý čiastočne využíva usporiadanie rakety Energia. Len užitočné zaťaženie v novej rakete bolo umiestnené v hornej časti, a nie vo vedľajšom kontajneri, ako v predchodcovi.
Prínos a realizovateľnosť
Američania, samozrejme, nie sú pre nás vyhláškou, ale ich ťažká doprava, ktorej vývoj už vstúpil do domáceho pásma, znamená čiastočné opätovné použitie. Toto leto plánuje súkromná spoločnosť SpaceX vypustiť prvý štart novej rakety Falcon Heavy, najväčšej rakety vypustenej od roku 1973. To znamená, že od čias amerického lunárneho programu so štartmi obrovského nosiča Saturn-5, ktorý vytvoril otec amerických nosných rakiet Wernher von Braun. Ale ak bola tá raketa určená výlučne na doručovanie expedícií na Mesiac a bola jednorazová, potom novú už možno použiť na marťanské expedície. Okrem toho sa plánuje návrat na udržiavacie stupne Zeme ako raketa Falcon 9 v1.1 (R - opakovane použiteľné, opakovane použiteľné).
Raketoplány sú opäť žiadané
Prvý stupeň tejto rakety je vybavený pristávacími vzperami slúžiacimi na stabilizáciu rakety a na mäkké pristátie. Po oddelení prvý stupeň spomalí krátkym zapnutím troch z deviatich motorov, aby sa zabezpečil vstup do atmosféry prijateľnou rýchlosťou. Už blízko povrchu je centrálny motor zapnutý a pódium je pripravené na mäkké pristátie.
Hmotnosť užitočného zaťaženia, ktoré môže raketa Falcon Heavy zdvihnúť, je 52 616 kilogramov, čo je približne dvojnásobok toho, čo môžu zdvihnúť ostatné ťažké rakety - americká Delta IV Heavy, európska Ariane a čínska Long March.
Opätovné použitie je, samozrejme, prospešné v prípade vysokofrekvenčnej vesmírnej práce. Štúdie ukázali, že používanie jednorazových komplexov je výnosnejšie ako opakovane použiteľný dopravný systém v programoch s rýchlosťou najviac päť spustení za rok za predpokladu, že odcudzenie pôdy pre padajúce polia oddeľujúcich častí bude dočasné a nie trvalé, s možnosťou evakuácie obyvateľstva, hospodárskych zvierat a vybavenia z nebezpečných oblastí ….
Táto výhrada je spôsobená skutočnosťou, že náklady na nákup pozemkov neboli vo výpočtoch nikdy zohľadnené, pretože až donedávna neboli straty s odmietnutím alebo dokonca s dočasnou evakuáciou nikdy kompenzované a je ťažké ich vypočítať. A tvoria značnú časť nákladov na prevádzku raketových systémov. S rozsahom programu viac ako 75 spustení za 15 rokov majú opakovane použiteľné systémy výhodu a ekonomický efekt ich používania sa s počtom zvyšuje.
Okrem toho prechod od jednorazových vozidiel na spustenie ťažkých užitočných nákladov na opakovane použiteľné vedie k výraznému zníženiu výroby zariadení. Keď sú teda v jednom vesmírnom programe použité dva alternatívne systémy, požadovaný počet blokov sa zníži na štyri až päťkrát, počet tiel centrálnych blokov - o 50, kvapalných motorov pre druhý stupeň - o deväťkrát. Úspory zo znížených objemov výroby pri použití opakovane použiteľného nosného raketa sa teda zhruba rovnajú nákladom na jeho výstavbu.
Už v Sovietskom zväze sa robili výpočty nákladov na údržbu po lete a opravy a reštaurovanie opakovane použiteľných systémov. Použili sme dostupné faktografické údaje získané vývojármi ako výsledok pozemných skúšok a letových skúšok, ako aj prevádzky draku orbitálnej kozmickej lode Buran s tepelným štítom, lietadiel s dlhým doletom a viacúčelových kvapalných motorov. typu RD-170 a RD-0120. Podľa výsledkov výskumu sú náklady na údržbu a opravy po lete necelých 30 percent nákladov na výrobu nových raketových jednotiek.
Napodiv, myšlienka opätovného použitia sa prejavila už v 20. rokoch 20. storočia v Nemecku, ktoré rozdrvila Versailleská zmluva, ktorá spájala európske technické spoločenstvo, zasiahnutá raketovou horúčkou. V tretej ríši v rokoch 1932-1942, pod vedením Eigena Zengera, bol úspešne vyvinutý projekt raketového bombardéra. Údajne malo vzniknúť lietadlo, ktoré pomocou koľajového nosného vozíka zrýchli na vysokú rýchlosť, potom zapne vlastný raketový motor, vystúpi z atmosféry, odkiaľ sa odrazí hustými vrstvami atmosféry a dosiahne dlhý dosah. Zariadenie malo štartovať zo západnej Európy a pristáť na území Japonska, bolo určené na bombardovanie územia USA. Posledné správy o tomto projekte boli prerušené v roku 1944.
V 50. rokoch v USA slúžil ako podnet na vývoj projektu vesmírneho lietadla, ktoré predchádzalo raketovému lietadlu Dyna-Sor. V Sovietskom zväze Yakovlev, Mikojan a Myasishchev zvažovali návrhy na vývoj takýchto systémov v roku 1947, ale vývoj sa im nedostal kvôli mnohým ťažkostiam spojeným s technickou implementáciou.
S rýchlym vývojom raketovej techniky na konci štyridsiatych a na začiatku päťdesiatych rokov minulého storočia zmizla potreba dokončiť práce na raketovom bombardéri s posádkou. V raketovom priemysle sa sformoval smer balistických rakiet, ktoré na základe všeobecnej koncepcie ich použitia našli svoje miesto vo všeobecnom obrannom systéme ZSSR.
Ale v USA výskumné práce na raketovom lietadle podporovala armáda. V tej dobe sa verilo, že konvenčné lietadlá alebo projektilové lietadlá so vzduchovými prúdovými motormi sú najlepším spôsobom dodávania nábojov na nepriateľské územie. Zrodili sa projekty pre program kĺzavých rakiet Navajo. Spoločnosť Bell Aircraft pokračovala vo výskume vesmírneho lietadla, aby ho použila nie ako bombardér, ale ako prieskumné vozidlo. V roku 1960 bola s Boeingom podpísaná zmluva na vývoj suborbitálneho prieskumného raketového lietadla Daina-Sor, ktoré malo byť vypustené s raketou Titan-3.
Začiatkom 60. rokov sa však ZSSR vrátil k myšlienke vesmírnych lietadiel a zahájil prácu v Mikoyan Design Bureau na dvoch projektoch suborbitálnych vozidiel naraz. Prvý predpokladal posilňovacie lietadlo, druhý - raketu Sojuz s orbitálnym lietadlom. Dvojstupňový letecký systém sa volal Spiral alebo Project 50/50.
Orbitálna raketová loď bola vypustená zo zadnej časti silného nosného lietadla Tu-95K vo veľkej výške. Raketové lietadlo „Špirála“na raketových motoroch na kvapalné palivo dosiahlo obežnú dráhu blízko Zeme, vykonalo tam plánované práce a vrátilo sa na Zem, kĺzalo v atmosfére. Funkcie tejto kompaktnej lietajúcej kozmickej lode boli oveľa širšie než len práca na obežnej dráhe. Plne zmenšený model raketového lietadla vykonal niekoľko letov v atmosfére.
Sovietsky projekt počítal s vytvorením zariadenia s hmotnosťou viac ako 10 ton so skladacími konzolami krídla. Experimentálna verzia zariadenia v roku 1965 bola pripravená na prvý let ako podzvukový analóg. Na vyriešenie problémov tepelných účinkov na konštrukciu za letu a ovládateľnosti vozidla pri podzvukových a nadzvukových rýchlostiach boli postavené lietajúce modely s názvom „Bor“. Ich testy boli vykonané v rokoch 1969-1973. Hlboká štúdia získaných výsledkov viedla k potrebe vytvoriť dva modely: „Bor-4“a „Bor-5“. Zrýchlené tempo prác na programe raketoplánu a hlavne nespochybniteľné úspechy Američanov v tejto oblasti si vyžiadali úpravy sovietskych plánov.
Opätovne použiteľná letecká technológia pre domácich vývojárov nie je vo všeobecnosti nič nové a neznáme. Ak vezmeme do úvahy zrýchlenie programov budovania satelitných systémov, medziplanetárnej komunikácie a prieskumu hlbokého vesmíru, môžeme s istotou hovoriť o potrebe vytvoriť presne opakovane použiteľné nosné rakety vrátane ťažkých nosných rakiet.
Celkovo sú plány na vývoj ruskej ťažkej rakety celkom optimistické. V polovici mája Oleg Ostapenko objasnil, že Federálny vesmírny program na roky 2016-2025 bude naďalej zabezpečovať návrh superťažkého nosného vozidla s nosnosťou 70-80 ton. „FKP ešte nebolo schválené, vzniká. V blízkej budúcnosti to zverejníme, “zdôrazňuje šéf Roscosmosu.
