În această zi din 1972, președintele american Richard Nixon a aprobat programul NASA de a crea nave spațiale de transport reutilizabile. Recenzia noastră este dedicată celor mai interesante și neobișnuite proiecte de nave din această clasă din întreaga lume.
Boeing X-20 Dyna Soar
Prima navă spațială reutilizabilă a fost dezvoltată în SUA în 1963. Proiectul Boeing X-20 Dyna-Soar a fost o aeronavă militară orbitală cu mai multe misiuni. Dyna-Soar a fost cel mai inovator proiect spațial al vremii, dar construcția primelor mașini a fost în curând oprită și proiectul a fost închis.
Spirală
La mijlocul anilor '60, URSS a început să dezvolte proiectul Spiral ca răspuns la Dyna-Soar american. S-a presupus că avionul orbital va fi accelerat de un avion de pasageri la o viteză de aproximativ Mach 6. Dezvoltarea a fost suspendată în 1969 și a continuat până la mijlocul anilor '70. Au fost efectuate zboruri de testare pe subsonicul Mig-105.11, dar proiectul a fost în curând închis complet.
Naveta spațială
Prima navetă a legendarului program Naveta Spațială a fost lansată pe 12 aprilie 1981. Proiectarea mașinii a constat din trei etape: rachete de rachetă solide reutilizabile, un rezervor de combustibil cu hidrogen lichid și oxigen și vehiculul orbital în sine. Potrivit inginerilor, navetele trebuiau să livreze marfă între Pământ și stațiile orbitale. De-a lungul întregii istorii a programului, au fost livrate aproximativ 1.400 de tone de marfă variată. Programul s-a încheiat în 2011. Au fost în total 135 de lansări a cinci navete: Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis și Endeavour. Columbia și Challenger s-au pierdut în dezastre.
Buran
Ca răspuns la naveta americană, dezvoltarea programului Energia-Buran a început în Uniunea Sovietică în 1976. Primul și singurul zbor în cadrul acestui program a fost efectuat la 15 noiembrie 1988 fără participarea piloților. În 1993, programul a fost închis oficial.
Zarya
În 1985-1989, Uniunea Sovietică dezvolta nava spațială reutilizabilă Zarya. În 1987, a fost creat un proiect preliminar al mașinii. Principala trăsătură distinctivă față de alte nave din acea vreme a fost mecanica aterizării folosind motoare cu reacție. Cu toate acestea, din cauza reducerilor de finanțare, proiectul a fost oprit.
Avatar
Programul Indian Avatar a fost anunțat în mai 1998. Potrivit inginerilor, mașina va oferi cel mai ieftin transport posibil de mărfuri pe orbită. Avatar va folosi aerodromurile obișnuite pentru decolare și aterizare. Construcția primului prototip al navei spațiale este realizată de compania privată CIM Technologies.
Skylon
Proiectul britanic Skylon de la Reaction Engines Limited a început în 2000. În prezent caută finanțare. Potrivit inginerilor, navele sistemului Skylon vor reduce semnificativ costul transportului de mărfuri pe orbita joasă a Pământului. Nava spațială va fi capabilă să transporte aproximativ 200 de tone de marfă. În 2013, guvernul britanic a fost de acord să aloce 60 de milioane de lire sterline pentru a sprijini proiectul.
Shenlun
Nava spațială reutilizabilă chineză Shenlun („Dragon Space Plane”) a fost în dezvoltare de la începutul anilor 2000. Va fi lansat dintr-un bombardier H-6K. Dragonul a efectuat primul zbor suborbital pe 8 ianuarie 2011.
Rus
În 2009, RSC Energia a început dezvoltarea sistemului de transport spațial Rus. Nava va livra marfa pe orbită și va asigura siguranța spațiului aerian. În plus, modulul va efectua zboruri către Lună. Testarea fără echipaj va începe în 2018.
MAX
Dezvoltarea proiectului a început în 1980 și a atras atenția multor experți, dar dezvoltarea sa a căpătat amploare abia în 2012. În prezent, sunt în curs de dezvoltare navete pentru decolare de pe aeronavele de transport M-55 Geophysics și ZM-T. Proiectul MAKS presupune lansarea turiștilor și a mărfurilor comerciale mici pe orbită.
O navă spațială folosită pentru zboruri pe orbită joasă a Pământului, inclusiv sub control uman.
Toate navele spațiale pot fi împărțite în două clase: cu echipaj și lansate în modul de control de pe suprafața Pământului.
La începutul anilor 20. secolul XX K. E. Tsiolkovsky prezice încă o dată explorarea viitoare a spațiului cosmic de către pământeni. În lucrarea sa „Nava spațială” se menționează așa-numitele nave cerești, al căror scop principal este implementarea zborurilor umane în spațiu.
Primele nave spațiale din seria Vostok au fost create sub conducerea strictă a proiectantului general al OKB-1 (acum racheta Energia și corporația spațială) S.P. Korolev. Prima navă spațială cu echipaj „Vostok” a fost capabilă să livreze o persoană în spațiul cosmic pe 12 aprilie 1961. Acest cosmonaut a fost A. Gagarin.
Principalele obiective stabilite în cadrul experimentului au fost:
1) studiul impactului condițiilor de zbor orbital asupra unei persoane, inclusiv performanța acesteia;
2) testarea principiilor proiectării navelor spațiale;
3) testarea structurilor și sistemelor în condiții reale.
Masa totală a navei a fost de 4,7 tone, diametru - 2,4 m, lungime - 4,4 m Dintre sistemele de bord cu care era echipată nava se pot distinge: sisteme de control (modurile automate și manuale); sistem de orientare automată către Soare și orientare manuală către Pământ; sistem de susţinere a vieţii; sistem de control termic; sistem de aterizare.
Ulterior, evoluțiile obținute în timpul implementării programului de nave spațiale Vostok au făcut posibilă crearea unora mult mai avansate. Astăzi, „armada” navelor spațiale este foarte clar reprezentată de nava spațială de transport reutilizabilă americană „Shuttle” sau Space Shuttle.
Este imposibil să nu menționăm dezvoltarea sovietică, care în prezent nu este folosită, dar ar putea concura serios cu nava americană.
„Buran” a fost numele programului Uniunii Sovietice de a crea un sistem spațial reutilizabil. Lucrările la programul Buran au început în legătură cu necesitatea creării unui sistem spațial reutilizabil ca mijloc de a descuraja un potențial inamic în legătură cu începerea proiectului american în ianuarie 1971.
Pentru implementarea proiectului, a fost creată NPO Molniya. În cel mai scurt timp posibil, în 1984, cu sprijinul a peste o mie de întreprinderi din toată Uniunea Sovietică, a fost creat primul exemplar la scară largă cu următoarele caracteristici tehnice: lungimea sa a fost mai mare de 36 m cu o anvergură de 24 de metri. m; greutate de lansare - mai mult de 100 de tone cu o greutate a sarcinii utile de până la
30 t.
Buranul avea o cabină presurizată în compartimentul de la prova, care putea găzdui aproximativ zece persoane și majoritatea echipamentului pentru a asigura zborul pe orbită, coborâre și aterizare. Nava a fost echipată cu două grupuri de motoare la capătul secțiunii de coadă și în partea din față a carenei pentru manevră, a fost folosit pentru prima dată un sistem de propulsie combinat, care includea rezervoare de combustibil pentru oxidant și combustibil, termostat de impuls; admisie de lichid în gravitate zero, echipamente ale sistemului de control etc.
Primul și singurul zbor al navei spațiale Buran a fost efectuat pe 15 noiembrie 1988 într-un mod fără pilot, complet automat (de referință: Shuttle încă aterizează doar folosind controlul manual). Din păcate, zborul navei a coincis cu vremuri grele care au început în țară, iar din cauza sfârșitului Războiului Rece și a lipsei fondurilor suficiente, programul Buran a fost închis.
Seria American Space Shuttle a început în 1972, deși a fost precedată de un proiect pentru un vehicul reutilizabil în două etape, fiecare treaptă fiind similară cu un avion cu reacție.
Prima etapă a servit ca un accelerator, care, după ce a intrat pe orbită, și-a încheiat partea de sarcină și s-a întors pe Pământ cu echipajul, iar a doua etapă a fost o navă orbitală și, după finalizarea programului, s-a întors și la locul de lansare. Era o perioadă de cursă a înarmărilor, iar crearea unei nave de acest tip a fost considerată veriga principală în această cursă.
Pentru a lansa nava, americanii folosesc un accelerator și motorul propriu al navei, combustibilul pentru care se află în rezervorul extern de combustibil. Boosterele uzate nu sunt refolosite după aterizare, cu un număr limitat de lansări. Din punct de vedere structural, nava din seria Shuttle constă din mai multe elemente principale: aeronava aerospațială Orbiter, rachete reutilizabile și un rezervor de combustibil (de unică folosință).
Primul zbor al navei spațiale, din cauza unui număr mare de deficiențe și modificări de proiectare, a avut loc abia în 1981. În perioada aprilie 1981 până în iulie 1982, au fost efectuate o serie de teste de zbor orbital ale navei spațiale Columbia în toate zborurile. moduri. Din păcate, seria de zboruri ale seriei de nave Shuttle nu a fost lipsită de tragedii.
În 1986, în timpul celei de-a 25-a lansări a navei spațiale Challenger, un rezervor de combustibil a explodat din cauza imperfecțiunilor în designul vehiculului, în urma căreia toți cei șapte membri ai echipajului au fost uciși. Abia în 1988, după ce au fost aduse o serie de modificări în programul de zbor, a fost lansată nava spațială Discovery. Challenger a fost înlocuit cu o nouă navă, Endeavour, care funcționează din 1992.
O lovitură pentru visul cosmic. Nava suborbitală SpaceShipTwo s-a prăbușit în timpul unui zbor de probă
Nava suborbitală privată SpaceShipTwo s-a prăbușit aproape imediat după separarea de avionul de transport WhiteKnight. Acesta din urmă s-a întors în siguranță pe Pământ, dar nava spațială a explodat din motive încă neclare. În acest caz, unul dintre piloții săi a fost ucis, iar al doilea a fost rănit. Experții consideră că acest accident va afecta perspectivele zborurilor suborbitale.
„Calea spațială este dificilă”
În timpul zborului de testare al navei, „au apărut probleme grave, în urma cărora SpaceShipTwo a fost pierdut”, a declarat Virgin Galactic, o companie care promovează proiectul, pe Twitter.
„WhiteKnight 2 (așa-numitul avion de transport care ridică nave suborbitale spre cer în stadiul inițial – Nota VZGLYAD) a aterizat în siguranță”, au adăugat ei.
Se știe că explozia a avut loc aproape imediat după ce naveta spațială s-a separat de avionul de transport și a pornit propriul motor de rachetă.
Imediat după ce accidentul a devenit cunoscut, reprezentanții Virgin Galactic au spus că „prima lor responsabilitate este să afle ce s-a întâmplat cu cei doi piloți ai navei, a căror soartă este încă necunoscută”.
Fondatorul miliardarului Virgin, Richard Branson, a scris apoi pe Twitter că se mută la locul accidentului din deșertul Mojave din sudul Californiei pentru a oferi condoleanțe familiilor celor uciși și răniți în dezastru.
Atunci s-a știut că accidentul a dus la moartea unuia dintre cei doi piloți SpaceShipTwo și la răni grave celui de-al doilea.
Ultima postare pe blog a lui Branson, apărută în urmă cu aproximativ șase ore, a fost una optimistă: „Spațiul poate fi greu, dar merită... Vom continua să mergem înainte împreună”.
În același timp, reprezentanții Virgin au declarat pe Facebook că „există multe speculații despre ce anume a cauzat accidentul de astăzi”. Și, deși toate circumstanțele incidentului sunt încă necunoscute, ei au acordat atenție „mai multor detalii cheie”.
„În primul rând, echipa Virgin Galactic colaborează activ cu parteneri de la Scaled Composites, Consiliul național pentru siguranța transporturilor din SUA, Administrația Federală a Aviației și autoritățile locale, ca parte a investigației. În al doilea rând, autoritățile locale au confirmat că unul dintre cei doi piloți de la bordul SpaceShipTwo a murit, iar celălalt s-a parașut la sol și este acum tratat la spital”, au spus aceștia.
Planuri și vise
Între timp, experții își exprimă deja îngrijorarea cu privire la modul în care acest dezastru ar putea afecta negativ viitorul zborurilor suborbitale.
Astfel, un expert în domeniul politicii spațiale, profesor emerit la Universitatea Georgetown din Washington, John Logsdon, a remarcat că „acesta este cu siguranță un eșec, întrucât Virgin Galactic a fost înaintea restului, a fost cea mai importantă companie din industrie și a spus că intenționează să ofere zboruri suborbitale comerciale.”
Potrivit Logsdon, citat de RIA Novosti, compania va avea dificultăți să găsească „noi standarde de siguranță”, iar noi zboruri de testare vor fi necesare pentru a demonstra un nivel suficient de fiabilitate a echipamentului pentru ca alte persoane să accepte să se îmbarce pe aceeași navă. .
„Provocarea actuală este să înțelegem ce a cauzat acest lucru, deoarece noul combustibil pe care l-au folosit a fost testat de multe ori pe teren. Deci, incidentul trebuie să fie mai mult decât noul combustibil și cred că va trebui să fie multă regândire a tehnologiei”, a spus el.
Astrofizicianul britanic David Whitehouse a sugerat, de asemenea, că cauza accidentului ar fi putut fi o explozie de combustibil. O anchetă va arăta dacă este așa. Până acum, un lucru se știe cu certitudine: nava a folosit de fapt combustibil care nu fusese folosit în mai multe zboruri înainte.
În ceea ce privește cei care doresc să efectueze zboruri suborbitale, încă nu se știe nimic despre o schimbare a planurilor lor și chiar invers. Deținătorii de „permisuri spațiale” sunt șocați de dezastru, dar nu se grăbesc să le returneze, relatează TASS.
Potrivit unuia dintre ei, jurnalistul Jim Clash, el știa inițial că „aceasta era o întreprindere riscantă”. „Sunt în stare de șoc, dar încă nu am de gând să schimb planurile sau să-mi returnez biletul”, a spus el pentru Mashable.
Un alt potențial turist spațial, Mark Heigl, care și-a rezervat un loc pe o navă suborbitală încă din 2010 pentru 200.000 de dolari, a remarcat că „este un efort riscant în care oamenii ar putea muri, dar speri mereu că acest lucru nu se va întâmpla”.
Potrivit acestuia, este prea devreme să vorbim despre perspectivele viitoarelor zboruri: „Să așteptăm rezultatele anchetei, cred că după aceasta cineva poate refuza să participe la program, dar cineva nu o va face”.
Potrivit unor experți, investigarea cauzelor accidentului poate dura de la câteva săptămâni la câteva luni.
Nu pentru mult timp, ci în spațiu
Să ne amintim că SpaceShipTwo este o navă spațială suborbitală privată reutilizabilă cu echipaj.
A fost dezvoltat ca parte a programului Tier One lansat de co-fondatorul Microsoft, Paul Allen, în 1996. Apoi Virgin Galactic, fondată de un alt miliardar Richard Branson, care este în prezent principalul promotor al zborurilor suborbitale private, s-a alăturat dezvoltării navei.
Spre deosebire de modelul anterior – SpaceShipOne – capabil să transporte doar trei persoane, SpaceShipTwo poate găzdui până la opt persoane (doi piloți și șase pasageri). Această navă este ridicată în aer de un avion de transport special WhiteKnight 2, după care, la o altitudine de aproximativ 20 de kilometri, SpaceShip se desparte de ea și pornește propriile motoare pentru a ajunge în zona spațială. Această navă a făcut primul zbor de testare în octombrie 2010.
Să adăugăm că, conform clasificării Federației Internaționale de Aeronautică, zborul în spațiu este considerat a fi un zbor la o altitudine de peste 100 km. Cu toate acestea, unele alte organizații, de exemplu, US Air Force, consideră orice zbor peste 80 km ca atare.
Dezvoltatorii programului de lansare a navelor spațiale le-au promis clienților lor un zbor de două ore, timp în care turiștii ar putea experimenta imponderabilitate și pot vedea Pământul de la o altitudine de aproximativ 100 km. Au trebuit să plătească 200 de mii de dolari fiecare pentru un astfel de turneu.
Câteva sute de oameni și-au exprimat anterior dorința de a merge în spațiu cu compania lui Branson, inclusiv personalități celebre precum Angelina Jolie, Tom Hanks, Lady Gaga și alții.
Rețineți că accidentul SpaceShipTwo a fost al doilea incident major care a implicat tehnologia spațială în Statele Unite într-o săptămână.
Așadar, pe 29 octombrie, în timpul lansării din portul spațial de pe insula Wallops din Statele Unite, vehiculul de lansare Antares cu camionul spațial Cygnus, care trebuia să livreze marfă către ISS, a explodat.
Motivele stării de urgență nu au fost încă anunțate oficial. În același timp, inițial mulți experți și-au exprimat opinia că accidentul ar fi putut fi cauzat de funcționarea necorespunzătoare a motoarelor din prima etapă a vehiculului de lansare, care sunt o versiune modernizată a motoarelor rachete sovietice NK-33.
Mai târziu, au apărut rapoarte că poate chiar compania operatorului de lansare a decis să arunce în aer racheta când a devenit clar că lansarea a avut loc cu un fel de defecțiune tehnică. Acest lucru ar putea fi făcut pentru a proteja unele zone populate care ar putea fi afectate dacă Antares ar exploda și ar cădea pe Pământ mai târziu.
Este de remarcat faptul că atât în cazul navei spațiale cât și în acesta, structuri private au fost implicate în dezvoltarea obiectelor explodate. În primul caz - Virgin Galactic, în al doilea - Orbital Sciences.
Un lucru uimitor, am făcut un sondaj rapid la prietenii mei, s-a dovedit că aproape toată lumea este sigură că în prezent, după închiderea proiectelor navetei spațiale și Buran, navele spațiale reutilizabile nu sunt folosite de omenire.
Între timp, chiar acum, ei zboară deasupra noastră. Din 2016, Statele Unite operează cel puțin două tipuri de nave spațiale reutilizabile, iar în 2017 sunt deja patru. Sau chiar cinci, în funcție de cum numărați.
Acest lucru, însă, nu este surprinzător; mass-media rusă a construit un zid de tăcere destul de gol în jurul programelor spațiale occidentale, iar dacă ceva se scurge prin el, este într-o formă exclusiv filtrată, dozată și distorsionată. Din anumite motive, majoritatea prietenilor mei sunt siguri că odată cu lansarea rachetelor Falcon reutilizabile, „americanii au eșecuri complete”, deși situația este exact inversă.
Chiar ieri, de exemplu, camionul spațial comercial reutilizabil „Dragon” și-a făcut următoarea aterizare, care a fost lansat anterior de racheta spațială reutilizabilă „Falcon 9”, care, după ce a lansat-o, s-a întors pe pământ. Aproape toată lumea a auzit măcar ceva despre o rachetă spațială reutilizabilă, dar aproape nimeni nu a auzit despre o navă spațială reutilizabilă.
Asta am crezut eu. Că ar fi frumos să spunem cum stau lucrurile în domeniul spațial global. Cum sunt De fapt lucrurile sunt acolo.
Amintiți-vă cum, după închiderea programului navetei spațiale în 2011, toată presa rusă a scris în unanimitate și cu voce tare că acum era navelor spațiale reutilizabile s-a încheiat, și-au depășit utilitatea, nu se vor relua în curând și principalele mijloace de livrare a mărfurilor și a echipajelor în spațiu pe ISS va deveni Uniuni și progrese bune și vechi și de încredere?
Acum, asta nu era adevărat. Sau mai degrabă, un adevăr pe jumătate. Soyuz și Progress, desigur, au fost și rămân principalele mijloace de livrare către partea rusă a Stației Spațiale Internaționale.
Și din partea sa americană, după închiderea programului Shuttle reutilizabil, „Dragonul” reutilizabil a început să zboare. Care, poate, nu este la fel de impresionant precum Shuttle și nici la fel de uriaș, dar este proiectat mult mai simplu: mai fiabil, mai sigur și, cel mai important, semnificativ mai ieftin. Mai ieftin pentru că folosește tehnologii de zbor și aterizare complet diferite, moderne. Și pentru că poate fi lansat pe orbită de rachete reutilizabile, și nu de acceleratoare de unică folosință.
Și chiar acum o altă navă spațială americană reutilizabilă zboară deasupra noastră, Boeing X-37.
N-ai auzit?
Acest lucru este de înțeles, proprietarul acestei nave spațiale nu este NASA, ci armata SUA și, prin urmare, nimeni nu știe de ce zboară acolo și ce face. X-37 nu este doar o „navă reutilizabilă”, este un avion spațial cu drepturi depline sau, după cum se spune, un „avion orbital”. Adică nu se învârte doar pe orbita în care a fost lansat, ci manevrează liber în spațiu, zboară oriunde dorește... Ei bine, pe scurt, amintiți-vă de dispozitivele cu care rebelii din Războiul Stelelor atacau Steaua Morții. . Ei bine, acesta este cam același lucru, doar o dronă.
Boeing X-37
X-37-urile zboară temeinic și pentru o lungă perioadă de timp. De exemplu, zborul anterior a durat 674 de zile. Iar cel care zboară acum zboară de exact un an, din 20 mai 2015.
Dar atât Dragonul, cât și X-37 sunt nave eterice. Zborurile reutilizabile cu echipaj personal vor începe anul viitor, 2017.
Acest „întârziere” a apărut nu pentru că au existat dificultăți în implementarea programului, ci, dimpotrivă, pentru că știința și tehnologia se dezvoltă acum atât de rapid încât noi oportunități apar mai repede decât au timp dezvoltatorii să deseneze desene și chiar vreau să includ totul nou.
De exemplu, versiunea „pasager” cu echipaj a Dragonului trebuia să înceapă să facă zboruri regulate încă din 2015. Ea a fost pregătită pentru asta, au fost efectuate teste, dar... în acel moment știința și tehnologia au făcut câțiva pași majori înainte și zborurile regulate au fost amânate cu doi ani pentru a oferi „Al Doilea Dragon” noi capabilități. Mai erau 2 pasageri (șapte în loc de cinci), motoare noi, care, vă rugăm să rețineți, sunt fabricate folosind metoda 3imprimare D, asigurând în același timp o aterizare moale chiar dacă toate cele opt motoare se defectează.
Decolarea „Dragon 2” de la sol (fără vehicul de lansare)
Aparatul poate manevra liber în spațiu, iar în condițiile atmosferei terestre... decola și aterizează ca un elicopter pe cele 8 motoare cu reacție imprimate pe imprimante 3-D.
Și da, este lansat pe orbită de aceeași rachetă Falcon reutilizabilă ( Şoim).
Vă voi povesti pe scurt despre restul „avioanelor reutilizabile” care există deja, au fost testate și ar trebui să înceapă să zboare regulat anul viitor, pentru a nu vă plictisi.
Planul orbitalVisChaser(Running a Dream), al cărui prim zbor este programat să aibă loc în noiembrie 2016. Când îl vei vedea, vei exclama: „Da, aceasta este Naveta”. Ei bine, da, este adevărat, DreamChaser este o dezvoltare a proiectului Space Shuttle. Dar, desigur, la un nou nivel. Este fabricat din materiale compozite, poate decola și ateriza independent în atmosferă (și nu doar aluneca, precum Shuttle) și are o caracteristică specială - este pliabil. La lansare, aripile, stabilizatorii și toate părțile proeminente sunt îndepărtate, nava, așa cum ar fi, „se rostogolește într-un tub”, care poate fi „lipit” în orice rachetă de dimensiune adecvată pentru a lansa vehiculul pe orbită și astfel pentru a evita avarii la lansare (să vă reamintesc că moartea Challenger-ului a fost cauzată și de Columbia, iar Columbia a fost avariată la start).
Planul orbitalVisChaser
Dintre rachetele existente, Atlas-5 de unică folosință și Ariane 5 european sunt potrivite ca dimensiune, dar în viitor este posibilă trecerea la șoimi reutilizabile, o astfel de posibilitate tehnică există deja.
Orion (Orion)- o navă spațială multifuncțională reutilizabilă, capabilă să efectueze zboruri interplanetare. Makhina, clădire rezidențială, 5 metri în diametru. Acesta nu este un „proiect” sau o „prospectivă de dezvoltare”. Această navă a fost deja creată, a făcut deja primul zbor în spațiu, dar nu este încă în funcțiune, deoarece programele de zbor interplanetar (către Lună și Marte) vor începe abia în anii 20. Iar nevoile „spațiului apropiat” sunt acum acoperite pe deplin de „Dragons”. Cu toate acestea, pentru ca proiectul să nu „stea inactiv în zadar”, este planificat ca nava spațială Orion să zboare în continuare către ISS în următorii ani.
BoeingCST-100Starliner- o navă reutilizabilă în scopuri înguste, pentru zboruri către stațiile orbitale, un analog apropiat al primului „Dragon”, dar, spre deosebire de acesta, poate lua la bord un echipaj de șapte persoane. Creat din ordinul NASA. Ei bine, pur și simplu pentru că NASA a decis că, pe lângă Dragonii închiriați de la un antreprenor privat, reprezentat de SpaceX, ar trebui să aibă propriile nave. O caracteristică caracteristică a Starline este că poate fi instalat pe aproape orice rachetă existentă în prezent.
Boeing CST-100Starliner
Dar principalul lucru, datorită căruia toate aceste nave vor fi cu adevărat, și nu condiționat, „reutilizabile”, este, desigur, proiectul Falcon ( Şoim), rachete reutilizabile care vor lansa (și lansează deja) toate aceste nave reutilizabile în spațiu și se vor întoarce pe pământ. Datorită acestui fapt, în viitorul previzibil, costul punerii mărfurilor pe orbită va fi comparabil cu costul combustibilului consumat.
Şoim este o linie modulară de acceleratoare care pot fi conectate între ele în maniera unui constructor Lego, crescând puterea și capacitățile rachetelor rezultate până la limitele fizice ale tehnologiei. Mai mult, după finalizarea sarcinii, toate cuburile acestui constructor sunt returnate la sol printr-o aterizare moale pentru reutilizare.
În prezent, cea mai puternică rachetă din serie (prima lansare în toamna anului 2016) este capabilă să lanseze 55 de tone de marfă pe o orbită joasă de referință, ceea ce este de două ori și jumătate mai mult decât cea mai puternică rachetă rusă Proton și una și o jumătate de ori mai mult decât cel încă inexistent, dar declarat rusesc Angara-7.
Acum să vedem care sunt activele „noului spațiu” ale Federației Ruse.
Nimic!
Aceleași aeronave Soyuz-Progress, care sunt iremediabil depășite, zboară din anii 60, dar există semne clare că vor înceta să zboare în viitorul apropiat.
Da, există și Protonul, din aceiași ani 60, care, conform documentației rusești, este clasificat drept o rachetă „grea”, dar în ceea ce privește masa pusă pe orbită, este clasificată ca medie. Cea mai urgentă, foarte periculoasă rachetă care zboară pe heptil extrem de otrăvitor. Se poate lansa doar dintr-un singur loc din lume, din Baikonur, si care depinde in intregime de componentele importate (inclusiv ucrainene), care acum sunt... bine, intelegeti. De fapt, Proton a fost planificat să fie întrerupt în anii 80 și înlocuit cu Energia. Dar „Energia” nu a avut loc, iar Proton acum zboară (explodează în mod constant) doar pentru că Rusia nu are alte rachete „grele”.
Ce zici de Angara? - întrebi tu. — Despre care mass-media rusă ne-a bătut toate urechile.
Dar să vorbim despre „Angara”.
Mai mult, există ceva de comparat - Angara este într-o oarecare măsură un analog al șoimului. Același design modular - cuburi Lego - din care este asamblată o rachetă cu puterea necesară. Dar aici se termină asemănările!
În primul rând, diferența este că șoimii deja zboară, iar când va începe Angara să zboare este o mare întrebare.
Să comparăm:
Proiect Şoim lansată în 2002, iar 6 ani mai târziu, în 2008, a început operarea comercială a rachetelor. Proiectul Angara a început în 1995, iar acum, 21 (douăzeci și unu!) de ani mai târziu, este complet neclar când va începe funcționarea acestor rachete.
În principiu, acest fapt este suficient pentru a înțelege totul despre Angara, dar să continuăm de dragul completității.
De-a lungul celor 8 ani de funcționare, Falcon a trecut prin TREI (!) generații de motoare, fără a lua în calcul „upgrade-urile”. Cea mai recentă generație de motoare, Merlin 1D+, a făcut posibilă transferarea rachetei „uşoare” Falcon 9 în clasa „mediu-grea”, fără nicio modernizare, prin simpla înlocuire a motoarelor.
Hangarul folosește presupuse motoare „cele mai noi”. RD-191- care sunt de fapt doar un „sfert” simplificat (o cameră, în loc de patru) motoare RD-170, care au fost echipate cu racheta Energia, dar care au fost dezvoltate pentru rachetele Zenit ( Yuzhmash, Ucraina) deja la sfârșitul anilor '70.
Sarcina maximă pe care cel mai greu Angara-7 (a cărui dezvoltare nici nu a început încă; Angara-5 este în prezent în funcțiune) poate fi lansat pe o orbită de referință joasă este de 35 de tone. Pentru Falcon, nu există o limită superioară, dar cea mai grea modificare de până acum, Falcon Heavy, pune 55 de tone pe orbită joasă de referință.
Lansările Falcon din aproape orice complex de lansare de dimensiuni adecvate lansarea Angara necesită un complex complex construit special pentru acesta, care acum este disponibil doar în Plesetsk, de unde lansările comerciale sunt imposibile;
Falcon este reutilizabil, Angara este de unica folosinta.
Ei bine, și cel mai important, repet. Falcon zboară de opt ani, dar nu se știe când va zbura Angara. Dar se știe că în momentul începerii funcționării (dacă începe) va fi deja un sistem iremediabil depășit.
Ei bine, povestea mea va fi incompletă dacă nu menționez „promițătorul” proiect rusesc” Federaţie„, care într-o oarecare măsură este un analog al americanului Orion menționat mai sus, este de numai 4 ori mai mic ca dimensiune și capacitate de transport față de Orion. Situația de aici este exact aceeași: Orion deja zboară, iar în ceea ce privește Federația, în acest moment, la unsprezece ani (!) de la lansarea proiectului (2005), lucrarea este la „ a început elaborarea documentației de lucru».
Situația cu „Federația” a fost subliniată pe scurt de fostul cosmonaut Serghei Krikalev, iar acum primul adjunct al șefului TsNIIMash la o reuniune a consiliului de experți al consiliului de administrație al Comisiei Militar-Industriale a Federației Ruse în 2014: „ Dacă continuăm să facem totul așa cum facem acum, nu vom construi deloc o navă nouă, datele sunt amânate în mod constant, nu există un program de sistem aprobat pentru crearea navei, când va fi creată racheta pentru aceasta. neclar».
Să încheiem cu această notă specifică.
|
|||||||||||||||||||||
|
Cu 100 de ani în urmă, părinții fondatori ai astronauticii cu greu își puteau imagina că navele spațiale vor fi aruncate într-o groapă de gunoi după un singur zbor. Nu este surprinzător că primele modele de nave erau reutilizabile și adesea înaripate. Multă vreme - până la începutul zborurilor cu echipaj - au concurat pe planșele de desen ale designerilor cu Vostok și Mercury de unică folosință. Din păcate, cele mai multe nave spațiale reutilizabile au rămas proiecte, iar singurul sistem reutilizabil acceptat în exploatare (Space Shuttle) s-a dovedit a fi teribil de scump și departe de a fi cel mai fiabil. De ce sa întâmplat asta?
Știința rachetelor se bazează pe două surse - aviație și artilerie. Principiul aviației necesita reutilizabilitate și aripi, în timp ce principiul artileriei era înclinat spre utilizarea de unică folosință a unui „proiectil-rachetă”. Rachetele de luptă din care a crescut astronautica practică erau, în mod natural, de unică folosință. Când a venit vorba de practică, designerii s-au confruntat cu o serie întreagă de probleme ale zborului de mare viteză, inclusiv sarcini mecanice și termice extrem de mari. Prin cercetări teoretice, precum și prin încercări și erori, inginerii au reușit să selecteze forma optimă a focosului și materiale eficiente de protecție împotriva căldurii. Și când problema dezvoltării unor nave spațiale reale a apărut pe ordinea de zi, designerii s-au confruntat cu o alegere de concept: să construiască un „avion” spațial sau un dispozitiv de tip capsulă similar cu capul unei rachete balistice intercontinentale? Întrucât cursa spațială se mișca într-un ritm vertiginos, a fost aleasă cea mai simplă soluție - la urma urmei, în probleme de aerodinamică și design, capsula este mult mai simplă decât un avion.
 |
|
„Zenger” Așa au văzut inginerii germani lansarea unui avion spațial la mijlocul anilor 1980. Prima etapă este o aeronavă de propulsie cu motoare ramjet. A doua etapă orbitală se va lansa la o altitudine de peste 30 km cu o viteză de Mach 6,8. masa de pornire a sistemului este de 340 de tone, din care 100 de tone sunt hidrogen. A doua etapă transportă 65,5 tone de combustibil pentru rachete. Echipaj - 2 piloți, 4 pasageri, marfă - 2-3 tone. prima etapă a fost proiectată ca un avion hipersonic de pasageri cu 250 de locuri. Orbital a permis modificarea pentru 36 de pasageri. |
|
Hermes, Franța/ESA, 1979-1994. O aeronavă orbitală lansată pe verticală de o rachetă Ariane 5, care aterizează orizontal cu o manevră laterală de până la 1500 km. Masa de lansare - 700 de tone, stadiu orbital - 10-20 de tone Echipaj 3-4 persoane, marfă exportată - 3 tone, retur 1,5 tone. |
 |
A devenit rapid clar că la nivelul tehnic al acelor ani era aproape imposibil să faci o navă capsulă reutilizabilă. Capsula balistică intră în atmosferă cu o viteză extraordinară, iar suprafața sa se poate încălzi până la 2.500-3.000 de grade. Un avion spațial, care are o calitate aerodinamică destul de ridicată, experimentează aproape jumătate din temperatură (1.300–1.600 de grade) când coboară de pe orbită, dar materialele potrivite pentru protecția sa termică nu fuseseră încă create în anii 1950–1960. Singura protecție termică eficientă la acel moment era o acoperire ablativă de unică folosință: substanța de acoperire s-a topit și s-a evaporat de pe suprafața capsulei prin fluxul de gaz care intra, absorbind și ducând căldura, care altfel ar fi provocat o încălzire inacceptabilă a coborârii. vehicul. Încercările de a plasa toate sistemele într-o singură capsulă - un sistem de propulsie cu rezervoare de combustibil, sisteme de control, suport vital și alimentare cu energie - au condus la o creștere rapidă a masei dispozitivului: cu cât capsula este mai mare, cu atât masa căldurii este mai mare. -acoperire protectoare (care se foloseau, de exemplu, laminate din fibra de sticla impregnate cu rasini fenolice cu o densitate destul de mare). Cu toate acestea, capacitatea de transport a vehiculelor de lansare din acea vreme era limitată. Soluția a fost găsită în împărțirea navei în compartimente funcționale. „Inima” sistemului de susținere a vieții astronautului a fost găzduită într-o cabină de capsulă relativ mică, cu protecție termică, iar blocurile sistemelor rămase au fost plasate în compartimente detașabile de unică folosință, care, în mod natural, nu aveau niciun strat de protecție împotriva căldurii. Se pare că proiectanții au fost îndemnați să ia această decizie de capacitatea redusă de resurse a principalelor sisteme de tehnologie spațială. De exemplu, un motor de rachetă lichid „trăiește” câteva sute de secunde, dar pentru a-și crește durata de viață la câteva ore, trebuie să depuneți mult efort.
Și totuși ideea de reutilizare a rachetelor și a tehnologiei spațiale s-a dovedit a fi tenace. Până la sfârșitul anilor 1960, în SUA și ceva mai târziu în URSS și Europa, s-a acumulat o cantitate destul de mare de baze în domeniul aerodinamicii hipersonice, al noilor materiale structurale și de protecție termică. Iar cercetarea teoretică a fost susținută de experimente, inclusiv zboruri cu avioane experimentale, dintre care cel mai faimos a fost americanul X-15. În 1969, NASA a încheiat primele contracte cu companiile aerospațiale din SUA pentru a studia aspectul promițătorului sistem de transport spațial reutilizabil Space Shuttle. Conform previziunilor din acel moment, până la începutul anilor 1980, fluxul de marfă Pământ-orbita-Pământ trebuia să ajungă la 800 de tone pe an, iar navetele urmau să efectueze 50-60 de zboruri anual, livrând nave spațiale în diverse scopuri. , precum și echipajele, pe orbita joasă a Pământului și marfă pentru stațiile orbitale. Era de așteptat ca costul lansării mărfurilor pe orbită să nu depășească 1.000 de dolari pe kilogram. În același timp, naveta spațială trebuia să poată returna încărcături destul de mari de pe orbită, de exemplu, sateliți scumpi de mai multe tone pentru reparații pe Pământ. Trebuie remarcat faptul că sarcina de a returna mărfurile de pe orbită este, în unele privințe, mai dificilă decât lansarea acesteia în spațiu. De exemplu, pe nava spațială Soyuz, cosmonauții care se întorc de la Stația Spațială Internațională pot lua mai puțin de o sută de kilograme de bagaje.
 |
|
„Clipper”, Rusia, din 2000. O nouă navă spațială cu o cabină reutilizabilă este în curs de dezvoltare pentru a livra echipajul și marfa către orbita joasă a Pământului și stația orbitală. Lansare verticală cu racheta Soyuz-2, aterizare orizontală sau cu parașuta. Echipaj - 5-6 persoane, greutatea de lansare a navei - până la 13 tone, greutatea la aterizare - până la 8,8 tone Data estimată - 2015. |
|
Cosmodrome și rachete ale timpului nostru - XXI |
|
Venture Star, SUA, 1993-2001. Proiect de sistem de transport spațial reutilizabil într-o singură etapă cu lansare verticală și aterizare orizontală. Lucrările au fost oprite la stadiul de prototip (proiectul X-33) din cauza numeroaselor probleme tehnice. Principala este rezistența structurală insuficientă, cu restricții stricte asupra masei dispozitivului în ansamblu. |
 |
În mai 1970, după analizarea propunerilor primite, NASA a ales un sistem cu două etape înaripate și a emis contracte pentru dezvoltarea ulterioară a proiectului către Rockwell și McDonnel Douglas din America de Nord. Cu o masă de lansare de aproximativ 1.500 de tone, ar trebui să poată lansa de la 9 la 20 de tone de sarcină utilă pe orbită joasă. Ambele trepte trebuiau echipate cu pachete de motoare cu oxigen-hidrogen cu o tracțiune de 180 de tone fiecare. Cu toate acestea, în ianuarie 1971, cerințele au fost revizuite - masa de lansare a crescut la 29,5 tone, iar greutatea de lansare la 2.265 de tone. Conform calculelor, lansarea sistemului nu a costat mai mult de 5 milioane de dolari, dar dezvoltarea a fost estimată la 10 miliarde de dolari - mai mult decât era gata să aloce Congresul SUA (să nu uităm că Statele Unite duceau un război în Indochina). în acel moment). NASA și companiile de dezvoltare s-au confruntat cu sarcina de a reduce costul proiectului cu cel puțin jumătate. Acest lucru nu a putut fi realizat în cadrul unui concept complet reutilizabil: a fost prea dificil să se dezvolte protecție termică pentru etapele cu rezervoare criogenice voluminoase. A apărut ideea de a face rezervoarele externe, de unică folosință. Apoi, prima etapă cu aripi a fost abandonată în favoarea amplificatoarelor de combustibil solid reutilizabile. Configurația sistemului a căpătat un aspect familiar, iar costul său, de aproximativ 5 miliarde de dolari, a fost în limitele specificate. Adevărat, costurile de lansare au crescut la 12 milioane de dolari, dar acest lucru a fost considerat destul de acceptabil. După cum a glumit cu amărăciune unul dintre dezvoltatori, „naveta a fost proiectată de contabili, nu de ingineri”.
Dezvoltarea pe scară largă a navetei spațiale, încredințată nord-americanului Rockwell (mai târziu Rockwell International), a început în 1972. În momentul în care sistemul a fost pus în funcțiune (și primul zbor al Columbia a avut loc pe 12 aprilie 1981 - exact la 20 de ani după Gagarin), era din toate punctele de vedere o capodopera tehnologică. Dar costul dezvoltării sale a depășit 12 miliarde de dolari. Astăzi, costul unei lansări ajunge la fantasticul 500 de milioane de dolari! Cum așa? Până la urmă, reutilizabil, în principiu, ar trebui să fie mai ieftin decât cel de unică folosință (cel puțin în ceea ce privește un zbor)? În primul rând, previziunile privind volumul traficului de mărfuri nu s-au adeverit - s-a dovedit a fi cu un ordin de mărime mai mic decât se aștepta. În al doilea rând, compromisul dintre ingineri și finanțatori nu a beneficiat de eficiența navetei: costul lucrărilor de reparații și restaurare pentru un număr de unități și sisteme a atins jumătate din costul producției lor! Protecția termică ceramică unică a fost deosebit de costisitoare de întreținut. În cele din urmă, abandonarea primei etape înaripate a însemnat că au trebuit organizate operațiuni costisitoare de căutare și salvare pentru a reutiliza propulsoarele cu combustibil solid.
În plus, naveta putea funcționa doar în modul cu echipaj, ceea ce a crescut semnificativ costul fiecărei misiuni. Cabina cu astronauții nu este separată de navă, motiv pentru care în unele părți ale zborului orice accident grav este plin de o catastrofă cu moartea echipajului și pierderea navetei. Acest lucru s-a întâmplat deja de două ori - cu Challenger (28 ianuarie 1986) și Columbia (1 februarie 2003). Cel mai recent dezastru a schimbat atitudinea față de programul navetei spațiale: după 2010 navetele vor fi scoase din funcțiune. Aceștia vor fi înlocuiți cu Orionii, care au un aspect foarte asemănător cu bunicul lor, nava spațială Apollo, și au o capsulă reutilizabilă și salvabilă pentru echipaj.
Navete de noua generatie
De la începutul programului navetei spațiale, au existat numeroase încercări de a crea noi nave spațiale reutilizabile în întreaga lume. Proiectul Hermes a început să fie dezvoltat în Franța la sfârșitul anilor 1970, iar apoi a continuat în cadrul Agenției Spațiale Europene. Acest avion spațial de mici dimensiuni, care amintește puternic de proiectul DynaSoar (și Clipper-ul fiind dezvoltat în Rusia), ar fi lansat pe orbită de o rachetă Ariane 5 consumabilă, livrând mai mulți membri ai echipajului și până la trei tone de marfă către stația orbitală. În ciuda designului său destul de conservator, „Hermes” s-a dovedit a fi dincolo de puterea Europei. În 1994, proiectul, care a costat aproximativ 2 miliarde de dolari, a fost închis. Proiectul de aeronave aerospațiale fără pilot HOTOL (Horizontal Take-Off and Landing), propus în 1984 de British Aerospace, arăta mult mai fantastic. Conform planului, acest vehicul cu aripi într-o singură etapă trebuia să fie echipat cu un sistem unic de propulsie care lichefia oxigenul din aer în zbor și îl folosea ca oxidant. Hidrogenul a servit drept combustibil.
Finanțarea guvernamentală pentru lucrare (trei milioane de lire sterline) a încetat după trei ani din cauza necesității unor costuri uriașe pentru a demonstra conceptul unui motor neobișnuit. O poziție intermediară între „revoluționarul” HOTOL și conservatorul „Hermes” este ocupată de proiectul de sistem aerospațial Sanger, dezvoltat la mijlocul anilor 1980 în Germania. Prima etapă a fost o aeronavă hipersonică de propulsie cu motoare combinate turbo-ramjet. După ce a atins 4-5 viteze de sunet, fie avionul aerospațial cu pilot „Horus”, fie etapa de marfă consumabilă „Kargus” s-a lansat din spate. Totuși, acest proiect nu a părăsit stadiul de „hârtie”, în principal din motive financiare. Proiectul american NASP a fost introdus de președintele Reagan în 1986 ca program național de aeronave aerospațiale. Această aeronavă cu o singură etapă, numită adesea „Orient Express” în presă, avea caracteristici de zbor fantastice. Acestea erau propulsate de motoare ramjet cu combustie supersonică, care, potrivit experților, puteau funcționa la numere Mach de la 6 la 25. Totuși, proiectul a întâmpinat probleme tehnice și a fost anulat la începutul anilor 1990.
 |
|
Schiță a aspectului de lansare a navei spațiale Clipper (una dintre opțiuni) |
|
Cosmodrome și rachete ale timpului nostru - XXI |
|
„Buran”, URSS, 1976-? (nu este închis). Nava spațială reutilizabilă, analogă a sistemului Space Shuttl. Lansare verticala, aterizare orizontala cu manevra laterala 2000 km. Greutate de lansare (cu racheta Energia) - 2375 de tone, etapa orbitală 105 de tone Echipaj - 10 persoane, sarcină utilă - 30 de tone, cel mai mare avion de transport din lume An-225 Mriya. |
 |
„Buranul” sovietic a fost prezentat în presa internă (și străină) ca un succes necondiționat. Cu toate acestea, după ce a efectuat singurul său zbor pilot 6c pe 15 noiembrie 1988, această navă sa scufundat în uitare. Pentru dreptate, trebuie spus că Buran s-a dovedit a fi nu mai puțin perfect decât Naveta Spațială. Și în ceea ce privește siguranța și versatilitatea de utilizare, a depășit chiar și concurentul său de peste mări. Spre deosebire de americani, specialiștii sovietici nu și-au făcut iluzii cu privire la eficiența sistemului reutilizabil - calculele au arătat că o rachetă de unică folosință era mai eficientă. Dar la crearea Buranului, un alt aspect a fost cheie - naveta sovietică a fost dezvoltată ca sistem spațial militar. Odată cu sfârșitul Războiului Rece, acest aspect a trecut în plan secund, ceea ce nu se poate spune despre fezabilitatea economică. Dar Buran s-a distrat prost cu el: lansarea sa a fost ca lansarea simultană a câteva sute de vehicule de lansare Soyuz. Soarta lui „Buran” a fost decisă.
În ciuda faptului că noi programe pentru dezvoltarea navelor spațiale reutilizabile apar ca ciupercile după ploaie, niciunul dintre ele nu a avut succes până acum. Proiectele sus-menționate Hermes (Franța, ESA), HOTOL (Marea Britanie) și Sapper (Germania) s-au încheiat în nimic. „Agățat” între epoci MAKS este un sistem aerospațial reutilizabil sovietic-rus. Programele NASP (National Aerospace Plane) și RLV (Reusable Launch Vehicle), o altă încercare a SUA de a crea un MTKS de a doua generație care să înlocuiască naveta spațială, au eșuat. Care este motivul unei astfel de constanțe de neinvidiat? În comparație cu un vehicul de lansare de unică folosință, crearea unui sistem de transport reutilizabil „clasic” este extrem de costisitoare. Problemele tehnice ale sistemelor reutilizabile în sine pot fi rezolvate, dar costul rezolvării lor este foarte mare. Creșterea frecvenței de utilizare necesită uneori o creștere foarte semnificativă a masei, ceea ce duce la creșterea costului. Pentru a compensa creșterea masei, sunt luate (și adesea inventate de la zero) materiale structurale și de protecție termică ultra-ușoare și ultra-rezistente (și mai scumpe), precum și motoare cu parametri unici. Iar utilizarea sistemelor reutilizabile în domeniul vitezelor hipersonice puțin studiate necesită costuri semnificative pentru cercetarea aerodinamică.
Totuși, acest lucru nu înseamnă că sistemele reutilizabile nu pot, în principiu, să se plătească singure. Situația se schimbă cu un număr mare de porniri. Să presupunem că costul dezvoltării sistemului este de 10 miliarde de dolari. Apoi, cu 10 zboruri (fără costuri de întreținere între zboruri), costul de dezvoltare de 1 miliard de dolari va fi atribuit unei singure lansări, dar cu o mie de zboruri - doar 70 de milioane! Totuși, din cauza reducerii generale a „activității spațiale umane”, un astfel de număr de lansări nu poate fi decât visat... Deci, putem renunța la sistemele reutilizabile? Nu totul este atât de simplu aici. În primul rând, creșterea „activității cosmice a civilizației” nu poate fi exclusă. Noua piață a turismului spațial oferă ceva speranțe. Poate că, la început, vor fi solicitate nave mici și mijlocii de tip „combinat” (versiuni reutilizabile ale celor „clasice” de unică folosință), precum European Hermes sau, ceea ce este mai aproape de noi, Russian Clipper. Sunt relativ simple și pot fi lansate în spațiu folosind vehicule de lansare de unică folosință convenționale (inclusiv, eventual, deja existente) Da, o astfel de schemă nu reduce costurile de livrare a mărfurilor în spațiu, dar permite reducerea costurilor misiunii. un întreg (inclusiv eliminarea sarcinii producției în serie a navelor din industrie a vehiculelor cu aripi fac posibilă reducerea drastică a supraîncărcărilor care acționează asupra astronauților în timpul coborârii, ceea ce este un avantaj incontestabil și mai ales pentru Rusia). treptele cu aripi reutilizabile fac posibilă eliminarea restricțiilor privind azimutul de lansare și reducerea costurilor zonelor de excludere alocate pentru fragmentele de vehicule de lansare.
Opțiunile pentru implementarea constructivă a sistemelor reutilizabile sunt foarte diverse. Când discutăm despre ele, nu trebuie să ne limităm doar la nave, trebuie spus și despre transportatorii reutilizabili - sisteme spațiale de transport reutilizabile de marfă (MTKS). Evident, pentru a reduce costul dezvoltării MTKS, este necesar să se creeze sisteme fără pilot și să nu le supraîncărcare cu funcții redundante, precum cele ale navetei. Acest lucru va simplifica și ușura în mod semnificativ designul. Din punctul de vedere al ușurinței de operare, sistemele cu o singură etapă sunt cele mai atractive: teoretic, sunt mult mai fiabile decât sistemele cu mai multe etape și nu necesită zone de excludere (de exemplu, proiectul VentureStar, creat în SUA în cadrul programului RLV la mijlocul anilor 1990). Dar implementarea lor este „la limita posibilului”: pentru a le crea, este necesar să se reducă greutatea relativă a structurii cu cel puțin o treime în comparație cu sistemele moderne. Cu toate acestea, sistemele reutilizabile în două etape pot avea și caracteristici de performanță destul de acceptabile dacă folosesc primele etape înaripate care se întorc la locul de lansare ca un avion.
 |
|
MAX, URSS/Rusia, din 1985. Sistem reutilizabil de lansare cu aer, aterizare orizontală. Greutatea la decolare - 620 de tone, a doua etapă cu rezervor de combustibil - 275 de tone, aeronave orbitale - 27 de tone, 2 persoane, sarcină utilă - până la 8 tone. MAX este cel mai apropiat proiect de navă reutilizabilă de implementare. |
|
Cosmodrome și rachete ale timpului nostru - XXI |
|
„Orion”. STATELE UNITE ALE AMERICII. O navă nouă pentru livrarea echipajului și a mărfurilor către orbitele terestre și lunare joase și înapoi. Doar modulul echipajului cu protecție termică este reutilizabil. Lansare verticală, coborâre controlată cu ridicarea corpului, aterizare cu parașuta. Masa etapei orbitale este de 25 de tone, greutatea la aterizare este de 7,5 tone. Echipajul este de 4-6 persoane. Primul zbor cu echipaj este 2014, primul zbor către Lună este 2020. |
 |
În general, MTKS, la o primă aproximare, poate fi clasificat după metodele de lansare și aterizare: orizontală și verticală. Se crede adesea că sistemele de lansare orizontale au avantajul de a nu necesita structuri complexe de lansare. Cu toate acestea, aerodromurile moderne nu sunt capabile să primească vehicule cu o greutate mai mare de 600-700 de tone, iar acest lucru limitează semnificativ capacitățile sistemelor de lansare orizontale. În plus, este dificil de imaginat un sistem spațial alimentat cu sute de tone de componente de combustibil criogenic printre avioanele civile care decolează și aterizează pe aerodrom în timp util. Și dacă luăm în considerare cerințele privind nivelul de zgomot, devine evident că vor trebui construite aerodromuri separate de înaltă calitate pentru transportatorii cu lansare orizontală. Deci decolarea orizontală nu are avantaje semnificative față de decolarea verticală. Dar atunci când decolare și aterizează pe verticală, puteți abandona aripile, ceea ce simplifică și reduce semnificativ costul designului, dar în același timp îngreunează o abordare precisă a aterizării și duce la o creștere a supraîncărcărilor în timpul coborârii.
Atât motoarele tradiționale de rachete cu propulsie lichidă (LPRE), cât și diverse opțiuni și combinații de jeturi cu aer respirat (ARE) sunt considerate sisteme de propulsie MTKS. Printre acestea din urmă se numără motoarele turbo cu flux direct, care pot accelera vehiculul „de la oprire” până la o viteză corespunzătoare unui număr Mach de 3,5-4,0, flux direct cu ardere subsonică (funcționează de la M=1 la M=6). ), flux direct cu combustie supersonică (de la M =6 la M=15, și conform estimărilor optimiste ale oamenilor de știință americani, chiar și până la M=24) și rachete ramjet, capabile să funcționeze în întreaga gamă de viteze de zbor - de la zero la orbital. Motoarele cu reacție de aer sunt cu un ordin de mărime mai economice decât motoarele cu rachetă (din cauza lipsei unui oxidant la bordul vehiculului), dar, în același timp, au un ordin de mărime mai mare greutate specifică, precum și restricții foarte serioase privind viteza de zbor și altitudinea. Pentru utilizarea rațională a unui motor cu reacție, este necesar să zburați la presiuni de mare viteză, protejând în același timp structura de sarcini aerodinamice și supraîncălzire. Adică, prin economisirea de combustibil - cea mai ieftină componentă a sistemului - VRD-urile cresc greutatea structurii, care este mult mai scumpă. Cu toate acestea, VRD-urile vor găsi probabil aplicație în vehiculele de lansare orizontale reutilizabile relativ mici.
Cele mai realiste, adică simple și relativ ieftine de dezvoltat, sunt poate două tipuri de sisteme. Primul este ca deja menționat „Clipper”, în care doar vehiculul reutilizabil cu aripi cu echipaj (sau cea mai mare parte) s-a dovedit a fi fundamental nou. Deși dimensiunile reduse creează anumite dificultăți în ceea ce privește protecția termică, reduce costurile de dezvoltare. Problemele tehnice pentru astfel de dispozitive au fost practic rezolvate. Deci Clipper este un pas în direcția corectă. Al doilea este un sistem de lansare verticală cu două etape de rachetă de croazieră care se pot întoarce independent la locul de lansare. Nu sunt de așteptat probleme tehnice speciale în timpul creării lor și, probabil, un complex de lansare potrivit poate fi selectat dintre cele deja construite. Pentru a rezuma, putem presupune că viitorul sistemelor spațiale reutilizabile nu va fi fără nori. Ei vor trebui să-și apere dreptul de a exista într-o luptă dură cu rachetele de unică folosință primitive, dar fiabile și ieftine.
Contextul sistemelor reutilizabile Unul dintre primele proiecte de navete spațiale dezvoltate tehnic a fost un avion-rachetă proiectat de Eugen Sänger. În 1929, a ales acest proiect pentru teza sa de doctorat. Conform ideii inginerului austriac, care avea doar 24 de ani, avionul-rachetă trebuia să intre pe orbita joasă a Pământului, de exemplu, pentru a deservi o stație orbitală, apoi să se întoarcă pe Pământ folosind aripi. La sfârșitul anilor 1930 și începutul anilor 1940, într-un institut de cercetare închis special creat, el a realizat dezvoltarea aprofundată a unei aeronave-rachetă cunoscută sub numele de „bombardier antipodean”. Din fericire, proiectul nu a fost implementat în al treilea Reich, ci a devenit punctul de plecare pentru multe lucrări postbelice atât în Occident, cât și în URSS. Astfel, în SUA, la inițiativa lui V. Dornberger (șeful programului V-2 din Germania nazistă), la începutul anilor 1950, a fost proiectat un bombardier-rachetă Bomi, a cărui versiune în două trepte ar putea intra joasă. orbita Pământului. |