Krievijas Mēness un Marsa programmām ir nepieciešami īpaši smagi piegādes transportlīdzekļi
Mūsdienās iekļūšana dziļajā kosmosā, kas deklarēta Krievijas un Amerikas uzlabotajās kosmosa programmās, tomēr, tāpat kā aktivitātes zemes tuvumā, ir nesaraujami saistīta ar uzticamu, ekonomisku, daudzfunkcionālu transporta sistēmu izveidi. Turklāt tiem jābūt piemērotiem ļoti plašu civilo un militāro uzdevumu risināšanai. Acīmredzot Krievijai vajadzētu pievērst uzmanību daudzkārt lietojamu kosmosa smago pārvadājumu radīšanai.
Mūsdienās krievu kosmosa doma beidzot ir pārorientējusies uz tālsatiksmes ekspedīcijām. Mēs runājam par pakāpenisku Mēness izpēti - programmu, kas nav atgriezta 40 gadus. Tālā nākotnē - apkalpoti lidojumi uz Marsu. Šajā gadījumā mēs neapspriedīsim iepriekš minētās programmas, taču ņemiet vērā, ka mēs nevaram iztikt bez smagajām nesējraķetēm, kas spēj zemā orbītā palaist simtiem tonnu derīgās kravas.
Angara un Jeņiseja
Arī militārais aspekts nekur nepazūd. Amerikas kosmosa pretraķešu aizsardzības sistēmas pamatelements, kas jau ir kļuvis praktiski par realitāti, būs transporta sistēma, kas spēj nogādāt Zemes orbītā daudzas kaujas platformas, novērošanas un vadības satelītus. Tai būtu jāparedz arī šo transportlīdzekļu novēršana un remonts tieši kosmosā.
Kopumā ir izstrādāta kolosāla enerģijas potenciāla sistēma. Galu galā tikai vienas kaujas platformas ar 60 megavatu fluorūdeņraža lāzeru aptuvenais svars ir 800 tonnas. Bet virzīto enerģijas ieroču efektivitāte var būt augsta tikai tad, ja orbītā ir izvietotas vairākas šādas platformas. Skaidrs, ka nākamās "zvaigžņu karu" sērijas kopējais kravu apgrozījums sasniegs desmitiem tūkstošu tonnu, kas sistemātiski jānogādā Zemes tuvumā. Bet tas vēl nav viss.
Mūsdienās kosmosa izlūkošanas kompleksiem ir galvenā loma augstas precizitātes ieroču izmantošanā uz Zemes. Tas liek gan ASV, gan Krievijai pastāvīgi palielināt un uzlabot orbītas grupējumus. Turklāt kosmosa kuģu augsto tehnoloģiju raksturs vienlaikus paredz to orbītas remontu.
Bet atpakaļ pie Mēness tēmas. Janvāra beigās, kad tika plānoti visaptveroši pētījumi par Mēnesi ar izredzēm izvietot tur apdzīvotu bāzi, iekšzemes kosmosa korporācijas Energia vadītājs Vitālijs Lopota runāja par iespēju lidot uz Mēnesi no nesējraķešu viedoklis.
Ekspedīciju nosūtīšana uz Mēnesi nav iespējama, ja nav izveidotas īpaši smagas nesējraķetes ar 74–140 tonnu kravnesību, savukārt visspēcīgākā Krievijas raķete Proton orbītā nogādā 23 tonnas. “Lai lidotu uz Mēnesi un atgrieztos atpakaļ, jums ir nepieciešama divu palaišanas palaišana-divas raķetes ar 75 tonnu kravnesību, vienas palaišanas lidojums uz Mēnesi un atpakaļ bez nosēšanās ir 130–140 tonnas. Ja par pamatu ņemam 75 tonnas smagu raķeti, tad praktiska misija uz Mēnesi ar nosēšanos ir astoņu palaišanas shēma. Ja raķetes kravnesība ir mazāka par 75 tonnām, kā viņi iesaka - 25-30 tonnas, tad pat Mēness attīstība kļūst absurda,”sacīja Lopota, uzstājoties Maskavas Baumanas Valsts tehniskās universitātes Karaliskajos lasījumos.
Deniss Liskovs, valsts sekretārs, Roscosmos vadītāja vietnieks, runāja par to, ka maija vidū ir jābūt smagajam pārvadātājam. Viņš sacīja, ka šobrīd Roskosmos kopā ar Krievijas Zinātņu akadēmiju gatavo kosmosa izpētes programmu, kas kļūs par neatņemamu nākamās Krievijas Federālās kosmosa programmas 2016. – 2025. “Lai patiešām runātu par lidojumu uz Mēnesi, mums ir nepieciešams īpaši smags klases pārvadātājs ar aptuveni 80 tonnu kravnesību. Tagad šis projekts ir attīstības stadijā, tuvākajā laikā mēs sagatavosim nepieciešamos dokumentus, lai tos iesniegtu valdībā,”uzsvēra Ļiskovs.
Līdz šim lielākā Krievijas raķete, kas darbojas, ir Proton, kuras kravnesība ir 23 tonnas zemā orbītā un 3,7 tonnas ģeostacionārā orbītā. Krievija pašlaik izstrādā Angara raķešu saimi ar kravnesību no 1,5 līdz 35 tonnām. Diemžēl šīs tehnoloģijas radīšana ir pārvērtusies par īstu ilgtermiņa būvniecību, un pirmā palaišana ir atlikta uz daudziem gadiem, tostarp nesaskaņu dēļ ar Kazahstānu. Tagad paredzams, ka "Angara" vasaras sākumā no Plesetskas kosmodroma lidos vieglā konfigurācijā. Pēc Roscosmos vadītāja teiktā, tiek plānots izveidot smagu Angara versiju, kas spēj zemā orbītā palaist 25 tonnas smagu kravu.
Bet šādi rādītāji, kā mēs redzam, nebūt nav pietiekami, lai īstenotu starpplanētu lidojumu programmu un dziļu kosmosa izpēti. Karaliskajā lasījumā Roscosmos vadītājs Oļegs Ostapenko sacīja, ka valdība gatavo priekšlikumu izstrādāt supersmagu raķeti, kas spēj zemā orbītā palaist kravas, kas sver vairāk nekā 160 tonnas. “Tas ir īsts izaicinājums. Runājot par un augstākiem skaitļiem, - teica Ostapenko.
Grūti pateikt, cik drīz šie plāni kļūs par realitāti. Neskatoties uz to, vietējai raķešu nozarei ir noteikta rezerve smagā kosmosa transporta radīšanai. Astoņdesmito gadu beigās bija iespējams izveidot smagu šķidro propelentu nesējraķeti Energia, kas zemā orbītā spēj palaist līdz 120 tonnām smagu kravu. Ja mēs runājam par pilnīgu šīs programmas atdzīvināšanu, tas vēl nav nepieciešams, tad noteikti ir smagā pārvadātāja projektu projekti, kuru pamatā ir Energia.
Energia galveno daļu var izmantot jaunajai raķetei - veiksmīgi darbojošajai RD -0120 LPRE. Patiesībā smago raķešu projekts, kas izmanto šos dzinējus, pastāv Khrunichev kosmosa centrā, kas ir mūsu vienīgās smagās nesējraķetes Proton ražošanas galvenā organizācija.
Mēs runājam par Jeniseja-5 transporta sistēmu, kuras izstrāde sākās jau 2008. gadā. Tiek pieņemts, ka raķete ar 75 metru garumu tiks aprīkota ar pirmo posmu ar trim skābekļa-ūdeņraža LPRE RD-0120, kuru ražošanu 1976. gadā uzsāka Voroņežas Dizaina birojs. Pēc Khrunichev centra speciālistu domām, šo programmu nebūs grūti atjaunot, un nākotnē šos dzinējus ir iespējams izmantot atkārtoti.
Tomēr papildus acīmredzamajām priekšrocībām Jeņisejai ir viens nozīmīgs, atklāti sakot, šodien neizbēgams trūkums - izmēri. Fakts ir tāds, ka saskaņā ar plāniem galvenā nākotnes palaišanas slodze gulēs uz Vostočnijas kosmodromu, kas tiek būvēts Tālajos Austrumos. Jebkurā gadījumā no turienes kosmosā jāsūta smagi un īpaši smagi daudzsološi pārvadātāji.
Jeniseja-5 raķetes pirmā posma diametrs ir 4,1 metrs un neļauj to pārvadāt pa dzelzceļu, vismaz bez ievērojamas tilpuma un ļoti dārgas ceļu infrastruktūras modernizācijas. Transportēšanas problēmu dēļ vienā reizē bija jānosaka ierobežojumi attiecībā uz raķetes Rus-M galveno posmu diametru, kas palika uz rasēšanas dēļiem.
Papildus Khrunichev kosmosa centram smagā nesēja izstrādē iesaistījās arī Enerģijas raķešu un kosmosa korporācija (RSC). 2007. gadā viņi ierosināja nesējraķetes projektu, kas daļēji izmanto raķetes Energia izkārtojumu. Tikai kravnesība jaunajā raķetē tika novietota augšējā daļā, nevis sānu konteinerā, kā tā priekšgājējā.
Ieguvums un iespējamība
Amerikāņi, protams, mums nav dekrēts, bet viņu smagais transports, kura attīstība jau ir ienākusi mājas posmā, nozīmē daļēju atkārtotu izmantošanu. Šovasar privāts uzņēmums SpaceX plāno uzsākt pirmo jaunās raķetes Falcon Heavy palaišanu kopš 1973. gada. Tas ir, kopš amerikāņu Mēness programmas laika, kad tika palaists gigantiskais nesējs Saturn-5, ko radījis amerikāņu nesējraķešu tēvs Verners fon Brauns. Bet, ja šī raķete bija paredzēta tikai ekspedīciju nogādāšanai uz Mēnesi un bija vienreizēja, tad jauno jau var izmantot Marsa ekspedīcijām. Turklāt ir plānots atgriezties Zemes uzturētāju posmos, piemēram, raķetē Falcon 9 v1.1 (R - atkārtoti lietojams, atkārtoti lietojams).
Kosmosa transporta pakalpojumi atkal ir pieprasīti
Šīs raķetes pirmais posms ir aprīkots ar nosēšanās balstiem, ko izmanto, lai stabilizētu raķeti un nodrošinātu mīkstu nosēšanos. Pēc atdalīšanas pirmais posms palēninās, īslaicīgi ieslēdzot trīs no deviņiem dzinējiem, lai nodrošinātu iekļūšanu atmosfērā ar pieņemamu ātrumu. Jau tuvu virsmai centrālais dzinējs ir ieslēgts, un skatuve ir gatava veikt mīkstu nosēšanos.
Lietderīgās kravas masa, ko var pacelt raķete Falcon Heavy, ir 52 616 kilogrami, kas ir aptuveni divas reizes vairāk nekā citas smagās raķetes - amerikāņu Delta IV Heavy, Eiropas Ariane un ķīniešu Long March.
Atkārtota izmantošana, protams, ir izdevīga augstfrekvences kosmosa darba gadījumā. Pētījumi ir parādījuši, ka vienreiz lietojamu kompleksu izmantošana ir izdevīgāka nekā atkārtoti izmantojama transporta sistēma programmās, kuru palaišanas ātrums nepārsniedz piecas reizes gadā, ar nosacījumu, ka zemes atsavināšana atdalāmo daļu krituma laukiem būs īslaicīga, nevis pastāvīga, ar iespēju evakuēt iedzīvotājus, mājlopus un aprīkojumu no bīstamām zonām. …
Šī atruna ir saistīta ar faktu, ka zemes iegādes izmaksas nekad nav ņemtas vērā aprēķinos, jo vēl nesen zaudējumi ar noraidīšanu vai pat ar pagaidu evakuāciju nekad nav kompensēti un joprojām ir grūti aprēķināmi. Un tie veido ievērojamu daļu no raķešu sistēmu ekspluatācijas izmaksām. Tā kā programmas mērogs ir vairāk nekā 75 palaišanas gadījumi 15 gadu laikā, vairākkārt izmantojamām sistēmām ir priekšrocība, un to izmantošanas ekonomiskais efekts palielinās līdz ar to skaitu.
Turklāt pāreja no vienreiz lietojamiem transportlīdzekļiem lielu kravu palaišanai uz atkārtoti lietojamiem transportlīdzekļiem ievērojami samazina iekārtu ražošanu. Tātad, ja vienā kosmosa programmā tiek izmantotas divas alternatīvas sistēmas, nepieciešamais bloku skaits tiek samazināts par četrām līdz piecām reizēm, centrālo bloku korpusu skaits - par 50, šķidrie dzinēji otrajam posmam - par deviņām reizēm. Tādējādi ietaupījumi, kas radušies, samazinot ražošanas apjomus, izmantojot atkārtoti lietojamu nesējraķeti, ir aptuveni vienādi ar tās izveides izmaksām.
Padomju Savienībā tika veikti aprēķini par pēclidojuma apkopes un atkārtoti lietojamo sistēmu remonta un atjaunošanas darbu izmaksām. Mēs izmantojām pieejamos faktiskos datus, ko izstrādātāji ieguvuši zemes stenda un lidojuma testu rezultātā, kā arī orbitālo kosmosa kuģa Buran lidmašīnas korpusa ar karstumu aizsargājošu pārklājumu, liela attāluma lidmašīnu, daudzkārt lietojamu šķidro dzinēju darbību. tipa RD-170 un RD-0120. Saskaņā ar pētījumu rezultātiem apkopes un pēclidojuma remonta izmaksas ir mazākas par 30 procentiem no jaunu raķešu vienību ražošanas izmaksām.
Dīvainā kārtā atkārtotas izmantošanas ideja izpaudās jau 20.gadsimta 20.gados Vācijā, kuru sagrāva Versaļas līgums, kas apvienoja Eiropas tehnisko kopienu, kuru pārņēma raķešu drudzis. Trešajā reihā 1932.-1942. Gadā Eigena Zengera vadībā tika veiksmīgi izstrādāts raķešu bumbvedēju projekts. Bija paredzēts izveidot lidmašīnu, kas, izmantojot sliežu palaišanas ratiņus, paātrinātu ātrumu, pēc tam ieslēgtu savu raķešu dzinēju, paceltos no atmosfēras, no kurienes rikošētu pa blīvajiem atmosfēras slāņiem un sasniegtu garš diapazons. Ierīcei vajadzēja sākt no Rietumeiropas un nolaisties Japānas teritorijā, tā bija paredzēta bombardēšanai ASV teritorijā. Pēdējie ziņojumi par šo projektu tika pārtraukti 1944. gadā.
50. gados Amerikas Savienotajās Valstīs viņš kalpoja par impulsu kosmosa lidmašīnas projekta izstrādei pirms raķešu lidmašīnas Dyna-Sor. Padomju Savienībā priekšlikumus šādu sistēmu izstrādei 1947. gadā izskatīja Jakovļevs, Mikojans un Mjašiševs, taču tie nesaņēma attīstību vairāku grūtību dēļ, kas saistītas ar tehnisko ieviešanu.
Strauji attīstoties raķešu nozarei 40. gadu beigās - 50. gadu sākumā, pazuda nepieciešamība pabeigt darbu pie pilotējama raķešu bumbvedēja. Raķešu nozarē tika izveidots ballistiskā tipa spārnotās raķetes virziens, kas, pamatojoties uz vispārējo to izmantošanas koncepciju, atrada savu vietu PSRS vispārējā aizsardzības sistēmā.
Bet ASV pētniecības darbu pie raķešu lidmašīnas atbalstīja militārpersonas. Toreiz tika uzskatīts, ka parastās lidmašīnas vai šāviņu lidmašīnas ar gaisa strūklas dzinējiem ir labākais līdzeklis, lai nogādātu lādiņus ienaidnieka teritorijā. Ir dzimuši planieri Navajo planējošo raķešu programmai. Bell Aircraft turpināja pētīt kosmosa lidmašīnu, lai to izmantotu nevis kā bumbvedēju, bet gan kā izlūkošanas transportlīdzekli. 1960. gadā ar Boeing tika parakstīts līgums par suborbitālās izlūkošanas raķešu lidmašīnas Daina-Sor izstrādi, kuru vajadzēja palaist kopā ar raķeti Titan-3.
Tomēr PSRS 60. gadu sākumā atgriezās pie kosmosa lidmašīnu idejas un uzsāka darbu Mikojana dizaina birojā pie diviem suborbitālu transportlīdzekļu projektiem vienlaikus. Pirmais paredzēja pastiprinātāja lidmašīnu, otrais - Sojuz raķeti ar orbitālo lidmašīnu. Divpakāpju kosmosa sistēmu sauca par Spiral vai Project 50/50.
Orbitālais raķešu kuģis tika palaists no jaudīgas nesējlidmašīnas Tu-95K aizmugures lielā augstumā. Raķešu lidmašīna "Spiral" uz šķidro propelentu raķešu dzinējiem sasniedza gandrīz zemes orbītu, veica tur plānotos darbus un atgriezās uz Zemes, slīdot atmosfērā. Šī kompaktā lidojošā lidmašīnas kosmosa kuģa funkcijas bija daudz plašākas nekā tikai darbs orbītā. Pilna mēroga raķešu lidmašīnas modelis veica vairākus lidojumus atmosfērā.
Padomju projekts paredzēja izveidot aparātu, kas sver vairāk nekā 10 tonnas ar salokāmām spārnu konsolēm. Ierīces eksperimentālā versija 1965. gadā bija gatava pirmajam lidojumam kā zemskaņas analogs. Lai atrisinātu problēmas, kas saistītas ar termisko ietekmi uz konstrukciju lidojuma laikā un transportlīdzekļa vadāmību zemskaņas un virsskaņas ātrumā, tika uzbūvēti lidojoši modeļi, kas tika nosaukti par "Bor". Viņu testi tika veikti 1969.-1973. Dziļi izpētot iegūtos rezultātus, radās nepieciešamība izveidot divus modeļus: "Bor-4" un "Bor-5". Tomēr paātrinātais darbs pie kosmosa kuģa programmas un, pats galvenais, neapstrīdamie amerikāņu panākumi šajā jomā prasīja korekcijas padomju plānos.
Kopumā vietējiem izstrādātājiem atkārtoti izmantojama kosmosa tehnoloģija nekādā ziņā nav kaut kas jauns un nezināms. Ņemot vērā satelītu sistēmu izveides programmu paātrināšanos, starpplanētu sakarus un dziļu kosmosa izpēti, mēs varam droši runāt par nepieciešamību izveidot precīzi atkārtoti lietojamas nesējraķetes, tostarp smagās nesējraķetes.
Kopumā plāni izstrādāt Krievijas smago raķeti ir visai optimistiski. Maija vidū Oļegs Ostapenko paskaidroja, ka Federālā kosmosa programma 2016. – 2025. Gadam joprojām paredzēs supersmagas nesējraķetes ar 70–80 tonnu kravnesību dizainu. “FKP vēl nav apstiprināts, tas tiek veidots. Mēs to publicēsim tuvākajā laikā,”uzsver Roscosmos vadītājs.
