Atkārtoti izmantojama raķete un kosmosa sistēma starta vietā. Augstas temperatūras pētniecības institūta grafika
Mūsdienu krievu kosmonautikas pamats ir raķetes Sojuz un Proton, kas tika izveidotas pagājušā gadsimta vidū. Gandrīz visu, kas kosmosā tiek palaists no Krievijas kosmodromiem, šīs uzticamās, bet diezgan novecojušās mašīnas novieto orbītā. Lai atjaunotu raķešu parku un nodrošinātu Krievijas beznosacījumu piekļuvi visiem kosmosa darbības segmentiem, jaunākais raķešu komplekss Angara sāk lidojumu izmēģinājumu stadiju. Tas, iespējams, ir vienīgais kosmosa raķešu komplekss pasaulē, kuram ir plašas iespējas kosmosa kuģu nogādāšanai kosmosā no 4 līdz 26 tonnām.
Super smagi principi
Tuvākajā laikā kosmosa transportlīdzekļu vajadzības apmierinās raķetes Sojuz un Angara, taču to nestspēja ir nepietiekama, lai atrisinātu Mēness, Marsa un citu Saules sistēmas planētu izpētes problēmas. Turklāt tie apgrūtina ekoloģisko situāciju Amūras reģionā, jo to izlietotie posmi iekritīs vai nu Amūras taigā, vai arī Ohotskas jūras akvatorijā. Skaidrs, ka šī situācija ir piespiedu kārtā, tā ir samaksa par Krievijas kosmosa suverenitātes nodrošināšanu. Kāds būs šis maksājums, ja tiks pieņemts lēmums izveidot īpaši smagas raķetes pilotējamiem lidojumiem uz Mēnesi?
Mūsu vēsturē jau ir bijušas šādas raķetes: Energia un N-1. Supersmagās raķetes pamatprincipi tika noteikti un ieviesti pirms vairāk nekā 50 gadiem, tāpēc tās radīšanai nepieciešama tikai nauda. Un, ja supersmagā raķete tiks radīta trešo reizi, tad Amūras reģionā katru gadu tiks uzkrātas papildu 320 tonnas metāllūžņu ar degvielas atlikumiem.
Vēlme padarīt raķetes videi draudzīgas un rentablas ir radījusi ideju atgriezt raķešu pirmās pakāpes starta vietā un izmantot tās atkārtoti. Izstrādājot noteikto laiku, soļiem vajadzētu nolaisties atmosfērā un, lidmašīnai atgriežoties starta vietā. Saskaņā ar šo principu tiks izmantota atkārtoti izmantojama raķešu un kosmosa sistēma (MRKS).
MRKS kā tas ir
Atkārtoti izmantojamā raķete un kosmosa sistēma tika prezentēta speciālistiem un sabiedrībai Maskavas Aerospace Show 2011. gadā. Sistēma sastāv no četrām atkārtoti lietojamām nesējraķetēm (MRN) ar atkārtoti lietojamiem raķešu komplektiem (VRB). Visu MRN klāstu ar kravnesību no 25 līdz 70 tonnām var papildināt ar dažādu divu galveno moduļu kombinācijām: pirmais modulis ir atkārtoti lietojama raķešu vienība (pirmais posms), otrais modulis ir otrais vienreizējās lietošanas raķešu posms.
Konfigurācijā ar kravnesību līdz 25 tonnām (viens VRB un viens otrās pakāpes modulis) atkārtoti lietojamā raķete var palaist visus modernos un daudzsološos pilotējamos un bezpilota kosmosa kuģus. 35 tonnu apjomā (divi VRB un viens otrā posma modulis) MRN ļauj palaišanas laikā orbītā palaist divus telekomunikāciju pavadoņus, nogādājot kosmosā daudzsološu orbitālo staciju moduļus un palaižot smagas automātiskās stacijas. pirmais Mēness izpētes un Marsa izpētes posms.
Svarīga MRN priekšrocība ir spēja veikt palaišanu pārī. Lai palaistu divus modernus telekomunikāciju pavadoņus, izmantojot raķeti Angara, nepieciešams iegādāties desmit raķešu dzinējus, kuru vērtība ir 240 miljoni rubļu. katrs. Palaižot divus vienādus satelītus, izmantojot MRN, tiks patērēts tikai viens dzinējs, kura izmaksas tiek lēstas 400 miljonu rubļu apmērā. Izmaksu ietaupījums tikai dzinējiem ir 600%!
Pirmie atgūstamās raķešu vienības pētījumi tika veikti gadsimta sākumā un tika prezentēti Le Bourget kosmosa izstādē Baikāla atgriešanās posma maketa veidā.
Vēlāk, sākotnējā projektēšanas stadijā, tika veikts darbs pie degvielas komponentu izvēles, risinot termiskās apsildes, automātiskās nosēšanās un daudzas citas problēmas. Ir detalizēti analizēti desmitiem VRB variantu, veikta rūpīga tehniskā un ekonomiskā analīze, ņemot vērā dažādus vietējās kosmonautikas attīstības scenārijus. Rezultātā tika noteikts MRKS variants, kas vispilnīgāk apmierina visu moderno un daudzsološo uzdevumu kopumu.
Atkārtoti lietojamas nesējraķetes ar atkārtoti lietojamām raķešu vienībām nosēšanās. Augstas temperatūras pētniecības institūta grafika
Uz zilas gāzes
Tika ierosināts atrisināt atkārtoti lietojamā dzinēja problēmu, kā degvielu izmantojot sašķidrinātu dabasgāzi (LNG). Dabasgāze ir lēta, videi draudzīga degviela, kas ir vispiemērotākā lietošanai atkārtoti lietojamiem dzinējiem. To apstiprināja A. M. Kymmash dizaina birojs. Isajevs 2011. gada septembrī, kad tika pārbaudīts pasaulē pirmais šķidro propelentu dabasgāzes raķešu dzinējs. Motors ir darbojies vairāk nekā 3000 sekundes, kas atbilst 20 iedarbinājumiem. Pēc tā izjaukšanas un agregātu stāvokļa pārbaudes visas jaunās tehniskās idejas tika apstiprinātas.
Tika ierosināts atrisināt konstrukcijas sildīšanas problēmu, izvēloties optimālās trajektorijas, kurās siltuma plūsmas izslēdz intensīvu konstrukcijas sasilšanu. Tas novērš nepieciešamību pēc dārgas termiskās aizsardzības.
Tika ierosināts atrisināt problēmu ar divu VRB automātisku nolaišanu un integrēšanu Krievijas gaisa telpā, vadības kontūrā iekļaujot navigācijas sistēmu GLONASS un automātisku atkarīgu novērošanas sistēmu, kas netika izmantota raķetēs.
Ņemot vērā radītā aprīkojuma tehnisko sarežģītību un novitāti, pamatojoties uz vietējo un ārvalstu pieredzi, tiek pamatota nepieciešamība izveidot lidojuma demonstrētāju, kas ir samazināta VRB kopija. Demonstrētāju var izgatavot un aprīkot ar visām standarta borta sistēmām bez īpašas sagatavošanas ražošanai. Šāds gaisa kuģis ļaus reālos lidojuma apstākļos pārbaudīt visus galvenos tehniskos risinājumus, kas iekļauti pilna izmēra izstrādājumā, samazinot tehniskos un finansiālos riskus, veidojot standarta produktu.
Demonstrētāja izmaksas var attaisnot, pateicoties tā unikālajai spējai pa ballistisko trajektoriju palaist objektus, kas sver vairāk nekā 10 tonnas, 80 km augstumā, paātrinot tos līdz ātrumam, kas 7 reizes pārsniedz skaņas ātrumu, un atgriežas pie lidlauku otrai palaišanai. Uz tā pamata radīts atkārtoti lietojams produkts var būt ļoti svarīgs ne tikai hiperskaņu lidmašīnu izstrādātājiem.
Elastības filozofija
Pirmais posms ir lielākā un dārgākā raķetes daļa. Samazinot šo posmu ražošanu to atkārtotas izmantošanas dēļ, ir iespējams ievērojami samazināt federālo aģentūru izmaksas kosmosa kuģu palaišanai. Sākotnējās aplēses liecina, ka visu esošo un daudzsološo kosmosa programmu veiksmīgai īstenošanai, ieskaitot bezpilota staciju piegādi uz Mēnesi un Marsu, pietiek ar to, ka flotei ir tikai 7–9 atkārtotas raķešu bloki.
MRCS ir elastības filozofija attiecībā uz kosmosa programmas konjunktūru. Izveidojis MRN ar kravnesību no 25 līdz 35 tonnām, Roskosmos saņems sistēmu, kas efektīvi atrisinās šodienas un tuvākās nākotnes problēmas. Ja ir nepieciešams izvietot smagākus transportlīdzekļus lidojumiem uz Mēnesi vai Marsu, klientam būs MRN ar kravnesību līdz 70 tonnām, kura izveidei nav vajadzīgas ievērojamas izmaksas.
Vienīgā programma, kurai MRKS nav piemērota, ir apkalpoto lidojumu programma uz Marsu. Taču šie lidojumi pārskatāmā nākotnē nav tehniski iespējami.
Šodien ir fundamentāli svarīgs jautājums par nesējraķešu attīstības perspektīvām. Ko izveidot: vienreiz lietojama īpaši smaga raķete, kas tiks izmantota tikai Mēness un Marsa programmās un, ja tās tiks pārtrauktas, izmaksas atkal tiks norakstītas; vai izveidot MRCS, kas ne tikai ļaus īstenot pašreizējās palaišanas programmas par pusotru reizi zemāku cenu nekā šodien, bet arī var tikt izmantotas ar minimālām izmaiņām Mēness programmā un Marsa izpētes programmā?
