Hari ini, ramai di antara kita tahu, atau sekurang-kurangnya pernah mendengar, syarikat pelancongan kenderaan persendirian SpaceX yang sebahagiannya boleh digunakan semula. Berkat kejayaan syarikat, serta keperibadian pengasas, Elon Musk, yang dirinya sendiri sering menjadi wira feed berita, roket Falcon 9, SpaceX dan penerbangan angkasa secara umum tidak meninggalkan halaman akhbar antarabangsa. Pada masa yang sama, Rusia mempunyai dan masih mempunyai perkembangannya sendiri dan tidak kurang menariknya projek peluru berpandu yang dapat digunakan semula, yang mana lebih kurang diketahui. Jawapan kepada persoalan mengapa ini berlaku jelas. Roket Ilona Mask kerap terbang ke angkasa, dan roket Rusia yang boleh digunakan semula dan yang boleh digunakan semula sebahagiannya hanyalah projek, gambar dan gambar yang indah dalam persembahan.
Space dilancarkan hari ini
Pada masa ini, kita dapat mengatakan dengan selamat bahawa Roskosmos pada suatu ketika terlepas topik peluru berpandu yang dapat digunakan semula, setelah beberapa tahun ia mempunyai perkembangan dan projek yang telah maju di hadapan negara lain. Semua projek peluru berpandu boleh digunakan semula Rusia tidak pernah disiapkan, tidak dilaksanakan dalam logam. Sebagai contoh, kenderaan pelancaran Korona satu peringkat yang boleh digunakan semula, yang dikembangkan dari tahun 1992 hingga 2012, tidak pernah dapat disimpulkan secara logik. Kami telah melihat hasil salah perhitungan ini dalam pembangunan. Rusia telah kehilangan kedudukannya dengan serius dalam pasaran pelancaran ruang komersial dengan munculnya roket Falcon 9 Amerika dan variannya, dan juga sangat rendah dari segi jumlah pelancaran ruang angkasa yang dibuat setiap tahun. Pada akhir tahun 2018, Roscosmos melaporkan 20 pelancaran ruang angkasa (satu tidak berjaya), sementara pada bulan April 2018, dalam wawancara dengan TASS, ketua Roscosmos, Igor Komarov, mengatakan bahawa ia dirancang untuk melakukan 30 pelancaran ruang oleh akhir tahun. Pemimpin pada akhir tahun lalu adalah China, yang melakukan 39 pelancaran ruang angkasa (satu tidak berjaya), di tempat kedua adalah Amerika Syarikat dengan 31 pelancaran angkasa lepas (tidak ada yang tidak berjaya).
Bercakap mengenai penerbangan angkasa moden, perlu difahami bahawa dalam jumlah kos melancarkan kenderaan pelancaran moden (LV), item perbelanjaan utama adalah roket itu sendiri. Tubuh badannya, tangki bahan bakar, enjin - semua ini terbang selamanya, terbakar di lapisan atmosfer yang lebat, jelas bahawa perbelanjaan yang tidak dapat ditarik balik itu menjadikan sebarang pelancaran kenderaan pelancaran menjadi kesenangan yang sangat mahal. Bukan penyelenggaraan lapangan terbang, bukan bahan bakar, bukan kerja pemasangan sebelum pelancaran, tetapi harga kenderaan pelancaran itu sendiri, adalah perkara utama perbelanjaan. Produk teknologi pemikiran kejuruteraan yang sangat kompleks digunakan selama beberapa minit, selepas itu ia musnah sepenuhnya. Secara semula jadi, ini berlaku untuk roket sekali pakai. Idea untuk menggunakan kenderaan pelancaran yang dapat dipulihkan menunjukkannya di sini dengan sendirinya, sebagai peluang sebenar untuk mengurangkan kos setiap pelancaran ruang. Dalam kes ini, pengembalian hanya tahap pertama menjadikan kos setiap pelancaran lebih rendah.
Mendarat pada tahap pertama kenderaan pelancaran Falcon 9 yang boleh dikembalikan
Ini adalah skema serupa yang dilaksanakan oleh jutawan Amerika Elon Musk, menjadikan tahap pertama kenderaan pelancaran Falcon 9. yang dapat dipulihkan. Walaupun tahap pertama peluru berpandu ini dapat dipulihkan sebahagiannya, beberapa percubaan pendaratan berakhir dengan kegagalan, tetapi jumlah pendaratan yang gagal turun hampir kepada sifar pada tahun 2017 dan 2018. Sebagai contoh, tahun lalu hanya ada satu kegagalan untuk setiap 10 pendaratan yang berjaya di peringkat pertama. Pada masa yang sama, SpaceX juga membuka tahun baru dengan pendaratan peringkat pertama yang berjaya. Pada 11 Januari 2019, tahap pertama roket Falcon 9 berjaya mendarat di platform terapung, apalagi, ia digunakan semula, dan sebelumnya ia melancarkan satelit komunikasi Telestar 18V ke orbit pada bulan September 2018. Pada masa kini, tahap pertama yang dapat dikembalikan seperti itu sudah menjadi kenyataan. Tetapi ketika wakil syarikat ruang angkasa persendirian Amerika hanya bercakap mengenai projek mereka, banyak pakar meragui kemungkinan pelaksanaannya berjaya.
Dalam realiti masa kini, tahap pertama roket Falcon 9 kelas berat dalam beberapa pelancaran dapat digunakan dalam versi masuk semula. Mengambil tahap kedua roket ke ketinggian yang mencukupi, ia berpisah darinya pada ketinggian kira-kira 70 kilometer, pembongkaran berlaku kira-kira 2.5 minit selepas pelancaran kenderaan pelancaran (waktunya bergantung pada tugas pelancaran tertentu). Setelah berpisah dari LV, tahap pertama, menggunakan sistem kawalan sikap yang terpasang, melakukan manuver kecil, menghindari nyalaan enjin tahap kedua yang berfungsi, dan memutar mesin ke depan sebagai persiapan untuk tiga manuver brek utama. Semasa mendarat, tahap pertama menggunakan motornya sendiri untuk pengereman. Perlu diperhatikan bahawa pentas yang dikembalikan membataskan larangannya sendiri pada pelancarannya. Sebagai contoh, muatan maksimum roket Falcon 9 dikurangkan sebanyak 30-40 peratus. Ini disebabkan oleh keperluan untuk menyimpan bahan bakar untuk pengereman dan pendaratan berikutnya, serta berat tambahan peralatan pendaratan yang dipasang (kemudi kisi, pendaratan pendaratan, elemen sistem kawalan, dll.).
Kejayaan Amerika dan siri pelancaran yang berjaya tidak disedari di dunia, yang memprovokasi serangkaian pernyataan mengenai permulaan projek yang menggunakan sebahagian daripada penggunaan semula roket, termasuk kembalinya penguat sisi dan tahap pertama kembali ke Bumi. Perwakilan Roscosmos juga bercakap mengenai skor ini. Syarikat mula bercakap mengenai penyambungan semula kerja penciptaan peluru berpandu yang dapat digunakan semula di Rusia pada awal tahun 2017.
Lancarkan kenderaan "Korona" - pandangan umum
Roket Korona yang boleh digunakan semula dan projek sebelumnya
Perlu diperhatikan bahawa idea peluru berpandu yang dapat digunakan kembali dipelajari kembali di Kesatuan Soviet. Selepas kejatuhan negara, topik ini tidak hilang; kerja ke arah ini diteruskan. Mereka bermula lebih awal daripada Elon Musk yang membicarakannya. Sebagai contoh, blok tahap pertama roket Soviet yang sangat berat Energia akan dikembalikan, ini diperlukan untuk alasan ekonomi dan untuk pelaksanaan sumber enjin RD-170, yang dirancang untuk sekurang-kurangnya 10 penerbangan.
Yang kurang terkenal adalah projek kenderaan pelancaran Rossiyanka, yang dikembangkan oleh pakar Akademik V. P. Makeev State Rocket Center. Perusahaan ini terkenal kerana perkembangan ketenteraannya. Sebagai contoh, di sinilah sebahagian besar peluru berpandu balistik domestik yang dimaksudkan untuk mempersenjatai kapal selam diciptakan, termasuk peluru berpandu balistik R-29RMU Sineva yang kini digunakan untuk armada kapal selam Rusia.
Menurut projek itu, Rossiyanka adalah kenderaan pelancaran dua peringkat, tahap pertama yang dapat digunakan kembali. Pada dasarnya idea yang sama dengan jurutera SpaceX, tetapi beberapa tahun sebelumnya. Roket itu sepatutnya melancarkan 21.5 tan muatan ke orbit rujukan rendah - petunjuk dekat dengan roket Falcon 9. Kembalinya tahap pertama dilakukan di sepanjang lintasan balistik kerana penyertaan semula enjin panggung standard. Sekiranya perlu, daya dukung roket dapat ditingkatkan menjadi 35 tan. Pada 12 Disember, SRC Makeyev mempersembahkan roket barunya di pertandingan Roscosmos untuk pembangunan kenderaan pelancaran yang boleh digunakan semula, tetapi pesanan untuk penciptaan peranti tersebut diserahkan kepada pesaing Pusat Angkasa Penyelidikan dan Pengeluaran Negara Khrunichev dengan Baikal-Angara projek. Kemungkinan besar, para pakar dari Makeev SRC mungkin mempunyai kompetensi untuk melaksanakan projek mereka, tetapi tanpa perhatian dan pembiayaan yang mencukupi tidak mungkin.
Projek Baikal-Angara lebih bercita-cita tinggi; ia adalah versi pesawat dari tahap pertama kembali ke Bumi. Direncanakan bahawa setelah mencapai ketinggian kompartemen, sayap khas akan dibuka pada tahap pertama dan kemudian akan terbang di sepanjang pesawat dengan pendaratan di lapangan udara konvensional dengan gear pendaratan diperpanjang. Walau bagaimanapun, sistem seperti itu sendiri tidak hanya sangat kompleks, tetapi juga mahal. Kelebihannya yang tidak dapat dipertikaikan termasuk fakta bahawa dia dapat kembali dari jarak yang lebih jauh. Malangnya, projek itu tidak pernah dilaksanakan, kadang-kadang masih dikenang, tetapi tidak lebih dari itu.
Kini dunia memikirkan kenderaan pelancaran yang boleh digunakan semula sepenuhnya. Elon Musk mengumumkan projek Big Falcon Rocket. Roket semacam itu seharusnya mempunyai seni bina dua peringkat yang tidak khas untuk kosmonautik moden; tahap kedua adalah keseluruhan yang tunggal dengan kapal angkasa, yang boleh menjadi kargo atau penumpang. Direncanakan bahawa tahap pertama Superheavy akan kembali ke Bumi, melakukan pendaratan menegak di kosmodrom melalui penggunaan enjinnya, teknologi ini telah dikembangkan dengan sempurna oleh jurutera SpaceX. Roket tahap kedua, bersama dengan kapal angkasa (sebenarnya, ini adalah kapal angkasa untuk pelbagai tujuan), yang diberi nama Starship, akan memasuki orbit Bumi. Tahap kedua juga akan memiliki cukup bahan bakar yang tersisa untuk melambat di lapisan atmosfer yang padat setelah menyelesaikan misi angkasa dan mendarat di platform luar pesisir.
Perlu diingat bahawa SpaceX tidak mempunyai tapak tangan dalam idea sedemikian. Di Rusia, projek kenderaan pelancaran yang boleh digunakan semula telah dikembangkan sejak tahun 1990-an. Dan sekali lagi, mereka mengusahakan projek itu di State Rocket Center yang dinamai Ahli Akademik V. P. Makeev. Projek roket Rusia yang boleh digunakan semula mempunyai nama "Korona" yang indah. Roscosmos mengingatkan projek ini pada tahun 2017, selepas itu pelbagai komen diikuti mengenai penyambungan semula projek ini. Sebagai contoh, pada bulan Januari 2018, Rossiyskaya Gazeta menyiarkan berita bahawa Rusia telah memulakan kerja roket angkasa yang boleh digunakan semula. Ia mengenai kenderaan pelancaran Korona.
Tidak seperti roket Falcon-9 Amerika, Korona Rusia tidak mempunyai tahap yang dapat dilepaskan; sebenarnya, ia adalah kapal angkasa lepas landas dan pendaratan tunggal. Menurut Vladimir Degtyar, Pereka Umum Makeyev SRC, projek ini harus membuka jalan untuk pelaksanaan penerbangan berawak jarak jauh. Ia dirancang bahawa bahan struktur utama roket Rusia baru akan menjadi serat karbon. Pada masa yang sama, "Korona" dirancang untuk melancarkan kapal angkasa ke orbit bumi rendah dengan ketinggian 200 hingga 500 kilometer. Jisim kenderaan pelancaran kira-kira 300 tan. Jisim muatan output adalah dari 7 hingga 12 tan. Pelepasan dan pendaratan "Korona" harus dilakukan dengan menggunakan kemudahan pelancaran yang dipermudahkan, selain itu, pilihan untuk melancarkan roket yang dapat digunakan kembali dari platform luar pesisir sedang dikerjakan. Kenderaan pelancaran baru akan dapat menggunakan platform yang sama untuk berlepas dan mendarat. Masa penyediaan roket untuk pelancaran seterusnya hanya sekitar sehari.
Perlu diperhatikan bahawa bahan serat karbon yang diperlukan untuk membuat roket satu tahap dan dapat digunakan kembali telah digunakan dalam teknologi aeroangkasa sejak tahun 90-an abad yang lalu. Sejak awal tahun 1990-an, projek Korona telah berkembang pesat dan telah berkembang dengan pesat, tidak perlu dikatakan bahawa pada mulanya ia adalah mengenai roket sekali sahaja. Pada masa yang sama, dalam proses evolusi, reka bentuk roket masa depan menjadi lebih sederhana dan sempurna. Secara beransur-ansur, para pemaju roket itu meninggalkan penggunaan sayap dan tangki bahan bakar luaran, setelah memahami bahawa bahan utama badan roket yang dapat digunakan kembali adalah serat karbon.
Dalam versi terbaru roket Korona yang boleh digunakan semula sehingga kini, jisimnya menghampiri 280-290 tan. Kenderaan pelancaran satu tahap yang begitu besar memerlukan enjin roket propelan cecair yang sangat efisien yang menggerakkan hidrogen dan oksigen. Tidak seperti enjin roket, yang diletakkan pada tahap yang berasingan, mesin roket penggerak cecair harus berfungsi dengan berkesan dalam pelbagai keadaan dan di ketinggian yang berbeza, termasuk lepas landas dan penerbangan di luar atmosfera Bumi. "Mesin roket propelan cecair biasa dengan muncung Laval hanya berkesan pada jarak ketinggian tertentu," kata pereka Makeevka. Jet gas dalam mesin roket seperti itu menyesuaikan diri dengan tekanan "overboard"; lebih-lebih lagi, mereka mengekalkan kecekapannya baik di permukaan Bumi dan cukup tinggi di stratosfera.
RN "Korona" dalam penerbangan orbit dengan petak muatan tertutup, berikan
Walau bagaimanapun, setakat ini di dunia tidak ada enjin yang berfungsi seperti ini, walaupun mereka aktif dikembangkan di USSR dan AS. Pakar percaya bahawa kenderaan pelancaran yang dapat digunakan semula Korona harus dilengkapi dengan mesin versi modular, di mana muncung udara baji adalah satu-satunya elemen yang saat ini tidak mempunyai prototaip dan belum diuji dalam praktiknya. Pada masa yang sama, Rusia mempunyai teknologinya sendiri dalam pengeluaran bahan komposit moden dan bahagian daripadanya. Pembangunan dan aplikasi mereka berjaya dilakukan, misalnya, di JSC "Composite" dan All-Russian Institute of Aviation Materials (VIAM).
Untuk penerbangan yang selamat di atmosfer Bumi, struktur serat karbon Korona akan dilindungi oleh jubin pelindung haba, yang sebelumnya dikembangkan di VIAM untuk kapal angkasa Buran dan sejak itu telah melalui jalan pengembangan yang signifikan. "Beban panas utama di Korona akan tertumpu pada busurnya, di mana elemen perlindungan terma suhu tinggi digunakan," kata para pereka. "Pada saat yang sama, sisi flare kendaraan peluncur memiliki diameter yang lebih besar dan terletak pada sudut akut terhadap aliran udara. Beban haba pada elemen ini kurang, dan ini, seterusnya, membolehkan kita menggunakan bahan yang lebih ringan. Hasilnya, penjimatan berat sekitar 1.5 tan dicapai. Jisim bahagian suhu tinggi roket tidak melebihi 6 peratus daripada keseluruhan jisim perlindungan terma untuk Korona. Sebagai perbandingan, perkhidmatan ulang-alik ruang angkasa menyumbang lebih dari 20 peratus."
Bentuk roket yang ramping dan tirus yang boleh digunakan semula adalah hasil banyak percubaan dan kesilapan. Menurut para pembangun, semasa mengerjakan projek itu, mereka mengkaji dan menilai beratus-ratus pilihan yang berbeza. "Kami memutuskan untuk meninggalkan sayap sepenuhnya, seperti pesawat ruang angkasa atau kapal angkasa Buran," kata para pemaju. - Pada umumnya, ketika berada di lapisan atas atmosfer, sayap hanya mengganggu kapal angkasa. Kapal angkasa seperti itu memasuki atmosfera dengan kelajuan hipersonik tidak lebih baik daripada "besi", dan hanya dengan kelajuan supersonik mereka melintas ke penerbangan mendatar, setelah itu mereka dapat sepenuhnya bergantung pada aerodinamik sayap."
Bentuk roket sumbu simetri memungkinkan bukan sahaja untuk memudahkan perlindungan haba, tetapi juga memberikannya kualiti aerodinamik yang baik ketika bergerak pada kecepatan penerbangan yang tinggi. Sudah berada di lapisan atas atmosfer, "Korona" menerima daya angkat, yang memungkinkan roket tidak hanya melambat, tetapi juga melakukan manuver. Ini membolehkan kenderaan pelancaran melakukan manuver pada ketinggian tinggi ketika terbang ke lokasi pendaratan; di masa depan, ia hanya perlu menyelesaikan proses pengereman, memperbaikinya, membelok ke belakang menggunakan mesin manuver kecil, dan mendarat di tanah.
Masalah dengan projek ini adalah bahawa Korona masih dikembangkan dalam keadaan dana yang tidak mencukupi atau ketiadaannya sepenuhnya. Pada masa ini, Makeyev SRC hanya menyelesaikan draf reka bentuk mengenai topik ini. Menurut data yang diumumkan semasa Pembacaan Akademik XLII tentang Kosmonautik pada tahun 2018, kajian kemungkinan dilakukan terhadap projek penciptaan kenderaan pelancaran Korona dan rancangan pengembangan roket yang efektif telah disusun. Keadaan yang diperlukan untuk penciptaan kenderaan pelancaran baru telah diselidiki dan prospek dan hasil dari proses pembangunan dan operasi roket baru di masa depan telah dianalisis.
Selepas berita mengenai projek Mahkota pada tahun 2017 dan 2018, diam lagi … Prospek projek dan pelaksanaannya masih belum jelas. Sementara itu, SpaceX akan mempersembahkan sampel ujian Big Falcon Rocket (BFR) barunya yang boleh digunakan semula pada musim panas 2019. Mungkin memerlukan waktu bertahun-tahun dari pembuatan sampel ujian hingga roket lengkap, yang akan mengesahkan kebolehpercayaan dan prestasinya, tetapi buat masa ini kita dapat menyatakan: Elon Musk dan syarikatnya membuat sesuatu yang dapat dilihat dan disentuh oleh tangan. Pada masa yang sama, Roskosmos, menurut Perdana Menteri Dmitry Medvedev, harus mengakhiri unjuran dan berbual mengenai tempat kami akan terbang pada masa akan datang. Anda perlu bercakap lebih sedikit dan melakukan lebih banyak perkara.
