Seperti yang anda ketahui, dokumen utama yang menentukan kepentingan negara, tujuan, keutamaan dan tugas utama Rusia dalam bidang penyelidikan, penerokaan dan penggunaan angkasa lepas, telah disetujui oleh Presiden Persekutuan Rusia Vladimir Putin pada bulan April 2013 "Dasar-dasar dasar negara Persekutuan Rusia dalam bidang kegiatan angkasa untuk jangka masa hingga 2030 dan seterusnya".
Sesuai dengan dokumen ini, keutamaan utama adalah memastikan akses Rusia yang dijamin ke angkasa dari wilayahnya dengan pengembangan dan penggunaan teknologi ruang angkasa, teknologi, karya dan perkhidmatan demi kepentingan bidang sosio-ekonomi dan pertahanan negara, juga sebagai keselamatan negara; penciptaan aset ruang untuk kepentingan sains; aktiviti yang berkaitan dengan pelaksanaan penerbangan berawak, termasuk penciptaan landasan ilmiah dan teknis untuk pelaksanaan penerbangan berawak ke planet dan badan lain dari sistem suria dalam kerangka kerja sama internasional.
Pelaksanaan tujuan ini dipastikan melalui penggunaan dan pengembangan potensi saintifik, teknikal dan pengeluaran yang ada untuk penciptaan kenderaan pelancaran yang menjanjikan, tunda interorbital, sistem sasaran dan perkhidmatan kapal angkasa automatik (SC), kapal angkasa berawak generasi baru, elemen infrastruktur untuk aktiviti di ruang dalam dan teknologi terobosan.untuk menyelesaikan masalah sasaran dan teknologi pengeluaran.
Hasilnya adalah pemeliharaan status Rusia sebagai salah satu kekuatan luar angkasa terkemuka, pengesahan swasembada dalam menyokong aktiviti ruang sendiri di seluruh spektrum tugas yang memerlukan penciptaan konstelasi kapal angkasa orbit berdasarkan kecekapan ekonomi armada kenderaan pelancaran Rusia.
Keperluan untuk mengekalkan kedudukan dan daya saing yang stabil di pasaran perkhidmatan pelancaran adalah insentif untuk meningkatkan petunjuk teknikal dan ekonomi pesawat, terutama untuk meningkatkan kemampuan tenaga mereka.
Semua faktor ini dinyatakan dengan jelas dalam contoh produk kosmonautik Rusia yang paling berjaya dari segi ekonomi - kenderaan pelancaran kelas berat "Proton". Ia adalah pelancaran roket Proton ke pasaran pelancaran perkhidmatan antarabangsa dan pemodenan berterusannya yang memungkinkan GKNPT. MV Khrunichev untuk bertahan pada tahun 90-an dan "sifar" dan mengekalkan kerjasama industri, memastikan pemeliharaan kumpulan orbit orbit Rusia dan penyertaan dalam projek antarabangsa.
Muatan mengikut skala persaingan
Untuk menentukan SV mana yang akan dikembangkan dalam FKP-2025, seseorang harus memahami bahawa kemampuan tenaga kenderaan pelancaran ditentukan oleh jisim muatan yang dilancarkan ke orbit kerja. Selalunya, walaupun tidak sepenuhnya betul, ketika menilai tenaga LV, orbit bumi rendah dengan ketinggian 200 kilometer dan kecenderungan sama dengan garis lintang titik pelancaran digunakan. Untuk pengoperasian kapal angkasa, orbit ini tidak digunakan sebagai alat kerja, kerana, disebabkan oleh penurunan atmosfera, waktu keberadaan kapal angkasa di atasnya tidak melebihi seminggu. Di antara pelbagai kapal angkasa, pasaran termahal dan intensif sumber daya untuk kapal angkasa telekomunikasi yang beroperasi di orbit geostasioner.
Terdapat dua ciri pelancaran komersial kapal angkasa telekomunikasi. Jisim kapal angkasa komersial berkembang lebih cepat daripada yang dilancarkan di bawah program persekutuan. Tetapi seperti yang anda lihat di grafik, bahkan jumlah kapal angkasa komersial jauh dari tidak terhad dan untuk pelancarannya, kelas LV super berat (STK LV) jenis SLS sama sekali tidak diperlukan.
Terdapat juga perbezaan dalam reka bentuk balistik pelancaran komersial. Kebetulan kapal angkasa asing, tidak seperti kapal domestik, tidak langsung dimasukkan ke orbit geostasioner, tetapi menjadi "orbit pemindahan geo standard" dengan tinggi tinggi. Kapal angkasa, yang terpisah dari LV di atasnya, setelah berhenti sebentar kira-kira lima jam di puncak orbit, dengan bantuan sistem pendorongnya sendiri, menghasilkan dorongan yang memastikan pembentukan orbit geostasioner. Dengan mengambil kira penggunaan bahan bakar, jisim muatan yang dilancarkan ke orbit pemindahan geosinkron antara kira-kira 1.6 kali lebih besar daripada di orbit kerja, iaitu, satu geostasioner.
Tetapi mari kembali ke Proton - hanya keperluan untuk mengekalkan daya saing di pasaran perkhidmatan pelancaran telah menjadi alasan untuk melaksanakan empat tahap pemodenannya dengan mengorbankan dana dari pelancaran komersial Proton LV - dari versi awal Proton-K ke Proton-M dan pengembangan untuk kenderaan pelancaran Proton dari Briz-M Upper Stage (RB) baru, yang memungkinkan untuk meningkatkan jisim muatan yang dihantar ke orbit geostasioner dari 2, 6 hingga 3.5 ton dan ke geostasioner memindahkan orbit - dari 4.5 hingga 6, 3 tan. Tetapi tidak kira seberapa baik syarikat penerbangan Proton, pelancarannya tidak dibuat dari wilayah Rusia. Terdapat juga masalah dengan bekalan bahan bakar untuk Proton, heptyl yang sangat toksik yang digunakan pada peluru berpandu tentera dan tergolong dalam bahan kelas bahaya pertama, tertinggi.
Kepemimpinan negara telah menetapkan tugas industri untuk memastikan akses terjamin ke angkasa dari wilayahnya - pelancaran kapal angkasa harus dilakukan oleh roket yang dikembangkan dan dihasilkan di Rusia. Di samping itu, perlu untuk meningkatkan keselamatan persekitaran pelancaran dengan menghilangkan penggunaan bahan bakar beracun.
Tugas-tugas ini harus diselesaikan dengan program untuk mewujudkan kenderaan pelancaran kelas berat "Angara", yang akan memastikan pelancaran kapal angkasa telekomunikasi dan meteorologi dan kapal angkasa terjamin ke orbit geostasioner, memastikan pertahanan dan keselamatan negara.
Malangnya, kenderaan pelancaran "Angara" dibuat sejak sekian lama. Keputusan pemerintah Persekutuan Rusia mengenai pembangunan projek kompleks roket angkasa (SRS) kelas berat diterima berdasarkan hasil pertandingan yang diadakan 22 tahun sebelum pelancaran pertama LV. Pembiayaan sebenar untuk program ini bermula selepas tahun 2005. Ini memungkinkan untuk melakukan dua pelancaran ujian yang berjaya pada tahun 2014 dan menjadualkan pelancaran LV dengan sasaran muatan mulai 2016. Semasa dilancarkan dari kosmodrom Plesetsk, keupayaan energetik kenderaan pelancaran Angara-A5 dengan RB KVTK kriogenik akan memastikan pelancaran muatan seberat 4.5 tan ke orbit geostasioner, dan 7.5 tan ke orbit geostasioner standard (ketika menggunakan Briz -M RB - masing-masing 2, 9 dan 5, 4 tan).
Apabila kapal angkasa Angara dikerahkan di kosmodrom Vostochny, keupayaan energetik kenderaan pelancaran Angara-A5 dengan RB-oksigen-hidrogen KBTK akan memastikan pelancaran muatan dengan berat hingga lima tan ke orbit geostasioner, dan hingga lapan tan ke orbit geostasioner. Cadangan tenaga ini mencukupi dalam masa terdekat untuk melancarkan kapal angkasa di bawah program persekutuan, tetapi tidak membenarkan bersaing untuk melancarkan kapal angkasa dengan julat harga yang lebih tinggi dengan kenderaan pelancaran kelas berat asing baru dengan peningkatan muatan - Delta-IVH, Ariane-5ECA dan Atlas -5. Khususnya, kenderaan pelancaran Atlas-5 dari siri 500 dilancarkan hingga 8, 7 tan ke orbit pemindahan geo, dan kenderaan pelancar paling kuat yang digunakan untuk melancarkan kapal angkasa Jabatan Pertahanan AS (Delta-IVH) menyediakan pelancaran muatan dengan jisim hingga 13 ke orbit pemindahan geo. 1 tan.
Setelah analisis komprehensif mengenai keutamaan dan keperluan untuk keupayaan tenaga kenderaan darat, serta keadaan pasaran perkhidmatan angkasa, STC Roskosmos memutuskan bahawa untuk menyelesaikan masalah di angkasa lepas, termasuk melancarkan kapal angkasa yang menjanjikan dengan berjisim sekurang-kurangnya tujuh tan ke orbit geostasioner dan 12 tan ke orbit geostasioner, Kenderaan pelancaran yang mampu menempatkan sekurang-kurangnya 35 tan muatan ke orbit bumi rendah.
Kenderaan pelancaran seperti itu - "Angara-A5V" dapat dibuat dengan menggantikan tahap ketiga oksigen-minyak tanah dari kenderaan pelancaran "Angara-A5" dengan tahap oksigen-hidrogen reka bentuk baru. Kenderaan pelancaran "Angara-A5V" disatukan secara maksimum dengan kenderaan pelancaran "Angara-A5" yang dibuat, termasuk dari segi kemudahan infrastruktur ruang bawah tanah. Dari segi keupayaan tenaga, kenderaan pelancaran Angara-A5V akan sesuai dengan kenderaan pelancaran asing yang sedang dibangunkan dengan peningkatan muatan seperti Ariane-6 (Eropah), Vulcan (AS), CZ-5 (China) dan N-3 (Jepun) dan akan memberikan Dalam masa terdekat, daya saing kenderaan angkasa kelas berat Rusia di pasaran perkhidmatan angkasa dunia.
Kenderaan pelancaran berat kami "Proton-M" dan "Angara-A5" dengan enjin roket propelan cecair (LPRE) sepadan dengan kenderaan pelancaran asing baik dalam nisbah tujahan ke berat dan dalam jisim muatan yang dilancarkan ke orbit yang ditentukan.
Gas atau tanpa gas
Pada masa ini, armada SV domestik terdiri daripada kenderaan pelancaran kelas ringan Rokot, kenderaan pelancaran kelas menengah Soyuz dengan pelancar peluru berpandu Fregat, dan kenderaan pelancaran kelas berat Proton dengan pelancar peluru berpandu DM dan Briz-M.
Dalam masa terdekat, kenderaan pelancaran "heptyl" "Rokot" dan "Proton" akan menggantikan kenderaan pelancaran keluarga "Angara" yang mesra alam. Pada masa yang sama, diharapkan dapat meningkatkan teknologi dan mengurangkan kos kenderaan pelancaran bersiri Angara-A5. Pekerjaan juga direncanakan untuk mengganti "heptyl" RB "Fregat" dengan RB "ML" bersaiz kecil menggunakan komponen ramah lingkungan. Ia juga dirancang untuk mengganti veteran roket domestik kenderaan pelancaran Soyuz dengan kenderaan pelancaran kelas menengah yang menjanjikan, yang sedang dibuat sebagai sebahagian daripada kerja pembangunan Phoenix. Selama pengembangannya, direncanakan untuk menerapkan teknologi yang menjanjikan yang memastikan peningkatan karakteristik operasi, termasuk penggunaan gas alam cair (LNG) sebagai bahan bakar roket.
Ruang terbuka
Mengapa LNG menarik? Kelebihan utama adalah kemungkinan mendasar untuk mengurangkan kos sistem pendorong (PS) kenderaan pelancaran kerana penurunan radikal dalam tekanan operasi di ruang pembakaran mesin (dari 250-260 hingga 160-170 atmosfera) dengan sedikit (≈4%) peningkatan dorongan khusus kekosongan. Peningkatan parameter yang terakhir memungkinkan untuk mengekalkan tahap tenaga dan ciri-ciri jisim tahap LV yang dicapai, walaupun ketumpatan LNG adalah separuh daripada minyak tanah. Ciri enjin roket propelan cecair yang didorong oleh LNG adalah kemungkinan mengembangkan enjin skema pemulihan, kurang rentan terhadap perkembangan situasi kecemasan yang cepat meletup. Secara umum, penilaian teknikal dan ekonomi awal menunjukkan bahawa ada kemungkinan untuk menjangkakan penurunan kos sistem pendorong untuk LNG sekitar 1.5 kali dibandingkan dengan sistem pendorong berdasarkan enjin roket minyak tanah tekanan tinggi yang ada, yang akan meningkatkan daya saing domestik melancarkan kenderaan.
Mengevaluasi pengalaman membuat kenderaan pelancaran super berat, perlu diperhatikan bahawa Energia - Buran sudah pasti merupakan puncak teknologi roket domestik, program yang luar biasa dari segi organisasi, penumpuan sumber daya, pencapaian dalam pembangunan struktur dan panas baru -melindungi bahan, menguasai teknologi untuk membuat enjin minyak tanah dan hidrogen yang kuat, pengeluaran dan pengangkutan sejumlah besar hidrogen cair, aerodinamik hipersonik, dan lain-lain. Seluruh negara bekerja untuknya, tetapi negara tidak memiliki cara, kekuatan dan sasaran untuk digunakan sistem ruang ini di orbit. Pada masa yang sama, lebih dari 10 tahun bekerja untuk penciptaan kompleks "Energia" - "Buran", lebih dari sepertiga dana yang diperuntukkan untuk aktiviti ruang angkasa dibelanjakan, yang mempengaruhi keberkesanan pelaksanaan bidang-bidangnya yang lain.
Dalam tempoh ini, European Space Agency (ESA) mengembangkan dan mula melancarkan Ariane-4 kelas menengah LV. Syarikat Arianspace dengan roket ini menduduki lebih daripada separuh pasaran untuk pelancaran komersial ke orbit geotransfer dan, setelah memperoleh wang, mencipta kenderaan pelancaran kelas berat Ariane-5, yang masih memastikan pelaksanaan program ruang angkasa ESA dan memegang lebih dari 40 peratus pasaran dunia untuk perkhidmatan pelancaran.
Akhbar "VPK" (No. 27) menulis: "… Pentagon harus merasakan kepuasan yang mendalam, memerhatikan bagaimana Rusia diambil lebih jauh dari penciptaan kenderaan pelancaran super berat moden", tetapi menganggarkan menunjukkan bahawa semua tugas ketenteraan dalam masa yang akan datang Pentagon akan menyelesaikan, menggunakan kenderaan pelancaran kelas berat jenis Delta IVH dan Atlas-5, dan bukan kenderaan pelancaran SLS, yang dibuat untuk penerbangan antarplanet. Tidak betul membandingkan kemampuan tenaga kenderaan pelancaran Angara-A5 25 tan dan kenderaan pelancaran SLS 130 tan - seperti mengatakan: "Sebuah trak pembuangan 130 tan lebih sejuk daripada KamAZ, dan Gazelle bukan mesin di semua." Tidak sama sekali: mana-mana kenderaan - kereta atau roket, agar berkesan, mesti dikendalikan berhampiran had atas kemampuan tenaganya. Sekiranya kenderaan pelancaran digerakkan kosong, kos unit untuk melancarkan muatan meningkat, dan ini adalah salah satu petunjuk utama kecekapan kenderaan pelancaran. Oleh itu, negara tidak memerlukan satu kenderaan pelancaran berkuasa tinggi, tetapi armada SV yang seimbang dengan pelbagai muatan khusus untuk muatan tertentu. Sekiranya tidak ada muatan seperti itu untuk LV, maka berisiko berkongsi nasib Energia. Ngomong-ngomong, penting bahawa dua roket Saturn-5 pada akhir misi ke bulan dikirim oleh NASA dan Jabatan Pertahanan AS ke sebuah muzium tanpa mencari muatan untuk mereka.
Masalah penggunaan kenderaan pelancaran STK yang disasarkan telah dipertimbangkan di STC Roskosmos - mereka sampai pada kesimpulan bahawa tidak perlu melancarkan kargo mono seberat 50–70 tan sebelum 2030–2035. Keutamaan industri ruang angkasa Rusia, kami ulangi, ditentukan dalam "Dasar-dasar dasar negara dalam bidang kegiatan ruang angkasa …" Tugas utama adalah pengembangan kumpulan orbital kapal angkasa untuk tujuan ilmiah, sosio-ekonomi dan dwi. Itulah sebabnya, dalam arah mengembangkan kenderaan peluncur super berat, Roskosmos NTS memutuskan hingga 2025 untuk membatasi dirinya pada penciptaan landasan ilmiah dan teknikal dan pengembangan teknologi yang menjanjikan.
Harus diakui bahawa sekarang keadaan kumpulan kapal angkasa orbit Rusia, secara sederhana, bukanlah yang paling makmur. Khususnya, buruj kapal angkasa Bumi penginderaan jauh (ERS) hanya terdiri daripada tujuh kapal angkasa dan memenuhi keperluan pengguna domestik pada tahap 20-30 peratus, sementara rasi ERS Amerika Syarikat, negara-negara Eropah dan China terdiri daripada lebih dari 35 kapal angkasa masing-masing, menyediakan permukaan kawalan global Bumi, termasuk dalam jarak radar. Malah di India, buruj satelit ERS merangkumi 17 satelit. Di sinilah dana FKP-2025 pertama sekali - dalam pengembangan kapal angkasa komunikasi, navigasi, penginderaan jauh, meteorologi, termasuk kapal angkasa dengan resolusi spasial semua cuaca tinggi, yang sangat penting bagi Siberia, Utara Jauh, Artik dan Timur Jauh.
Seperti yang ditunjukkan oleh pengiraan balistik, ketika dilancarkan dari kosmodrom Vostochny, versi Angara-A5V LV yang dioptimumkan dengan RB KBTK-V kriogenik yang ditingkatkan akan memberikan muatan berat hingga 11, 9 tan ke orbit pemindahan geostasioner dan hingga 7, 2 tan ke orbit geostasioner, dan juga kemungkinan melaksanakan tahap awal program lunar berawak menggunakan skema empat pelancaran (lihat Gambar.): Pelancaran dua pasangan LV, memberikan penghantaran terpisah ke orbit bulan kompleks pendaratan dan lepas landas bulan (LPVK) dan kenderaan pengangkutan berawak (PTK) dengan dok mereka di satelit buatan Bulan (OISL) dan pendaratan LPVK berikutnya dengan kru di permukaan Bulan.
Pelancaran pasangan biasa termasuk pelancaran muatan ke lintasan balistik sebagai sebahagian daripada PTC atau LPVK dan tunda oksigen-minyak tanah interorbital kecil (MOB2), yang dibuat berdasarkan kapal tunda "DM" (MOB1), yang dikembangkan di asas simpanan untuk RB KVTK. MOB1 dengan berat pelancaran lebih daripada 38 tan dilancarkan mengikut skema dengan pelancaran tambahan menjelang pelancaran kedua Angara-A5V LV. Setelah berlabuh di orbit bumi rendah dan bertahap, kapal angkasa interorbital lunar yang dipasang pertama kali dimasukkan ke dalam orbit yang sangat elips kerana kekuatan MOB1. Setelah kehabisan bahan bakar, hidrogen MOB1 dipisahkan dan minyak tanah MOB2 menyelesaikan pembentukan lintasan berlepas. Selanjutnya, MOB2 memberikan pembetulan lintasan dalam penerbangan ke Bulan dan pemindahan muatan ke orbit lingkaran. Projek FKP-2025 menyediakan kerja untuk dana yang ditunjukkan.
Sudah tentu, skema multi-pelancaran agak rumit, memerlukan koordinasi tertinggi: pasukan permulaan mesti bekerja serentak pada dua pelancar, seperti jam. Penilaian teknikal dan ekonomi awal menunjukkan bahawa penggunaan pada tahap awal program berawak lunar kenderaan pelancaran serbaguna peningkatan muatan kelas 35 tan dan bukannya kenderaan pelancaran 80-ton super berat akan memungkinkan untuk mengurangkan kos kewangan lebih besar daripada jumlah yang besar, dan sumber daya yang dijimatkan dapat digunakan untuk kepentingan pengembangan pengelompokan orbit domestik kapal angkasa.sosio-ekonomi, ilmiah dan penggunaan dua.
Adapun penggunaan penggalak propelan padat (TTU) sebagai bagian dari kenderaan peluncur, harus diperhatikan di sini bahawa mesin roket bahan bakar pepejal (enjin roket propelan padat), dibandingkan dengan mesin roket propelan cair, tidak hanya memiliki kelebihan, tetapi juga kelemahan - dorongan daya tuju tertentu dikurangkan ~ 10–30 peratus, kesempurnaan berat terburuk dalam reka bentuk, bahaya kebakaran dan letupan pengeluaran dan peralatan cas bahan bakar, batasan masa operasi, kawalan daya tarikan, keadaan suhu semasa permulaan, kesan berbahaya dari produk pembakaran terhadap alam sekitar. Di samping itu, perlu mengambil kira 30-40 peratus lebih tinggi kenderaan pelancaran dengan enjin roket pendorong padat dibandingkan dengan kenderaan pelancaran dengan mesin roket pendorong cecair dan keperluan untuk melabur dana yang besar dalam pengembangan produksi, teknologi dan kemudahan ujian untuk membuat enjin roket propelan pepejal yang besar.
Penggunaan enjin roket propelan pepejal besar sebagai bagian dari kenderaan pelancaran telah berulang kali dipertimbangkan dalam projek domestik, tetapi dengan mempertimbangkan faktor-faktor di atas, berdasarkan perbandingan alternatif, pilihan selalu dibuat untuk memilih mesin pendorong cecair. Rusia adalah peneraju dalam pengembangan dan pengeluaran enjin roket pelayaran, yang dibeli oleh pelanggan, termasuk yang berasal dari Amerika Syarikat. Dalam projek FKP-2025, ia juga direncanakan untuk menguji teknologi untuk membuat peluncur propelan pepejal dengan daya tuju sekitar 100 tan. Kelayakan menggunakan motor roket propelan padat dalam kenderaan pelancaran yang menjanjikan, misalnya, dalam "Phoenix" yang sama, akan ditentukan kemudian, berdasarkan hasil analisis terperinci.
Kesimpulannya: jelas bahawa projek FKP-2025 dapat terus diperbaiki, namun, dari segi pengembangan kenderaan pelancaran, dokumen ini cukup seimbang, ini mencerminkan keadaan sebenar dan menentukan prospek pengembangan sektor industri ini hingga tahun 2025, dengan mengambil kira keutamaan aktiviti ruang dan peluang yang disediakan oleh negara untuk pembiayaannya.
