Sistem roket dan ruang angkasa yang boleh digunakan semula di lokasi pelancaran. Grafik Institut Penyelidikan Suhu Tinggi
Asas kosmonautik Rusia moden adalah roket Soyuz dan Proton, yang diciptakan pada pertengahan abad yang lalu. Hampir semua yang dilancarkan ke angkasa lepas dari kosmodrom Rusia dimasukkan ke dalam orbit oleh mesin yang boleh dipercayai, tetapi agak ketinggalan zaman. Untuk memperbaharui armada roket dan memastikan akses Rusia tanpa syarat ke semua segmen aktiviti ruang angkasa, kompleks roket Angara terbaru memasuki tahap ujian penerbangan. Ini mungkin satu-satunya kompleks roket angkasa di dunia yang mempunyai pelbagai keupayaan untuk menghantar kapal angkasa dengan berat dari 4 hingga 26 tan ke angkasa.
Prinsip super berat
Keperluan untuk kenderaan angkasa dalam waktu dekat akan dipenuhi oleh roket Soyuz dan Angara, tetapi daya dukungnya tidak mencukupi untuk menyelesaikan masalah menjelajah Bulan, Marikh dan planet lain dari sistem suria. Selain itu, mereka merumitkan keadaan ekologi di Wilayah Amur kerana tahap menghabiskannya akan jatuh ke taiga Amur atau ke kawasan perairan Laut Okhotsk. Jelas bahawa keadaan ini dipaksa, ia adalah pembayaran untuk memastikan kedaulatan ruang Rusia. Apakah pembayaran ini jika keputusan dibuat untuk membuat roket super berat untuk penerbangan berawak ke bulan?
Sudah ada peluru berpandu seperti itu dalam sejarah kita: Energia dan N-1. Prinsip asas roket super berat diletakkan dan dilaksanakan lebih dari 50 tahun yang lalu, jadi hanya diperlukan wang untuk membuatnya. Dan jika roket super berat dibuat untuk ketiga kalinya, tambahan 320 tan logam buangan dengan sisa bahan bakar akan terkumpul setiap tahun di Wilayah Amur.
Keinginan untuk menjadikan roket mesra alam dan menjimatkan kos menyebabkan idea untuk mengembalikan roket tahap pertama ke lokasi pelancaran dan menggunakannya semula. Setelah menghabiskan masa yang diperuntukkan, langkah-langkahnya harus turun di atmosfera dan ketika pesawat kembali ke lokasi pelancaran. Menurut prinsip ini, sistem roket dan ruang angkasa yang boleh digunakan semula (MRKS) akan dikendalikan.
MRKS sebagaimana adanya
Sistem roket dan ruang angkasa yang dapat digunakan semula dipersembahkan kepada pakar dan orang awam di Moscow Aerospace Show pada tahun 2011. Sistem ini terdiri daripada empat kenderaan pelancaran yang dapat digunakan semula (MRN) dengan unit peluru berpandu yang boleh digunakan semula (VRB). Seluruh rangkaian MRN dengan daya bawa 25 hingga 70 tan dapat diselesaikan dengan pelbagai kombinasi dua modul utama: modul pertama adalah unit roket yang dapat digunakan semula (tahap pertama), modul kedua adalah tahap roket sekali pakai kedua.
Dalam konfigurasi dengan daya dukung hingga 25 tan (satu VRB dan satu modul tahap 2), roket yang dapat digunakan kembali dapat melancarkan semua kapal angkasa berawak dan tanpa pemandu yang moden dan menjanjikan. Dalam dimensi 35 tan (dua VRB dan satu modul tahap 2), MRN membolehkan melancarkan dua satelit telekomunikasi ke orbit setiap pelancaran, menyampaikan modul stesen orbit yang menjanjikan ke angkasa dan melancarkan stesen automatik berat, yang akan digunakan di peringkat pertama penerokaan dan penjelajahan lunar.
Kelebihan penting MRN adalah keupayaan untuk melakukan pelancaran berpasangan. Untuk melancarkan dua satelit telekomunikasi moden menggunakan roket Angara, perlu membeli sepuluh mesin roket masing-masing bernilai 240 juta rubel. masing-masing. Semasa melancarkan dua satelit yang sama menggunakan MRN, hanya satu enjin yang akan habis digunakan, harganya dianggarkan 400 juta rubel. Penjimatan kos untuk enjin sahaja ialah 600%!
Kajian pertama mengenai unit roket yang dapat dipulihkan dilakukan pada awal abad ini dan disajikan di pertunjukan aeroangkasa Le Bourget dalam bentuk mock-up dari pentas masuk semula Baikal.
Kemudian, pada peringkat reka bentuk awal, kerja dilakukan pada pemilihan komponen bahan bakar, menyelesaikan masalah pemanasan terma, pendaratan automatik dan banyak masalah lain. Puluhan varian VRB telah dianalisis secara terperinci, analisis teknikal dan ekonomi menyeluruh telah dilakukan, dengan mempertimbangkan pelbagai senario pengembangan kosmonautik domestik. Akibatnya, varian MRKS ditentukan, yang paling memuaskan seluruh rangkaian tugas moden dan menjanjikan.
Pendaratan kenderaan pelancaran yang boleh digunakan semula dengan unit roket yang boleh digunakan semula. Grafik Institut Penyelidikan Suhu Tinggi
Pada gas biru
Diusulkan untuk menyelesaikan masalah mesin yang dapat digunakan kembali dengan menggunakan gas asli cair (LNG) sebagai bahan bakar. Gas asli adalah bahan bakar yang murah dan mesra alam yang paling sesuai digunakan dalam mesin yang boleh digunakan semula. Perkara ini disahkan oleh Khimmash Design Bureau yang diberi nama A. M. Isaev pada bulan September 2011, ketika enjin roket gas asli propelan cecair pertama di dunia diuji. Mesin telah berjalan selama lebih dari 3000 saat, yang sepadan dengan 20 permulaan. Setelah membongkarnya dan memeriksa keadaan unit, semua idea teknikal baru disahkan.
Diusulkan untuk menyelesaikan masalah pemanasan struktur dengan memilih lintasan optimum di mana aliran haba tidak termasuk pemanasan struktur yang kuat. Ini menghilangkan keperluan untuk perlindungan haba yang mahal.
Dicadangkan untuk menyelesaikan masalah mendarat secara automatik dua VRB dan mengintegrasikannya ke ruang udara Rusia dengan memasukkan sistem navigasi GLONASS dan sistem pengawasan bergantung automatik, yang tidak digunakan dalam roket, dalam lingkaran kawalan.
Dengan mengambil kira kerumitan teknikal dan kebaharuan peralatan yang dibuat, berdasarkan pengalaman dalam dan luar negeri, perlunya membuat demonstrasi penerbangan, yang merupakan salinan VRB yang dikurangkan, dibuktikan. Penunjuk boleh dibuat dan dilengkapi dengan semua sistem on-board standard tanpa persiapan khas untuk pengeluaran. Pesawat seperti itu akan membolehkan pengujian dalam keadaan penerbangan sebenar semua penyelesaian teknikal utama yang digabungkan dalam produk bersaiz penuh, mengurangkan risiko teknikal dan kewangan ketika membuat produk standard.
Kos demonstran dapat dibenarkan kerana kemampuannya yang unik untuk melancarkan objek dengan berat lebih dari 10 tan hingga ketinggian 80 km di sepanjang lintasan balistik, mempercepatnya ke kelajuan melebihi kelajuan suara sebanyak 7 kali, dan kembali ke lapangan terbang untuk pelancaran kedua. Produk yang boleh digunakan semula yang dibuat berdasarkannya mungkin sangat penting bukan hanya untuk pembangun pesawat hipersonik.
Falsafah fleksibiliti
Peringkat pertama adalah bahagian roket terbesar dan termahal. Dengan mengurangkan pengeluaran tahap ini kerana penggunaannya berulang, adalah mungkin untuk mengurangkan kos agensi persekutuan untuk pelancaran kapal angkasa dengan ketara. Anggaran awal menunjukkan bahawa untuk keberhasilan pelaksanaan semua program ruang angkasa yang ada dan menjanjikan, termasuk pengiriman stesen tanpa pemandu ke Bulan dan Marikh, cukup untuk memiliki armada hanya 7-9 blok roket masuk semula.
MRCS mempunyai falsafah fleksibiliti dalam kaitannya dengan susunan program ruang angkasa. Setelah mencipta MRN dengan daya dukung 25 hingga 35 tan, Roskosmos akan menerima sistem yang dapat menyelesaikan masalah hari ini dan masa terdekat dengan berkesan. Sekiranya terdapat keperluan untuk menyebarkan kenderaan yang lebih berat untuk penerbangan ke Bulan atau Marikh, pelanggan akan memiliki MRN dengan daya dukung hingga 70 tan, penciptaannya tidak memerlukan biaya yang besar.
Satu-satunya program yang tidak sesuai untuk MRKS adalah program penerbangan berawak ke Mars. Tetapi penerbangan ini tidak dapat dilaksanakan secara teknikal pada masa hadapan.
Hari ini ada persoalan yang sangat penting mengenai prospek pengembangan kenderaan pelancaran. Apa yang hendak dibuat: roket super berat sekali pakai, yang akan digunakan hanya dalam program Lunar dan Martian dan, jika ia ditamatkan, kos akan dihapuskan sekali lagi; atau untuk membuat MRCS, yang tidak hanya akan memungkinkan pelaksanaan program pelancaran semasa dengan harga satu setengah kali lebih rendah daripada hari ini, tetapi juga dapat digunakan dengan modifikasi minimum dalam program Lunar dan program eksplorasi Mars?
