Als je naar de foto's van het gevleugelde ruimtevaartuig Burana en de Shuttle kijkt, krijg je misschien de indruk dat ze behoorlijk identiek zijn. Er mogen in ieder geval geen fundamentele verschillen zijn. Ondanks de uiterlijke gelijkenis zijn deze twee ruimtesystemen nog steeds fundamenteel verschillend.
Shuttle en Buran
Shuttle
De Shuttle is een herbruikbaar transportruimtevaartuig (MTKK). Het schip heeft drie raketmotoren voor vloeibare stuwstof (LPRE), die op waterstof werken. Oxidatiemiddel - vloeibare zuurstof. Om in een lage baan om de aarde te komen, is een enorme hoeveelheid brandstof en oxidatiemiddel nodig. Daarom is de brandstoftank het grootste element van het Space Shuttle-systeem. Het ruimtevaartuig bevindt zich op deze enorme tank en is ermee verbonden door een systeem van pijpleidingen waardoor brandstof en oxidatiemiddel worden geleverd aan de motoren van de shuttle.
En toch zijn de drie krachtige motoren van het gevleugelde schip niet genoeg om de ruimte in te gaan. Aan de centrale tank van het systeem zijn twee boosters voor vaste stuwstof bevestigd - de krachtigste raketten in de geschiedenis van de mensheid tot nu toe. Het grootste vermogen is juist bij de start nodig om het multi-tons schip te verplaatsen en naar de eerste vierenhalve tien kilometer op te tillen. Solide raketboosters nemen 83% van de belasting voor hun rekening.
Er gaat weer een "Shuttle" van start
Op een hoogte van 45 km worden boosters met vaste stuwstof, nadat alle brandstof is opgebruikt, van het schip gescheiden en per parachute in de oceaan geplonsd. Verder, tot een hoogte van 113 km, stijgt de "shuttle" met behulp van drie raketmotoren. Na het scheiden van de tank vliegt het schip nog 90 seconden door traagheid en dan worden, voor een korte tijd, twee orbitale manoeuvreermotoren aangedreven door zelfontbrandende brandstof ingeschakeld. En de "shuttle" gaat in een werkende baan. En de tank komt de atmosfeer binnen, waar hij brandt. Delen ervan vallen in de oceaan.
Afdeling vaste stuwstof boosters
Orbitale manoeuvreermotoren zijn, zoals hun naam al aangeeft, ontworpen voor verschillende manoeuvres in de ruimte: voor het wijzigen van baanparameters, om te koppelen aan het ISS of aan andere ruimtevaartuigen in een lage baan om de aarde. Dus de "shuttles" brachten verschillende bezoeken aan de Hubble-telescoop voor onderhoud.
En tot slot dienen deze motoren om een remimpuls te creëren bij terugkeer naar de aarde.
De orbitale fase is gemaakt volgens de aerodynamische configuratie van een staartloze eendekker met een laaggelegen deltavleugel met een dubbele zwaai van de voorrand en met een verticale staart van het gebruikelijke schema. Voor atmosferische controle worden een tweedelig roer op de kiel (hier is een luchtrem), elevons op de achterrand van de vleugel en een balanceerklep onder de achterste romp gebruikt. Uitschuifbaar onderstel, driewieler, met neuswiel.
Lengte 37, 24 m, spanwijdte 23, 79 m, hoogte 17, 27 m. "Droog" gewicht van het voertuig is ongeveer 68 t, startgewicht - van 85 tot 114 t (afhankelijk van de taak en laadvermogen), landing met een retourlading aan boord - 84, 26 t.
Het belangrijkste ontwerpkenmerk van het casco is de thermische bescherming.
Op de meest hittebelaste plaatsen (ontwerptemperatuur tot 1430 °C) wordt een meerlaags koolstof-koolstofcomposiet gebruikt. Zulke plekken zijn er maar weinig, het is vooral de neus van de romp en de voorrand van de vleugel. Het onderste oppervlak van het hele apparaat (verwarmen van 650 tot 1260 ° C) is bedekt met tegels gemaakt van een materiaal op basis van kwartsvezel. De boven- en zijvlakken worden gedeeltelijk beschermd door isolatietegels voor lage temperaturen - waar de temperatuur 315-650 ° C is; op andere plaatsen, waar de temperatuur niet hoger is dan 370 ° С, wordt viltmateriaal gebruikt dat is bedekt met siliconenrubber.
Het totale gewicht van alle vier de soorten thermische beveiliging is 7164 kg.
De orbitale fase heeft een dubbeldeks cockpit voor zeven astronauten.
Pendel bovendek
Bij een uitgebreid vliegprogramma of bij het uitvoeren van reddingsoperaties kunnen maximaal tien personen aan boord van de shuttle. In de cockpit bevinden zich vluchtbesturingen, werk- en slaapplaatsen, een keuken, een berging, een sanitair compartiment, een luchtsluis, operatie- en laadcontroleposten en andere apparatuur. Het totale drukvolume van de cabine is 75 kubieke meter. m, handhaaft het levensondersteunende systeem een druk van 760 mm Hg erin. Kunst. en temperatuur in het bereik van 18, 3 - 26, 6 ° С.
Dit systeem is gemaakt in een open versie, dat wil zeggen zonder het gebruik van lucht- en waterregeneratie. Deze keuze is te wijten aan het feit dat de duur van de shuttlevluchten is vastgesteld op zeven dagen, met de mogelijkheid om deze met extra middelen op 30 dagen te brengen. Met zo'n onbeduidende autonomie zou de installatie van regeneratieapparatuur een ongerechtvaardigde toename van het gewicht, het stroomverbruik en de complexiteit van de apparatuur aan boord betekenen.
De toevoer van gecomprimeerde gassen is voldoende om de normale atmosfeer in de cabine te herstellen in het geval van één volledige drukverlaging of om er een druk van 42,5 mm Hg in te handhaven. Kunst. binnen 165 minuten als er kort na de start een klein gaatje in de romp ontstaat.
De laadruimte meet 18, 3 x 4, 6 m en een inhoud van 339, 8 kubieke meter. m is uitgerust met een "drie-knie"-manipulator van 15, 3 m. Wanneer de compartimentdeuren worden geopend, gaan de radiatoren van het koelsysteem samen met hen in de werkstand. De reflectiviteit van de radiatorpanelen is zodanig dat ze koud blijven, zelfs als de zon erop schijnt.
Wat de Space Shuttle kan en hoe hij vliegt
Als we ons een geassembleerd systeem voorstellen dat horizontaal vliegt, zien we een externe brandstoftank als centraal element; een orbiter is er van bovenaf aan gekoppeld en versnellers bevinden zich aan de zijkanten. De totale lengte van het systeem is 56,1 m en de hoogte is 23,34 m. De totale breedte wordt bepaald door de spanwijdte van de orbitale fase, dat wil zeggen 23,79 m. Het maximale lanceringsgewicht is ongeveer 2.041.000 kg.
Het is onmogelijk om zo ondubbelzinnig te spreken over de grootte van de nuttige lading, omdat deze afhangt van de parameters van de doelbaan en van het startpunt van het ruimtevaartuig. Hier zijn drie opties. Het Space Shuttle-systeem kan weergeven:
- 29.500 kg bij lancering oostwaarts vanaf Cape Canaveral (Florida, oostkust) in een baan om de aarde met een hoogte van 185 km en een helling van 28º;
- 11 300 kg bij lancering vanuit het Space Flight Center. Kennedy in een baan om de aarde met een hoogte van 500 km en een helling van 55º;
- 14.500 kg bij lancering vanaf de Vandenberg Air Force Base (Californië, westkust) in een circumpolaire baan met een hoogte van 185 km.
Voor shuttles waren twee landingsbanen uitgerust. Als de shuttle ver van de lanceerplaats zou landen, zou hij terugkeren naar huis op een Boeing 747
Boeing 747 neemt shuttle naar de Cosmodrome
In totaal zijn er vijf shuttles gebouwd (waarvan twee omgekomen bij ongevallen) en één prototype.
Bij de ontwikkeling was het de bedoeling dat de shuttles 24 lanceringen per jaar zouden maken, en elk van hen zou tot 100 vluchten naar de ruimte maken. In de praktijk werden ze veel minder gebruikt - tegen het einde van het programma in de zomer van 2011 werden 135 lanceringen gemaakt, waarvan Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 …
De bemanning van de shuttle bestaat uit twee astronauten - de commandant en de piloot. De grootste bemanning van de shuttle bestaat uit acht astronauten (Challenger, 1985).
Sovjetreactie op de oprichting van de Shuttle
De ontwikkeling van de "shuttle" maakte grote indruk op de leiders van de USSR. Er werd aangenomen dat de Amerikanen een orbitale bommenwerper aan het ontwikkelen waren, bewapend met ruimte-grondraketten. De enorme omvang van de shuttle en zijn vermogen om een lading van maximaal 14,5 ton naar de aarde terug te brengen, werden geïnterpreteerd als een duidelijke dreiging van de ontvoering van Sovjet-satellieten en zelfs Sovjet militaire ruimtestations zoals Almaz, die in de ruimte vlogen onder de naam Salyut. Deze schattingen waren onjuist, aangezien de Verenigde Staten in 1962 het idee van een ruimtebommenwerper verlieten in verband met de succesvolle ontwikkeling van een nucleaire onderzeeër en op de grond gestationeerde ballistische raketten.
Sojoez past gemakkelijk in het vrachtruim van de shuttle
Sovjet-experts konden niet begrijpen waarom er 60 shuttle-lanceringen per jaar nodig waren - één lancering per week! Waar kwam de veelheid aan ruimtesatellieten en stations waarvoor de Shuttle nodig zou zijn vandaan? Sovjetmensen die in een ander economisch systeem leefden, konden zich niet eens voorstellen dat de leiding van NASA, die krachtig een nieuw ruimteprogramma in de regering en het congres pushte, zich liet leiden door de angst om werkloos te zijn. Het maanprogramma naderde zijn voltooiing en duizenden hooggekwalificeerde specialisten waren werkloos. En, belangrijker nog, de gerespecteerde en zeer goedbetaalde NASA-leidinggevenden werden geconfronteerd met het teleurstellende vooruitzicht om afscheid te nemen van hun bewoonde kantoren.
Daarom is een economische haalbaarheidsstudie opgesteld naar het grote financiële voordeel van herbruikbare transportruimtevaartuigen bij het achterlaten van wegwerpraketten. Maar voor het Sovjetvolk was het absoluut onbegrijpelijk dat de president en het congres nationale fondsen alleen konden uitgeven met grote aandacht voor de mening van hun kiezers. In dit verband heerste in de USSR de mening dat de Amerikanen een nieuwe QC aan het creëren waren voor een aantal toekomstige onbegrijpelijke taken, hoogstwaarschijnlijk militaire.
Herbruikbaar ruimtevaartuig "Buran"
In de Sovjet-Unie was het oorspronkelijk de bedoeling om een verbeterde kopie van de Shuttle te maken - een orbitaal vliegtuig OS-120, met een gewicht van 120 ton (De Amerikaanse shuttle woog 110 ton bij volle belasting). de Buran met een uitwerpcockpit voor twee piloten en turbojetmotoren voor de landing op de luchthaven.
De leiding van de strijdkrachten van de USSR drong aan op een bijna volledige kopie van de "shuttle". Tegen die tijd was de Sovjet-inlichtingendienst in staat om veel informatie over het Amerikaanse ruimtevaartuig te verkrijgen. Maar zo eenvoudig bleek het niet te zijn. Binnenlandse waterstof-zuurstofraketmotoren bleken groter en zwaarder te zijn dan Amerikaanse. Bovendien waren ze qua macht inferieur aan het buitenland. Daarom moesten er in plaats van drie raketmotoren vier worden geïnstalleerd. Maar op het orbitale vlak was er simpelweg geen ruimte voor vier voortstuwingsmotoren.
Bij de shuttle werd 83% van de lading bij de start gedragen door twee boosters met vaste stuwstof. In de Sovjet-Unie was het niet mogelijk om zulke krachtige raketten met vaste stuwstof te ontwikkelen. Raketten van dit type werden gebruikt als ballistische dragers van nucleaire ladingen op zee en op het land. Maar ze bereikten niet heel erg veel het vereiste vermogen. Daarom hadden de Sovjet-ontwerpers de enige kans - om raketten met vloeibare stuwstof als versnellers te gebruiken. In het kader van het Energia-Buran-programma werden zeer succesvolle kerosine-zuurstof RD-170's gecreëerd, die als alternatief dienden voor boosters op vaste brandstof.
De locatie van het Baikonoer-kosmodrome dwong de ontwerpers om de kracht van hun draagraketten te vergroten. Het is bekend dat hoe dichter het lanceerplatform bij de evenaar is, hoe groter de belasting die een en dezelfde raket in een baan om de aarde kan brengen. De Amerikaanse Cosmodrome op Cape Canaveral heeft 15% voordeel ten opzichte van Baikonur! Dat wil zeggen, als een raket gelanceerd vanaf Baikonoer 100 ton kan tillen, dan zal hij 115 ton in een baan om de aarde lanceren wanneer hij wordt gelanceerd vanaf Cape Canaveral!
Geografische omstandigheden, verschillen in technologie, kenmerken van de gemaakte motoren en een andere ontwerpbenadering - hebben allemaal het uiterlijk van "Buran" beïnvloed. Op basis van al deze realiteiten werden een nieuw concept en een nieuw orbitaal voertuig OK-92, met een gewicht van 92 ton, ontwikkeld. Vier zuurstof-waterstofmotoren werden overgebracht naar de centrale brandstoftank en de tweede trap van het Energia-lanceervoertuig werd verkregen. In plaats van twee boosters voor vaste stuwstof werd besloten om vier raketten op vloeibare brandstof kerosine-zuurstof met vierkamer RD-170-motoren te gebruiken. Vierkamer betekent vier mondstukken; een mondstuk met een grote diameter is uiterst moeilijk te vervaardigen. Daarom gaan de ontwerpers naar de complicatie en weging van de motor door deze te ontwerpen met verschillende kleinere sproeiers. Er zijn net zoveel sproeiers als er verbrandingskamers zijn met een heleboel brandstof- en oxidatiemiddeltoevoerleidingen en alle "ligplaatsen". Deze link werd gemaakt volgens het traditionele, "koninklijke" schema, vergelijkbaar met de "allianties" en "oost", werd de eerste fase van "Energie".
"Buran" tijdens de vlucht
Het Buran-cruiseschip zelf werd de derde fase van het draagraket, vergelijkbaar met de Sojoez. Het enige verschil is dat de Buran zich aan de zijkant van de tweede trap bevond, terwijl de Sojoez zich helemaal bovenaan de draagraket bevond. Zo werd het klassieke schema van een wegwerpbaar ruimtesysteem in drie fasen verkregen, met het enige verschil dat het orbitale schip herbruikbaar was.
Herbruikbaarheid was een ander probleem van het Energia-Buran-systeem. Voor de Amerikanen waren de shuttles ontworpen voor 100 vluchten. Orbitale manoeuvreermotoren konden bijvoorbeeld tot 1000 omwentelingen weerstaan. Na preventief onderhoud waren alle elementen (behalve de brandstoftank) geschikt om de ruimte in te gaan.
Booster voor vaste stuwstof opgepikt door een speciaal vaartuig
Boosters met vaste stuwstof werden in de oceaan gedropt, opgepikt door speciale NASA-schepen en afgeleverd bij de fabriek van de fabrikant, waar ze preventief onderhoud ondergingen en werden gevuld met brandstof. Ook de Shuttle zelf werd grondig gecontroleerd, voorkomen en gerepareerd.
Minister van Defensie Ustinov eiste in een ultimatum dat het Energia-Buran-systeem maximaal recyclebaar zou zijn. Daarom waren de ontwerpers genoodzaakt om dit probleem aan te pakken. Formeel werden de zijboosters als herbruikbaar beschouwd, geschikt voor tien lanceringen. Maar in feite is het om vele redenen niet zover gekomen. Neem tenminste het feit dat Amerikaanse versnellers in de oceaan flopten, en Sovjet-versnellers vielen in de Kazachse steppe, waar de landingsomstandigheden niet zo goedaardig waren als het warme oceaanwater. En een raket met vloeibare stuwstof is een delicatere creatie. dan vaste stuwstof. "Buran" is ook ontworpen voor 10 vluchten.
Over het algemeen werkte het herbruikbare systeem niet, hoewel de resultaten duidelijk waren. Het Sovjet-orbitale schip, bevrijd van grote voortstuwingsmotoren, kreeg krachtigere motoren om in een baan om de aarde te manoeuvreren. Wat, in het geval van zijn gebruik als een "jachtbommenwerper" in de ruimte, het grote voordelen gaf. Plus turbojets voor atmosferische vlucht en landing. Daarnaast werd een krachtige raket gemaakt met de eerste trap op kerosine en de tweede op waterstof. Het was zo'n raket dat het de USSR ontbrak om de maanrace te winnen. In termen van zijn kenmerken was Energia praktisch gelijk aan de Amerikaanse Saturn-5-raket die Apollo-11 naar de maan stuurde.
"Buran" heeft met de Amerikaanse "Shuttle" een uitstekende externe bereikbaarheid. Korabl poctroen Po cheme camoleta tipa "bechvoctka» c treugolnym krylom peremennoy ctrelovidnocti, imeet aerodinamicheckie organy upravleniya, rabotayuschie bij pocadke pocle vozvrascheniya in plotnye cloi atmocfery en wiel napravleny. Hij kon een gecontroleerde afdaling in de atmosfeer maken met een zijmanoeuvre van maximaal 2000 kilometer.
De lengte van de "Buren" is 36,4 meter, de spanwijdte is ongeveer 24 meter, de hoogte van het schip op het chassis is ruim 16 meter. De oude massa van het schip is ruim 100 ton, waarvan 14 ton voor brandstof. In nocovoy otcek vctavlena germetichnaya tselnocvarnaya kabina voor ekipazha en bolshey chacti-apparatuur voor obecpecheniya poleta in coctave raketno-kocmicheckogo komplekca, avtonomnogo poleta nA orbite, cpucka en pocadki. Het volume van de cabine is ruim 70 kubieke meter.
When vozvraschenii in plotnye cloi atmocfery naibolee teplonapryazhennye uchactki poverhnocti korablya rackalyayutcya do graducov 1600, zhe teplo, dohodyaschee nepocredctvenno do metallicheckoy konctruktsii korablya, ne 150 dolzhno preducvy. Daarom onderscheidde "BURAN" zijn krachtige thermische bescherming, die normale temperatuuromstandigheden biedt voor het ontwerp van een schip tijdens de vlucht in vliegtuigen
Hittebestendige hoes gemaakt van meer dan 38.000 tegels, gemaakt van speciale materialen: kwartsvezel, hoogwaardige kern, geen kern Keramisch hout heeft het vermogen om warmte op te hopen, zonder deze door te geven aan de scheepsromp. De totale massa van dit pantser was ongeveer 9 ton.
De lengte van de BURANA laadruimte is ongeveer 18 meter. In de uitgebreide laadruimte is het mogelijk om een lading met een massa tot 30 ton te vervoeren. Daar was het mogelijk om grote ruimtevoertuigen te plaatsen - grote satellieten, blokken orbitale stations. De landingsmassa van het schip is 82 ton.
"BURAN" werd gebruikt met alle benodigde systemen en apparatuur voor zowel automatische als beloodste vluchten. Dit en de middelen van navigatie en controle, en radiotechnische en televisiesystemen, en automatische besturingen voor de warmte en kracht
Burans hut
De hoofdmotorinstallatie, twee groepen motoren voor het manoeuvreren bevinden zich aan het einde van het staartgedeelte en in het voorste deel van het frame.
In totaal was het de bedoeling om 5 orbitale schepen te bouwen. Behalve Buran was Tempest bijna klaar en bijna de helft van Baikal. Nog twee schepen die zich in de beginfase van de productie bevonden, kregen geen namen. Het Energia-Buran-systeem had geen geluk - het werd er op een ongelukkig moment voor geboren. De Sovjet-economie was niet langer in staat om dure ruimtevaartprogramma's te financieren. En een soort lot achtervolgde de kosmonauten die zich voorbereidden op vluchten op de "Buran". Testpiloten V. Bukreev en A. Lysenko kwamen in 1977 om bij vliegtuigongelukken, nog voordat ze zich bij de kosmonautengroep voegden. In 1980 stierf testpiloot O. Kononenko. 1988 kostte het leven aan A. Levchenko en A. Shchukin. Na de vlucht van "Buran" stierf R. Stankevichus, de co-piloot van de bemande vlucht van het gevleugelde ruimtevaartuig, bij een vliegtuigongeluk. I. Volk werd aangesteld als eerste piloot.
De "Buran" had ook geen geluk. Na de eerste en enige succesvolle vlucht werd het schip in een hangar op de Baikonoer-kosmodroom gehouden. Op 12 mei 2002 stortte de overlap van de werkplaats waarin het Buran- en het Energia-model stonden in elkaar. Op dit trieste akkoord eindigde het bestaan van het gevleugelde ruimtevaartuig, dat zoveel hoop had getoond.
Na het instorten van de vloer
