Tegenwoordig is penetratie in de verre ruimte, zoals verklaard in de Russische en Amerikaanse geavanceerde ruimteprogramma's, echter, net als activiteiten in de nabije aarde, onlosmakelijk verbonden met het creëren van betrouwbare, economische, multifunctionele transportsystemen. Bovendien moeten ze geschikt zijn voor het oplossen van een zeer breed scala aan civiele en militaire taken. Blijkbaar moet Rusland aandacht besteden aan het creëren van herbruikbaar ruimtezwaar transport.
Tegenwoordig heeft het Russische ruimtedenken zich eindelijk geheroriënteerd op langeafstandsexpedities. We hebben het over een gefaseerde verkenning van de maan - een programma dat al 40 jaar niet is teruggekeerd. In de verre toekomst - bemande vluchten naar Mars. In dit geval zullen we de bovengenoemde programma's niet bespreken, maar merk op dat we niet kunnen zonder zware draagraketten die honderden tonnen nuttige lading in een lage baan om de aarde kunnen lanceren.
Angara en Yenisei
Het militaire aspect gaat ook nergens heen. Het basiselement van het Amerikaanse raketafweersysteem, dat al praktisch realiteit is geworden, zal een transportsysteem zijn dat in staat is om talrijke gevechtsplatforms, observatie- en controlesatellieten naar de baan van de aarde te brengen. Het moet ook voorzien in de preventie en reparatie van deze voertuigen direct in de ruimte.
In het algemeen is een systeem van kolossaal energiepotentieel ontworpen. Immers, slechts één gevechtsplatform met een 60 megawatt waterstoffluoridelaser heeft een geschat gewicht van 800 ton. Maar de effectiviteit van gerichte energiewapens kan alleen hoog zijn als meerdere van dergelijke platforms in een baan om de aarde worden ingezet. Het is duidelijk dat de totale vrachtomzet van de volgende reeks "star wars" tienduizenden tonnen zal bedragen, die systematisch naar nabije aardse ruimte moeten worden geleverd. Maar dat is niet alles.
Tegenwoordig spelen ruimteverkenningscomplexen een sleutelrol bij het gebruik van zeer nauwkeurige wapens op aarde. Dit dwingt zowel de Verenigde Staten als Rusland om hun orbitale groeperingen voortdurend te vergroten en te verbeteren. Bovendien vereist het hightech karakter van ruimtevaartuigen tegelijkertijd dat ze moeten worden gerepareerd.
Maar terug naar het maanthema. Eind januari, toen er plannen waren voor een uitgebreide studie van de maan met het vooruitzicht daar een bewoonde basis in te zetten, sprak het hoofd van het hoofd van de binnenlandse ruimtevaartonderneming Energia, Vitaly Lopota, over de mogelijkheid van een vlucht naar de maan vanaf de oogpunt van lanceervoertuigen.
Expedities naar de maan sturen is onmogelijk zonder de creatie van superzware lanceervoertuigen met een laadvermogen van 74-140 ton, terwijl de krachtigste Russische Proton-raket 23 ton in een baan om de aarde brengt. Om naar de maan te vliegen en terug te keren, heb je een lancering met twee lanceringen nodig - twee raketten met een draagvermogen van 75 ton, een vlucht met één lancering naar de maan en terug zonder te landen is 130-140 ton. Als we een 75-tons raket als basis nemen, dan is een praktische missie naar de maan met landing een acht-lanceringsschema. Als de raket een draagvermogen heeft van minder dan 75 ton, zoals ze suggereren - 25-30 ton, dan wordt de ontwikkeling van zelfs de maan absurd ', zei Lopota tijdens de Royal Readings aan de Bauman Moscow State Technical University.
Denis Lyskov, staatssecretaris, plaatsvervangend hoofd van Roscosmos, sprak half mei over de noodzaak van een zwaar vliegdekschip. Hij zei dat Roskosmos momenteel samen met de Russische Academie van Wetenschappen een ruimteverkenningsprogramma voorbereidt, dat een integraal onderdeel zal worden van het volgende federale ruimteprogramma van Rusland voor 2016-2025. “Om echt van een vlucht naar de maan te kunnen spreken, hebben we een superzware klasse carrier nodig met een draagvermogen van zo’n 80 ton. Nu dit project zich in de ontwikkelingsfase bevindt, zullen we in de nabije toekomst de nodige documenten voorbereiden om ze aan de regering voor te leggen, beklemtoonde Lyskov.
Tot op heden is de Proton de grootste Russische raket die in bedrijf is, met een laadvermogen van 23 ton in een lage baan om de aarde en 3,7 ton in een geostationaire baan. Rusland ontwikkelt momenteel de Angara-familie van raketten met een laadvermogen van 1,5 tot 35 ton. Helaas is de creatie van deze technologie uitgegroeid tot een echte constructie voor de lange termijn en is de eerste lancering vele jaren uitgesteld, onder meer vanwege meningsverschillen met Kazachstan. Nu wordt verwacht dat "Angara" aan het begin van de zomer in een lichte configuratie vanaf de Plesetsk-cosmodrome zal vliegen. Volgens het hoofd van Roscosmos zijn er plannen om een zware versie van de Angara te maken, die een lading van 25 ton in een lage baan om de aarde kan lanceren.
Maar zoals we zien, zijn dergelijke indicatoren verre van voldoende voor de uitvoering van het programma van interplanetaire vluchten en verkenning van de diepe ruimte. Tijdens de Royal Readings zei het hoofd van Roscosmos, Oleg Ostapenko, dat de regering een voorstel voorbereidde om een superzware raket te ontwikkelen die vracht van meer dan 160 ton in een lage baan om de aarde kan lanceren. “Dit is een echte uitdaging. In termen van en hogere cijfers, - zei Ostapenko.
Het is moeilijk te zeggen hoe snel deze plannen werkelijkheid zullen worden. Niettemin heeft de binnenlandse raketindustrie een zekere reserve voor het creëren van zwaar ruimtevervoer. Aan het eind van de jaren tachtig was het mogelijk om een zwaar lanceervoertuig voor vloeibare stuwstof Energia te maken, dat in staat was een lading met een gewicht tot 120 ton in een lage baan om de aarde te lanceren. Als we het hebben over de volledige reanimatie van dit programma, is het nog niet nodig, dan zijn er zeker conceptontwerpen van een zware drager op basis van Energia.
Het grootste deel van Energia kan worden gebruikt op de nieuwe raket - de succesvol opererende RD-0120 LPRE. Het project van een zware raket die deze motoren gebruikt, bestaat in feite in het Chrunichev Space Center, dat de hoofdorganisatie is voor de productie van ons enige zware lanceervoertuig, Proton.
We hebben het over het Yenisei-5-transportsysteem, waarvan de ontwikkeling in 2008 begon. Er wordt aangenomen dat de raket met een lengte van 75 meter zal worden uitgerust met de eerste trap met drie zuurstof-waterstof LPRE RD-0120, waarvan de productie in 1976 werd gelanceerd door het Voronezh Design Bureau of Chemical Automation. Volgens de specialisten van het Khrunichev Center zal het niet moeilijk zijn om dit programma te herstellen en is het in de toekomst mogelijk om deze motoren opnieuw te gebruiken.
Naast de voor de hand liggende voordelen heeft de Yenisei echter één belangrijk, eerlijk gezegd, tegenwoordig een onvermijdelijk nadeel: afmetingen. Het feit is dat volgens de plannen de belangrijkste lading van toekomstige lanceringen zal vallen op de Vostochny-kosmodrome die in het Verre Oosten wordt gebouwd. Van daaruit zouden in ieder geval zware en superzware veelbelovende dragers de ruimte in worden gestuurd.
De diameter van de eerste trap van de Yenisei-5-raket is 4, 1 meter en maakt transport per spoor niet mogelijk, althans zonder een aanzienlijke volumetrische en zeer kostbare modernisering van de wegeninfrastructuur. Vanwege transportproblemen was het ooit nodig om beperkingen op te leggen aan de diameter van de hoofdtrappen van de Rus-M-raket, die op de tekentafel bleef.
Naast het Khrunichev Space Center was ook de Energia Rocket and Space Corporation (RSC) betrokken bij de ontwikkeling van een zwaar vliegdekschip. In 2007 stelden ze een project voor van een draagraket dat gedeeltelijk gebruikmaakt van de lay-out van de Energia-raket. Alleen de lading in de nieuwe raket werd in het bovenste deel geplaatst, en niet in de zijcontainer, zoals bij zijn voorganger.
Voordeel en haalbaarheid
De Amerikanen zijn natuurlijk geen decreet voor ons, maar hun zware transport, waarvan de ontwikkeling al het eindpunt heeft bereikt, impliceert gedeeltelijk herbruikbaar gebruik. Deze zomer is het particuliere bedrijf SpaceX van plan om de eerste lancering te lanceren van de nieuwe Falcon Heavy, de grootste raket die sinds 1973 is gelanceerd. Dat wil zeggen, sinds de tijd van het Amerikaanse maanprogramma met lanceringen van de gigantische carrier Saturn-5, gemaakt door de vader van Amerikaanse draagraketten, Wernher von Braun. Maar als die raket uitsluitend bedoeld was voor het afleveren van expedities naar de maan en wegwerpbaar was, dan kan de nieuwe al worden gebruikt voor expedities op Mars. Daarnaast is het de bedoeling om terug te keren naar aardeonderhoudsfasen zoals de Falcon 9 v1.1-raket (R - Herbruikbaar, herbruikbaar).
Spaceshuttles zijn weer gewild
De eerste trap van deze raket is uitgerust met landingssteunen die worden gebruikt om de raket te stabiliseren en voor een zachte landing. Na scheiding vertraagt de eerste trap door kort drie van de negen motoren in te schakelen om ervoor te zorgen dat ze met een acceptabele snelheid in de atmosfeer terechtkomen. Al dicht bij de oppervlakte wordt de centrale motor aangezet en is het podium klaar om een zachte landing te maken.
De massa van de lading die de Falcon Heavy-raket kan tillen is 52.616 kilogram, dat is ongeveer twee keer zoveel als andere zware raketten - de Amerikaanse Delta IV Heavy, de Europese Ariane en de Chinese Long March - kunnen tillen.
Herbruikbaarheid is natuurlijk gunstig bij hoogfrequent ruimtewerk. Studies hebben aangetoond dat het gebruik van wegwerpcomplexen winstgevender is dan een herbruikbaar transportsysteem in programma's met een snelheid van niet meer dan vijf lanceringen per jaar, op voorwaarde dat de vervreemding van land voor de valvelden van scheidende delen tijdelijk is en niet permanent, met de mogelijkheid om de bevolking, het vee en de uitrusting uit gevaarlijke gebieden te evacueren. …
Dit voorbehoud is te wijten aan het feit dat de kosten van grondverwerving nooit in de berekeningen zijn meegenomen, omdat verliezen bij afkeuring of zelfs tijdelijke ontruiming tot voor kort nooit werden gecompenseerd en moeilijk te berekenen blijven. En ze vormen een aanzienlijk deel van de kosten van de exploitatie van raketsystemen. Met een programmaomvang van meer dan 75 lanceringen in 15 jaar hebben herbruikbare systemen het voordeel, en het economische effect van hun gebruik neemt toe met het aantal.
Bovendien leidt de overgang van wegwerpvoertuigen voor het lanceren van zware ladingen naar herbruikbare voertuigen tot een aanzienlijke vermindering van de productie van apparatuur. Dus wanneer twee alternatieve systemen in één ruimteprogramma worden gebruikt, wordt het vereiste aantal blokken met vier tot vijf keer verminderd, het aantal centrale bloklichamen - met 50, vloeistofmotoren voor de tweede trap - met negen keer. De besparingen door verminderde productievolumes bij het gebruik van een herbruikbaar draagraket zijn dus ongeveer gelijk aan de kosten om er een te bouwen.
Terug in de Sovjet-Unie werden berekeningen gemaakt van de kosten van onderhoud na de vlucht en reparatie- en restauratiewerkzaamheden aan herbruikbare systemen. We gebruikten de beschikbare feitelijke gegevens die door de ontwikkelaars zijn verkregen als resultaat van grondbank- en vliegtests, evenals de werking van het casco van het Buran-orbitale ruimtevaartuig met een hittebeschermende coating, langeafstandsvliegtuigen, vloeistofmotoren voor meervoudig gebruik van het type RD-170 en RD-0120. Volgens de onderzoeksresultaten bedragen de kosten van onderhoud en reparaties na de vlucht minder dan 30 procent van de kosten van het vervaardigen van nieuwe raketeenheden.
Vreemd genoeg manifesteerde het idee van herbruikbaarheid zich al in de jaren 1920 in Duitsland, verpletterd door het Verdrag van Versailles, dat de Europese technische gemeenschap verenigde, gegrepen door een raketkoorts. In het Derde Rijk werd in 1932-1942, onder leiding van Eigen Zenger, een project voor raketbommenwerpers met succes ontwikkeld. Het was de bedoeling een vliegtuig te creëren dat, met behulp van een spoorlanceerwagentje, zou versnellen tot hoge snelheid, dan zijn eigen raketmotor zou inschakelen, uit de atmosfeer zou opstijgen, van waaruit het door de dichte lagen van de atmosfeer zou afketsen en een langeafstand. Het apparaat moest starten vanuit West-Europa en landen op het grondgebied van Japan, het was bedoeld om het grondgebied van de Verenigde Staten te bombarderen. De laatste berichten over dit project werden in 1944 onderbroken.
In de jaren 50 in de Verenigde Staten was hij de aanjager voor de ontwikkeling van een ruimtevliegtuigproject dat voorafging aan het Dyna-Sor-raketvliegtuig. In de Sovjet-Unie werden voorstellen voor de ontwikkeling van dergelijke systemen in 1947 overwogen door Yakovlev, Mikoyan en Myasishchev, maar deze werden niet ontwikkeld vanwege een aantal problemen in verband met technische implementatie.
Met de snelle ontwikkeling van raketten in de late jaren 40 - vroege jaren 50, verdween de noodzaak om het werk aan een bemande raketbommenwerper te voltooien. In de raketindustrie werd een richting van ballistische kruisraketten gevormd, die, op basis van het algemene concept van hun gebruik, hun plaats vonden in het algemene verdedigingssysteem van de USSR.
Maar in de Verenigde Staten werd het onderzoekswerk aan een raketvliegtuig ondersteund door het leger. Destijds geloofde men dat conventionele vliegtuigen of projectielvliegtuigen met luchtstraalmotoren de beste manier waren om ladingen naar vijandelijk gebied te brengen. Projecten voor het Navajo-programma voor zweefraketten waren geboren. Bell Aircraft bleef het ruimtevliegtuig onderzoeken om het niet als bommenwerper te gebruiken, maar als verkenningsvoertuig. In 1960 werd een contract getekend met Boeing voor de ontwikkeling van het Daina-Sor suborbital verkenningsraketvliegtuig, dat zou worden gelanceerd met de Titan-3-raket.
De USSR keerde echter terug naar het idee van ruimtevliegtuigen in de vroege jaren 60 en begon bij het Mikoyan Design Bureau aan twee projecten van suborbitale voertuigen tegelijk. De eerste voorzag een boostervliegtuig, de tweede - een Sojoez-raket met een orbitaal vlak. Het tweetraps ruimtevaartsysteem heette Spiral of Project 50/50.
Het orbitale raketschip werd gelanceerd vanaf de achterkant van een krachtig Tu-95K-draagvliegtuig op grote hoogte. Raketvliegtuig "Spiral" op raketmotoren met vloeibare stuwstof bereikte een baan in de buurt van de aarde, voerde daar gepland werk uit en keerde terug naar de aarde, glijdend in de atmosfeer. De functies van dit compacte vliegende vliegtuigruimtevaartuig waren veel breder dan alleen werken in een baan om de aarde. Een model op ware grootte van een raketvliegtuig maakte verschillende vluchten in de atmosfeer.
Het Sovjet-project voorzag in de creatie van een apparaat met een gewicht van meer dan 10 ton met opklapbare vleugelconsoles. Een experimentele versie van het apparaat was in 1965 klaar voor de eerste vlucht als subsonische analoog. Om de problemen van thermische effecten op de constructie tijdens de vlucht en de bestuurbaarheid van het voertuig bij subsonische en supersonische snelheden op te lossen, werden vliegende modellen gebouwd, die "Bor" werden genoemd. Hun tests werden uitgevoerd in 1969-1973. Een diepgaande studie van de verkregen resultaten leidde tot de noodzaak om twee modellen te creëren: "Bor-4" en "Bor-5". Het versnelde werktempo van het Space Shuttle-programma, en vooral de onbetwistbare successen van de Amerikanen op dit gebied, vereisten echter aanpassingen aan de Sovjetplannen.
Over het algemeen is herbruikbare ruimtevaarttechnologie voor binnenlandse ontwikkelaars geenszins iets nieuws en onbekends. Rekening houdend met de versnelling van programma's voor het bouwen van satellietsystemen, interplanetaire communicatie en verkenning van de diepe ruimte, kunnen we vol vertrouwen spreken van de noodzaak om nauwkeurig herbruikbare lanceervoertuigen te maken, inclusief zware lanceervoertuigen.
Over het algemeen zijn de plannen om een Russische zware raket te ontwikkelen vrij optimistisch. Half mei verduidelijkte Oleg Ostapenko dat het Federale Ruimteprogramma voor 2016-2025 nog steeds zal voorzien in het ontwerp van een superzware draagraket met een laadvermogen van 70-80 ton. “De FKP is nog niet goedgekeurd, die wordt gevormd. We zullen het in de nabije toekomst publiceren', benadrukt het hoofd van Roscosmos.
