Ракета и космическа система за многократна употреба на мястото за изстрелване. Графика на Изследователския институт за висока температура
Основата на съвременната руска космонавтика са ракетите "Союз" и "Протон", създадени в средата на миналия век. Почти всичко, което се изстрелва в космоса от руски космодроми, се извежда в орбита от тези надеждни, но доста остарели машини. За да се обнови ракетният флот и да се осигури безусловен достъп на Русия до всички сегменти на космическата дейност, най -новият ракетен комплекс „Ангара“навлиза в етап на летателни изпитания. Това е може би единственият космически ракетен комплекс в света, който има широк спектър от възможности за доставяне на космически кораби с тегло от 4 до 26 тона в космоса.
Супер тежки принципи
Нуждите от космически кораби в близко бъдеще ще бъдат задоволени от ракетите "Союз" и "Ангара", но тяхната товароносимост е недостатъчна за решаване на проблемите с изследването на Луната, Марс и други планети от Слънчевата система. В допълнение, те усложняват екологичната ситуация в Амурския регион, тъй като техните прекарани етапи ще попаднат или в амурската тайга, или във водната зона на Охотско море. Ясно е, че това положение е принудително, това е плащане за осигуряване на космическия суверенитет на Русия. Какво ще бъде това плащане, ако се вземе решение за създаване на супер тежки ракети за пилотирани полети до Луната?
В нашата история вече е имало такива ракети: Energia и N-1. Основните принципи на свръх тежката ракета са заложени и приложени преди повече от 50 години, така че за създаването й са необходими само пари. И ако за трети път се създаде свръх тежка ракета, тогава допълнително 320 тона отпадъчен метал с остатъци от гориво ще се натрупват годишно в Амурска област.
Желанието да се направят ракети екологично чисти и рентабилни доведе до идеята да се върнат първите етапи на ракетите на мястото за изстрелване и да се използват повторно. След като са отработили определеното време, стъпките трябва да се спуснат в атмосферата и докато самолетът се връща към мястото за изстрелване. Според този принцип ще се задейства ракетно -космическата система за многократна употреба (MRKS).
MRKS такава, каквато е
Ракетно -космическата система за многократна употреба беше представена на специалистите и обществеността на Московското аерокосмическо изложение през 2011 г. Системата се състои от четири ракети -носители за многократна употреба (MRN) с ракетни комплекти за многократна употреба (VRB). Целият диапазон от MRN с товароносимост от 25 до 70 тона може да бъде допълнен с различни комбинации от два основни модула: първият модул е ракета за многократна употреба (първи етап), вторият модул е втори ракета за еднократна употреба.
В конфигурация с товароносимост до 25 тона (един VRB и един модул от 2 -ри етап), ракетата за многократна употреба може да изстреля всички съвременни и обещаващи космически кораби с пилотирани и безпилотни летателни апарати. При измерение от 35 тона (два VRB и един модул от 2 -ри етап), MRN позволява изстрелването на два телекомуникационни спътника в орбита при изстрелване, доставяне на модули на обещаващи орбитални станции в космоса и изстрелване на тежки автоматични станции, които ще се използват на първият етап от изследването на Луната и изследването на Марс.
Важно предимство на MRN е възможността за изпълнение на сдвоени изстрелвания. За да се изстрелят два съвременни телекомуникационни спътника с помощта на ракетата „Ангара“, е необходимо да се закупят десет ракетни двигателя на стойност 240 милиона рубли всеки. всеки. При изстрелване на два едни и същи спътника с помощта на MRN ще се консумира само един двигател, чиято цена се оценява на 400 милиона рубли. Спестяването на разходи само за двигателите е 600%!
Първите проучвания на възстановимата ракетна единица са извършени в началото на века и са представени на аерокосмическото изложение Le Bourget под формата на макет на етапа на влизане в Байкал.
По -късно, на етапа на предварителното проектиране, беше извършена работа по подбора на горивните компоненти, решаването на проблемите с термичното отопление, автоматичното кацане и много други проблеми. Десетки варианти на VRB са анализирани подробно, извършен е обстоен технически и икономически анализ, като се вземат предвид различни сценарии за развитие на вътрешната космонавтика. В резултат на това беше определен вариант на MRKS, който най -пълно удовлетворява целия набор от съвременни и обещаващи задачи.
Кацане на ракета -носител за многократна употреба с ракети за многократна употреба. Графика на Изследователския институт за висока температура
На син газ
Предложено е да се реши проблемът с многократно използвания двигател, като се използва втечнен природен газ (LNG) като гориво. Природният газ е евтино, екологично гориво, което е най -подходящо за използване в двигатели за многократна употреба. Това беше потвърдено от проектантското бюро на Химаш на името на A. M. Исаев през септември 2011 г., когато беше тестван първият в света ракетен двигател с течно гориво на природен газ. Двигателят работи повече от 3000 секунди, което съответства на 20 стартирания. След разглобяването му и проверката на състоянието на блоковете всички нови технически идеи бяха потвърдени.
Предложено е да се реши проблемът с нагряването на конструкцията чрез избор на оптимални траектории, при които топлинните потоци изключват интензивното нагряване на конструкцията. Това елиминира необходимостта от скъпа термична защита.
Предложено е да се реши проблемът с автоматичното кацане на две VRB и тяхното интегриране в руското въздушно пространство чрез включване на навигационната система GLONASS и автоматична зависима система за наблюдение, която не се използва в ракетната техника, в контура за управление.
Като се вземе предвид техническата сложност и новостта на създаваното оборудване, въз основа на вътрешен и чуждестранен опит, се обосновава необходимостта от създаване на полетен демонстратор, който е намалено копие на VRB. Демонстраторът може да бъде произведен и оборудван с всички стандартни бордови системи без специална подготовка за производство. Такъв самолет ще позволи тестване в реални условия на полет на всички ключови технически решения, включени в пълноразмерен продукт, намалявайки техническите и финансовите рискове при създаването на стандартен продукт.
Цената на демонстратора може да бъде оправдана поради уникалната му способност да изстрелва обекти с тегло над 10 тона на височина 80 км по балистична траектория, ускорявайки ги до скорост, надвишаваща скоростта на звука със 7 пъти, и се връща към летище за втори старт. Създаден на негова основа продукт за многократна употреба може да бъде от голямо значение не само за разработчиците на хиперзвукови самолети.
Философията на гъвкавостта
Първият етап е най -голямата и най -скъпата част от ракетата. Чрез намаляване на производството на тези етапи поради многократното им използване е възможно значително да се намалят разходите на федералните агенции за изстрелване на космически кораби. Предварителните оценки показват, че за успешното изпълнение на всички съществуващи и обещаващи космически програми, включително доставката на безпилотни станции до Луната и Марс, е достатъчно да има флот от само 7-9 ракетни блока за повторно влизане.
MRCS има философия на гъвкавост по отношение на конюнктурата на космическата програма. След като създаде MRN с товароносимост от 25 до 35 тона, Роскосмос ще получи система, която ефективно ще реши проблемите на днешното и близкото бъдеще. Ако има нужда от разполагане на по -тежки превозни средства за полети до Луната или Марс, клиентът ще разполага с MRN с товароносимост до 70 тона, чието създаване не изисква значителни разходи.
Единствената програма, за която MRKS не е подходяща, е програмата на пилотирани полети до Марс. Но тези полети не са технически осъществими в обозримо бъдеще.
Днес има фундаментално важен въпрос за перспективите за развитие на ракети -носители. Какво да създадете: свръх тежка ракета за еднократна употреба, която ще се използва само в Лунните и Марсианските програми и ако бъдат прекратени, разходите ще бъдат отписани отново; или за създаване на MRCS, който не само ще позволи изпълнението на настоящите програми за изстрелване на цена един и половина пъти по -ниска от днешната, но може да се използва и с минимални промени в Лунната програма и програмата за проучване на Марс?
