Dandanes je prodor v globoki vesolje, razglašen v ruskih in ameriških naprednih vesoljskih programih, vendar tako kot dejavnosti v vesolju okoli Zemlje neločljivo povezan z ustvarjanjem zanesljivih, ekonomičnih, večnamenskih transportnih sistemov. Poleg tega morajo biti primerni za reševanje zelo širokega spektra civilnih in vojaških nalog. Očitno bi morala biti Rusija pozorna na ustvarjanje vesoljskega težkega transporta za večkratno uporabo.
Danes se je ruska vesoljska misel končno preusmerila v odprave na dolge razdalje. Govorimo o postopnem raziskovanju Lune - programu, ki se ni vrnil že 40 let. V daljni prihodnosti - leti s posadko na Mars. V tem primeru ne bomo razpravljali o prej omenjenih programih, vendar upoštevajte, da ne moremo brez težkih izstrelitvenih nosilcev, ki lahko na nizko orbito izstrelijo na stotine ton koristnega tovora.
Angara in Jenisej
Tudi vojaški vidik ne gre nikamor. Temeljni element ameriškega obrambnega sistema proti raketnim raketam, ki je že tako rekoč postal resničnost, bo transportni sistem, ki bo lahko na Zemljino orbito pripeljal številne bojne platforme, opazovalne in nadzorne satelite. Zagotoviti bi morala tudi preprečevanje in popravilo teh vozil neposredno v vesolju.
Na splošno je bil zasnovan sistem kolosalnega energetskega potenciala. Navsezadnje ima samo ena bojna platforma z laserjem vodikovega fluorida 60 megavatov ocenjeno težo 800 ton. Toda učinkovitost orožja z usmerjeno energijo je lahko velika le, če je v orbiti nameščenih več takšnih platform. Jasno je, da bo skupni promet tovora v naslednji seriji "zvezdnih vojn" znašal več deset tisoč ton, ki jih je treba sistematično dostaviti v vesolje blizu Zemlje. A to še ni vse.
Danes imajo vesoljski izvidniški kompleksi ključno vlogo pri uporabi visoko natančnega orožja na Zemlji. To prisili tako ZDA kot Rusijo, da nenehno povečujejo in izboljšujejo svoje orbitalne skupine. Poleg tega visokotehnološka narava vesoljskih plovil hkrati zahteva njihovo orbitalno popravilo.
Ampak nazaj k lunarni temi. Konec januarja, ko so bili načrti za celovito študijo Lune z možnostjo namestitve tam naseljene baze, je vodja vodilne domače vesoljske korporacije Energia, Vitaly Lopota, spregovoril o možnostih poleta na Luno zornega kota lansirnih vozil.
Pošiljanje odprav na Luno je nemogoče brez ustvarjanja super težkih izstrelitvenih nosilnosti z nosilnostjo 74-140 ton, najmočnejša ruska raketa Proton pa v orbito postavi 23 ton. »Za polet na Luno in vrnitev nazaj potrebujete izstrelitev z dvema izstrelitvama-dve raketi s nosilnostjo 75 ton, let z enim izstrelkom na Luno in nazaj brez pristanka je 130–140 ton. Če za bazo vzamemo 75-tonsko raketo, potem je praktična misija na Luno s pristankom shema osem izstrelitev. Če ima raketa nosilnost manj kot 75 ton, kot predlagajo - 25-30 ton, potem razvoj celo Lune postane absurden, «je dejal Lopota v govoru na Royal Readings na Moskovski državni tehnični univerzi Bauman.
Denis Lyskov, državni sekretar, namestnik vodje Roscosmosa, je govoril o tem, da je treba sredi maja imeti težkega prevoznika. Dejal je, da trenutno Roskosmos skupaj z Rusko akademijo znanosti pripravlja program raziskovanja vesolja, ki bo postal sestavni del naslednjega Zveznega vesoljskega programa Rusije za obdobje 2016–2025. »Če želimo resnično govoriti o poletu na Luno, potrebujemo nosilca super težkega razreda nosilnosti približno 80 ton. Zdaj je ta projekt v fazi razvoja, v bližnji prihodnosti bomo pripravili potrebne dokumente, ki jih bomo posredovali vladi, «je poudaril Lyskov.
Do danes je največja ruska raketa v prometu Proton z nosilnostjo 23 ton na nizki orbiti in 3,7 tone na geostacionarni orbiti. Rusija trenutno razvija družino raket Angara z nosilnostjo od 1,5 do 35 ton. Na žalost se je ustvarjanje te tehnologije spremenilo v pravo dolgoročno gradnjo in prvi začetek je bil preložen za več let, tudi zaradi nesoglasij s Kazahstanom. Zdaj se pričakuje, da bo "Angara" v začetku poletja odletela s kozmodroma Plesetsk v lahki konfiguraciji. Po besedah vodje Roscosmosa načrtujejo izdelavo težke različice Angare, ki bo lahko na nizko orbito izstrelila 25-tonski tovor.
Toda takšni kazalniki, kot vidimo, še zdaleč niso zadostni za izvajanje programa medplanetarnih letov in raziskovanja globokega vesolja. Na Royal Readings je vodja Roscosmosa Oleg Ostapenko dejal, da vlada pripravlja predlog za razvoj super težke rakete, ki bi lahko na nizko orbito izstrelila tovor, ki tehta več kot 160 ton. "To je pravi izziv. V smislu in višjih številk, "- je dejal Ostapenko.
Težko je reči, kako kmalu bodo ti načrti uresničeni. Kljub temu ima domača raketna industrija določeno rezervo za ustvarjanje težkega vesoljskega prometa. Konec osemdesetih let je bilo mogoče ustvariti težko nosilno raketoplan Energia, ki je lahko na nizko orbito izstrelil do 120 ton težkega tovora. Če govorimo o popolnem oživljanju tega programa, to še ni potrebno, potem vsekakor obstajajo osnutki načrtov težkega nosilca na osnovi Energie.
Glavni del Energije je mogoče uporabiti na novi raketi - uspešno delujoči RD -0120 LPRE. Pravzaprav projekt težke rakete z uporabo teh motorjev obstaja v vesoljskem centru Khrunichev, ki je vodilna organizacija za proizvodnjo naše edine težke lansirne naprave Proton.
Govorimo o transportnem sistemu Yenisei-5, katerega razvoj se je začel že leta 2008. Predvideva se, da bo raketa dolžine 75 metrov opremljena s prvo stopnjo s tremi kisikovo-vodikovimi LPRE RD-0120, katerih proizvodnjo je leta 1976 začel Voronješki biro za kemijsko avtomatizacijo. Po mnenju strokovnjakov centra Khrunichev obnoviti ta program ne bo težko, v prihodnosti pa je mogoče te motorje ponovno uporabiti.
Vendar pa ima Yenisei poleg očitnih prednosti eno pomembno, odkrito rečeno, danes neizogibno pomanjkljivost - dimenzije. Dejstvo je, da bo po načrtih glavna obremenitev prihodnjih izstrelitev padla na kozmodrom Vostochny, ki se gradi na Daljnem vzhodu. Vsekakor pa naj bi se od tam pošiljali v vesolje težki in super težki obetavni prevozniki.
Premer prve stopnje rakete Yenisei-5 je 4,1 metra in ne dovoljuje njenega prevoza po železnici, vsaj brez pomembne prostorninske in zelo drage posodobitve cestne infrastrukture. Zaradi težav s prevozom je bilo treba nekoč uvesti omejitve za premer glavnih stopenj rakete Rus-M, ki so ostale na risalnih deskah.
Poleg vesoljskega centra Khrunichev je bila pri razvoju težkega nosilca vključena tudi raketno -vesoljska korporacija Energia (RSC). Leta 2007 so predlagali projekt lansirnega vozila, ki deloma uporablja postavitev rakete Energia. Le tovor v novi raketi je bil postavljen v zgornji del, ne pa v stranski zabojnik, kot pri predhodniku.
Korist in izvedljivost
Američani za nas seveda niso odlok, vendar njihov težki transport, katerega razvoj je že zašel na domači odsek, pomeni delno uporabo za večkratno uporabo. Letošnje poletje zasebno podjetje SpaceX načrtuje izstrelitev prve lansirne rakete Falcon Heavy, največje rakete od leta 1973. To je že od časa ameriškega lunarnega programa z izstrelitvami velikanskega nosilca Saturn-5, ki ga je ustvaril oče ameriških raketnih nosilcev Wernher von Braun. Če pa je bila ta raketa namenjena izključno dostavi odprav na Luno in je bila za enkratno uporabo, potem lahko novo raketo že uporabimo za marsovske odprave. Poleg tega se načrtuje vrnitev na stopnje vzdrževanja Zemlje, kot je raketa Falcon 9 v1.1 (R - za večkratno uporabo, za večkratno uporabo).
Spet so povpraševanje po vesoljskih ladjah
Prva stopnja te rakete je opremljena s pristajalnimi oporniki, ki se uporabljajo za stabilizacijo rakete in za mehko pristajanje. Po ločitvi se prva stopnja upočasni s kratkim vklopom treh od devetih motorjev, da se zagotovi vstop v ozračje s sprejemljivo hitrostjo. Že blizu površine je vklopljen osrednji motor in oder je pripravljen za mehak pristanek.
Masa tovora, ki ga lahko dvigne raketa Falcon Heavy, je 52.616 kilogramov, kar je približno dvakrat več kot druge težke rakete - ameriška Delta IV Heavy, evropska Ariane in kitajska Long March.
Ponovna uporaba je seveda koristna v primeru visokofrekvenčnega vesoljskega dela. Študije so pokazale, da je uporaba kompleksov za enkratno uporabo bolj donosna kot transportni sistem za večkratno uporabo v programih s hitrostjo največ pet izstrelkov na leto, pod pogojem, da bo odtujitev zemljišča za jesenska polja ločevalnih delov začasna in ne trajno, z možnostjo evakuacije prebivalstva, živine in opreme z nevarnih območij. …
Ta pridržek je posledica dejstva, da stroški nakupa zemljišča pri izračunih niso bili nikoli upoštevani, saj do nedavnega izgube z zavrnitvijo ali celo z začasno evakuacijo nikoli niso bile kompenzirane in jih je še vedno težko izračunati. In predstavljajo pomemben del stroškov delovanja raketnih sistemov. S programskim obsegom več kot 75 zagonov v 15 letih imajo sistemi za večkratno uporabo prednost, ekonomski učinek njihove uporabe pa se povečuje s številom.
Poleg tega prehod z vozil za enkratno uporabo za spuščanje težkih tovorov na vozila za večkratno uporabo vodi do znatnega zmanjšanja proizvodnje opreme. Ko se torej v enem vesoljskem programu uporabljata dva alternativna sistema, se zahtevano število blokov zmanjša za štiri do petkrat, število osrednjih blokov - za 50, tekočih motorjev za drugo stopnjo - za devetkrat. Tako so prihranki zaradi zmanjšanega obsega proizvodnje pri uporabi rakete za večkratno uporabo približno enaki stroškom njene gradnje.
V Sovjetski zvezi so bili izračunani stroški vzdrževanja poleti in popravil in obnovitvenih sistemov za večkratno uporabo. Uporabili smo razpoložljive dejanske podatke, ki so jih razvijalci pridobili na podlagi zemeljskih klopnih in letalnih preskusov, pa tudi delovanja letalske konstrukcije orbitalnega vesoljskega plovila Buran s toplotno zaščitno prevleko, letala velikega dosega, tekočih motorjev za večkratno uporabo tipa RD-170 in RD-0120. Glede na rezultate raziskav so stroški vzdrževanja in popravil po letu manj kot 30 odstotkov stroškov izdelave novih raketnih enot.
Nenavadno je, da se je ideja o ponovni uporabi pokazala v dvajsetih letih prejšnjega stoletja v Nemčiji, ki jo je podrla Versajska pogodba, ki je združila evropsko tehnično skupnost, ki jo je zajela raketna mrzlica. V tretjem rajhu v letih 1932-1942 je bil pod vodstvom Eigena Zengerja uspešno razvit projekt raketnega bombnika. Ustvariti naj bi letalo, ki bi z uporabo železniškega izstrelitvenega vozička pospešilo do velike hitrosti, nato pa vklopilo lasten raketni motor, se dvignilo iz ozračja, od koder bi se z rikošetom prelevilo skozi goste sloje ozračja in doseglo dolg doseg. Naprava naj bi izhajala iz zahodne Evrope in pristala na ozemlju Japonske, namenjena je bila bombardiranju ozemlja ZDA. Zadnja poročila o tem projektu so bila prekinjena leta 1944.
V 50. letih v Združenih državah je služil kot zagon za razvoj projekta vesoljskega letala, ki je bilo pred raketnim letalom Dyna-Sor. V Sovjetski zvezi so predloge za razvoj takšnih sistemov obravnavali Yakovlev, Mikoyan in Myasishchev leta 1947, vendar niso bili deležni razvoja zaradi številnih težav, povezanih s tehnično izvedbo.
S hitrim razvojem rakete v poznih 40 -ih - zgodnjih 50 -ih je potreba po dokončanju dela na raketnem bombniku s posadko izginila. V raketni industriji se je oblikovala smer križarskih izstrelkov balističnega tipa, ki so na podlagi splošnega koncepta njihove uporabe našli svoje mesto v splošnem obrambnem sistemu ZSSR.
Toda v Združenih državah je raziskovalno delo na raketnem letalu podprla vojska. Takrat je veljalo, da so običajna letala ali letala z izstrelki z zračno-reaktivnimi motorji najboljše sredstvo za pošiljanje nabojev na sovražnikovo ozemlje. Rodili so se projekti za program drsnih raket Navajo. Bell Aircraft je nadaljeval z raziskovanjem vesoljskega letala, da bi ga uporabil ne kot bombnik, ampak kot izvidniško vozilo. Leta 1960 je bila z Boeingom podpisana pogodba za razvoj podorbitalnega izvidniškega raketnega letala Daina-Sor, ki naj bi ga izstrelili z raketo Titan-3.
Vendar se je ZSSR v zgodnjih 60. letih vrnila k ideji vesoljskih letal in v oblikovalskem biroju Mikoyan začela delo na dveh projektih suborbitalnih vozil hkrati. Prvi je predvideval ojačevalno letalo, drugi - raketo Sojuz z orbitalnim letalom. Dvostopenjski vesoljski sistem se je imenoval Spiral ali Project 50/50.
Orbitalna raketna ladja je bila izstreljena s hrbta močnega letala Tu-95K na visoki nadmorski višini. Raketno letalo "Spiral" je na raketnih motorjih na tekoče gorivo doseglo skoraj zemeljsko orbito, tam opravilo načrtovano delo in se vrnilo na Zemljo, drsalo v ozračju. Funkcije tega kompaktnega letečega vesoljskega plovila so bile veliko širše kot le delo v orbiti. Celoten model raketnega letala je opravil več poletov v ozračje.
Sovjetski projekt je predvideval izdelavo aparata, ki tehta več kot 10 ton, z zložljivimi krilnimi konzolami. Poskusna različica naprave je bila leta 1965 pripravljena za prvi let kot podzvočni analog. Za reševanje problemov toplotnih učinkov na konstrukcijo med letom in obvladljivost vozila pri podzvočni in nadzvočni hitrosti so bili izdelani leteči modeli, ki so jih poimenovali "Bor". Njihovi testi so bili izvedeni v letih 1969-1973. Poglobljena študija pridobljenih rezultatov je privedla do potrebe po oblikovanju dveh modelov: "Bor-4" in "Bor-5". Vendar pa je pospešeno delo pri programu Space Shuttle in kar je najpomembnejše nesporni uspehi Američanov na tem področju zahtevalo prilagoditve sovjetskih načrtov.
Na splošno vesoljska tehnologija za večkratno uporabo za domače razvijalce nikakor ni nekaj novega in neznanega. Ob upoštevanju pospeševanja programov za izgradnjo satelitskih sistemov, medplanetarnih komunikacij in raziskovanja globokega vesolja lahko z gotovostjo govorimo o potrebi po ustvarjanju natančno nosilnih raket, vključno s težkimi raketami.
Na splošno so načrti za razvoj ruske težke rakete precej optimistični. Sredi maja je Oleg Ostapenko pojasnil, da bo Zvezni vesoljski program za obdobje 2016–2025 še vedno predvideval zasnovo super težke rakete z nosilnostjo 70–80 ton. »FKP še ni odobren, nastaja. To bomo objavili v bližnji prihodnosti, «poudarja vodja Roscosmosa.
