Бүгүнкү күндө көбүбүз SpaceX жеке компаниясынын жарым -жартылай кайра колдонулуучу учуруучу аппараттарынын үй -бүлөсүн билебиз, же жок дегенде укканбыз. Компаниянын ийгилигинин, ошондой эле негиздөөчүсүнүн инсандыгынын аркасында өзү жаңылыктар лентасынын каарманы болуп калган Илон Маск, Falcon 9 ракеталары, SpaceX жана космостук учуулар жалпысынан эл аралык басма сөз беттеринен кетпейт. Ошол эле учурда, Россиянын өзүнүн өнүгүүлөрү жана азыраак колдонулуучу ракеталардын кызыктуу долбоорлору болгон жана азыр да бар. Эмне үчүн мындай болуп жатат деген суроого жооп ачык. Илона Масктын ракеталары үзгүлтүксүз космоско учат, ал эми кайра колдонулуучу жана жарым -жартылай колдонулуучу орус ракеталары азырынча презентациядагы долбоорлор, чиймелер жана кооз сүрөттөр.
Космос бүгүн учурулат
Бүгүнкү күндө, биз ишенимдүү түрдө айта алабыз, Роскосмос кайсы бир убакта башка өлкөлөрдөн бир нече жылдар алдыда болгон иштеп чыгуулары жана долбоорлору бар, кайра колдонулуучу ракеталар темасын өткөрүп жиберди. Россиянын кайра колдонулуучу ракеталарынын бардык долбоорлору эч качан металлда ишке ашырылган эмес. Мисалы, 1992-жылдан 2012-жылга чейин иштелип чыккан кайра колдонулуучу бир баскычтуу Корона учуруучу ракета эч качан логикалык жыйынтыкка келген эмес. Биз бул туура эмес эсептөөнүн натыйжасын иштеп чыгууда көрүп жатабыз. Россия Американын Falcon 9 ракетасынын жана анын варианттарынын пайда болушу менен коммерциялык космосту учуруу рыногунда өзүнүн позициясын олуттуу жоготту, ошондой эле жылына жасалган космостук учуруулардын саны боюнча олуттуу түрдө төмөн. 2018 -жылдын аягында Роскосмос 20 космоско учуруу (бирөөсү ийгиликсиз) жөнүндө кабарлаган, ал эми 2018 -жылы апрелде ТАССка берген интервьюсунда Роскосмос жетекчиси Игорь Комаров 30 космоско учурууну пландап жатканын айткан. жылдын аягы. Өткөн жылдын аягында лидер 39 космос учуруусун ишке ашырган Кытай (бирөөсү ийгиликсиз), экинчи орунда 31 космоско учуруу менен Америка Кошмо Штаттары болгон (ийгиликсиздери жок).
Заманбап космостук учуулар жөнүндө айта турган болсок, заманбап учуруучу аппаратты (ЛВ) учуруунун жалпы чыгымында негизги чыгым статьясы ракетанын өзү экенин түшүнүү керек. Анын кузову, күйүүчү май цистерналары, кыймылдаткычтары - мунун баары түбөлүккө учуп кетет, атмосферанын тыгыз катмарында күйүп кетет, мындай орду толгус чыгашалар ракетанын учурулушун абдан кымбат ырахатка айландырары анык. Космостук порттордун техникалык тейлөөсү эмес, күйүүчү май эмес, стартка чейин монтаждоо иштери эмес, бирок учуруучу аппараттын баасы чыгымдардын негизги пункту болуп саналат. Инженердик ойлоонун өтө татаал технологиялык продукту бир нече мүнөт колдонулат, андан кийин толугу менен жок кылынат. Албетте, бул бир жолу колдонулуучу ракеталарга тиешелүү. Калыбына келтирилүүчү ракеталарды колдонуу идеясы бул жерде өзүн өзү көрсөтөт, бул ар бир космоско учуруунун баасын төмөндөтүү үчүн реалдуу мүмкүнчүлүк. Бул учурда, ал тургай, биринчи этаптын гана кайтарылышы ар бир учуруунун баасын төмөндөтөт.
Falcon 9 учуруучу ракетасынын кайтарылып берилүүчү биринчи этабы
Бул окшош схема, америкалык миллиардер Илон Маск тарабынан ишке ашырылып, оор Falcon 9 учуруучу ракетасынын калыбына келүүчү биринчи баскычын түздү. ийгиликсиз конуу 2017 жана 2018 -жылдары дээрлик нөлгө түштү. Мисалы, өткөн жылы биринчи этаптын ар бир 10 ийгиликтүү конуусу үчүн бир гана ката болгон. Ошол эле учурда, SpaceX дагы жаңы жылды биринчи этаптын ийгиликтүү конуусу менен ачты. 2019 -жылдын 11 -январында Falcon 9 ракетасынын биринчи баскычы калкып жүрүүчү платформага ийгиликтүү конду, анын үстүнө ал кайра колдонулду жана буга чейин Telestar 18V байланыш спутнигин 2018 -жылдын сентябрында орбитага учурган. Бүгүнкү күндө, мындай кайтарылып берилүүчү биринчи этаптар буга чейин эле аткарылган. Бирок америкалык жеке космостук компаниянын өкүлдөрү өз долбоору жөнүндө гана айтышканда, көптөгөн эксперттер анын ийгиликтүү ишке ашышына күмөн санашкан.
Бүгүнкү реалдуулукта, кээ бир учурууларда оор класстагы Falcon 9 ракетасынын биринчи этабы кайра кирүү версиясында колдонулушу мүмкүн. Ракетанын экинчи баскычын жетиштүү бийиктикке алып чыгып, андан болжол менен 70 километр бийиктикте бөлүнүп чыгат, разведка учуруучу ракета учурулгандан кийин болжол менен 2,5 мүнөттөн кийин ишке ашат (убакыт конкреттүү учуруу тапшырмаларына жараша болот). LVден бөлүнгөндөн кийин, биринчи баскыч, орнотулган мамилени башкаруу тутумун колдонуп, кичинекей маневр жасайт, иштөөчү экинчи этаптын кыймылдаткычтарынын жалынынан алыс жана моторлорду үч негизги тормоздук маневрге даярдануу үчүн алдыга бурат. Конгондо биринчи этап тормоз үчүн өзүнүн моторун колдонот. Белгилей кетүүчү нерсе, кайтып келген баскыч учурууга өзүнүн чектөөлөрүн киргизет. Мисалы, Falcon 9 ракетасынын максималдуу жүктөмү 30-40 пайызга азаят. Бул тормоздук жана кийинки конуу үчүн отунду резервдөө зарылчылыгынан, ошондой эле орнотулган конуучу жабдуулардын кошумча салмагынан (тор рульдары, конуу таянычтары, башкаруу системасынын элементтери ж.б.) байланыштуу.
Америкалыктардын ийгиликтери жана ийгиликтүү учуруулардын ири сериялары дүйнөдө байкалбай калган жок, бул ракеталардын жарым -жартылай кайра колдонулушун, анын ичинде капталдык күчөткүчтөрдүн кайтып келүүсүн жана Жерге биринчи этапты колдонуу менен долбоорлордун башталышы жөнүндө бир катар билдирүүлөрдү жаратты. Бул эсеп боюнча Роскосмостун өкүлдөрү да сөз сүйлөдү. Компания 2017 -жылдын башында Россияда кайра колдонулуучу ракеталарды түзүү боюнча иштерди кайра жандандыруу жөнүндө сөз баштады.
"Корона" унаасын учуруу - жалпы көрүнүш
Кайра колдонулуучу Korona ракетасы жана мурунку долбоорлор
Кайра колдонулуучу ракеталардын идеясы Советтер Союзунда кайра изилденгенин белгилей кетүү керек. Өлкө кулагандан кийин бул тема жоголгон жок, бул багыттагы иштер улантылды. Алар Илон Маск жаңы эле айткандан алда канча эрте башталган. Мисалы, эң оор советтик Energia ракетасынын биринчи этабынын блоктору кайтарылып берилиши керек болчу, бул экономикалык себептерден жана кеминде 10 рейске эсептелген RD-170 кыймылдаткычтарынын ресурсун ишке ашыруу үчүн керек болчу.
Академик В. П. Макеев атындагы Мамлекеттик ракета борборунун адистери тарабынан иштелип чыккан "Россянка" учуруучу ракетасынын долбоору азыраак белгилүү. Бул ишкана негизинен аскердик өнүгүүлөрү менен белгилүү. Мисалы, дал ушул жерде суу астында жүрүүчү кемелерди куралдандырууга арналган жергиликтүү баллистикалык ракеталардын көпчүлүгү, анын ичинде учурда Россиянын суу астында сүзүүчү флоту менен кызматта болгон R-29RMU Sineva баллистикалык ракеталары түзүлгөн.
Долбоорго ылайык, Rossiyanka эки баскычтуу учуруучу ракета болгон, анын биринчи этабы кайра колдонууга жарактуу болгон. Негизи SpaceX инженерлери менен бирдей идея, бирок бир нече жыл мурун. Ракета 21,5 тонна жүктү төмөн орбитага чыгарышы керек болчу - көрсөткүчтөр Falcon 9 ракетасына жакын. Биринчи этаптын кайтып келиши стандарттык этап кыймылдаткычтарын кайра кошууга байланыштуу баллистикалык траектория боюнча өтүшү керек болчу. Керек болсо ракетанын көтөрүмдүүлүгүн 35 тоннага чейин жеткирсе болмок. 12-декабрда Макеев МКК жаңы ракетасын "Роскосмос" сынагында көп жолу колдонулуучу учуруучу аппараттарды иштеп чыгуу боюнча тааныштырды, бирок мындай түзүлүштөрдү түзүү заказы Байкал-Ангара менен Хруничев атындагы мамлекеттик илимий-өндүрүштүк космос борборунун атаандаштарына тапшырылды. долбоор. Кыязы, Макеев МККнын адистери өздөрүнүн долбоорун ишке ашырууга компетенцияга ээ болушмак, бирок жетиштүү көңүл бурулбаса жана каржылалбаса, бул мүмкүн эмес болчу.
Байкал-Ангара долбоору ого бетер дымактуу болчу; бул Жерге кайтуунун биринчи этабынын учак версиясы болчу. Купенин белгиленген бийиктигине жеткенден кийин, биринчи этапта атайын канат ачылып, андан кийин конуу тетиги узартылган кадимки аэродромго конуу менен учак менен бирге учуп кетиши пландаштырылган. Бирок, мындай системанын өзү өтө татаал гана эмес, кымбат да. Анын талашсыз артыкчылыктары анын алысыраак жерден кайтып келе аларын камтыган. Тилекке каршы, долбоор эч качан ишке ашкан эмес, ал дагы эле кээде эсте калат, бирок андан башка эч нерсе жок.
Азыр дүйнө толугу менен кайра колдонулуучу учуруучу ракеталар жөнүндө ойлонуп жатат. Илон Маск Big Falcon Rocket долбоорун жарыялады. Мындай ракета заманбап космонавтикага мүнөздүү эмес эки баскычтуу архитектураны алышы керек; анын экинчи баскычы жүк же жүргүнчү боло турган космос кемеси менен бир бүтүндүк. Бул Superheavy биринчи этабы Жерге кайтып келет деп пландалууда, анын кыймылдаткычтарын колдонуу аркылуу космодромго вертикалдуу конуусун аткарып, бул технология SpaceX инженерлери тарабынан кемчиликсиз иштелип чыккан. Жылдыз кемеси деп аталган ракетанын экинчи баскычы космостук кеме менен (чындыгында бул ар кандай максаттагы космостук кеме) Жердин орбитасына чыгат. Экинчи этапта космостук миссияны аяктагандан кийин деңиздин тыгыз катмарында басаңдатуу үчүн жетиштүү күйүүчү май калат жана деңиз платформасына түшөт.
Белгилей кетчү нерсе, SpaceXтин мындай идеяда алаканы да жок. Россияда 1990 -жылдардан бери көп жолу колдонулуучу учуруучу ракетанын долбоору иштелип чыккан. Дагы, алар академик В. П. Макеев атындагы Мамлекеттик ракета борборунда долбоордун үстүндө иштешти. Кайра колдонулуучу орус ракетасынын долбоору "Корона" деген сонун атка ээ. Роскосмос 2017 -жылы бул долбоорду эстеди, андан кийин бул долбоордун кайра башталышы боюнча ар кандай пикирлер айтылды. Мисалы, 2018 -жылдын январь айында "Российская газета" Россия кайра колдонулуучу космостук ракетанын ишин кайра баштады деген кабарды жарыялады. Бул Корона учуруучу ракета жөнүндө болчу.
Америкалык Falcon-9 ракетасынан айырмаланып, Орус Коронасынын ажыратылуучу баскычтары жок; чындыгында, бул бир эле жумшак учуу жана конуу космос кемеси. Макеев МККнын башкы конструктору Владимир Дегтярдын айтымында, бул долбоор алыс аралыкка планеталар аралык пилоттук учууларды ишке ашырууга жол ачышы керек. Жаңы орусиялык ракетанын негизги структуралык материалы көмүр буласы болору пландалууда. Ошол эле учурда "Корона" 200дөн 500 километрге чейинки бийиктиктеги космостук кемелерди жердин астынкы орбиталарына чыгаруу үчүн иштелип чыккан. Ракетанын массасы болжол менен 300 тоннаны түзөт. Чыгуучу жүктүн массасы 7 тоннадан 12 тоннага чейин. "Коронанын" учушу жана кондурулушу жөнөкөйлөтүлгөн учуруу каражаттарынын жардамы менен ишке ашышы керек, буга кошумча катары оффшордук платформалардан кайра колдонулуучу ракетаны учуруу варианты иштелип жатат. Жаңы учуруучу ракета ошол эле платформаны учуп -конуу үчүн колдоно алат. Кийинки учурууга ракетаны даярдоо убактысы болжол менен бир күн.
Белгилей кетсек, бир баскычтуу жана кайра колдонулуучу ракеталарды түзүү үчүн керектүү көмүр буласынан жасалган материалдар аэрокосмостук технологияда өткөн кылымдын 90-жылдарынан бери колдонула баштаган. 1990-жылдардын башынан бери Корона долбоору өнүгүүнүн узак жолун басып өттү жана олуттуу түрдө эволюцияланды, муну башында бир жолку ракета болгонун айтуунун кажети жок. Ошол эле учурда, эволюция процессинде болочок ракетанын конструкциясы жөнөкөй жана кемчиликсиз болуп калды. Бара -бара ракетаны иштеп чыгуучулар канаттарды жана тышкы күйүүчү май танктарын колдонууну таштап, кайра колдонулуучу ракетанын корпусунун негизги материалы көмүр буласы болорун түшүнүштү.
Бүгүнкү күнгө чейин кайра колдонулуучу Корона ракетасынын акыркы версиясында анын массасы 280-290 тоннага жакындап калды. Мындай чоң бир баскычтуу учуруучу аппаратка суутек жана кычкылтек менен иштей турган жогорку эффективдүү суюк от алуучу ракета кыймылдаткычы керек. Өзүнчө этаптарга жайгаштырылган ракета кыймылдаткычтарынан айырмаланып, мындай суюк кыймылдаткыч ракета кыймылдаткычы ар кандай шарттарда жана ар кандай бийиктикте, анын ичинде Жердин атмосферасынан тышкары учуу жана учууда эффективдүү иштеши керек. "Laval учтары бар кадимки суюк кыймылдаткыч ракета кыймылдаткычы белгилүү бийиктик диапазондорунда гана эффективдүү болот",-дешет Макеевка дизайнерлери. Мындай ракета кыймылдаткычтарындагы газ учагы "чектен чыккан" басымга жөндөйт; анын үстүнө алар жер бетинде да, стратосферада да эффективдүүлүгүн сактап калышат.
РН "Корона" орбиталдык учууда, жабык жүк бөлүмү менен, рендер
Бирок, азырынча дүйнөдө бул типтеги жумушчу кыймылдаткыч жок, бирок алар СССРде жана АКШда активдүү иштелип чыккан. Эксперттердин пикиринде, "Корона" көп жолу колдонулуучу учуруучу учагы кыймылдаткычтын модулдук версиясы менен жабдылууга тийиш, мында шприц-аба шүмүгү азыркы учурда прототипке ээ эмес жана иш жүзүндө текшериле элек. Ошол эле учурда Россияда заманбап композициялык материалдарды жана алардан тетиктерди өндүрүү боюнча өзүнүн технологдору бар. Аларды иштеп чыгуу жана колдонуу абдан ийгиликтүү жүргүзүлүүдө, мисалы, "Композит" ААКсында жана Бүткүл Россиялык Авиация Институтунда (VIAM).
Жердин атмосферасында коопсуз учуу үчүн Коронанын көмүртек була структурасы мурда Буран космос кемеси үчүн VIAMда иштелип чыккан жана андан кийин өнүгүүнүн олуттуу жолун басып өткөн жылуулуктан коргоочу плитка менен корголот. "Коронадагы негизги жылуулук жүктөмү анын ийилчегине топтолот, мында жогорку температуралуу термикалык коргоочу элементтер колдонулат",-дешет дизайнерлер. «Ошол эле учурда ракетанын жарылган капталдары чоңураак диаметри бар жана аба агымынын курч бурчунда жайгашкан. Бул элементтерге жылуулук жүктөмү азыраак жана бул өз кезегинде бизге жеңил материалдарды колдонууга мүмкүнчүлүк берет. Натыйжада 1,5 тоннага жакын салмак унемделет. Ракетанын жогорку температуралуу бөлүгүнүн массасы Корона үчүн жылуулук коргоонун жалпы массасынын 6 пайызынан ашпайт. Салыштыруу үчүн космостук челнок 20 пайыздан ашыгын түздү ».
Кайра колдонулуучу ракетанын саркеч, конус формасы көптөгөн сыноолордун жана каталардын натыйжасы. Иштеп чыгуучулардын айтымында, долбоордун үстүндө иштеп жатканда алар жүздөгөн түрдүү варианттарды карап чыгып, баалашкан. "Биз космос кемесиндеги же Буран космостук кемесиндегидей, канаттан толугу менен баш тартууну чечтик", - дешет иштеп чыгуучулар. - Жалпысынан алганда, атмосферанын үстүңкү катмарында канаттар космостук кемеге гана тоскоолдук кылат. Мындай космостук кемелер атмосферага гиперсоникалык ылдамдыкта "темирден" жакшы киришпейт жана ылдамдыктан жогорку ылдамдыкта гана горизонталдык учууга өтүшөт, андан кийин канаттардын аэродинамикасына толук таянууга болот ".
Ракетанын конустук огунун симметриялуу формасы жылуулуктан коргоону жеңилдетүүгө гана эмес, ошондой эле учуунун жогорку ылдамдыгында жүргөндө жакшы аэродинамикалык сапаттар менен камсыз кылууга мүмкүндүк берет. Атмосферанын үстүңкү катмарында "Корона" көтөрүүчү күчкө ээ, бул ракетанын ылдамдыгын төмөндөтүүгө гана эмес, маневр жасоого да мүмкүнчүлүк берет. Бул учуруучу жайга конуу аянтына учуп баратканда бийиктикте маневр жасоого мүмкүндүк берет; келечекте ал тормоздоо процессин аягына чыгарып, багытын оңдоп, кичине маневрлөөчү кыймылдаткычтарды колдонуп, артка ылдый бурулушу жана жерге конушу керек.
Долбоордун көйгөйү - Корона дагы эле каржылоонун жетишсиздигинде же анын таптакыр жоктугунда иштеп жатат. Учурда Макеев МКК бул темада долбоордун долбоорун гана бүтүрдү. 2018 -жылы Космонавтика боюнча XLII Академиялык окууларда жарыяланган маалыматтарга ылайык, Корона учуруучу ракетасын түзүү долбоору боюнча техникалык -экономикалык негиздемелер жүргүзүлгөн жана ракеталарды иштеп чыгуунун эффективдүү графиги түзүлгөн. Жаңы учуруучу ракетаны түзүүнүн зарыл шарттары иликтенип, өнүгүү процессинин да, жаңы ракетанын келечектеги иштөөсүнүн да перспективалары жана жыйынтыктары талданды.
2017 жана 2018 -жылдардагы Crown долбоору тууралуу жаңылыктардан кийин, кайрадан жымжырттык пайда болот … Долбоордун келечеги жана аны ишке ашыруу дагы эле белгисиз. Ошол эле учурда, SpaceX 2019 -жылдын жайында жаңы колдонула турган Big Falcon ракетасынын (BFR) сыноо үлгүсүн көрсөтмөкчү. Сыноо үлгүсүн түзүүдөн баштап, анын ишенимдүүлүгүн жана иштешин тастыктай турган толук кандуу ракетага чейин көп жылдар талап кылынышы мүмкүн, бирок азырынча айта алабыз: Илон Маск жана анын компаниясы колдорго көрүнгөн жана тийген нерселерди жасап жатышат. Ошол эле учурда, Роскосмос, премьер -министр Дмитрий Медведевдин айтымында, долбоорлоону токтотуп, келечекте кайда учаарыбыз тууралуу сүйлөшүшү керек. Сиз азыраак сүйлөп, көп нерсени жасашыңыз керек.
