כיום, רבים מאיתנו מכירים, או לפחות שמענו על, משפחת רכבי השיגור של חברת SpaceX הפרטית של SpaceX. בזכות הצלחת החברה, כמו גם אישיותו של המייסד, אילון מאסק, שבעצמו הופך בעצמו לגיבור הזנות החדשות, רקטות Falcon 9, SpaceX וטיסות חלל באופן כללי לא עוזבות את דפי העיתונות הבינלאומית. יחד עם זאת, לרוסיה היו ועדיין יש פיתוחים משלה ופרויקטים מעניינים לא פחות של טילים לשימוש חוזר, שעליהם ידוע הרבה פחות. התשובה לשאלה מדוע זה קורה ברורה. הרקטות של מסכת אילונה טסות באופן קבוע לחלל, ורקטות רוסיות לשימוש חוזר וחלקן לשימוש חוזר הן עד כה רק פרויקטים, רישומים ותמונות יפות במצגות.
החלל משגר היום
כיום, אנו יכולים לומר בבטחה כי רוסקוסמוס החמיץ בשלב כלשהו את נושא הטילים לשימוש חוזר, כאשר בידיו פיתוחים ופרויקטים שהקדימו מדינות אחרות בכמה שנים. כל הפרויקטים של טילים לשימוש חוזר רוסי מעולם לא הושלמו, לא יושמו במתכת. לדוגמה, רכב ההשקה החד-פעמי החד-פעמי של קורונה, שפותח בשנים 1992 עד 2012, מעולם לא הובא למסקנתו ההגיונית. אנו כבר רואים את התוצאה של חישוב שגוי זה בהתפתחות. רוסיה איבדה ברצינות את מעמדותיה בשוק שיגור החלל המסחרי עם הופעת רקטת הפלקון 9 האמריקאית וגרסאותיה, והיא גם נחותה ברצינות מבחינת מספר שיגורי החלל המתבצעים בשנה. בסוף 2018 דיווחה רוסקוסמוס על 20 שיגורים לחלל (אחת לא הצליחה), בעוד שבאפריל 2018, בראיון ל- TASS, אמר ראש רוסקוסמוס, איגור קומרוב, כי בכוונתו לבצע 30 שיגורי חלל על ידי סוף השנה. המובילה בסוף השנה שעברה הייתה סין, שביצעה 39 שיגורים לחלל (אחת לא הצליחה), במקום השני הייתה ארצות הברית עם 31 שיגורים לחלל (ללא כשלונות).
אם כבר מדברים על טיסות חלל מודרניות, צריך להבין שבעלות הכוללת של שיגור רכב שיגור מודרני (LV), סעיף ההוצאה העיקרי הוא הרקטה עצמה. הגוף שלו, מיכלי הדלק, המנועים - כל זה מתעופף לנצח, בוער בשכבות הצפופות של האטמוספירה, ברור שהוצאות בלתי הפיכות כאלה הופכות כל שיגור של רכב שיגור לתענוג יקר מאוד. לא תחזוקת נמלי חלל, לא דלק, לא עבודת הרכבה לפני השיגור, אלא המחיר של רכב השיגור עצמו, הוא סעיף ההוצאות העיקרי. מוצר טכנולוגי מורכב מאוד של מחשבה הנדסית משמש לכמה דקות, ולאחר מכן הוא נהרס כליל. מטבע הדברים, הדבר נכון לגבי רקטות חד פעמיות. הרעיון של שימוש ברכבי שיגור הניתנים לשחזור מציע את עצמו כאן בפני עצמו, כסיכוי אמיתי להפחית את עלות כל שיגור חלל. במקרה זה, אפילו החזרת השלב הראשון בלבד הופכת את עלות כל השקה ליותר נמוכה.
נחיתת השלב הראשון להחזרת רכב השיגור של Falcon 9
זוהי תוכנית דומה שיושמה על ידי המיליארדר האמריקאי אילון מאסק, מה שהופך את השלב הראשון המתאושש של רכב השיגור הכבד של פלקון 9. אמנם השלב הראשון של טילים אלה ניתן לשחזור חלקי, אך ניסיונות נחיתה מסוימים מסתיימים בכישלון, אך מספר הנחיתות הכושלות ירדו לכמעט אפס בשנים 2017 ו -2018. לדוגמה, בשנה שעברה היה כישלון אחד בלבד לכל 10 נחיתות מוצלחות של השלב הראשון.במקביל, SpaceX גם פתחה את השנה החדשה עם נחיתה מוצלחת של השלב הראשון. ב- 11 בינואר 2019, השלב הראשון של רקטת פאלקון 9 נחת בהצלחה על פלטפורמה צפה, יתר על כן, נעשה בו שימוש חוזר, וקודם לכן שיגרה את לוויין התקשורת Telestar 18V למסלולו בספטמבר 2018. כיום, שלבים ראשונים כאלה הניתנים להחזרה הם כבר עובדה מוגמרת. אך כאשר נציגי חברת החלל הפרטית האמריקאית דיברו רק על הפרויקט שלהם, מומחים רבים הטילו ספק באפשרות ליישומו המוצלח.
במציאות של היום, ניתן להשתמש בשלב הראשון של רקטת Falcon 9 ברמה כבדה במספר שיגורים בגרסת כניסה חוזרת. אם לוקחים את השלב השני של הרקטה לגובה מספיק, היא נפרדת ממנה בגובה של כ -70 קילומטרים, ההתנתקות מתרחשת כ -2.5 דקות לאחר שיגור רכב השיגור (הזמן תלוי במשימות השיגור הספציפיות). לאחר ההפרדה מה- LV, השלב הראשון, באמצעות מערכת בקרת הגישה המותקנת, מבצע תמרון קטן, הימנעות מהלהבה של מנועי השלב השני, ומפנה את המנועים קדימה לקראת שלושת תמרוני הבלימה העיקריים. בעת הנחיתה, השלב הראשון משתמש במנועים משלו לבלימה. ראוי לציין כי השלב המוחזר מטיל מגבלות משלו על השיגור. לדוגמה, המטען המרבי של רקטת Falcon 9 מופחת ב 30-40 אחוזים. זאת בשל הצורך בהזמנת דלק לבלימה ולנחיתה שלאחר מכן, כמו גם המשקל הנוסף של ציוד הנחיתה המותקן (הגהות סריג, תומכי נחיתה, רכיבי מערכת בקרה וכו ').
הצלחות האמריקאים וסדרות גדולות של שיגורים מוצלחים לא נעלמו מעיניהם בעולם, מה שעורר שורה של אמירות על תחילת פרויקטים תוך שימוש חוזר חלקי ברקטות, כולל החזרת מגביר צד והשלב הראשון בחזרה לכדור הארץ. נציגי רוסקוסמוס דיברו גם הם על ציון זה. החברה החלה לדבר על חידוש העבודות ביצירת טילים לשימוש חוזר ברוסיה בתחילת 2017.
רכב שיגור "קורונה" - מבט כללי
טיל קורונה רב פעמי ופרויקטים קודמים
ראוי לציין כי הרעיון של טילים לשימוש חוזר נחקר עוד בברית המועצות. לאחר קריסת המדינה, נושא זה לא נעלם; העבודה בכיוון זה נמשכה. הם התחילו הרבה יותר מוקדם משהאלון מאסק רק דיבר על זה. לדוגמה, בלוקים של השלב הראשון של הרקטה הסובייטית הסופר כבדה אנרג'יה היו אמורים להיות מוחזרים, זה היה נחוץ מסיבות כלכליות וליישום המשאב של מנועי RD-170, המיועדים ל -10 טיסות לפחות.
פחות ידוע הפרויקט של רכב השיגור של רוסיאנקה, שפותח על ידי מומחי מרכז הטילים הממלכתי של אקדמאי V. P. Makeev. מפעל זה ידוע בעיקר בהתפתחויות הצבאיות שלו. לדוגמה, כאן נוצרו רוב הטילים הבליסטיים הפנימיים המיועדים לחימוש צוללות, כולל הטילים הבליסטיים R-29RMU סינבה המשמשים כיום את צי הצוללות הרוסי.
על פי הפרויקט, ה- Rossiyanka היה רכב שיגור דו-שלבי, שהשלב הראשון שלו היה רב פעמי. בעצם אותו רעיון כמו מהנדסי SpaceX, אבל כמה שנים קודם לכן. הרקטה הייתה אמורה לשגר 21.5 טון מטען למסלול התייחסות נמוך - אינדיקטורים הקרובים לרקטת Falcon 9. החזרה של השלב הראשון הייתה להתרחש לאורך מסלול בליסטי עקב הכללתם מחדש של מנועי הבמה הסטנדרטיים. במידת הצורך, ניתן יהיה להגדיל את כושר הנשיאה של הרקטה ל -35 טון. ב- 12 בדצמבר הציג ה- SRC Makeyev את הרקטה החדשה שלו בתחרות רוסקוסמוס לפיתוח רכבי שיגור לשימוש חוזר, אך ההזמנה ליצירת מכשירים כאלה הגיעה למתחרות מרכז המחקר והייצור של מדינת חרוניצ'וב עם Baikal-Angara. פּרוֹיֶקט. סביר להניח שלמומחי ה- SRC Makeev הייתה יכולת ליישם את הפרויקט שלהם, אך ללא תשומת לב ומימון מספיקים זה היה בלתי אפשרי.
פרויקט באיקל-אנגרה היה שאפתני עוד יותר; זו הייתה גרסת מטוסים של החזרה בשלב הראשון לכדור הארץ.תוכנן כי לאחר שהגיע לגובה שנקבע של התא, כנף מיוחדת תיפתח בשלב הראשון ולאחר מכן תטוס לאורך מטוס עם נחיתה בשדה תעופה קונבנציונאלי כאשר ציוד הנחיתה מורחב. עם זאת, מערכת כזו עצמה היא לא רק מורכבת מאוד, אלא גם יקרה. יתרונותיה הבלתי מעורערים כללו את העובדה שהיא יכולה לחזור ממרחק גדול יותר. לרוע המזל, הפרויקט מעולם לא מומש, הוא עדיין נזכר לפעמים, אך לא יותר מכך.
כעת העולם חושב על רכבי שיגור לשימוש חוזר לחלוטין. אילון מאסק הכריז על פרויקט ביג פלקון ביג פלקון. רקטה כזו אמורה לקבל ארכיטקטורה דו-שלבית שאינה אופיינית לקוסמונאוטיקה המודרנית; השלב השני שלה הוא שלם אחד עם חללית שיכולה להיות מטען או נוסע. מתוכנן כי השלב הראשון של Superheavy יחזור לכדור הארץ, ויבצע נחיתה אנכית בקוסמודרום באמצעות מנועיו, טכנולוגיה זו כבר פותחה בצורה מושלמת על ידי מהנדסי SpaceX. השלב השני של הרקטה, יחד עם חללית (למעשה, מדובר בחללית למטרות שונות), שזכתה לשם ספינת כוכבים, תיכנס למסלול כדור הארץ. לשלב השני יישאר גם מספיק דלק להאטת השכבות הצפופות של האטמוספירה לאחר השלמת משימת חלל ונחיתה על פלטפורמה ימית.
ראוי לציין כי גם ל- SpaceX אין כף יד ברעיון כזה. ברוסיה, פרויקט של רכב שיגור רב פעמי פותח מאז שנות התשעים. ושוב, הם עבדו על הפרויקט במרכז הרקטות הממלכתי על שם האקדמאי V. P. Makeev. לפרויקט הטיל הרוסי הניתן לשימוש חוזר יש השם היפה "קורונה". רוסקוסמוס נזכרה בפרויקט זה בשנת 2017, ולאחר מכן באו הערות שונות על חידושו של הפרויקט. לדוגמה, בינואר 2018 פרסם ה"רוסייסקאיה גאזטה "את הידיעה לפיה רוסיה חידשה את עבודתה על רקטת חלל רב פעמית. זה היה על רכב השיגור של קורונה.
בניגוד לרקטת ה- Falcon-9 האמריקאית, לקורונה הרוסית אין שלבים ניתנים לפירוק; למעשה מדובר בחללית המראה נוחה ורכה אחת. לדברי ולדימיר דגטייר, המעצב הכללי של ה- SRC Makeyev, פרויקט זה אמור לפתוח את הדרך ליישום טיסות מאוישות בין-כוכביות למרחקים ארוכים. מתוכנן שהחומר המבני העיקרי של הרקטה הרוסית החדשה יהיה סיבי פחמן. במקביל, ה"קורונה "נועד לשגר חלליות למסלולי כדור הארץ הנמוכים בגובה של 200 עד 500 קילומטרים. משקל רכב השיגור הוא כ -300 טון. המסה של מטען התפוקה היא בין 7 ל -12 טון. ההמראה והנחיתה של ה"קורונה "צריכה להתבצע תוך שימוש במתקני שיגור פשוטים, בנוסף לכך, מתבצעת אופציה של שיגור רקטה רב פעמית מפלטפורמות ימיות. רכב השיגור החדש יוכל להשתמש באותה פלטפורמה להמראה ונחיתה. זמן הכנת הרקטות לשיגור הבא הוא בערך יום.
יש לציין כי חומרי סיבי פחמן הנדרשים ליצירת רקטות חד-שלביות וניתנות לשימוש חוזר, שימשו בטכנולוגיה החללית מאז שנות ה -90 של המאה הקודמת. מאז תחילת שנות התשעים, פרויקט קורונה עבר התקדמות ארוכה והתפתח באופן משמעותי, מיותר לציין שבתחילה מדובר היה ברקטה חד פעמית. יחד עם זאת, בתהליך האבולוציה, עיצוב הרקטה העתידית הפך לפשוט ומושלם יותר. בהדרגה נטשו מפתחי הרקטה את השימוש בכנפיים ומכלי דלק חיצוניים, לאחר שהגיעו להבנה כי החומר העיקרי של גוף הרקטות הניתן לשימוש חוזר יהיה סיבי פחמן.
בגרסה העדכנית ביותר של טיל קורונה הניתן לשימוש חוזר עד כה, מסתו מתקרבת ל -280-290 טון.רכב שיגור חד-שלבי כה גדול דורש מנוע טילים נוזלי יעיל ביותר הפועל על מימן וחמצן. בניגוד למנועי רקטות, הממוקמים על במות נפרדות, מנוע טילים דוחף נוזלים כזה אמור לפעול ביעילות בתנאים שונים ובגבהים שונים, כולל המראה וטיסה מחוץ לאטמוספירה של כדור הארץ. "מנוע רקטות רגיל להנעת נוזלים עם חרירי לוואל יעיל רק בטווחי גובה מסוימים", אומרים מעצבי Makeevka. סילון הגז במנועי רקטות כאלה מתאים את עצמו ללחץ "מעל הגבול"; יתר על כן, הם שומרים על יעילותם הן על פני כדור הארץ והן גבוהים למדי בסטרטוספירה.
RN "קורונה" בטיסה מסלולית עם תא מטען סגור, עיבוד
עם זאת, עד כה בעולם פשוט אין מנוע עובד מסוג זה, למרות שהם פותחו באופן פעיל בברית המועצות ובארה"ב. מומחים סבורים כי רכב ההשקה הניתן לשימוש חוזר בקורונה צריך להיות מצויד בגרסה מודולרית של המנוע, בה זרבובית טריז האוויר היא האלמנט היחיד שאין לו כיום אב טיפוס ולא נבדק בפועל. יחד עם זאת, לרוסיה יש טכנולוגיות משלה בייצור חומרים מרוכבים מודרניים וחלקים מהם. הפיתוח והיישום שלהם מעורבים בהצלחה רבה, למשל, ב- JSC "Composite" ובמכון הכל-רוסי לחומרי תעופה (VIAM).
לצורך טיסה בטוחה באטמוספירה של כדור הארץ, מבנה סיבי הפחמן של הקורונה יהיה מוגן על ידי אריח המגן על חום, שפותח בעבר ב- VIAM עבור החללית בוראן ומאז עבר דרך פיתוח משמעותית. "עומס החום העיקרי בקורונה יתרכז בחרטום שלו, שם משתמשים באלמנטים להגנה תרמית בטמפרטורה גבוהה", מציינים המעצבים. "יחד עם זאת, הצדדים המתנפחים של רכב השיגור הם בעלי קוטר גדול יותר והם ממוקמים בזווית חריפה לזרימת האוויר. העומס התרמי על אלמנטים אלה הוא פחות, וזה, בתורו, מאפשר לנו להשתמש בחומרים קלים יותר. כתוצאה מכך מושגת חיסכון של כ -1.5 טון משקל. המסה של חלק הטמפרטורה הגבוהה של הרקטה אינה עולה על 6 אחוזים מכלל המסה של ההגנה התרמית לקורונה. לשם השוואה, מעבורת החלל היוו יותר מ -20 אחוזים ".
הצורה המלוטשת והמחודדת של הרקטה הניתנת לשימוש חוזר היא תוצאה של הרבה ניסויים וטעויות. לדברי המפתחים, תוך כדי העבודה על הפרויקט, הם בדקו והעריכו מאות אפשרויות שונות. "החלטנו לנטוש לחלוטין את הכנפיים, כמו אלה של מעבורת החלל או על חללית בוראן", אומרים המפתחים. - בגדול, כאשר בשכבות העליונות של האטמוספירה הכנפיים רק מפריעות לחללית. ספינות חלל כאלה נכנסות לאטמוספירה במהירות היפר -קולית לא טובה יותר מ"ברזל ", ורק במהירות קולית הן עוברות לטיסה אופקית, ולאחר מכן הן יכולות להסתמך באופן מלא על האווירודינמיקה של הכנפיים".
הצורה האקססימטרית החרוטית של הרקטה מאפשרת לא רק להקל על הגנת החום, אלא גם לספק לה איכויות אווירודינמיות טובות בעת תנועה במהירות טיסה גבוהה. כבר בשכבות העליונות של האטמוספירה, ה"קורונה "מקבל כוח הרמה, המאפשר לרקטה לא רק להאט, אלא גם לבצע תמרונים. זה מאפשר לרכב השיגור לתמרן בגובה רב בעת טיסה לאתר הנחיתה; בעתיד, עליו רק להשלים את תהליך הבלימה, לתקן את מסלולו, לפנות לאחור כלפי מטה באמצעות מנועי תמרון קטנים ולנחות על הקרקע.
הבעיה בפרויקט היא שקורונה עדיין מפותחת בתנאים של מימון לא מספיק או היעדרות מוחלטת שלה.נכון לעכשיו, ה- Makeyev SRC השלים רק טיוטת עיצוב בנושא זה. על פי הנתונים שהוכרזו במהלך הקריאות האקדמיות XLII בנושא קוסמונאוטיקה בשנת 2018, נערכו מחקרי כדאיות על הפרויקט ליצירת רכב השיגור של קורונה ונערך לוח זמנים יעיל לפיתוח רקטות. נבדקו התנאים הדרושים ליצירת רכב שיגור חדש ונותחו הסיכויים והתוצאות של תהליך הפיתוח והפעולה העתידית של הרקטה החדשה.
לאחר פרץ החדשות על פרויקט קראון ב -2017 ובשנת 2018, שוב משתקפת שתיקה … סיכויי הפרויקט ויישומו עדיין אינם ברורים. בינתיים, SpaceX תציג דגימת בדיקה של רקטת הביג הפלקון החדשה שלה (BFR) החדשה לשימוש חוזר בקיץ 2019. זה עשוי לקחת שנים רבות מיצירת דגימת ניסוי ועד רקטה מן המניין, שתאשר את אמינותה וביצועיה, אך לעת עתה נוכל לקבוע: אילון מאסק וחברתו יוצרים דברים שניתן לראות ולגעת בידיים.. יחד עם זאת, רוסקוסמוס, לדברי ראש הממשלה דמיטרי מדבדב, אמור לסיים את ההקרנות ולשוחח על לאן נטוס בעתיד. אתה צריך לדבר פחות ולעשות יותר.
