תוכניות הירח והמאדים של רוסיה זקוקות לרכבי משלוח סופר כבדים
כיום, חדירה לחלל עמוק, המוצהרת בתוכניות החלל המתקדמות הרוסיות והאמריקאיות, בדומה לפעילות בחלל הקרוב לכדור הארץ, קשורה קשר בל יינתק יצירת מערכות תחבורה אמינות, חסכוניות ורב תכליתיות. יתר על כן, הם חייבים להתאים לפתרון מגוון רחב מאוד של משימות אזרחיות וצבאיות. ככל הנראה, רוסיה צריכה לשים לב ליצירת תחבורה כבדה בחלל רב פעמי.
כיום, מחשבת החלל הרוסית כיוונה את עצמה סוף סוף למסע משלוחים למרחקים ארוכים. אנחנו מדברים על חקר שלב אחר שלב של הירח - תוכנית שלא הוחזרה במשך 40 שנה. בעתיד הרחוק - טיסות מאוישות למאדים. במקרה זה, לא נדון בתוכניות האמורות, אך נציין כי לא נוכל להסתדר בלי רכבי שיגור כבדים המסוגלים לשגר מאות טונות של מטען למסלול נמוך.
אנגרה ויניסיי
גם ההיבט הצבאי לא הולך לשום מקום. המרכיב הבסיסי של מערכת ההגנה מפני טילים בחלל האמריקאית, שכבר הפכה למעשה למציאות, תהיה מערכת תחבורה המסוגלת להעביר פלטפורמות לחימה רבות, לווייני תצפית ובקרה למסלול כדור הארץ. הוא אמור גם לספק מניעה ותיקון של כלי רכב אלה ישירות בחלל.
באופן כללי תוכננה מערכת של פוטנציאל אנרגיה עצום. אחרי הכל, רק פלטפורמת לחימה אחת עם לייזר מימן פלואוריד של 60 מגה -ואט יש משקל מוערך של 800 טון. אך האפקטיביות של נשק אנרגיה מכוון יכולה להיות גבוהה רק אם פלטפורמות מרובות כאלה נפרסות במסלול. ברור כי מחזור המטען הכולל של הסדרה הבאה של "מלחמת הכוכבים" יסתכם בעשרות אלפי טונות, אותן יש להעביר באופן שיטתי לחלל הקרוב לכדור הארץ. אבל זה לא הכל.
כיום, מתחמי סיור בחלל ממלאים תפקיד מרכזי בשימוש בנשק מדויק במיוחד על פני כדור הארץ. זה מאלץ את ארצות הברית ורוסיה להגדיל ולשפר כל הזמן את קיבוצי המסלול שלהן. יתר על כן, אופי ההייטק של החלליות בו זמנית דורש מתן תיקון מסלול שלהן.
אבל בחזרה לנושא הירח. בסוף ינואר, כאשר תוכניות למחקר מקיף על הירח עם סיכוי לפרוס שם בסיס מיושב, דיבר ראש תאגיד החלל הביתי אנרג'יה, ויטאלי לופוטה, על האפשרות של טיסה לירח נקודת מבט של רכבי שיגור.
שליחת משלחות לירח אינה אפשרית ללא יצירת רכבי שיגור סופר כבדים עם כושר מטען של 74-140 טון, בעוד שרקטת הפרוטון הרוסית החזקה ביותר מכניסה 23 טון למסלול. "כדי לטוס לירח ולחזור חזרה, אתה צריך שיגור דו שיגור-שתי רקטות בעלות יכולת נשיאה של 75 טון, טיסת שיגור חד לירח וחזרה ללא נחיתה היא 130–140 טון. אם ניקח רקטה של 75 טון כבסיס, אז משימה מעשית לירח עם נחיתה היא תכנית שמונה שיגורים. אם לרקטה יש כושר נשיאה של פחות מ -75 טון, כפי שהם מציעים - 25-30 טון, אז הפיתוח של אפילו הירח הופך לאבסורדי ", אמר לופוטה, נאם בכנס המלכות באוניברסיטה הטכנית של באומן מוסקבה.
דניס ליסקוב, מזכירת המדינה, סגנית ראש רוסקוסמוס, דיברה על הצורך להחזיק נשא כבד באמצע מאי. לדבריו, כרגע רוסקוסמוס, יחד עם האקדמיה הרוסית למדעים, מכינים תוכנית לחקר חלל, שתהפוך לחלק בלתי נפרד מתוכנית החלל הפדרלית הבאה של רוסיה לשנים 2016–2025. "כדי לדבר באמת על טיסה לירח, אנו זקוקים למוביל ברמה כבדה במיוחד עם כושר נשיאה של כ -80 טון. עכשיו הפרויקט הזה נמצא בשלב הפיתוח, בעתיד הקרוב נכין את המסמכים הדרושים כדי להגיש אותם לממשלה ", הדגיש ליסקוב.
עד כה, הרקטה הרוסית הגדולה ביותר בפעולה היא הפרוטון, עם מטען של 23 טון במסלול נמוך ו -3.7 טון במסלול גיאו -סטציונרי. רוסיה מפתחת בימים אלה את משפחת הטילים אנגרה עם קיבולת מטען של 1.5 עד 35 טון. לרוע המזל, יצירת טכנולוגיה זו הפכה לבנייה של ממש לטווח ארוך וההשקה הראשונה נדחתה במשך שנים רבות, כולל בשל חילוקי דעות עם קזחסטן. כעת צפוי ש"אנגרה "תטוס בתחילת הקיץ מקוסמודרום פלסצק בתצורת אור. לדברי ראש רוסקוסמוס, יש תוכניות ליצור גרסה כבדה של האנגרה, המסוגלת להשיק מטען של 25 טון למסלול נמוך.
אך אינדיקטורים כאלה, כפי שאנו רואים, רחוקים מלהספיק ליישום תכנית הטיסות הבין -כוכביות וחקר החלל העמוק. בראש Royal Readings אמר ראש רוסקוסמוס, אולג אוסטפנקו, כי הממשלה מכינה הצעה לפיתוח רקטה סופר כבדה המסוגלת לשגר מטען במשקל של מעל 160 טון למסלול נמוך. "זהו אתגר של ממש. במונחים של נתונים גבוהים יותר, "- אמר אוסטפנקו.
קשה לומר עד כמה תוכניות אלה יהפכו למציאות. עם זאת, לתעשיית הרקטות המקומית יש עתודה מסוימת ליצירת הובלות שטח כבדות. בסוף שנות השמונים ניתן היה ליצור מכונית שיגור כבדה המניעה נוזלים אנרג'יה המסוגלת להשיק מטען במשקל של עד 120 טון למסלול נמוך. אם אנחנו מדברים על החייאה מלאה של תוכנית זו, זה עדיין לא הכרחי, אז בהחלט יש טיוטות של דגמים של מנשא כבד המבוסס על אנרג'יה.
ניתן להשתמש בחלקו העיקרי של אנרג'יה על הרקטה החדשה - ה- RD -0120 LPRE שהופעל בהצלחה. למעשה, פרויקט של רקטה כבדה באמצעות מנועים אלה קיים במרכז החלל חרוניצ'וב, שהוא הארגון הראשי לייצור רכב השיגור הכבד היחיד שלנו, פרוטון.
אנו מדברים על מערכת התחבורה Yenisei-5, שפיתוחה החל כבר בשנת 2008. ההנחה היא כי הרקטה באורך של 75 מטר תצויד בשלב הראשון עם שלושה חמצן-מימן LPRE RD-0120, אשר ייצורו הושק על ידי לשכת התכנון Voronezh של אוטומציה כימית בשנת 1976. לדברי מומחי מרכז חרוניצ'וב, לא יהיה קשה לשחזר תוכנית זו, ובעתיד ניתן יהיה לעשות שימוש חוזר במנועים אלה.
עם זאת, מלבד היתרונות הברורים, ליניסאי יש חיסרון אחד משמעותי, בכנות, כיום - בלתי נמנע - ממדים. העובדה היא שעל פי התוכניות, העומס העיקרי של שיגורים עתידיים ייפול על הקוסמודרום של ווסטוצ'ני שנבנה במזרח הרחוק. בכל מקרה, נשאים מבטיחים כבדים וסופר כבדים אמורים להישלח משם לחלל.
קוטר השלב הראשון של רקטת Yenisei-5 הוא 4, 1 מטר ואינו מאפשר את הובלתה ברכבת, לפחות ללא מודרניזציה נפחית ויקרה מאוד של תשתית הכבישים. בשל בעיות בתחבורה, היה צורך בהזמן להטיל מגבלות על קוטר הבמות העיקריות של רקטת Rus-M, שנותרה על לוחות השרטוט.
בנוסף למרכז החלל חרוניצ'וב, תאגיד רקטות וחלל אנרג'יה (RSC) היה מעורב גם בפיתוח מנשא כבד. בשנת 2007 הם הציעו פרויקט של רכב שיגור שמשתמש, בין השאר, בפריסה של רקטת אנרג'יה. רק המטען ברקטה החדשה הונח בחלקו העליון, ולא במיכל הצדדי, כמו בקודמו.
הטבה והיתכנות
האמריקאים, כמובן, אינם גזירה עבורנו, אך הובלתם הכבדה, שפיתוחה כבר נכנס למקטע הביתי, מרמזת על שימוש חוזר חלקי. הקיץ מתכננת חברת SpaceX הפרטית לשגר את השיגור הראשון של הפלקון היבי החדש, הרקטה הגדולה ביותר ששוגרה מאז 1973. כלומר, מאז תקופת תוכנית הירח האמריקאית עם שיגורים של המוביל הענק סאטורן -5, שיצר אביו של רכבי השיגור האמריקאים, ורנר פון בראון. אבל אם הרקטה הזו נועדה אך ורק למסירת משלחות לירח והיתה חד פעמית, הרי שניתן כבר להשתמש בחלל החדש למסע מאדים. בנוסף, הוא מתוכנן לחזור לשלבי תחזוקה של כדור הארץ כמו רקטת Falcon 9 v1.1 (R - לשימוש חוזר, לשימוש חוזר).
מעבורות החלל שוב מבוקשות
השלב הראשון של רקטה זו מצויד בתמוכות נחיתה המשמשות לייצוב הרקטה ולנחיתה רכה. לאחר ההפרדה, השלב הראשון מואט על ידי הפעלה קצרה של שלושה מתשעת המנועים כדי להבטיח כניסה לאטמוספירה במהירות מקובלת. כבר ליד פני השטח, המנוע המרכזי מופעל, והבמה מוכנה לנחיתה רכה.
מסת המטען שהטיל Falcon Heavy יכול להרים היא 52,616 קילוגרם, שהם בערך פי שניים מרקטות כבדות אחרות - דלתא IV הכבדה האמריקאית, אריאן האירופית והמצעד הארוך הסיני - יכולות להרים.
שימוש חוזר, כמובן, מועיל במקרה של עבודת שטח בתדירות גבוהה. מחקרים הראו כי השימוש במתחמים חד פעמיים הוא רווחי יותר ממערכת הובלה רב פעמית בתוכניות בשיעור של לא יותר מחמש שיגורים בשנה, בתנאי שההתנכרות של שטחים לשדות הסתיו של חלקים המפרידים תהיה זמנית, ולא קבוע, עם אפשרות לפינוי האוכלוסייה, בעלי החיים והציוד מאזורים מסוכנים. …
הסתייגות זו נובעת מהעובדה שעלות רכישת הקרקע מעולם לא נלקחה בחשבון בחישובים, מכיוון שעד לאחרונה, הפסדים בדחייה או אפילו עם פינוי זמני מעולם לא פוצו ונשארו קשים לחישוב. והם מהווים חלק משמעותי בעלות ההפעלה של מערכות טילים. עם קנה מידה של יותר מ -75 השקות ב -15 שנים, למערכות רב פעמיות יש יתרון, וההשפעה הכלכלית של השימוש בהן עולה עם המספר.
בנוסף, המעבר מרכבים חד פעמיים לשיגור מטענים כבדים למכשירים רב פעמיים מוביל להפחתה משמעותית בייצור הציוד. לכן, כאשר משתמשים בשתי מערכות חלופיות בתוכנית חלל אחת, מספר הבלוקים הנדרש מצטמצם פי ארבע עד חמש פעמים, מספר גופי הבלוקים המרכזיים - ב- 50, מנועים נוזליים לשלב השני - בתשע פעמים. לפיכך, החיסכון בהפחתת היקפי הייצור בעת שימוש ברכב שיגור לשימוש חוזר שווה בערך את עלות בנייתו.
עוד בברית המועצות נערכו חישובים של עלויות האחזקה לאחר הטיסה ותיקון ושיקום של מערכות לשימוש חוזר. השתמשנו בנתונים העובדתיים הקיימים שהגיעו ליזמים כתוצאה מבדיקות ספסלים וטיסה, כמו גם הפעלת מסגרת החללית של בוראן עם ציפוי מגן חום, מטוסים ארוכי טווח, מנועים נוזליים לשימוש רב. מסוג RD-170 ו- RD-0120.על פי תוצאות המחקר, עלויות האחזקה ותיקוני לאחר הטיסה הן פחות מ -30 % מעלות הייצור של יחידות רקטות חדשות.
למרבה הפלא, רעיון השימוש החוזר בא לידי ביטוי עוד בשנות העשרים בגרמניה, שנמחץ על ידי אמנת ורסאי, שאיחדה את הקהילה הטכנית האירופית, שנתקפה בקדחת רקטות. ברייך השלישי בשנים 1932-1942, בהנהגתו של אייגן זנגר, פותח בהצלחה פרויקט להפצצת טילים. הוא היה אמור ליצור מטוס שבאמצעות עגלת שיגור מסילה יאיץ למהירות גבוהה, ואז יפעיל מנוע רקטות משלו, יעלה מתוך האטמוספירה, משם הוא ירקו דרך השכבות הצפופות של האטמוספירה. טווח ארוך. המכשיר היה אמור להתחיל ממערב אירופה ולנחות בשטח יפן, הוא נועד להפציץ את שטח ארצות הברית. הדיווחים האחרונים על פרויקט זה הופסקו בשנת 1944.
בשנות ה -50 בארצות הברית שימש תמריץ לפיתוח פרויקט מטוס חלל שקדם למטוס הרקטות Dyna-Sor. בברית המועצות, הצעות לפיתוח מערכות כאלה נשקלו על ידי יעקובלב, מיקויאן ומיאשישב בשנת 1947, אך לא זכו לפיתוח בשל מספר קשיים הקשורים ביישום טכני.
עם ההתפתחות המהירה של הרקטות בסוף שנות ה -40 - תחילת שנות ה -50, הצורך להשלים עבודות על מפציץ רקטות מאויש נעלם. בתעשיית הטילים נוצר כיוון של טילי שיוט מסוג בליסטי, שמבוסס על התפיסה הכללית של השימוש בהם, מצאו את מקומם במערכת ההגנה הכללית של ברית המועצות.
אבל בארצות הברית, עבודת מחקר על מטוס רקטות נתמכה על ידי הצבא. באותה תקופה האמינו שמטוסים או מטוסים קונבנציונליים עם מנועי סילון אוויר הם האמצעי הטוב ביותר להעברת מטענים לשטח האויב. פרוייקטים לתכנית הטילים הרחפים של נבאחו נולדו. בל מטוסים המשיכה לחקור את מטוס החלל על מנת להשתמש בו לא כמפציץ, אלא ככלי סיור. בשנת 1960 נחתם חוזה עם בואינג לפיתוח מטוס טיול תת-עירוני דאינה-סור, שהיה אמור להיות משוגר עם רקטת טיטאן -3.
עם זאת, ברית המועצות חזרה לרעיון של מטוסי חלל בתחילת שנות ה -60 והשיקה עבודה בלשכת העיצוב של מיקויאן על שני פרויקטים של כלי רכב תת -עירוניים בבת אחת. הראשון תכנן מטוס מגביר, השני - רקטת סויוז עם מטוס מסלול. מערכת החלל הדו-שלבית נקראה Spiral או Project 50/50.
ספינת הרקטות במסלול שוגרה מגב מטוס רב עוצמה מסוג Tu-95K בגובה רב. מטוס הרקטות "ספיראלי" על מנועי רקטות מונעות נוזלים הגיע למסלול קרוב לכדור הארץ, ביצע שם עבודות מתוכננות וחזר לכדור הארץ, גלש באטמוספירה. הפונקציות של חללית מטוסים קומפקטית זו היו רחבות בהרבה מעבודה במסלול. דגם בקנה מידה מלא של מטוס רקטות ביצע מספר טיסות באטמוספירה.
הפרויקט הסובייטי סיפק יצירת מכשיר במשקל של יותר מ -10 טון עם קונסולות כנף מתקפלות. גרסה ניסיונית של המכשיר בשנת 1965 הייתה מוכנה לטיסה הראשונה כאנלוגית תת -קולית. כדי לפתור את בעיות ההשפעות התרמיות על המבנה בטיסה ואפשרויות השליטה של הרכב במהירות תת -קולית וקול -על, נבנו דגמים מעופפים, שנקראו "בור". הבדיקות שלהם בוצעו בשנים 1969-1973. מחקר מעמיק של התוצאות שהתקבלו הוביל לצורך ליצור שני מודלים: "Bor-4" ו- "Bor-5". עם זאת, קצב העבודה המואץ בתוכנית מעבורת החלל, ובעיקר, ההצלחות הבלתי מעורערות של האמריקאים בתחום זה, דרשו התאמות לתוכניות הסובייטיות.
באופן כללי, טכנולוגיית חלל רב פעמית למפתחים מקומיים היא בשום אופן לא משהו חדש ולא ידוע. אם ניקח בחשבון את האצת התוכניות לבניית מערכות לווין, תקשורת בין כוכבית וחקר חלל עמוק, אנו יכולים לדבר בביטחון על הצורך ליצור כלי שיגור לשימוש חוזר בדיוק רב, כולל רכבי שיגור כבדים.
בסך הכל, התוכניות לפיתוח טיל כבד רוסי הן אופטימיות למדי. באמצע מאי הבהיר אולג אוסטפנקו כי תוכנית החלל הפדרלית לשנים 2016–2025 עדיין תספק תכנון של רכב שיגור סופר כבד עם קיבולת מטען של 70–80 טון. "ה- FKP טרם אושר, הוא מתגבש. נפרסם אותו בעתיד הקרוב ", מדגיש ראש רוסקוסמוס.
