מערכת טילים וחלל לשימוש חוזר באתר השיגור. גרפיקה של מכון המחקר בטמפרטורות גבוהות
הבסיס לקוסמונאוטיקה הרוסית המודרנית הוא רקטות הסויוז והפרוטון, שנוצרו באמצע המאה שעברה. כמעט כל מה שמשגר לחלל מתוך קוסמודרמות רוסיות מוכנס למסלול על ידי מכונות אמינות אך מיושנות למדי. על מנת לחדש את צי הרקטות ולהבטיח את הגישה ללא תנאי של רוסיה לכל מקטעי הפעילות בחלל, מתחם הרקטות החדש ביותר של אנגרה נכנס לשלב ניסויי הטיסה. זהו אולי מכלול רקטות החלל היחיד בעולם שיש לו מגוון רחב של יכולות להעברת חלליות במשקל של 4 עד 26 טון לחלל.
עקרונות סופר כבדים
הצרכים של כלי רכב בחלל בעתיד הקרוב יענו על ידי רקטות סויוז ואנגרה, אך כושר הנשיאה שלהם אינו מספיק כדי לפתור את בעיות החקר של הירח, מאדים וכוכבי לכת אחרים של מערכת השמש. בנוסף, הם מסבכים את המצב האקולוגי באזור עמור מכיוון ששלביהם הישנים ייפלו או לתוך הטאייגה אמור או לאזור המים של ים אוחוצק. ברור שמצב זה מאולץ, זהו תשלום עבור הבטחת ריבונות המרחב של רוסיה. מה יהיה התשלום הזה אם תתקבל החלטה ליצור רקטות סופר כבדות לטיסות מאוישות לירח?
כבר היו טילים כאלה בהיסטוריה שלנו: אנרג'יה ו- N-1. עקרונות היסוד של רקטה סופר כבדה נקבעו ויושמו לפני יותר מ -50 שנה, כך שנדרש רק כסף ליצירתו. ואם תיווצר רקטה סופר כבדה בפעם השלישית, אז יצטברו כ -320 טון נוספים של מתכת פסולת עם שאריות דלק מדי שנה באזור עמור.
הרצון להפוך את הרקטות לידידותי לסביבה וחסכוני הוביל לרעיון להחזיר את שלבי הרקטות הראשונים לאתר השיגור ולהשתמש בהם מחדש. לאחר שסיימנו את הזמן המוקצב, הצעדים צריכים לרדת באטמוספירה וכשהמטוס חוזר לאתר השיגור. על פי עקרון זה תופעל מערכת הרקטות והחלל הניתנת לשימוש חוזר (MRKS).
MRKS כפי שהוא
מערכת הרקטות והחלל הניתנת לשימוש חוזר הוצגה בפני מומחים וציבור בתערוכת החלל במוסקבה בשנת 2011. המערכת מורכבת מארבעה רכבי שיגור לשימוש חוזר (MRN) עם מכלולי טילים לשימוש חוזר (VRB). ניתן להשלים את כל טווח ה- MRN עם כושר נשיאה של 25 עד 70 טון על ידי שילובים שונים של שני מודולים עיקריים: המודול הראשון הוא יחידת רקטות רב פעמיות (שלב ראשון), המודול השני הוא שלב רקטות חד פעמי.
בתצורה עם כושר נשיאה של עד 25 טון (VRB אחד ומודול אחד מהשלב השני), הרקטה הניתנת לשימוש חוזר יכולה לשגר את כל החלליות המאוישות והבלתי מאוישות מודרניות ומבטיחות. בממד של 35 טון (שני VRB ומודול אחד מהשלב השני), ה- MRN מאפשר שיגור שני לווייני תקשורת למסלול לכל שיגור, העברת מודולים של תחנות מסלול מבטיחות לחלל ושיגור תחנות אוטומטיות כבדות, שישמשו במסלול השלב הראשון של חקר הירח וחקירת מאדים.
יתרון חשוב של ה- MRN הוא היכולת לבצע שיגורים זוגיים.על מנת לשגר שני לווייני תקשורת מודרניים באמצעות רקטת אנגרה, יש לרכוש עשרה מנועי רקטות בשווי 240 מיליון רובל כל אחד. כל אחד. בעת שיגור שני אותם לוויינים באמצעות ה- MRN, ייצרך רק מנוע אחד, שעלותו מוערכת ב -400 מיליון רובל. החיסכון במנועים בלבד הוא 600%!
המחקרים הראשונים של יחידת הרקטות המתאוששות בוצעו בתחילת המאה והוצגו בתערוכת החלל לה בורג 'בצורה של הדגמת שלב הכניסה מחדש לבאיקל.
מאוחר יותר, בשלב התכנון המקדים, בוצעה עבודה בבחירת רכיבי הדלק, בפתרון בעיות החימום התרמי, הנחיתה האוטומטית ובעיות רבות אחרות. עשרות גרסאות VRB נותחו בפירוט, בוצע ניתוח טכני וכלכלי יסודי, תוך התחשבות בתרחישים שונים להתפתחות הקוסמונאוטיקה הביתית. כתוצאה מכך נקבעה גרסה של ה- MRKS, העונה באופן המלא ביותר על מכלול המשימות המודרניות והמבטיחות.
נחיתה של רכב שיגור רב פעמי עם יחידות רקטות רב פעמיות. גרפיקה של מכון המחקר בטמפרטורות גבוהות
על גז כחול
הוצע לפתור את הבעיה של מנוע רב פעמי על ידי שימוש בגז טבעי נוזלי (LNG) כדלק. גז טבעי הוא דלק זול וידידותי לסביבה, המתאים ביותר לשימוש במנועים רב פעמיים. זה אושר על ידי הלשכה לעיצוב ח'ימאש על שם א.מ. אייזייב בספטמבר 2011, כאשר נבדק מנוע טיל הגז הטבעי הראשון בעולם בעולם. המנוע פעל במשך יותר מ -3000 שניות, מה שמתאים ל -20 התנעות. לאחר פירוקו ובחינת מצב היחידות, כל הרעיונות הטכניים החדשים אושרו.
הוצע לפתור את הבעיה של חימום המבנה על ידי בחירת המסלולים האופטימליים שבהם זרימות החום אינן כוללות חימום אינטנסיבי של המבנה. זה מבטל את הצורך בהגנה תרמית יקרה.
הוצע לפתור את הבעיה של הנחיתה אוטומטית של שני מכשירי VRB ושילובם במרחב האווירי הרוסי על ידי הכללת מערכת הניווט GLONASS ומערכת מעקב אוטומטית תלויה, שלא שימשה ברקטות, בלולאת הבקרה.
אם לוקחים בחשבון את המורכבות הטכנית והחידוש של הציוד שנוצר, בהתבסס על ניסיון מקומי וזר, הצורך ביצירת מפגן טיסה, שהוא עותק מופחת של ה- VRB, מבוסס. ניתן לייצר ולצייד את המפגין בכל המערכות הסטנדרטיות המשולבות ללא כל הכנה מיוחדת לייצור. מטוס כזה יאפשר בדיקה בתנאי טיסה אמיתיים את כל הפתרונות הטכניים המרכזיים המשולבים במוצר בגודל מלא, ותפחית סיכונים טכניים וכלכליים בעת יצירת מוצר סטנדרטי.
ניתן להצדיק את עלות המפגין בשל יכולתו הייחודית לשגר אובייקטים במשקל של יותר מ -10 טון לגובה של 80 ק מ לאורך מסלול בליסטי, להאיץ אותם למהירות העולה על מהירות הקול פי 7, ולחזור אל שדה תעופה להשקה שנייה. מוצר רב פעמי שנוצר על בסיסו עשוי להיות בעל חשיבות רבה לא רק עבור מפתחי מטוסים היפר -סוניים.
פילוסופיית הגמישות
השלב הראשון הוא החלק הגדול והיקר ביותר של הרקטה. על ידי הפחתת ייצור השלבים הללו בשל השימוש החוזר בהם, ניתן להפחית משמעותית את עלויות הסוכנויות הפדרליות לשיגור חלליות. הערכות ראשוניות מראות כי לצורך יישום מוצלח של כל תוכניות החלל הקיימות והמבטיחות, כולל משלוח של תחנות בלתי מאוישות לירח ולמאדים, מספיק שיהיה צי של 7–9 גושי טילים שנכנסים שוב.
ל- MRCS יש פילוסופיה של גמישות ביחס ללוח התוכנית של החלל. לאחר שיצר MRN עם כושר נשיאה של 25 עד 35 טון, רוסקוסמוס תקבל מערכת שתפתור ביעילות את הבעיות של היום ובעתיד הקרוב. אם יש צורך לפרוס כלי רכב כבדים יותר לטיסות לירח או למאדים, יהיה ללקוח MRN בעל כושר נשיאה של עד 70 טון, שיצירתו אינה דורשת עלויות משמעותיות.
התוכנית היחידה שה- MRKS לא מתאימה לה היא תוכנית הטיסות המאוישות למאדים. אך טיסות אלה אינן אפשריות מבחינה טכנית בעתיד הנראה לעין.
כיום ישנה שאלה חשובה מהותית לגבי הסיכויים לפיתוח רכבי שיגור. מה ליצור: רקטה סופר כבדה חד פעמית, שתשמש רק בתוכניות הירח והמאדים, ואם יסתיימו, העלויות יימחקו שוב; או ליצור MRCS, שלא רק יאפשר יישום תוכניות ההשקה הנוכחיות במחיר שפחות וחצי פחות מהיום, אלא יכול לשמש גם עם שינויים מינימליים בתוכנית הירח ובתוכנית חקר מאדים?
