Bildiğiniz gibi, Rusya'nın uzay araştırma, keşif ve kullanımı alanındaki çıkarlarını, ana hedeflerini, önceliklerini ve görevlerini tanımlayan ana belge, Nisan 2013'te Rusya Federasyonu Başkanı Vladimir Putin tarafından onaylandı. "2030 ve sonrasına kadar uzay faaliyetleri alanında Rusya Federasyonu devlet politikasının temelleri".
Bu belgeye göre, ana öncelikler, sosyo-ekonomik alanın ve ülke savunmasının çıkarları için uzay teknolojisi, teknolojileri, işleri ve hizmetlerinin geliştirilmesi ve kullanımı ile Rusya'nın kendi topraklarından uzaya garantili erişimini sağlamaktır. devletin güvenliği olarak; bilimin çıkarları doğrultusunda uzay varlıklarının yaratılması; uluslararası işbirliği çerçevesinde gezegenlere ve güneş sisteminin diğer organlarına insanlı uçuşların uygulanması için bilimsel ve teknik bir temel oluşturulması da dahil olmak üzere insanlı uçuşların uygulanması ile ilgili faaliyetler.
Bu hedeflerin uygulanması, gelecek vaat eden fırlatma araçları, yörüngeler arası römorkörler, otomatik uzay aracının (SC), yeni nesil insanlı uzay aracının hedef ve hizmet sistemlerinin oluşturulması için mevcut bilimsel, teknik ve üretim potansiyelinin kullanılması ve geliştirilmesi ile sağlanır. derin uzay ve çığır açan teknolojilerdeki faaliyetler, hedef sorunları ve üretim teknolojilerini çözmek için.
Sonuç, Rusya'nın önde gelen uzay güçlerinden biri olarak statüsünün korunması, ekonomik olarak verimli bir yörüngesel uzay aracı takımyıldızının oluşturulmasını gerektiren tüm görev yelpazesinde kendi uzay faaliyetlerini desteklemede kendi kendine yeterliliğinin doğrulanması olacaktır. Rus fırlatma araçları filosu.
Fırlatma hizmetleri pazarında istikrarlı bir konumu ve rekabet gücünü koruma ihtiyacı, öncelikle enerji yeteneklerini artırmak için uçakların teknik ve ekonomik göstergelerini iyileştirmeye yönelik bir teşviktir.
Tüm bu faktörler, Rus kozmonotiğinin ekonomik açıdan en başarılı ürünü olan ağır sınıf fırlatma aracı "Proton" örneğinde en açık şekilde ortaya çıktı. Proton roketinin uluslararası fırlatma hizmetleri pazarına fırlatılması ve GKNPT'lerin im. MV Khrunichev, 90'larda ve "sıfırda" hayatta kalmak ve endüstriyel işbirliğini sürdürmek, Rus yörünge uzay aracı grubunun bakımını ve uluslararası projelere katılımını sağlamak.
Rekabet ölçeklerinde yük
FKP-2025'te hangi SV'nin geliştirileceğini belirlemek için, fırlatma aracının enerji yeteneklerinin, çalışma yörüngesine başlatılan yükün kütlesi tarafından belirlendiğini anlamak gerekir. Çoğu zaman, tamamen doğru olmasa da, AG enerjisi değerlendirilirken, 200 kilometre yükseklikte ve fırlatma noktasının enlemine eşit bir eğime sahip alçak bir dünya yörüngesi kullanılır. Uzay aracının çalışması için bu yörünge çalışan bir yörünge olarak kullanılmaz, çünkü atmosferin yavaşlaması nedeniyle uzay aracının üzerindeki bulunma süresi bir haftayı geçmez. Uzay aracı çeşitleri arasında, sabit yörüngede çalışan telekomünikasyon uzay araçları için en pahalı ve kaynak yoğun pazar.
Telekomünikasyon uzay aracının ticari lansmanlarının iki özelliği vardır. Ticari uzay araçlarının kütlesi, federal programlar kapsamında fırlatılanlardan daha hızlı büyüyor. Ancak grafikte görebileceğiniz gibi, ticari uzay aracının kütlesi bile sınırsız olmaktan uzaktır ve fırlatılmaları için SLS tipinde bir süper ağır sınıf LV (STK LV) gerekli değildir.
Ticari fırlatmaların balistik tasarımında da farklılıklar vardır. Öyle oldu ki, yerli uzay araçlarının aksine, yabancı uzay araçları hemen sabit bir yörüngeye değil, orta yüksek apoje bir "standart coğrafi transfer yörüngesine" kondu. Üzerindeki LV'den ayrılan uzay aracı, yörüngenin zirvesinde yaklaşık beş saatlik bir balistik duraklamanın ardından, kendi itme sistemi yardımıyla, durağan bir yörüngenin oluşmasını sağlayan bir itki üretiyor. Yakıt tüketimini hesaba katarak, ara jeosenkron transfer yörüngesine başlatılan yükün kütlesi, çalışma yörüngesinden, yani sabit olandan yaklaşık 1,6 kat daha büyük olmalıdır.
Ancak Proton'a dönelim - sadece fırlatma hizmetleri pazarında rekabet gücünü koruma ihtiyacı, Proton LV'nin ticari lansmanlarından elde edilen fonlar pahasına modernizasyonunun dört aşamasını gerçekleştirmenin nedeni haline geldi - Proton-K'nin ilk versiyonundan Proton-M'ye ve yeni Üst Aşama (RB) Briz-M'nin Proton fırlatma aracı için geliştirme, bu da yerdurağan yörüngeye teslim edilen yükün kütlesini 2, 6 tondan 3,5 tona ve yerdurağan yörüngeye yükseltmeyi mümkün kıldı. transfer yörüngesi - 4,5 ila 6, 3 ton. Ancak Proton taşıyıcısı ne kadar iyi olursa olsun, fırlatmaları Rusya topraklarından yapılmamaktadır. Askeri füzelerde kullanılan ve birinci, en yüksek tehlike sınıfına ait maddelere ait oldukça zehirli bir heptil olan Proton için yakıt tedarikinde de sorunlar var.
Ülkenin liderliği, endüstriye topraklarından uzaya garantili erişim sağlama görevini verdi - uzay aracı fırlatmaları, Rusya'da geliştirilen ve üretilen roketler tarafından yapılmalıdır. Ek olarak, zehirli yakıt kullanımını ortadan kaldırarak fırlatmaların çevre güvenliğini artırmak gerekir.
Bu görevler, telekomünikasyon ve meteorolojik uzay aracının ve uzay aracının jeostatik yörüngeye garantili fırlatılmasını sağlayacak, devletin savunmasını ve güvenliğini sağlayacak, ağır sınıf bir fırlatma aracı "Angara" yaratma programı tarafından çözülmelidir.
Ne yazık ki, "Angara" fırlatma aracı oldukça uzun bir süredir yaratıldı. Ağır sınıf bir uzay roketi kompleksi (SRS) projesinin geliştirilmesine ilişkin Rusya Federasyonu hükümetinin kararnamesi, LV'nin ilk lansmanından 22 yıl önce düzenlenen bir yarışmanın sonuçlarına dayanarak kabul edildi. Program için gerçek finansman 2005'ten sonra başladı. 2014'te iki başarılı test lansmanı gerçekleştirmeyi ve 2016'dan itibaren hedef yüklerle LV lansmanlarını planlamayı mümkün kıldı. Plesetsk kozmodromundan fırlatıldığında, kriyojenik RB KVTK ile Angara-A5 fırlatma aracının enerjik yetenekleri, 4,5 ton ağırlığındaki bir yükün sabit bir yörüngeye ve 7,5 tonluk bir yükün standart bir coğrafi yörüngeye fırlatılmasını sağlayacaktır (Briz kullanırken -M RB - sırasıyla 2, 9 ve 5, 4 ton).
Angara uzay aracı Vostochny kozmodromunda konuşlandırıldığında, Angara-A5 fırlatma aracının KBTK'nın oksijen-hidrojen RB'sine sahip enerjik yetenekleri, beş tona kadar bir yükün sabit bir yörüngeye fırlatılmasını sağlayacak ve sekiz tonluk bir coğrafi yörüngeye. Bu enerji rezervi, yakın gelecekte federal programlar kapsamında uzay aracının fırlatılması için yeterlidir, ancak daha yüksek yük kapasitesine sahip yeni yabancı ağır sınıf fırlatma araçları - Delta-IVH, Ariane-5ECA ve Atlas ile üst fiyat aralığındaki uzay aracının fırlatılması için rekabete izin vermez. -5. Özellikle, 500 serisinin Atlas-5 fırlatma aracı, jeo-aktarım yörüngesine 8,7 tona kadar fırlatır ve ABD Savunma Bakanlığı uzay aracını (Delta-IVH) fırlatmak için kullanılan fırlatma araçlarının en güçlüsü 13'e kadar kütleye sahip bir yükün jeo-aktarım yörüngesine fırlatılmasını sağlar. 1 ton.
Roskosmos STC, kara araçlarının enerji yetenekleri için önceliklerin ve gereksinimlerin yanı sıra uzay hizmetleri pazarının durumunun kapsamlı bir analizinden sonra, umut verici bir uzay aracının fırlatılması da dahil olmak üzere uzaydaki sorunları çözmek için şunları belirledi: sabit bir yörüngeye en az yedi tonluk ve sabit bir yörüngeye 12 ton kütle, Alçak dünya yörüngesine en az 35 tonluk yük yerleştirebilen bir fırlatma aracı.
Böyle bir fırlatma aracı - "Angara-A5V", "Angara-A5" fırlatma aracının oksijen-gazyağı üçüncü aşamasının yeni bir tasarımın oksijen-hidrojen aşaması ile değiştirilmesiyle oluşturulabilir."Angara-A5V" fırlatma aracı, oluşturulan "Angara-A5" fırlatma aracıyla, yer alanı altyapı tesisleri dahil olmak üzere maksimum düzeyde birleştirilmiştir. Enerji yetenekleri açısından, Angara-A5V fırlatma aracı, Ariane-6 (Avrupa), Vulcan (ABD), CZ-5 (Çin) ve N-3 (Japonya) gibi şu anda geliştirilmiş olan ve artan yüke sahip yabancı fırlatma araçlarına karşılık gelecektir.) ve yakın gelecekte, Rus ağır sınıf uzay araçlarının dünya uzay hizmetleri pazarındaki rekabet gücünü sağlayacaktır.
Sıvı yakıtlı roket motorlu (LPRE) ağır fırlatma araçlarımız "Proton-M" ve "Angara-A5", hem itme-ağırlık oranı hem de belirli yörüngelere fırlatılan yük kütleleri bakımından yabancı fırlatma araçlarıyla orantılıdır.
Gazlı veya gazsız
Şu anda, yerli SV filosu, Rokot hafif sınıf fırlatma aracı, Fregat füze fırlatıcılı Soyuz orta sınıf fırlatma aracı ve DM ve Briz-M füze fırlatıcılı Proton ağır sınıf fırlatma aracından oluşmaktadır.
Yakın gelecekte, "heptyl" fırlatma araçları "Rokot" ve "Proton", "Angara" ailesinin çevre dostu fırlatma araçlarının yerini alacak. Aynı zamanda, seri Angara-A5 fırlatma araçlarının teknolojisinin geliştirilmesi ve maliyetinin düşürülmesi öngörülmektedir. “Heptyl” RB “Fregat”ın çevre dostu bileşenler kullanılarak küçük boyutlu bir RB “ML” ile değiştirilmesi de planlanmaktadır. Ayrıca, Soyuz fırlatma aracının yerli roketinin emektarının, Phoenix geliştirme çalışmasının bir parçası olarak yaratılan gelecek vaat eden bir orta sınıf fırlatma aracıyla değiştirilmesi planlanıyor. Geliştirilmesi sırasında, roket yakıtı olarak sıvılaştırılmış doğal gazın (LNG) kullanılması da dahil olmak üzere operasyonel özelliklerde bir artış sağlayan umut verici teknolojilerin uygulanması planlanmaktadır.
Boş alan
LNG neden ilginç? Ana avantaj, motor yanma odasındaki (250-260'tan 160-170 atmosfere) çalışma basıncındaki radikal bir düşüş nedeniyle fırlatma aracının tahrik sisteminin (PS) maliyetini hafif bir düşüşle azaltmanın temel olasılığıdır. (≈4%) boşluğa özgü dürtüde artış. İkinci parametredeki bir artış, LNG'nin yoğunluğunun keroseninkinin yarısı kadar olmasına rağmen, AG aşamalarının elde edilen enerji ve kütle özelliklerinin korunmasına izin verir. LNG tarafından beslenen sıvı yakıtlı roket motorlarının bir özelliği, acil durumların hızlı patlayıcı gelişimine daha az eğilimli olan bir kurtarma planının motorunu geliştirme olasılığıdır. Genel olarak, ön teknik ve ekonomik değerlendirmeler, LNG için sevk sistemlerinin maliyetinde, mevcut yüksek basınçlı gazyağı roket motorlarına dayalı sevk sistemlerine kıyasla yaklaşık 1,5 kat daha az bir düşüş beklemenin mümkün olduğunu göstermektedir. araçları fırlatın.
Süper ağır bir fırlatma aracı yaratma deneyimini değerlendirirken, Energia - Buran'ın şüphesiz yerli roket teknolojisinin zirvesi, organizasyon, kaynak konsantrasyonu, yeni yapısal ve ısı geliştirmedeki başarılar açısından olağanüstü bir program olduğu belirtilmelidir. -koruyucu malzemeler, güçlü gazyağı ve hidrojen motorları oluşturmak için teknolojiler, büyük hacimli sıvı hidrojen üretimi ve nakliyesi, hipersonik aerodinamik vb. Tüm ülke bunun için çalıştı, ancak devletin konuşlandırma araçları, güçleri ve hedefleri yoktu. bu uzay sistemi yörüngede. Aynı zamanda, "Energia" - "Buran" kompleksinin oluşturulması üzerine 10 yılı aşkın bir süredir, uzay faaliyetleri için ayrılan fonların üçte birinden fazlası harcandı ve bu da diğer alanlarının uygulanmasının etkinliğini etkiledi.
Bu dönemde Avrupa Uzay Ajansı (ESA) Ariane-4 orta sınıf LV'yi geliştirdi ve fırlatmaya başladı. Bu rokete sahip Arianspace şirketi, jeotransfer yörüngesine ticari fırlatma pazarının yarısından fazlasını işgal etti ve para kazandıktan sonra, hala ESA'nın uzay programlarının uygulanmasını sağlayan ve yüzde 40'ın üzerinde tutan ağır sınıf fırlatma aracı Ariane-5'i yarattı. fırlatma hizmetleri için dünya pazarının.
"VPK" gazetesi (No. 27) şunları yazdı: "… Pentagon, Rusya'nın modern süper ağır fırlatma araçlarının yaratılmasından nasıl daha da uzağa götürüldüğünü izleyerek derin bir tatmin duygusu hissetmeli", ancak tahminlere göre Pentagon'un öngörülebilir gelecekte tüm askeri görevleri, gezegenler arası uçuşlar için oluşturulan fırlatma aracı SLS'yi değil, Delta IVH ve Atlas-5 tipi ağır sınıf fırlatma araçlarını kullanarak çözeceğini gösteriyor. 25 tonluk Angara-A5 fırlatma aracı ile 130 tonluk SLS fırlatma aracının enerji yeteneklerini karşılaştırmak yanlış - bu, "130 tonluk bir damperli kamyon KamAZ'dan daha serin ve Gazelle bir makine değil" demek gibi bir şey. herşey." Hiç değil: herhangi bir araç - bir araba veya roket, etkili olması için enerji kapasitesinin üst sınırına yakın çalıştırılmalıdır. Fırlatma aracı boş sürülürse, faydalı yükün fırlatılmasının birim maliyeti artar ve bu, fırlatma aracı verimliliğinin ana göstergelerinden biridir. Bu nedenle, devletin süper güçlü bir fırlatma aracına değil, belirli yükler için çeşitli faydalı yüklerden oluşan optimum şekilde dengelenmiş bir SV filosuna ihtiyacı var. LV için böyle bir yük yoksa, Energia'nın kaderini paylaşma riski vardır. Bu arada, Ay'a yapılan görevin sonunda iki Satürn-5 roketinin, NASA ve ABD Savunma Bakanlığı tarafından kendilerine bir yük bulamadan bir müzeye gönderilmesi önemli.
STK fırlatma aracının hedeflenen kullanımı konusu, Roskosmos STC'sinde ele alındı - 2030-2035'ten önce 50-70 ton ağırlığındaki mono-kargoların fırlatılmasına gerek olmadığı sonucuna vardılar. Rus uzay endüstrisinin öncelikleri, tekrar ediyoruz, "Uzay faaliyetleri alanındaki devlet politikasının temelleri …" bölümünde tanımlanmıştır. Birincil görevler, bilimsel, sosyo-ekonomik ve ikili amaçlar için yörünge uzay aracı gruplarının geliştirilmesidir.. Bu nedenle, süper ağır bir fırlatma aracı geliştirme yönünde, Roskosmos NTS, 2025 yılına kadar kendisini bilimsel ve teknik bir temel oluşturma ve gelecek vaat eden teknolojilerin geliştirilmesi ile sınırlamaya karar verdi.
Kabul edilmelidir ki, şu anda Rus yörünge uzay aracı grubunun durumu, hafifçe söylemek gerekirse, en müreffeh değildir. Özellikle, Dünya uzaktan algılama (ERS) uzay aracının bir takımyıldızı yalnızca yedi uzay aracından oluşur ve yerli tüketicilerin ihtiyaçlarını yüzde 20-30 düzeyinde karşılarken, ABD, Avrupa ülkeleri ve Çin'in ERS takımyıldızları birden fazla uzay aracından oluşur. Her biri, radar menzili de dahil olmak üzere Dünya'nın küresel kontrol yüzeyini sağlayan 35 uzay aracı. Hindistan'da bile, ERS uydu takımyıldızı 17 uydu içerir. FKP-2025 fonlarının her şeyden önce gitmesi gereken yer burasıdır - özellikle Uzak Kuzey Sibirya için önemli olan tüm hava koşullarında yüksek uzaysal çözünürlüğe sahip uzay aracı da dahil olmak üzere iletişim uzay aracı, navigasyon, uzaktan algılama, meteorolojinin geliştirilmesinde, Arktik ve Uzak Doğu.
Balistik hesaplamaların gösterdiği gibi, Vostochny kozmodromundan başlatıldığında, yükseltilmiş bir kriyojenik RB KBTK-V ile Angara-A5V LV'nin optimize edilmiş versiyonu, sabit bir transfer yörüngesine 11, 9 tona ve 7'ye kadar bir yük sağlayacaktır., 2 tonluk bir coğrafi yörüngeye ve ayrıca dört fırlatma şeması kullanarak insanlı ay programının ilk aşamasını uygulama olasılığı (bkz. ay iniş ve kalkış kompleksi (LPVK) ve insanlı ulaşım aracı (PTK) yörüngeye yerleştirmeleri ile Ay'ın yapay uydusu (OISL) ve ardından LPVK'nın Ay yüzeyinde bir ekiple inişi.
Tipik bir çift fırlatma, bir PTC veya LPVK'nin bir parçası olarak bir balistik yörüngeye bir yükün fırlatılmasını ve üzerinde geliştirilen "DM" römorkör (MOB1) temelinde oluşturulan küçük bir interorbital oksijen-kerosen römorkörünü (MOB2) içerir. RB KVTK rezervinin temeli.38 tondan fazla fırlatma ağırlığına sahip MOB1, Angara-A5V LV'nin ikinci lansmanı ile ek lansman ile şemaya göre piyasaya sürüldü. Alçak dünya yörüngesine kenetlendikten ve evrelemeden sonra, monte edilen ay arası yörüngesel uzay aracı, MOB1'in gücü nedeniyle önce oldukça eliptik bir yörüngeye yerleştirilir. Yakıt bittikten sonra hidrojen MOB1 ayrılır ve gazyağı MOB2 kalkış yörüngesinin oluşumunu tamamlar. Ayrıca, MOB2, Ay'a uçuşta yörünge düzeltmesi ve yükün ay çevresindeki yörüngeye aktarılmasını sağlar. FKP-2025 projesi, belirtilen fonlar üzerinde çalışmayı sağlar.
Tabii ki, çoklu fırlatma şeması oldukça karmaşıktır, en yüksek koordinasyonu gerektirir: başlangıç ekibi, bir saat gibi iki fırlatıcı üzerinde aynı anda çalışmalıdır. Ön teknik ve ekonomik değerlendirmeler, ay insanlı programının ilk aşamasında, özel bir süper ağır 80 tonluk fırlatma aracı yerine 35 tonluk bir sınıfın artan yüküne sahip çok amaçlı bir fırlatma aracının kullanılmasının, azaltmayı mümkün kılacağını göstermektedir. finansal maliyetler bir büyüklük mertebesinden daha fazladır ve tasarruf edilen kaynaklar, yerel yörünge uzay aracı gruplamasının geliştirilmesi için kullanılabilir.sosyo-ekonomik, bilimsel ve ikili kullanım.
Fırlatma aracının bir parçası olarak katı yakıtlı güçlendiricilerin (TTU) kullanımına gelince, burada, sıvı yakıtlı roket motorlarına kıyasla katı yakıtlı roket motorlarının (katı yakıtlı roket motorları) yalnızca avantajlara değil, aynı zamanda dezavantajlar - ~ yüzde 10–30 oranında azaltılmış belirli bir itme darbesi, tasarımın en kötü ağırlık mükemmelliği, bir yakıt şarjının üretim ve ekipmanının yangın ve patlama tehlikesi, çalışma süresinde sınırlama, çekiş kontrolü, başlangıçtaki sıcaklık koşulları, yanma ürünlerinin çevreye zararlı etkileri. Ek olarak, katı yakıtlı roket motorlu bir fırlatma aracının sıvı yakıtlı roket motorlu bir fırlatma aracına kıyasla yüzde 30-40 daha yüksek maliyetini ve üretim, teknolojik gelişme için önemli fonlara yatırım yapma ihtiyacını hesaba katmak gerekir. ve büyük katı yakıtlı roket motorları oluşturmak için test tesisleri.
Fırlatma aracının bir parçası olarak büyük katı yakıtlı roket motorlarının kullanılması, yerel projelerde tekrar tekrar değerlendirilmiştir, ancak yukarıdaki faktörler dikkate alınarak, alternatiflerin karşılaştırılmasına dayalı olarak, seçim her zaman sıvı yakıtlı motorlar lehine yapılmıştır. Rusya, Amerika Birleşik Devletleri de dahil olmak üzere müşteriler tarafından satın alınan seyir roket motorlarının geliştirilmesinde ve üretiminde liderdir. FKP-2025 projesinde, yaklaşık 100 tonluk bir itme gücüne sahip katı bir fırlatma yakıtı yaratma teknolojisinin de test edilmesi planlanmaktadır. Örneğin, aynı "Phoenix" de gelecek vaat eden fırlatma araçlarında katı yakıtlı roket motorlarının kullanılmasının fizibilitesi, ayrıntılı bir analizin sonuçlarına dayanarak daha sonra belirlenecektir.
Sonuç olarak: FKP-2025 projesinin geliştirilmeye devam edilebileceği açıktır, ancak fırlatma araçlarının geliştirilmesi açısından bu belge oldukça dengelidir, gerçek durumu yansıtır ve gelişme beklentilerini belirler. Bu sektör, 2025 yılına kadar sanayinin, uzay faaliyetlerinin belirlenmiş öncelikleri ve devlet tarafından finansmanı için fırsatlar dikkate alınarak.
