Günümüzde, Rus ve Amerikan ileri uzay programlarında ilan edilen derin uzaya nüfuz etme, ancak dünyaya yakın uzaydaki faaliyetler gibi, ayrılmaz bir şekilde güvenilir, ekonomik, çok işlevli ulaşım sistemlerinin oluşturulmasıyla bağlantılıdır. Ayrıca, çok geniş bir yelpazedeki sivil ve askeri görevleri çözmek için uygun olmalıdırlar. Görünüşe göre, Rusya yeniden kullanılabilir uzay ağır taşımacılığının yaratılmasına dikkat etmelidir.
Bugün, Rus uzay düşüncesi nihayet kendisini uzun mesafeli keşiflere yönlendirdi. Ayın aşamalı keşfinden bahsediyoruz - 40 yıldır geri dönmeyen bir program. Uzak gelecekte - Mars'a insanlı uçuşlar. Bu durumda, yukarıda belirtilen programları tartışmayacağız, ancak yüzlerce tonluk yükü düşük yörüngeye fırlatabilen ağır fırlatma araçları olmadan yapamayacağımızı unutmayın.
Angara ve Yenisey
Askeri yönü de hiçbir yere gitmiyor. Pratikte gerçeğe dönüşen Amerikan uzay füze savunma sisteminin temel unsuru, çok sayıda muharebe platformu, gözlem ve kontrol uydularını Dünya'nın yörüngesine ulaştırabilecek bir ulaşım sistemi olacak. Ayrıca bu araçların doğrudan uzayda önlenmesini ve onarılmasını sağlamalıdır.
Genel olarak, devasa bir enerji potansiyeli sistemi tasarlanmıştır. Sonuçta, 60 megavatlık hidrojen florür lazerli yalnızca bir savaş platformunun tahmini ağırlığı 800 tondur. Ancak yönlendirilmiş enerji silahlarının etkinliği ancak yörüngede bu tür birden fazla platform konuşlandırılırsa yüksek olabilir. Bir sonraki "yıldız savaşları" serisinin toplam kargo cirosunun, sistematik olarak dünyaya yakın uzaya teslim edilmesi gereken on binlerce ton olacağı açıktır. Ama hepsi bu değil.
Günümüzde uzay keşif kompleksleri, Dünya'da yüksek hassasiyetli silahların kullanılmasında kilit rol oynamaktadır. Bu, hem ABD'yi hem de Rusya'yı yörünge gruplarını sürekli olarak artırmaya ve iyileştirmeye zorluyor. Ayrıca, uzay araçlarının yüksek teknolojili doğası aynı zamanda yörünge onarımlarının sağlanmasını da gerektirir.
Ama ay temasına geri dönelim. Ocak ayının sonunda, orada yerleşik bir üs kurma umuduyla Ay'ın kapsamlı bir incelemesini planlarken, yerel uzay şirketi Energia'nın başkanı Vitaly Lopota, Ay'dan Ay'a bir uçuş olasılığı hakkında konuştu. fırlatma araçlarının bakış açısı.
En güçlü Rus Proton roketi 23 tonu yörüngeye yerleştirirken, 74-140 ton taşıma kapasitesi olan süper ağır fırlatma araçları yaratılmadan Ay'a keşif seferleri göndermek imkansız. “Ay'a uçmak ve geri dönmek için iki lansmanlı bir fırlatmaya ihtiyacınız var - 75 ton taşıma kapasiteli iki roket, Ay'a tek lansman uçuşu ve iniş yapmadan geri dönüş 130-140 ton. Temel olarak 75 tonluk bir roket alırsak, inişli Ay'a pratik bir görev sekiz fırlatma şemasıdır. Roket, önerdikleri gibi 75 tondan daha az bir taşıma kapasitesine sahipse - 25-30 ton, o zaman Ay'ın bile gelişimi saçma olur”dedi.
Roscosmos Başkan Yardımcısı Devlet Sekreteri Denis Lyskov, Mayıs ortasında ağır bir taşıyıcıya ihtiyaç duyulduğundan bahsetti. Şu anda Roskosmos'un Rusya Bilimler Akademisi ile birlikte 2016-2025 için Rusya'nın bir sonraki Federal Uzay Programının ayrılmaz bir parçası olacak bir uzay araştırma programı hazırladığını söyledi. “Aya uçuştan gerçekten bahsetmek için, yaklaşık 80 ton taşıma kapasiteli süper ağır sınıf bir taşıyıcıya ihtiyacımız var. Şimdi bu proje geliştirme aşamasında, yakın gelecekte bunları hükümete sunmak için gerekli belgeleri hazırlayacağız”dedi.
Bugüne kadar, operasyondaki en büyük Rus roketi, düşük yörüngede 23 ton ve sabit yörüngede 3,7 tonluk bir yük ile Proton'dur. Rusya şu anda 1,5 ila 35 ton taşıma kapasitesi olan Angara füze ailesini geliştiriyor. Ne yazık ki, bu teknolojinin yaratılması gerçek bir uzun vadeli inşaat haline geldi ve ilk lansman, Kazakistan ile olan anlaşmazlıklar da dahil olmak üzere uzun yıllar ertelendi. Şimdi "Angara" nın yaz başında Plesetsk kozmodromundan hafif bir konfigürasyonda uçması bekleniyor. Roscosmos'un başkanına göre, Angara'nın 25 tonluk bir yükü alçak yörüngeye fırlatabilecek ağır bir versiyonunu yaratma planları var.
Ancak gördüğümüz gibi bu tür göstergeler, gezegenler arası uçuşlar ve derin uzay araştırmaları programının uygulanması için yeterli olmaktan uzaktır. Roscosmos'un başkanı Oleg Ostapenko, Kraliyet Okumaları'nda, hükümetin 160 tonun üzerindeki kargoları alçak yörüngeye fırlatabilecek süper ağır bir roket geliştirmek için bir teklif hazırladığını söyledi. "Bu gerçek bir meydan okuma. Daha yüksek rakamlar açısından, "- dedi Ostapenko.
Bu planların ne kadar sürede gerçeğe dönüşeceğini söylemek zor. Bununla birlikte, yerli roket endüstrisi, ağır uzay taşımacılığının yaratılması için belirli bir rezerve sahiptir. 1980'lerin sonlarında, 120 tona kadar ağırlığa sahip bir yükü düşük yörüngeye fırlatabilen ağır bir sıvı yakıtlı fırlatma aracı Energia yaratmak mümkün oldu. Bu programın tamamen canlandırılması hakkında konuşursak, henüz gerekli değildir, o zaman kesinlikle Energia'ya dayanan ağır bir taşıyıcının taslak tasarımları vardır.
Energia'nın ana kısmı, başarıyla çalışan RD-0120 LPRE olan yeni rokette kullanılabilir. Aslında, bu motorları kullanan bir ağır roket projesi, tek ağır fırlatma aracımız olan Proton'un üretiminin baş organizasyonu olan Khrunichev Uzay Merkezi'nde bulunuyor.
Gelişimi 2008'de başlayan Yenisey-5 ulaşım sisteminden bahsediyoruz. 75 metre uzunluğundaki roketin, üretimi 1976 yılında Voronezh Kimyasal Otomasyon Tasarım Bürosu tarafından başlatılan üç oksijen-hidrojen LPRE RD-0120 ile ilk aşama ile donatılacağı varsayılıyor. Khrunichev Merkezi uzmanlarına göre, bu programı geri yüklemek zor olmayacak ve gelecekte bu motorları yeniden kullanmak mümkün.
Bununla birlikte, bariz avantajların yanı sıra, Yenisey'in önemli bir, açıkçası, bugün kaçınılmaz bir dezavantajı var - boyutlar. Gerçek şu ki, planlara göre, gelecekteki lansmanların ana yükü Uzak Doğu'da inşa edilen Vostochny kozmodromuna düşecek. Her durumda, ağır ve süper ağır gelecek vaat eden taşıyıcıların oradan uzaya gönderilmesi gerekiyor.
Yenisey-5 roketinin ilk aşamasının çapı 4, 1 metredir ve en azından karayolu altyapısının önemli bir hacimsel ve çok maliyetli modernizasyonu olmadan demiryolu ile taşınmasına izin vermez. Ulaşımla ilgili sorunlar nedeniyle, bir zamanlar Rus-M roketinin çizim tahtalarında kalan ana aşamalarının çapına kısıtlamalar getirilmesi gerekiyordu.
Khrunichev Uzay Merkezi'ne ek olarak, Energia Roket ve Uzay Şirketi (RSC) de ağır bir taşıyıcının geliştirilmesinde yer aldı. 2007'de, kısmen Energia roketinin düzenini kullanan bir fırlatma aracı projesi önerdiler. Sadece yeni roketteki yük, önceki modelde olduğu gibi yan konteynere değil, üst kısma yerleştirildi.
Fayda ve fizibilite
Amerikalılar, elbette, bizim için bir kararname değil, ancak gelişimi zaten eve giren ağır nakliyeleri, kısmi yeniden kullanılabilir kullanım anlamına geliyor. Bu yaz, özel şirket SpaceX, 1973'ten bu yana fırlatılan en büyük roket olan yeni Falcon Heavy'nin ilk lansmanını başlatmayı planlıyor. Yani, Amerikan fırlatma araçlarının babası Wernher von Braun tarafından yaratılan devasa taşıyıcı Satürn-5'in lansmanlarıyla Amerikan ay programı zamanından beri. Ancak bu roket yalnızca Ay'a keşif seferleri için tasarlanmışsa ve tek kullanımlıksa, o zaman yenisi Mars seferleri için zaten kullanılabilir. Ayrıca Falcon 9 v1.1 roketi (R - Yeniden Kullanılabilir, Yeniden Kullanılabilir) gibi Dünya sürdürücü aşamalarına geri dönülmesi planlanmaktadır.
Uzay mekikleri yeniden talep görüyor
Bu roketin ilk aşaması, roketi stabilize etmek ve yumuşak bir iniş için kullanılan iniş destekleri ile donatılmıştır. Ayrıldıktan sonra, ilk aşama, kabul edilebilir bir hızda atmosfere giriş sağlamak için dokuz motordan üçünü kısaca çalıştırarak yavaşlar. Zaten yüzeye yakın, merkezi motor çalıştırıldı ve sahne yumuşak bir iniş yapmaya hazır.
Falcon Heavy roketinin kaldırabileceği yükün kütlesi 52.616 kilogramdır, bu da diğer ağır roketlerin (Amerikan Delta IV Heavy, European Ariane ve Chinese Long March) kaldırabileceğinden yaklaşık iki kat daha fazladır.
Yeniden kullanılabilirlik, elbette, yüksek frekanslı uzay çalışması durumunda faydalıdır. Çalışmalar, ayrı parçaların düşme alanları için arazinin yabancılaştırılmasının geçici olması ve uzun süreli olmaması koşuluyla, yılda en fazla beş fırlatma oranına sahip programlarda tek kullanımlık komplekslerin kullanılmasının yeniden kullanılabilir bir taşıma sisteminden daha karlı olduğunu göstermiştir. tehlikeli alanlardan nüfusu, canlı hayvanları ve ekipmanı tahliye etme imkanı ile kalıcı. …
Bu çekince, arazi edinim maliyetinin hesaplamalarda hiçbir zaman dikkate alınmamasından kaynaklanmaktadır, çünkü yakın zamana kadar ret ve hatta geçici tahliye ile oluşan kayıplar hiçbir zaman tazmin edilmemiştir ve hesaplanması zor olmaya devam etmektedir. Ve füze sistemlerinin işletim maliyetinin önemli bir bölümünü oluşturuyorlar. 15 yılda 75'ten fazla lansman program skalası ile yeniden kullanılabilir sistemler avantajlıdır ve kullanımlarının ekonomik etkisi sayı ile birlikte artar.
Ayrıca, ağır yüklerin fırlatılması için tek kullanımlık araçlardan yeniden kullanılabilir araçlara geçiş, ekipman üretiminde önemli bir azalmaya yol açmaktadır. Böylece, bir uzay programında iki alternatif sistem kullanıldığında, gerekli blok sayısı dört ila beş kat, merkezi blok gövdelerinin sayısı - 50, ikinci aşama için sıvı motorlar - dokuz kat azalır. Bu nedenle, yeniden kullanılabilir bir fırlatma aracı kullanıldığında azalan üretim hacimlerinden elde edilen tasarruf, kabaca bir inşa etme maliyetine eşittir.
Sovyetler Birliği'nde, yeniden kullanılabilir sistemlerin uçuş sonrası bakım ve onarım ve restorasyon çalışmalarının maliyetleri hesaplandı. Geliştiriciler tarafından yer tezgâhı ve uçuş testleri sonucunda elde edilen mevcut olgusal verileri ve ayrıca Buran yörünge uzay aracının gövdesinin ısı korumalı bir kaplama, uzun menzilli uçak, çok kullanımlı sıvı motorlarla çalışmasını kullandık. RD-170 ve RD-0120 tipi. Araştırma sonuçlarına göre, bakım ve uçuş sonrası onarım maliyetleri, yeni roket birimleri üretme maliyetlerinin yüzde 30'undan daha az.
Garip bir şekilde, yeniden kullanılabilirlik fikri, 1920'lerde Almanya'da kendini gösterdi, Avrupa teknik topluluğunu birleştiren Versailles Antlaşması tarafından bir roket ateşi tarafından ele geçirildi. 1932-1942'de Üçüncü Reich'ta, Eigen Zenger liderliğinde bir füze bombardıman uçağı projesi başarıyla geliştirildi. Bir raylı fırlatma arabası kullanarak, yüksek hıza çıkacak, sonra kendi roket motorunu çalıştıracak, atmosferin dışına çıkacak, oradan atmosferin yoğun katmanlarından sekecek ve bir yere ulaşacak bir uçak yaratması gerekiyordu. uzun mesafe. Cihazın Batı Avrupa'dan başlaması ve Japonya topraklarına inmesi gerekiyordu, Amerika Birleşik Devletleri topraklarını bombalaması gerekiyordu. Bu projenin son raporları 1944'te kesintiye uğradı.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki 50'li yıllarda, Dyna-Sor roket uçağından önce gelen bir uzay uçağı projesinin geliştirilmesine ivme kazandırdı. Sovyetler Birliği'nde, bu tür sistemlerin geliştirilmesine yönelik teklifler 1947'de Yakovlev, Mikoyan ve Myasishchev tarafından değerlendirildi, ancak teknik uygulama ile ilgili bir takım zorluklar nedeniyle geliştirme yapılmadı.
40'ların sonlarında - 50'lerin başında roketçiliğin hızlı gelişimi ile, insanlı bir roket bombacısı üzerindeki çalışmaları tamamlama ihtiyacı ortadan kalktı. Füze endüstrisinde, kullanımlarının genel konseptine dayanarak, SSCB'nin genel savunma sisteminde yerlerini bulan bir balistik tip seyir füzesi yönü oluşturuldu.
Ancak Amerika Birleşik Devletleri'nde, bir roket uçağı üzerindeki araştırma çalışmaları ordu tarafından desteklendi. O zamanlar, hava jetli motorlu geleneksel uçakların veya mermili uçakların düşman topraklarına hücum etmenin en iyi yolu olduğuna inanılıyordu. Navajo planör füze programı için projeler doğdu. Bell Aircraft, uzay uçağını bombardıman uçağı olarak değil, keşif aracı olarak kullanmak için araştırmalarına devam etti. 1960 yılında, Titan-3 roketi ile fırlatılması beklenen Daina-Sor suborbital keşif roket uçağının geliştirilmesi için Boeing ile bir sözleşme imzalandı.
Bununla birlikte, SSCB, 60'lı yılların başında uzay uçağı fikrine geri döndü ve Mikoyan Tasarım Bürosunda aynı anda iki yörünge altı araç projesi üzerinde çalışmaya başladı. Birincisi bir güçlendirici uçak, ikincisi - yörünge düzlemli bir Soyuz roketi öngördü. İki aşamalı havacılık sistemine Spiral veya Proje 50/50 adı verildi.
Yörünge roket gemisi, yüksek irtifada güçlü bir Tu-95K taşıyıcı uçağın arkasından fırlatıldı. Sıvı yakıtlı roket motorlarında "Spiral" roket uçağı, dünya yörüngesine yakın bir yere ulaştı, orada planlı bir çalışma yaptı ve atmosferde süzülerek Dünya'ya döndü. Bu kompakt uçan uçak uzay aracının işlevleri, yörüngede çalışmaktan çok daha genişti. Tam ölçekli bir roket uçağı modeli atmosferde birkaç uçuş yaptı.
Sovyet projesi, katlanır kanat konsolları ile 10 tondan daha ağır bir aparat oluşturulmasını sağladı. 1965 yılında cihazın deneysel bir versiyonu, ses altı bir analog olarak ilk uçuşa hazırdı. Uçağın yapısındaki termal etkiler ve aracın ses altı ve ses üstü hızlarda kontrol edilebilirliği sorunlarını çözmek için "Bor" adlı uçan modeller yapıldı. Testleri 1969-1973'te yapıldı. Elde edilen sonuçların derinlemesine incelenmesi, iki model oluşturma ihtiyacına yol açtı: "Bor-4" ve "Bor-5". Bununla birlikte, Uzay Mekiği programı üzerindeki hızlandırılmış çalışma temposu ve en önemlisi, Amerikalıların bu alandaki tartışılmaz başarıları, Sovyet planlarında ayarlamalar yapılmasını gerektiriyordu.
Genel olarak, yerli geliştiriciler için yeniden kullanılabilir havacılık teknolojisi hiçbir şekilde yeni ve bilinmeyen bir şey değildir. Uydu sistemleri, gezegenler arası iletişim ve derin uzay araştırmaları kurmak için programların hızlandırılması dikkate alındığında, ağır fırlatma araçları da dahil olmak üzere tam olarak yeniden kullanılabilir fırlatma araçları yaratma ihtiyacından güvenle söz edebiliriz.
Genel olarak, bir Rus ağır füzesi geliştirme planları oldukça iyimser. Mayıs ayı ortasında Oleg Ostapenko, 2016-2025 Federal Uzay Programının hala 70-80 ton taşıma kapasitesi olan süper ağır bir fırlatma aracının tasarımını sağlayacağını açıkladı. “FKP henüz onaylanmadı, oluşturuluyor. Yakın gelecekte yayınlayacağız”diyor Roscosmos'un başkanı.
