Fırlatma sahasında yeniden kullanılabilir roket ve uzay sistemi. Yüksek Sıcaklık Araştırma Enstitüsü Grafikleri
Modern Rus kozmonotiğinin temeli, geçen yüzyılın ortalarında yaratılan Soyuz ve Proton roketleridir. Rus kozmodromlarından uzaya fırlatılan hemen hemen her şey, bu güvenilir, ancak oldukça eski makineler tarafından yörüngeye konur. Roket filosunu yenilemek ve Rusya'nın uzay faaliyetinin tüm bölümlerine koşulsuz erişimini sağlamak için en yeni Angara roket kompleksi uçuş testleri aşamasına giriyor. Bu, belki de 4 ila 26 ton ağırlığındaki uzay araçlarını uzaya ulaştırmak için geniş bir yetenek yelpazesine sahip dünyadaki tek uzay roketi kompleksidir.
Süper ağır prensipler
Yakın gelecekte uzay araçlarına olan ihtiyaç Soyuz ve Angara roketleri tarafından karşılanacak, ancak taşıma kapasiteleri Ay, Mars ve güneş sisteminin diğer gezegenlerini keşfetme sorunlarını çözmek için yetersiz. Ek olarak, harcanan aşamaları ya Amur taygasına ya da Okhotsk Denizi'nin su alanına düşeceği için Amur Bölgesi'ndeki ekolojik durumu karmaşıklaştırıyorlar. Bu durumun zorunlu olduğu açıktır, Rusya'nın uzay egemenliğini sağlamak için bir ödemedir. Ay'a insanlı uçuşlar için süper ağır roketler üretmeye karar verilirse bu ödeme ne olacak?
Tarihimizde zaten böyle füzeler var: Energia ve N-1. Süper ağır bir roketin temel ilkeleri, 50 yıldan daha uzun bir süre önce ortaya kondu ve uygulandı, bu yüzden onu oluşturmak için sadece paraya ihtiyaç var. Ve üçüncü kez süper ağır bir roket oluşturulursa, Amur Bölgesi'nde yıllık 320 ton daha yakıt kalıntısı olan atık metal birikecek.
Roketleri çevre dostu ve uygun maliyetli yapma arzusu, roketlerin ilk aşamalarını fırlatma sahasına geri döndürme ve yeniden kullanma fikrini doğurmuştur. Tahsis edilen süreyi hesapladıktan sonra, adımlar atmosferde inmeli ve uçak fırlatma alanına geri dönmelidir. Bu prensibe göre yeniden kullanılabilir roket ve uzay sistemi (MRKS) çalıştırılacak.
olduğu gibi MRKS
Yeniden kullanılabilir roket ve uzay sistemi, 2011 yılında Moskova Havacılık ve Uzay Fuarı'nda uzmanlara ve halka sunuldu. Sistem, yeniden kullanılabilir füze tertibatlarına (VRB) sahip dört yeniden kullanılabilir fırlatma aracından (MRN) oluşur. 25 ila 70 ton taşıma kapasiteli tüm MRN serisi, iki ana modülün çeşitli kombinasyonları ile tamamlanabilir: ilk modül yeniden kullanılabilir bir roket ünitesidir (birinci aşama), ikinci modül ikinci bir tek kullanımlık roket aşamasıdır.
25 tona kadar taşıma kapasitesine sahip bir konfigürasyonda (bir VRB ve 2. aşamanın bir modülü), yeniden kullanılabilir roket, tüm modern ve gelecek vaat eden insanlı ve insansız uzay araçlarını fırlatabilir. 35 ton boyutunda (iki VRB ve 2. aşamanın bir modülü), MRN, fırlatma başına iki telekomünikasyon uydusunun yörüngeye fırlatılmasına, umut verici yörünge istasyonlarının modüllerinin uzaya gönderilmesine ve kullanılacak ağır otomatik istasyonların fırlatılmasına izin verir. Ay keşfinin ve Mars'ı keşfetmenin ilk aşaması.
MRN'nin önemli bir avantajı, eşleştirilmiş başlatmalar gerçekleştirme yeteneğidir. Angara roketini kullanarak iki modern telekomünikasyon uydusu başlatmak için, her biri 240 milyon ruble değerinde on roket motoru satın almak gerekiyor. her biri. MRN kullanarak aynı uydulardan ikisini başlatırken, maliyeti 400 milyon ruble olarak tahmin edilen yalnızca bir motor tüketilecek. Sadece motorlar için maliyet tasarrufu %600!
Kurtarılabilir roket biriminin ilk çalışmaları yüzyılın başında gerçekleştirildi ve Baykal yeniden giriş aşamasının bir maketi şeklinde Le Bourget havacılık gösterisinde sunuldu.
Daha sonra ön tasarım aşamasında, yakıt bileşenlerinin seçimi, termal ısıtma, otomatik iniş ve diğer birçok problemin çözülmesine yönelik çalışmalar yapıldı. Düzinelerce VRB varyantı ayrıntılı olarak analiz edildi, yerli kozmonotiğin gelişimi için çeşitli senaryolar dikkate alınarak kapsamlı bir teknik ve ekonomik analiz yapıldı. Sonuç olarak, tüm modern ve gelecek vaat eden görevleri en iyi şekilde karşılayan MRKS'nin bir çeşidi belirlendi.
Yeniden kullanılabilir roket birimlerine sahip yeniden kullanılabilir bir fırlatma aracının inişi. Yüksek Sıcaklık Araştırma Enstitüsü Grafikleri
mavi gazda
Yeniden kullanılabilir motor sorununun yakıt olarak sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) kullanılarak çözülmesi önerildi. Doğal gaz, yeniden kullanılabilir motorlarda kullanıma en uygun, ucuz, çevre dostu bir yakıttır. Bu, A. M.'nin adını taşıyan Khimmash Tasarım Bürosu tarafından doğrulandı. Isaev, dünyanın ilk sıvı yakıtlı doğal gaz roket motorunun test edildiği Eylül 2011'de. Motor 3000 saniyeden fazla çalıştı, bu da 20 çalıştırmaya karşılık geliyor. Demonte edildikten ve ünitelerin durumu incelendikten sonra tüm yeni teknik fikirler doğrulandı.
Isı akışlarının yapının yoğun ısınmasını dışladığı en uygun yörüngeleri seçerek yapıyı ısıtma probleminin çözülmesi önerildi. Bu, pahalı termal koruma ihtiyacını ortadan kaldırır.
İki VRB'nin otomatik olarak inmesi ve Rus hava sahasına entegre edilmesi sorununun, GLONASS navigasyon sistemi ve rokette kullanılmayan bir otomatik bağımlı gözetim sisteminin kontrol döngüsüne dahil edilmesiyle çözülmesi önerildi.
Oluşturulan ekipmanın teknik karmaşıklığı ve yeniliği göz önünde bulundurularak, yerli ve yabancı deneyimlere dayanarak, VRB'nin azaltılmış bir kopyası olan bir uçuş göstericisinin oluşturulması gerekliliği kanıtlanmıştır. Gösterici, üretim için herhangi bir özel hazırlık olmaksızın tüm standart yerleşik sistemlerle üretilebilir ve donatılabilir. Böyle bir uçak, standart bir ürün oluştururken teknik ve finansal riskleri azaltarak, tam boyutlu bir ürüne dahil edilen tüm önemli teknik çözümlerin gerçek uçuş koşullarında test edilmesini sağlayacaktır.
Göstericinin maliyeti, 10 tondan daha ağır nesneleri balistik bir yörünge boyunca 80 km yüksekliğe fırlatma, ses hızını 7 kat aşan bir hıza hızlandırma ve geri dönme kabiliyeti nedeniyle haklı çıkarılabilir. ikinci bir lansman için havaalanı. Temelinde oluşturulan yeniden kullanılabilir bir ürün, yalnızca hipersonik uçak geliştiricileri için büyük önem taşımayabilir.
Esneklik felsefesi
İlk aşama roketin en büyük ve en pahalı kısmıdır. Tekrarlanan kullanımları nedeniyle bu aşamaların üretimini azaltarak, uzay aracı fırlatma için federal kurumların maliyetlerini önemli ölçüde azaltmak mümkündür. Ön tahminler, insansız istasyonların Ay ve Mars'a teslimi de dahil olmak üzere, mevcut ve gelecek vaat eden tüm uzay programlarının başarılı bir şekilde uygulanması için, yalnızca 7-9 roket bloğundan oluşan bir filoya sahip olmanın yeterli olduğunu göstermektedir.
MRCS, uzay programının konjonktürü ile ilgili olarak bir esneklik felsefesine sahiptir. 25 ila 35 ton taşıma kapasiteli bir MRN oluşturan Roskosmos, bugünün ve yakın geleceğin sorunlarını etkin bir şekilde çözecek bir sisteme sahip olacak. Ay veya Mars'a uçuşlar için daha ağır araçların kullanılmasına ihtiyaç duyulursa, müşteri, oluşturulması önemli maliyetler gerektirmeyen 70 tona kadar taşıma kapasitesine sahip bir MRN'ye sahip olacaktır.
MRKS'nin uygun olmadığı tek program, Mars'a insanlı uçuş programıdır. Ancak bu uçuşlar öngörülebilir gelecekte teknik olarak mümkün değil.
Bugün, fırlatma araçlarının geliştirilmesine yönelik beklentiler hakkında temel olarak önemli bir soru var. Ne yaratmalı: sadece Ay ve Mars programlarında kullanılacak tek kullanımlık bir süper ağır roket ve sonlandırılırsa maliyetler tekrar silinecek; ya da mevcut fırlatma programlarının bugünden bir buçuk kat daha düşük bir fiyata uygulanmasına izin vermekle kalmayacak, aynı zamanda Ay programında ve Mars keşif programında minimum değişikliklerle kullanılabilecek bir MRCS oluşturmak mı?
