Vehicul de lansare reutilizabil „Korona”
Astăzi, mulți dintre noi cunosc sau cel puțin au auzit despre familia de vehicule americane de lansare parțial reutilizabile ale companiei private SpaceX. Datorită succesului companiei, precum și personalității fondatorului Elon Musk, care devine el însuși adesea eroul știrilor, racheta Falcon 9, SpaceX și zborurile spațiale în general nu părăsesc paginile presei internaționale. În același timp, Rusia a avut și are în continuare propriile dezvoltări și proiecte nu mai puțin interesante de rachete reutilizabile, despre care se cunosc mult mai puține. Răspunsul la întrebarea de ce se întâmplă acest lucru este evident. Rachetele lui Elon Musk zboară regulat în spațiu, iar rachetele rusești reutilizabile și parțial reutilizabile sunt încă doar proiecte, desene și imagini frumoase în prezentări.
Space se lansează astăzi
În zilele noastre, putem spune cu siguranță că Roskosmos a ratat la un moment dat subiectul rachetelor reutilizabile, având în mâini dezvoltări și proiecte care au fost cu câțiva ani înaintea altor țări. Toate proiectele de rachete reutilizabile rusești nu au fost finalizate, nu au fost implementate în metal. De exemplu, vehiculul de lansare reutilizabil într-o singură etapă „Korona”, dezvoltat între 1992 și 2012, nu a fost niciodată adus la concluzia sa logică. Vedem deja rezultatul acestei calcule greșite în dezvoltare astăzi. Rusia a pierdut serios teren pe piața comercială a lansărilor spațiale odată cu apariția rachetei americane Falcon 9 și a variantelor sale și este, de asemenea, serios inferioară în ceea ce privește numărul de lansări spațiale pe an. La sfârșitul anului 2018, Roscosmos a raportat despre 20 de lansări în spațiu (una nereușită), în timp ce în aprilie 2018, într-un interviu acordat TASS, șeful Roscosmos, Igor Komarov, a spus că 30 de lansări spațiale erau planificate să fie finalizate până la sfârșit. al anului. Anul trecut, China a condus drumul cu 39 de lansări spațiale (una a eșuat), urmată de Statele Unite cu 31 de lansări spațiale (fără eșecuri).
Vorbind despre zborurile spațiale moderne, este necesar să înțelegem că, în costul total al lansării unui vehicul de lansare modern (LV), principalul element de cheltuială este racheta în sine. Corpul său, rezervoarele de combustibil, motoarele - toate acestea zboară pentru totdeauna, arde în straturi dense ale atmosferei, este clar că astfel de cheltuieli irecuperabile transformă orice lansare a unui vehicul de lansare într-o plăcere foarte scumpă. Nu întreținerea porturilor spațiale, nu combustibilul, nu lucrările de instalare înainte de lansare, ci prețul vehiculului de lansare în sine - acesta este principalul element de cheltuială. Un produs tehnologic foarte complex de inginerie este folosit în câteva minute, după care este complet distrus. Desigur, acest lucru este valabil pentru rachetele de unică folosință. Ideea de a folosi vehicule de lansare returnabile se sugerează aici ca o șansă reală de a reduce costul fiecărei lansări spațiale. În acest caz, chiar și întoarcerea doar la prima etapă face ca costul fiecărei lansări să fie mai mic.
Tocmai această schemă a fost implementată de miliardarul american Elon Musk prin realizarea primei etape returnabile a vehiculului greu de lansare Falcon 9. În timp ce prima etapă a acestor rachete este parțial returnabilă, unele încercări de aterizare se termină cu eșec, dar numărul de aterizări nereușite a avut loc. a scăzut la aproape zero în 2017 și 2018. De exemplu, anul trecut, pentru fiecare 10 aterizări reușite ale primei etape, a existat un singur eșec. În același timp, SpaceX a deschis și noul an cu o aterizare reușită a primei etape. Pe 11 ianuarie 2019, prima etapă a rachetei Falcon 9 a aterizat cu succes pe o platformă plutitoare, în plus, a fost refolosită, anterior lansând pe orbită satelitul de comunicații Telestar 18V în septembrie 2018. În prezent, astfel de primii pași reveniți sunt deja un fapt împlinit. Dar când reprezentanții companiei spațiale private americane au vorbit doar despre proiectul lor, mulți experți s-au îndoit de posibilitatea implementării sale cu succes.
În realitățile de astăzi, prima etapă a rachetei Falcon 9 de clasă grea poate fi folosită în versiunea retur în unele lansări. Aducând a doua etapă a rachetei la o înălțime suficientă, se separă de ea la o altitudine de aproximativ 70 de kilometri, dezamorsarea are loc la aproximativ 2,5 minute după lansarea vehiculului de lansare (timpul depinde de sarcinile specifice de lansare). După separarea de vehiculul de lansare, prima etapă, folosind sistemul de orientare instalat, efectuează o mică manevră, îndepărtându-se de flăcările motoarelor de lucru ale celei de-a doua etape și face o întoarcere cu motoarele înainte pentru pregătirea celor trei principale. manevrele de frânare. Când aterizează pentru frânare, prima etapă folosește propriile motoare. De menționat că etapa de întoarcere își impune propriile limitări la lansare. De exemplu, sarcina maximă a rachetei Falcon 9 este redusă cu 30-40%. Acest lucru se datorează nevoii de rezervare a combustibilului pentru frânare și aterizare ulterioară, precum și masei suplimentare a echipamentului de aterizare instalat (cârme cu zăbrele, picioare de aterizare, elemente ale sistemului de control etc.).
Succesele americanilor și o serie mare de lansări de succes nu au trecut neobservate în lume, ceea ce a provocat o serie de declarații despre demararea proiectelor care utilizează reutilizarea parțială a rachetelor, inclusiv revenirea boosterelor laterale și prima etapă înapoi pe Pământ. . Reprezentanții Roskosmos au vorbit și ei pe această temă. Compania a început să vorbească despre reluarea lucrărilor în Rusia la crearea de rachete reutilizabile deja la începutul anului 2017.
Rachetă reutilizabilă „Korona” și proiecte anterioare
Este demn de remarcat faptul că ideea utilizării reutilizabile a rachetelor a fost tratată în Uniunea Sovietică. După prăbușirea țării, acest subiect nu a dispărut, munca în această direcție a continuat. Au început mult mai devreme decât Elon Musk tocmai a început să vorbească despre asta. De exemplu, blocurile primei etape a rachetei super-grele sovietice Energia trebuiau să fie returnate, acest lucru a fost necesar din motive economice și pentru a realiza resursa motoarelor RD-170, proiectate pentru cel puțin 10 zboruri.
Mai puțin cunoscut este proiectul vehiculului de lansare Rossiyanka, care a fost dezvoltat de specialiștii Centrului de Stat pentru Rachete, numit după Academicianul V.P. Makeev OJSC. Această companie este cunoscută în principal pentru dezvoltările sale militare. De exemplu, aici au fost create majoritatea rachetelor balistice interne concepute pentru a înarma submarinele, inclusiv cele aflate în serviciul actual cu submarine. flota Rachete balistice rusești R-29RMU „Sineva”.
Conform proiectului, Rossiyanka era un vehicul de lansare în două etape, a cărui primă etapă era reutilizabilă. În esență, aceeași idee ca inginerii SpaceX, dar cu câțiva ani mai devreme. Racheta trebuia să lanseze 21,5 tone de marfă pe o orbită de referință joasă - cifre apropiate de racheta Falcon 9. Revenirea primei etape trebuia să aibă loc de-a lungul unei traiectorii balistice datorită reangajării motoarelor de etapă standard. Dacă este necesar, capacitatea de transport a rachetei ar putea fi mărită la 35 de tone. Pe 12 decembrie, Centrul de Cercetare de Stat Makeev și-a prezentat noua rachetă la competiția Roscosmos pentru dezvoltarea vehiculelor de lansare reutilizabile, dar comanda pentru crearea unor astfel de vehicule a revenit concurenților Centrului de Cercetare și Producție de Stat Hrunichev cu Baikal-Angara. proiect. Cel mai probabil, specialiștii SRC Makeev ar fi avut competența de a-și implementa proiectul, dar fără suficientă atenție și finanțare, acest lucru a fost imposibil.
Proiectul Baikal-Angara a fost și mai ambițios, a fost o versiune de avion a întoarcerii pe Pământ a primei etape. Era planificat ca, după atingerea altitudinii stabilite a compartimentului, o aripă specială să se deschidă în prima etapă și apoi să efectueze un zbor cu avionul cu aterizare pe un aerodrom convențional cu trenul de aterizare extins. Cu toate acestea, un astfel de sistem în sine nu este doar foarte complex, ci și costisitor. Una dintre virtuțile ei incontestabile era că se putea întoarce de la o distanță mai mare. Din păcate, proiectul nu a fost niciodată implementat, încă se mai reamintește uneori, dar nimic mai mult.
Acum lumea se gândește deja la vehicule de lansare complet recuperabile. Elon Musk a anunțat proiectul Big Falcon Rocket. O astfel de rachetă ar trebui să primească o arhitectură în două etape, necaracteristică pentru astronautica modernă, a doua etapă a acesteia este integrală cu nava spațială, care poate fi atât marfă, cât și pasager. Este planificat ca prima etapă a Superheavy să se întoarcă înapoi pe Pământ, efectuând o aterizare verticală în portul spațial prin utilizarea motoarelor sale, această tehnologie fiind deja perfect dezvoltată de inginerii SpaceX. A doua etapă a rachetei, împreună cu nava spațială (de fapt, aceasta este o navă spațială pentru diverse scopuri), care a fost numită Starship, va intra pe orbita Pământului. A doua etapă va mai avea suficient combustibil pentru, după finalizarea misiunii spațiale, să decelereze în straturile dense ale atmosferei și să aterizeze pe platforma offshore.
Este de remarcat faptul că SpaceX nu are nicio palmă într-o astfel de idee. În Rusia, proiectul unui vehicul de lansare reutilizabil a fost dezvoltat încă din anii 1990. Și din nou, au lucrat la proiectul de la Centrul State Rocket, numit după Academicianul V.P. Makeev. Proiectul unei rachete rusești reutilizabile are un nume frumos „Coroana”. Roscosmos și-a amintit de acest proiect în 2017, după care au urmat diverse comentarii despre reluarea acestui proiect. De exemplu, în ianuarie 2018, a publicat Rossiyskaya Gazeta noutățile că Rusia a reluat lucrările la o rachetă spațială reutilizabilă. Era vorba doar despre vehiculul de lansare „Crown”.
Spre deosebire de racheta americană Falcon-9, rusă „Korona” nu are etape detașabile, de fapt, este o singură navă spațială moale de decolare și aterizare. Potrivit lui Vladimir Degtyar, designerul general al Centrului Spațial de Stat Makeev, acest proiect ar trebui să deschidă calea pentru implementarea zborurilor interplanetare cu echipaj cu rază lungă. Este planificat ca fibra de carbon să fie principalul material structural al noii rachete rusești. În același timp, Korona este proiectat să lanseze nave spațiale pe orbite joase ale Pământului, cu o altitudine de 200 până la 500 de kilometri. Greutatea de lansare a vehiculului de lansare este de aproximativ 300 de tone. Masa sarcinii utile de ieșire este de la 7 la 12 tone. Decolarea și aterizarea „Coroanei” ar trebui să aibă loc folosind facilități de lansare simplificate, în plus, se elaborează opțiunea de lansare a unei rachete reutilizabile de pe platformele offshore. Pentru decolare și aterizare, noul vehicul de lansare va putea folosi același site. Timpul de pregătire al rachetei pentru următoarea lansare este de doar aproximativ o zi.
Trebuie remarcat faptul că materialele din fibră de carbon necesare pentru crearea rachetelor cu o singură etapă și reutilizabile au fost folosite în tehnologia aerospațială încă din anii 90. De la începutul anilor 1990, proiectul Corona a parcurs un drum lung în dezvoltare și a evoluat semnificativ, inutil să spun că inițial a fost o rachetă de unică folosință. În același timp, în procesul de evoluție, designul viitoarei rachete a devenit atât mai simplu, cât și mai perfect. Treptat, dezvoltatorii rachetei au abandonat utilizarea aripilor și a rezervoarelor externe de combustibil, ajungând la înțelegerea că fibra de carbon ar fi principalul material pentru corpul unei rachete reutilizabile.
În cea mai recentă versiune a rachetei reutilizabile Korona, masa sa se apropie de marca de 280-290 de tone. Un astfel de vehicul mare de lansare cu o singură etapă necesită un motor de rachetă cu propulsor lichid foarte eficient, care funcționează cu hidrogen și oxigen. Spre deosebire de motoarele de rachetă, care sunt instalate pe etape separate, un astfel de motor de rachetă cu propulsie lichidă trebuie să funcționeze eficient în diferite condiții și la diferite altitudini, inclusiv decolare și zbor în afara atmosferei Pământului. „Un motor obișnuit de rachetă cu propulsie lichidă cu duze Laval este eficient doar la anumite intervale de altitudine”, spun designerii lui Makeev, „din acest motiv, am ajuns la necesitatea de a folosi un motor lichid cu aer pe o rachetă”. Jetul de gaz din astfel de motoare de rachetă se adaptează în sine la presiunea „peste bord”, în plus, își păstrează eficiența atât la suprafața Pământului, cât și destul de sus în stratosferă.
Cu toate acestea, până acum în lume pur și simplu nu există un motor funcțional de acest tip, deși au fost dezvoltate activ în URSS și SUA. Experții consideră că vehiculul de lansare reutilizabil Korona ar trebui să fie echipat cu o versiune modulară a motorului, în care duza de aer cu pană este singurul element care în prezent nu are prototip și nu a fost testat în practică. În același timp, Rusia are propriile tehnologii în producția de materiale compozite moderne și piese din acestea. Dezvoltarea și aplicarea lor sunt realizate cu succes, de exemplu, în JSC „Composite” și Institutul All-Russian. aviaţie materiale (VIAM).
Pentru un zbor în siguranță în atmosfera Pământului, structura portantă din fibră de carbon a lui Korona va fi protejată de o placă de protecție termică, care a fost dezvoltată anterior la VIAM pentru sonda spațială Buran și de atunci a trecut printr-o cale de dezvoltare semnificativă. „Încărcarea termică principală de pe Korona va fi concentrată pe arcul său, unde sunt utilizate elemente de protecție termică la temperaturi înalte”, notează designerii. - În același timp, părțile laterale expansive ale vehiculului de lansare au un diametru mai mare și sunt situate la un unghi ascuțit față de fluxul de aer. Sarcina de temperatură asupra acestor elemente este mai mică, iar acest lucru, la rândul său, ne permite să folosim materiale mai ușoare. Rezultatul este o economie de aproximativ 1,5 tone de greutate. Masa părții de înaltă temperatură a rachetei nu depășește 6% din masa totală de protecție termică pentru Korona. Pentru comparație, naveta spațială „Shuttle” a reprezentat mai mult de 20 la sută.
Forma conică grațioasă a rachetei reutilizabile a fost rezultatul multor încercări și erori. Potrivit dezvoltatorilor, în timp ce lucrau la proiect, aceștia au luat în considerare și au evaluat sute de opțiuni diferite. „Am decis să abandonăm complet aripile, precum cele ale navetei spațiale sau ale navei Buran”, spun dezvoltatorii. - În general, când navele spațiale sunt în atmosfera superioară, aripile interferează doar. Astfel de nave spațiale intră în atmosferă cu o viteză hipersonică nu mai bună decât un „fier de călcat”, și doar la viteză supersonică trec la zbor orizontal, după care se pot baza pe deplin pe aerodinamica aripilor.
Forma axisimetrică în formă de con a rachetei face posibilă nu numai să faciliteze protecția termică, ci și să îi ofere calități aerodinamice bune atunci când se deplasează la viteze mari de zbor. Deja în atmosfera superioară, „Coroana” primește portare, ceea ce permite rachetei nu numai să încetinească, ci și să manevreze. Acest lucru permite vehiculului de lansare să manevreze la mare altitudine în timp ce zboară către locul de aterizare, în viitor îi rămâne doar să finalizeze procesul de frânare, să-și corecteze cursul, să coboare pupa cu ajutorul unor propulsoare mici și să aterizeze pe Pământ.
Problema proiectului este că „Coroana” este încă în curs de dezvoltare în condiții de finanțare insuficientă sau absența completă a acesteia. În prezent, Makeev SRC a reușit să finalizeze doar un proiect preliminar pe această temă. Conform datelor anunțate în cadrul XLII Prelegeri academice de cosmonautică din 2018, au fost efectuate studii de fezabilitate asupra proiectului de creare a vehiculului de lansare Korona și a fost întocmit un calendar eficient de dezvoltare a rachetei. Sunt investigate condițiile necesare pentru realizarea unui nou vehicul de lansare și sunt analizate perspectivele și rezultatele atât ale procesului de dezvoltare, cât și ale funcționării viitoare a unei noi rachete.
După o explozie de știri despre proiectul Corona în 2017 și 2018, urmează din nou tăcerea... Perspectivele pentru proiect și implementarea lui sunt încă neclare. Între timp, SpaceX va prezenta un eșantion de testare al noului său Big Falcon Rocket (BFR) reutilizabil în vara anului 2019. De la crearea unui eșantion de testare până la o rachetă cu drepturi depline, care îi va confirma fiabilitatea și performanța, poate dura mulți ani, dar deocamdată se poate afirma: Elon Musk și compania lui fac lucruri care pot fi văzute și simțit cu mâna. În același timp, Roskosmos, potrivit prim-ministrului Dmitri Medvedev, ar trebui să nu mai proiecteze și să discute despre unde vom zbura în viitor. Există mai puțin de spus și mai mult de făcut.
Surse de informații:
https://iz.ru
https://www.popmech.ru
http://www.spacephys.ru
https://vpk.name
https://rg.ru
Materiale din surse deschise
Space se lansează astăzi
În zilele noastre, putem spune cu siguranță că Roskosmos a ratat la un moment dat subiectul rachetelor reutilizabile, având în mâini dezvoltări și proiecte care au fost cu câțiva ani înaintea altor țări. Toate proiectele de rachete reutilizabile rusești nu au fost finalizate, nu au fost implementate în metal. De exemplu, vehiculul de lansare reutilizabil într-o singură etapă „Korona”, dezvoltat între 1992 și 2012, nu a fost niciodată adus la concluzia sa logică. Vedem deja rezultatul acestei calcule greșite în dezvoltare astăzi. Rusia a pierdut serios teren pe piața comercială a lansărilor spațiale odată cu apariția rachetei americane Falcon 9 și a variantelor sale și este, de asemenea, serios inferioară în ceea ce privește numărul de lansări spațiale pe an. La sfârșitul anului 2018, Roscosmos a raportat despre 20 de lansări în spațiu (una nereușită), în timp ce în aprilie 2018, într-un interviu acordat TASS, șeful Roscosmos, Igor Komarov, a spus că 30 de lansări spațiale erau planificate să fie finalizate până la sfârșit. al anului. Anul trecut, China a condus drumul cu 39 de lansări spațiale (una a eșuat), urmată de Statele Unite cu 31 de lansări spațiale (fără eșecuri).
Vorbind despre zborurile spațiale moderne, este necesar să înțelegem că, în costul total al lansării unui vehicul de lansare modern (LV), principalul element de cheltuială este racheta în sine. Corpul său, rezervoarele de combustibil, motoarele - toate acestea zboară pentru totdeauna, arde în straturi dense ale atmosferei, este clar că astfel de cheltuieli irecuperabile transformă orice lansare a unui vehicul de lansare într-o plăcere foarte scumpă. Nu întreținerea porturilor spațiale, nu combustibilul, nu lucrările de instalare înainte de lansare, ci prețul vehiculului de lansare în sine - acesta este principalul element de cheltuială. Un produs tehnologic foarte complex de inginerie este folosit în câteva minute, după care este complet distrus. Desigur, acest lucru este valabil pentru rachetele de unică folosință. Ideea de a folosi vehicule de lansare returnabile se sugerează aici ca o șansă reală de a reduce costul fiecărei lansări spațiale. În acest caz, chiar și întoarcerea doar la prima etapă face ca costul fiecărei lansări să fie mai mic.
Falcon 9 reintrare aterizare prima etapă
Tocmai această schemă a fost implementată de miliardarul american Elon Musk prin realizarea primei etape returnabile a vehiculului greu de lansare Falcon 9. În timp ce prima etapă a acestor rachete este parțial returnabilă, unele încercări de aterizare se termină cu eșec, dar numărul de aterizări nereușite a avut loc. a scăzut la aproape zero în 2017 și 2018. De exemplu, anul trecut, pentru fiecare 10 aterizări reușite ale primei etape, a existat un singur eșec. În același timp, SpaceX a deschis și noul an cu o aterizare reușită a primei etape. Pe 11 ianuarie 2019, prima etapă a rachetei Falcon 9 a aterizat cu succes pe o platformă plutitoare, în plus, a fost refolosită, anterior lansând pe orbită satelitul de comunicații Telestar 18V în septembrie 2018. În prezent, astfel de primii pași reveniți sunt deja un fapt împlinit. Dar când reprezentanții companiei spațiale private americane au vorbit doar despre proiectul lor, mulți experți s-au îndoit de posibilitatea implementării sale cu succes.
În realitățile de astăzi, prima etapă a rachetei Falcon 9 de clasă grea poate fi folosită în versiunea retur în unele lansări. Aducând a doua etapă a rachetei la o înălțime suficientă, se separă de ea la o altitudine de aproximativ 70 de kilometri, dezamorsarea are loc la aproximativ 2,5 minute după lansarea vehiculului de lansare (timpul depinde de sarcinile specifice de lansare). După separarea de vehiculul de lansare, prima etapă, folosind sistemul de orientare instalat, efectuează o mică manevră, îndepărtându-se de flăcările motoarelor de lucru ale celei de-a doua etape și face o întoarcere cu motoarele înainte pentru pregătirea celor trei principale. manevrele de frânare. Când aterizează pentru frânare, prima etapă folosește propriile motoare. De menționat că etapa de întoarcere își impune propriile limitări la lansare. De exemplu, sarcina maximă a rachetei Falcon 9 este redusă cu 30-40%. Acest lucru se datorează nevoii de rezervare a combustibilului pentru frânare și aterizare ulterioară, precum și masei suplimentare a echipamentului de aterizare instalat (cârme cu zăbrele, picioare de aterizare, elemente ale sistemului de control etc.).
Succesele americanilor și o serie mare de lansări de succes nu au trecut neobservate în lume, ceea ce a provocat o serie de declarații despre demararea proiectelor care utilizează reutilizarea parțială a rachetelor, inclusiv revenirea boosterelor laterale și prima etapă înapoi pe Pământ. . Reprezentanții Roskosmos au vorbit și ei pe această temă. Compania a început să vorbească despre reluarea lucrărilor în Rusia la crearea de rachete reutilizabile deja la începutul anului 2017.
Vehicul de lansare „Crown” - vedere generală
Rachetă reutilizabilă „Korona” și proiecte anterioare
Este demn de remarcat faptul că ideea utilizării reutilizabile a rachetelor a fost tratată în Uniunea Sovietică. După prăbușirea țării, acest subiect nu a dispărut, munca în această direcție a continuat. Au început mult mai devreme decât Elon Musk tocmai a început să vorbească despre asta. De exemplu, blocurile primei etape a rachetei super-grele sovietice Energia trebuiau să fie returnate, acest lucru a fost necesar din motive economice și pentru a realiza resursa motoarelor RD-170, proiectate pentru cel puțin 10 zboruri.
Mai puțin cunoscut este proiectul vehiculului de lansare Rossiyanka, care a fost dezvoltat de specialiștii Centrului de Stat pentru Rachete, numit după Academicianul V.P. Makeev OJSC. Această companie este cunoscută în principal pentru dezvoltările sale militare. De exemplu, aici au fost create majoritatea rachetelor balistice interne concepute pentru a înarma submarinele, inclusiv cele aflate în serviciul actual cu submarine. flota Rachete balistice rusești R-29RMU „Sineva”.
Conform proiectului, Rossiyanka era un vehicul de lansare în două etape, a cărui primă etapă era reutilizabilă. În esență, aceeași idee ca inginerii SpaceX, dar cu câțiva ani mai devreme. Racheta trebuia să lanseze 21,5 tone de marfă pe o orbită de referință joasă - cifre apropiate de racheta Falcon 9. Revenirea primei etape trebuia să aibă loc de-a lungul unei traiectorii balistice datorită reangajării motoarelor de etapă standard. Dacă este necesar, capacitatea de transport a rachetei ar putea fi mărită la 35 de tone. Pe 12 decembrie, Centrul de Cercetare de Stat Makeev și-a prezentat noua rachetă la competiția Roscosmos pentru dezvoltarea vehiculelor de lansare reutilizabile, dar comanda pentru crearea unor astfel de vehicule a revenit concurenților Centrului de Cercetare și Producție de Stat Hrunichev cu Baikal-Angara. proiect. Cel mai probabil, specialiștii SRC Makeev ar fi avut competența de a-și implementa proiectul, dar fără suficientă atenție și finanțare, acest lucru a fost imposibil.
Proiectul Baikal-Angara a fost și mai ambițios, a fost o versiune de avion a întoarcerii pe Pământ a primei etape. Era planificat ca, după atingerea altitudinii stabilite a compartimentului, o aripă specială să se deschidă în prima etapă și apoi să efectueze un zbor cu avionul cu aterizare pe un aerodrom convențional cu trenul de aterizare extins. Cu toate acestea, un astfel de sistem în sine nu este doar foarte complex, ci și costisitor. Una dintre virtuțile ei incontestabile era că se putea întoarce de la o distanță mai mare. Din păcate, proiectul nu a fost niciodată implementat, încă se mai reamintește uneori, dar nimic mai mult.
Acum lumea se gândește deja la vehicule de lansare complet recuperabile. Elon Musk a anunțat proiectul Big Falcon Rocket. O astfel de rachetă ar trebui să primească o arhitectură în două etape, necaracteristică pentru astronautica modernă, a doua etapă a acesteia este integrală cu nava spațială, care poate fi atât marfă, cât și pasager. Este planificat ca prima etapă a Superheavy să se întoarcă înapoi pe Pământ, efectuând o aterizare verticală în portul spațial prin utilizarea motoarelor sale, această tehnologie fiind deja perfect dezvoltată de inginerii SpaceX. A doua etapă a rachetei, împreună cu nava spațială (de fapt, aceasta este o navă spațială pentru diverse scopuri), care a fost numită Starship, va intra pe orbita Pământului. A doua etapă va mai avea suficient combustibil pentru, după finalizarea misiunii spațiale, să decelereze în straturile dense ale atmosferei și să aterizeze pe platforma offshore.
Este de remarcat faptul că SpaceX nu are nicio palmă într-o astfel de idee. În Rusia, proiectul unui vehicul de lansare reutilizabil a fost dezvoltat încă din anii 1990. Și din nou, au lucrat la proiectul de la Centrul State Rocket, numit după Academicianul V.P. Makeev. Proiectul unei rachete rusești reutilizabile are un nume frumos „Coroana”. Roscosmos și-a amintit de acest proiect în 2017, după care au urmat diverse comentarii despre reluarea acestui proiect. De exemplu, în ianuarie 2018, a publicat Rossiyskaya Gazeta noutățile că Rusia a reluat lucrările la o rachetă spațială reutilizabilă. Era vorba doar despre vehiculul de lansare „Crown”.
Spre deosebire de racheta americană Falcon-9, rusă „Korona” nu are etape detașabile, de fapt, este o singură navă spațială moale de decolare și aterizare. Potrivit lui Vladimir Degtyar, designerul general al Centrului Spațial de Stat Makeev, acest proiect ar trebui să deschidă calea pentru implementarea zborurilor interplanetare cu echipaj cu rază lungă. Este planificat ca fibra de carbon să fie principalul material structural al noii rachete rusești. În același timp, Korona este proiectat să lanseze nave spațiale pe orbite joase ale Pământului, cu o altitudine de 200 până la 500 de kilometri. Greutatea de lansare a vehiculului de lansare este de aproximativ 300 de tone. Masa sarcinii utile de ieșire este de la 7 la 12 tone. Decolarea și aterizarea „Coroanei” ar trebui să aibă loc folosind facilități de lansare simplificate, în plus, se elaborează opțiunea de lansare a unei rachete reutilizabile de pe platformele offshore. Pentru decolare și aterizare, noul vehicul de lansare va putea folosi același site. Timpul de pregătire al rachetei pentru următoarea lansare este de doar aproximativ o zi.
Trebuie remarcat faptul că materialele din fibră de carbon necesare pentru crearea rachetelor cu o singură etapă și reutilizabile au fost folosite în tehnologia aerospațială încă din anii 90. De la începutul anilor 1990, proiectul Corona a parcurs un drum lung în dezvoltare și a evoluat semnificativ, inutil să spun că inițial a fost o rachetă de unică folosință. În același timp, în procesul de evoluție, designul viitoarei rachete a devenit atât mai simplu, cât și mai perfect. Treptat, dezvoltatorii rachetei au abandonat utilizarea aripilor și a rezervoarelor externe de combustibil, ajungând la înțelegerea că fibra de carbon ar fi principalul material pentru corpul unei rachete reutilizabile.
În cea mai recentă versiune a rachetei reutilizabile Korona, masa sa se apropie de marca de 280-290 de tone. Un astfel de vehicul mare de lansare cu o singură etapă necesită un motor de rachetă cu propulsor lichid foarte eficient, care funcționează cu hidrogen și oxigen. Spre deosebire de motoarele de rachetă, care sunt instalate pe etape separate, un astfel de motor de rachetă cu propulsie lichidă trebuie să funcționeze eficient în diferite condiții și la diferite altitudini, inclusiv decolare și zbor în afara atmosferei Pământului. „Un motor obișnuit de rachetă cu propulsie lichidă cu duze Laval este eficient doar la anumite intervale de altitudine”, spun designerii lui Makeev, „din acest motiv, am ajuns la necesitatea de a folosi un motor lichid cu aer pe o rachetă”. Jetul de gaz din astfel de motoare de rachetă se adaptează în sine la presiunea „peste bord”, în plus, își păstrează eficiența atât la suprafața Pământului, cât și destul de sus în stratosferă.
LV "Korona" în zbor orbital cu un compartiment de sarcină utilă închis, redare
Cu toate acestea, până acum în lume pur și simplu nu există un motor funcțional de acest tip, deși au fost dezvoltate activ în URSS și SUA. Experții consideră că vehiculul de lansare reutilizabil Korona ar trebui să fie echipat cu o versiune modulară a motorului, în care duza de aer cu pană este singurul element care în prezent nu are prototip și nu a fost testat în practică. În același timp, Rusia are propriile tehnologii în producția de materiale compozite moderne și piese din acestea. Dezvoltarea și aplicarea lor sunt realizate cu succes, de exemplu, în JSC „Composite” și Institutul All-Russian. aviaţie materiale (VIAM).
Pentru un zbor în siguranță în atmosfera Pământului, structura portantă din fibră de carbon a lui Korona va fi protejată de o placă de protecție termică, care a fost dezvoltată anterior la VIAM pentru sonda spațială Buran și de atunci a trecut printr-o cale de dezvoltare semnificativă. „Încărcarea termică principală de pe Korona va fi concentrată pe arcul său, unde sunt utilizate elemente de protecție termică la temperaturi înalte”, notează designerii. - În același timp, părțile laterale expansive ale vehiculului de lansare au un diametru mai mare și sunt situate la un unghi ascuțit față de fluxul de aer. Sarcina de temperatură asupra acestor elemente este mai mică, iar acest lucru, la rândul său, ne permite să folosim materiale mai ușoare. Rezultatul este o economie de aproximativ 1,5 tone de greutate. Masa părții de înaltă temperatură a rachetei nu depășește 6% din masa totală de protecție termică pentru Korona. Pentru comparație, naveta spațială „Shuttle” a reprezentat mai mult de 20 la sută.
Forma conică grațioasă a rachetei reutilizabile a fost rezultatul multor încercări și erori. Potrivit dezvoltatorilor, în timp ce lucrau la proiect, aceștia au luat în considerare și au evaluat sute de opțiuni diferite. „Am decis să abandonăm complet aripile, precum cele ale navetei spațiale sau ale navei Buran”, spun dezvoltatorii. - În general, când navele spațiale sunt în atmosfera superioară, aripile interferează doar. Astfel de nave spațiale intră în atmosferă cu o viteză hipersonică nu mai bună decât un „fier de călcat”, și doar la viteză supersonică trec la zbor orizontal, după care se pot baza pe deplin pe aerodinamica aripilor.
Forma axisimetrică în formă de con a rachetei face posibilă nu numai să faciliteze protecția termică, ci și să îi ofere calități aerodinamice bune atunci când se deplasează la viteze mari de zbor. Deja în atmosfera superioară, „Coroana” primește portare, ceea ce permite rachetei nu numai să încetinească, ci și să manevreze. Acest lucru permite vehiculului de lansare să manevreze la mare altitudine în timp ce zboară către locul de aterizare, în viitor îi rămâne doar să finalizeze procesul de frânare, să-și corecteze cursul, să coboare pupa cu ajutorul unor propulsoare mici și să aterizeze pe Pământ.
Problema proiectului este că „Coroana” este încă în curs de dezvoltare în condiții de finanțare insuficientă sau absența completă a acesteia. În prezent, Makeev SRC a reușit să finalizeze doar un proiect preliminar pe această temă. Conform datelor anunțate în cadrul XLII Prelegeri academice de cosmonautică din 2018, au fost efectuate studii de fezabilitate asupra proiectului de creare a vehiculului de lansare Korona și a fost întocmit un calendar eficient de dezvoltare a rachetei. Sunt investigate condițiile necesare pentru realizarea unui nou vehicul de lansare și sunt analizate perspectivele și rezultatele atât ale procesului de dezvoltare, cât și ale funcționării viitoare a unei noi rachete.
După o explozie de știri despre proiectul Corona în 2017 și 2018, urmează din nou tăcerea... Perspectivele pentru proiect și implementarea lui sunt încă neclare. Între timp, SpaceX va prezenta un eșantion de testare al noului său Big Falcon Rocket (BFR) reutilizabil în vara anului 2019. De la crearea unui eșantion de testare până la o rachetă cu drepturi depline, care îi va confirma fiabilitatea și performanța, poate dura mulți ani, dar deocamdată se poate afirma: Elon Musk și compania lui fac lucruri care pot fi văzute și simțit cu mâna. În același timp, Roskosmos, potrivit prim-ministrului Dmitri Medvedev, ar trebui să nu mai proiecteze și să discute despre unde vom zbura în viitor. Există mai puțin de spus și mai mult de făcut.
Surse de informații:
https://iz.ru
https://www.popmech.ru
http://www.spacephys.ru
https://vpk.name
https://rg.ru
Materiale din surse deschise
informații