دولت به یک وسیله پرتاب فوق العاده قوی نیاز ندارد ، بلکه به ناوگان SV احتیاج دارد
همانطور که می دانید ، سند اصلی منافع دولت ، اهداف اصلی ، اولویت ها و وظایف روسیه در زمینه تحقیق ، اکتشاف و استفاده از فضا ، در آوریل 2013 توسط رئیس جمهور فدراسیون روسیه تأیید شد. "مبانی سیاست دولتی فدراسیون روسیه در زمینه فعالیت های فضایی تا 2030 و پس از آن".
مطابق با این سند ، اولویت های اصلی اطمینان از دسترسی تضمین شده روسیه به فضا از قلمرو خود با توسعه و استفاده از فناوری فضایی ، فن آوری ها ، آثار و خدمات به نفع حوزه اقتصادی اجتماعی و دفاع از کشور است. به عنوان امنیت دولت ؛ ایجاد دارایی های فضایی به نفع علم ؛ فعالیتهای مربوط به اجرای پروازهای سرنشین دار ، از جمله ایجاد زمینه علمی و فنی برای اجرای پروازهای سرنشین دار به سیارات و دیگر اجرام منظومه شمسی در چارچوب همکاری های بین المللی.
اجرای این اهداف از طریق استفاده و توسعه پتانسیل های علمی ، فنی و تولیدی موجود برای ایجاد وسایل نقلیه پرتاب کننده امیدوار کننده ، یدک کش های بین مداری ، سیستم های هدف و سرویس فضاپیماهای اتوماتیک (SC) ، فضاپیماهای سرنشین دار نسل جدید ، عناصر زیرساختی برای برای حل مشکلات هدف و فن آوری های تولید ، فعالیت در فضا و فناوری های پیشرفت.
نتیجه حفظ وضعیت روسیه به عنوان یکی از قدرتهای فضایی پیشرو ، تأیید خودکفایی در حمایت از فعالیتهای فضایی خود در سراسر طیف وظایفی است که نیاز به ایجاد یک صورت فلکی مداری از فضاپیماها بر اساس کارآمد بودن اقتصادی دارد. ناوگان خودروهای پرتاب روسیه
نیاز به حفظ موقعیت پایدار و رقابت پذیری در بازار خدمات پرتاب ، انگیزه ای برای بهبود شاخص های فنی و اقتصادی هواپیماها ، در درجه اول برای افزایش قابلیت های انرژی آنها است.
همه این عوامل به وضوح در مثال موفق ترین محصول فضانوردی روسیه - خودرو پرتاب کلاس سنگین "پروتون" آشکار شد. این پرتاب موشک پروتون به بازار بین المللی خدمات پرتاب و مدرنیزاسیون مداوم آن بود که به GKNPTs im اجازه داد. MV Khrunichev برای زنده ماندن در دهه 90 و "صفر" و حفظ همکاری صنعتی ، اطمینان از حفظ گروه مداری فضاپیماهای روسی و مشارکت در پروژه های بین المللی.
بار در مقیاس رقابت
برای تعیین اینکه کدام SV در FKP-2025 توسعه می یابد ، باید درک کرد که قابلیت های انرژی وسیله پرتاب کننده توسط جرم بار حمل شده به مدار کار تعیین می شود. اغلب ، اگرچه کاملاً صحیح نیست ، هنگام ارزیابی انرژی LV ، از مدار زمینی کم ارتفاع 200 کیلومتر و شیب مساوی با عرض جغرافیایی نقطه پرتاب استفاده می شود. برای عملکرد فضاپیما ، از این مدار به عنوان یک مدار کار استفاده نمی شود ، زیرا به دلیل کاهش سرعت جو ، مدت زمان حضور فضاپیما بر روی آن از یک هفته تجاوز نمی کند. در میان انواع فضاپیماها ، گران ترین و پرهزینه ترین بازار برای فضاپیماهای مخابراتی که در مدار زمین ثابت کار می کنند.
دو ویژگی پرتاب تجاری فضاپیماهای مخابراتی وجود دارد. حجم فضاپیماهای تجاری سریعتر از مواردی است که تحت برنامه های فدرال پرتاب شده اند.اما همانطور که در نمودار مشاهده می کنید ، حتی جرم سفینه های تجاری نیز نامحدود است و برای پرتاب آنها ، نیازی به LV کلاس فوق سنگین (STK LV) از نوع SLS نیست.
همچنین تفاوت هایی در طراحی بالستیک پرتاب های تجاری وجود دارد. چنین شد که فضاپیماهای خارجی برخلاف فضاپیماهای داخلی ، بلافاصله در مدار زمین ثابت قرار نگرفتند ، بلکه در یک "مدار استاندارد جغرافیایی استاندارد" با ارتفاع بالا قرار گرفتند. این فضاپیما که از LV روی آن جدا شده است ، پس از یک وقفه بالستیک حدود پنج ساعت در اوج مدار ، با کمک سیستم پیشرانش ، یک انگیزه را ایجاد می کند که تشکیل یک مدار زمین ثابت را تضمین می کند. با در نظر گرفتن مصرف سوخت ، جرم بار حمل شده به مدار انتقال ژئوسنکرون متوسط باید تقریباً 1.6 برابر بیشتر از مدار کار ، یعنی زمین ثابت باشد.
اما بیایید به پروتون بازگردیم - فقط نیاز به حفظ رقابت پذیری در بازار خدمات راه اندازی ، دلیل انجام چهار مرحله از مدرنیزاسیون آن با هزینه ای از راه اندازی تجاری Proton LV شده است - از نسخه اولیه Proton -K به Proton-M و توسعه وسیله نقلیه پرتاب Proton جدید Upper Stage (RB) Briz-M ، که باعث شد جرم محموله تحویل داده شده به مدار زمین ثابت از 2 ، 6 به 3.5 تن و به ایستگاه زمین ثابت افزایش یابد. انتقال مدار - از 4.5 تا 6 ، 3 تن. اما مهم نیست که حامل پروتون چقدر خوب است ، پرتاب های آن از خاک روسیه انجام نمی شود. همچنین مشکلاتی در زمینه تامین سوخت پروتون ، یک هپتیل بسیار سمی که در موشک های نظامی استفاده می شود و متعلق به مواد اولین و بالاترین طبقه خطر است ، وجود دارد.
رهبری این کشور وظیفه خود را برای اطمینان از دسترسی تضمین شده به فضا از قلمرو خود برای این صنعت تعیین کرده است - پرتاب فضاپیماها باید توسط موشک های توسعه یافته و تولید شده در روسیه انجام شود. علاوه بر این ، لازم است ایمنی محیط زیست پرتاب ها با حذف استفاده از سوخت سمی بهبود یابد.
این وظایف باید توسط برنامه ایجاد وسیله نقلیه پرتاب سنگین "آنگارا" حل شود ، که تضمین کننده تضمین پرتاب فضاپیماهای مخابراتی و هواشناسی و فضاپیماها به مدار زمین ثابت و تضمین دفاع و امنیت دولت است.
متأسفانه ، وسیله پرتاب "آنگارا" برای مدت طولانی ایجاد شد. فرمان دولت فدراسیون روسیه در مورد توسعه پروژه مجتمع موشک فضایی (SRS) از یک کلاس سنگین بر اساس نتایج مسابقه ای که 22 سال قبل از اولین پرتاب LV برگزار شد ، تصویب شد. بودجه واقعی این برنامه پس از سال 2005 آغاز شد. این امکان را فراهم کرد که دو پرتاب آزمایشی موفق در سال 2014 انجام شود و برنامه ریزی پرتاب LV با بارهای هدف از سال 2016 انجام شود. هنگامی که از کیهان ساز Plesetsk پرتاب می شود ، قابلیت های پرانرژی وسیله نقلیه پرتاب Angara-A5 با RB KVTK برودتی ، پرتاب محموله به وزن 4.5 تن را در مدار زمین ثابت و 7.5 تن را در مدار زمین ثابت استاندارد (هنگام استفاده از بریز) تضمین می کند. -M RB - به ترتیب 2 ، 9 و 5 ، 4 تن).
هنگامی که فضاپیمای آنگارا در کیهان فضایی Vostochny مستقر می شود ، قابلیت های پرانرژی وسیله پرتاب Angara-A5 با RB اکسیژن-هیدروژن KBTK ، پرتاب محموله با وزن حداکثر پنج تن را در مدار زمین ثابت و حداکثر هشت تن در مدار زمین ثابت. این ذخیره انرژی در آینده نزدیک برای پرتاب فضاپیما تحت برنامه های فدرال کافی است ، اما اجازه نمی دهد برای پرتاب فضاپیماهای با رنج قیمتی بالاتر با وسایل نقلیه جدید پرتاب کننده کلاس سنگین خارجی با افزایش بار-Delta-IVH ، Ariane-5ECA و Atlas رقابت کنید. -5 به ویژه ، پرتابگر اطلس -5 از سری 500 تا 8 ، 7 تن در مدار انتقال جغرافیایی پرتاب می شود و قدرتمندترین خودروهای پرتاب کننده برای پرتاب فضاپیمای وزارت دفاع ایالات متحده (Delta-IVH) استفاده می شود. پرتاب محموله با جرم حداکثر 13 در مدار انتقال زمین 1 تن را فراهم می کند.
پس از تجزیه و تحلیل جامع اولویت ها و الزامات مربوط به قابلیت های انرژی وسایل نقلیه زمینی و همچنین وضعیت بازار خدمات فضایی ، STC Roskosmos تعیین کرد که به منظور حل مشکلات در فضا ، از جمله پرتاب فضاپیماهای امیدوار کننده با جرم حداقل هفت تن در مدار زمین ثابت و 12 تن در مدار زمین ثابت ، وسیله نقلیه پرتاب کننده قادر است حداقل 35 تن بار را در مدار زمین کم قرار دهد.
چنین وسیله پرتابی-"Angara-A5V" را می توان با جایگزینی مرحله سوم اکسیژن-نفت سفید وسیله نقلیه پرتاب "Angara-A5" با مرحله اکسیژن-هیدروژن طرح جدید ایجاد کرد.موشک پرتاب "Angara-A5V" حداکثر با وسیله پرتاب "Angara-A5" ایجاد شده ، از جمله امکانات زیرساختی فضای زمینی ، متحد است. از نظر قابلیت های انرژی ، وسیله نقلیه پرتاب Angara-A5V با خودروهای پرتاب کننده خارجی توسعه یافته در حال حاضر با افزایش بار مانند Ariane-6 (اروپا) ، Vulcan (ایالات متحده) ، CZ-5 (چین) و N-3 (ژاپن) مطابقت دارد.) و در آینده نزدیک رقابت خودروهای فضایی کلاس سنگین روسی را در بازار جهانی خدمات فضایی ارائه می دهد.
خودروهای پرتاب کننده سنگین ما "Proton-M" و "Angara-A5" با موتورهای موشک پیشرانه مایع (LPRE) متناسب با خودروهای پرتاب کننده خارجی از نظر نسبت رانش به وزن و جرمهای بار قابل حمل در مدارهای مشخص هستند.
گاز یا بدون گاز
در حال حاضر ، ناوگان SV های داخلی متشکل از خودرو پرتاب کننده سبک Rokot ، وسیله پرتاب کننده سایوز متوسط با پرتاب کننده موشک Fregat و خودرو پرتاب کننده کلاس سنگین پروتون با پرتاب کننده موشک DM و Briz-M است.
در آینده نزدیک ، خودروهای پرتاب "هپتیل" "Rokot" و "Proton" جایگزین خودروهای پرتاب سازگار با محیط زیست خانواده "Angara" می شوند. در عین حال ، بهبود فناوری و کاهش هزینه خودروهای پرتاب سری Angara-A5 پیش بینی شده است. همچنین برنامه ریزی شده است که جایگزین "heptyl" RB "Fregat" با RB "ML" با اندازه کوچک با استفاده از اجزای سازگار با محیط زیست شود. همچنین برنامه ریزی شده است که جانباز موشک انداز داخلی وسیله پرتاب سایوز را با یک وسیله پرتاب کننده کلاس متوسط امیدوار کننده جایگزین کند ، که به عنوان بخشی از کار توسعه فونیکس ایجاد می شود. در طول توسعه آن ، برنامه ریزی شده است تا فن آوری های امیدوار کننده ای را تضمین کند که از افزایش ویژگی های عملیاتی ، از جمله استفاده از گاز طبیعی مایع (LNG) به عنوان سوخت موشک ، اطمینان حاصل کند.
فضای باز
چرا LNG جالب است؟ مزیت اصلی این است که می توان هزینه سیستم محرکه (PS) وسیله نقلیه را به دلیل کاهش شدید فشار کار در محفظه احتراق موتور (از 250-260 به 160-170 اتمسفر) با اندکی کاهش داد. (≈4)) افزایش در ضربه خاص خالی. افزایش پارامتر دوم به شما امکان می دهد سطح دستیابی به انرژی و ویژگی های جرمی مراحل LV را حفظ کنید ، با وجود این واقعیت که چگالی LNG نصف نفت سفید است. یکی از ویژگی های موتورهای موشکی با سوخت مایع که از LNG استفاده می کنند ، امکان توسعه موتور طرح بازیابی است که کمتر مستعد توسعه سریع مواد اضطراری است. به طور کلی ، ارزیابی های فنی و اقتصادی اولیه نشان می دهد که می توان انتظار داشت هزینه سیستم های پیشرانش LNG در مقایسه با سیستم های پیشران بر اساس موتورهای موشکی نفت سفید با فشار بالا حدود 1.5 برابر کاهش یابد که این امر رقابت پذیری داخلی را افزایش می دهد. پرتاب وسایل نقلیه
با ارزیابی تجربه ایجاد یک وسیله پرتاب فوق سنگین ، لازم به ذکر است که Energia - Buran بدون شک اوج تکنولوژی موشک های داخلی است ، یک برنامه برجسته از نظر سازماندهی ، تمرکز منابع ، دستاوردها در توسعه سازه های جدید و حرارت -پخش مواد ، تسلط بر فن آوری برای ایجاد موتورهای نفت سفید و هیدروژن قدرتمند ، تولید و حمل حجم زیادی هیدروژن مایع ، آیرودینامیک مافوق صوت و غیره. کل کشور برای آن تلاش کرد ، اما دولت وسایل ، نیروها و اهداف لازم برای استقرار را نداشت. این سیستم فضایی در مدار در همان زمان ، بیش از 10 سال کار بر روی ایجاد مجموعه "Energia" - "Buran" ، بیش از یک سوم بودجه اختصاص داده شده برای فعالیت های فضایی هزینه شد که بر اثربخشی اجرای سایر مناطق آن تأثیر گذاشت.
در این دوره ، آژانس فضایی اروپا (ESA) توسعه داد و شروع به پرتاب LV کلاس متوسط Ariane-4 کرد. شرکت Arianspace با این موشک بیش از نیمی از بازار پرتاب های تجاری به مدار انتقال زمین را اشغال کرد و با کسب درآمد ، وسیله نقلیه پرتاب سنگین Ariane-5 را ایجاد کرد ، که هنوز اجرای برنامه های فضایی ESA را تضمین می کند و بیش از 40 درصد را در اختیار دارد. از بازار جهانی خدمات راه اندازی
روزنامه "VPK" (شماره 27) نوشت: "… پنتاگون باید احساس رضایت عمیق داشته باشد و ببیند که چگونه روسیه از ایجاد خودروهای پرتاب مدرن فوق سنگین دور و دورتر می شود" ، اما تخمین می زند نشان می دهد که پنتاگون با استفاده از خودروهای پرتاب کننده یک کلاس سنگین از نوع دلتا IVH و اطلس -5 و نه وسیله پرتاب SLS ، که برای پروازهای بین سیاره ای ایجاد شده است ، در آینده نزدیک همه وظایف نظامی را حل خواهد کرد. مقایسه قابلیت های انرژی وسیله نقلیه پرتاب 25 تنی آنگارا-A5 و پرتابگر SLS 130 تنی نادرست است-مانند این است که بگویید: "یک کامیون کمپرسی 130 تنی از KamAZ خنک تر است و گازل یک ماشین در همه." به هیچ وجه: هر وسیله نقلیه - یک ماشین یا یک موشک ، برای م effectiveثر بودن ، باید در نزدیکترین حد بالایی از قابلیت های انرژی خود مورد استفاده قرار گیرد. اگر وسیله نقلیه خالی رانده شود ، هزینه واحد پرتاب محموله افزایش می یابد و این یکی از شاخص های اصلی کارایی وسیله پرتاب است. بنابراین ، دولت نه به یک وسیله پرتاب فوق العاده قوی ، بلکه به یک ناوگان متعادل متعادل SV از محموله های مختلف برای بارهای خاص نیاز دارد. اگر چنین محموله ای برای LV وجود نداشته باشد ، در خطر تقسیم سرنوشت Energia است. به هر حال ، قابل توجه است که دو موشک زحل -5 در پایان ماموریت به ماه توسط ناسا و وزارت دفاع ایالات متحده به موزه بدون یافتن بار برای آنها ارسال شد.
موضوع استفاده هدفمند از وسیله پرتاب STK در STC Roskosmos مورد بررسی قرار گرفت - آنها به این نتیجه رسیدند که نیازی به راه اندازی محموله های تک وزن با وزن 50-70 تن قبل از 2030-2035 نیست. اولویت های صنعت فضایی روسیه ، ما تکرار می کنیم ، در "مبانی سیاست دولت در زمینه فعالیت های فضایی …" تعریف شده است. وظایف اصلی توسعه گروه های مداری فضاپیما برای اهداف علمی ، اجتماعی-اقتصادی و دوگانه است. به به همین دلیل است که در راستای توسعه یک وسیله پرتاب فوق سنگین ، Roskosmos NTS تا سال 2025 تصمیم گرفت خود را محدود به ایجاد یک زمینه علمی و فنی و توسعه فناوری های امیدوار کننده کند.
باید اعتراف کرد که در حال حاضر وضعیت گروه مداری فضاپیمای روسیه ، به بیان ملایم ، مرفه ترین نیست. به ویژه ، یک فضاپیمای سنجش از دور زمین (ERS) تنها شامل هفت فضاپیما است و نیازهای مصرف کنندگان داخلی را در سطح 20 تا 30 درصد برآورده می کند ، در حالی که صورت فلکی ERS ایالات متحده ، کشورهای اروپایی و چین شامل بیش از 35 فضاپیما که سطح کنترل جهانی زمین را فراهم می کند ، از جمله در محدوده رادار. حتی در هند ، صورت فلکی ماهواره ای ERS شامل 17 ماهواره است. این جایی است که بودجه FKP-2025 قبل از هر چیز باید صرف شود-در توسعه فضاپیماهای ارتباطی ، ناوبری ، سنجش از دور ، هواشناسی ، از جمله فضاپیماها با وضوح مکانی بالا در همه آب و هوا ، که برای سیبری ، شمال دور بسیار مهم است ، قطب شمال و شرق دور
همانطور که در محاسبات بالستیک نشان داده شده است ، هنگامی که از کیهان ساز Vostochny پرتاب می شود ، نسخه بهینه شده Angara-A5V LV با سرمایش ارتقا یافته RB KBTK-V بار قابل حمل تا 11 ، 9 تن را در مدار انتقال زمین ثابت و حداکثر 7 فراهم می کند. ، 2 تن در مدار زمین ثابت ، و همچنین امکان اجرای مرحله اولیه برنامه ماه سرنشین دار با استفاده از یک طرح چهار پرتاب (نگاه کنید به شکل): دو پرتاب جفت LV ، ارائه تحویل جداگانه به مدار ماه مجتمع فرود و برخاست ماه (LPVK) و وسیله نقلیه سرنشین دار (PTK) با پهلوگیری در مدار ماهواره مصنوعی ماه (OISL) و فرود بعدی LPVK با خدمه در سطح ماه.
یک پرتاب معمولی جفت شامل پرتاب محموله به مسیر بالستیک به عنوان بخشی از PTC یا LPVK و یک یدک کش کوچک بین گردش خون اکسیژن و نفت سفید (MOB2) است که بر اساس کشتی یدک کش "DM" (MOB1) ایجاد شده است. اساس ذخیره RB KVTK. MOB1 با وزن پرتاب بیش از 38 تن طبق برنامه با پرتاب اضافی با پرتاب دوم Angara-A5V LV پرتاب می شود. پس از پهلوگیری در مدار زمین و گام به گام ، فضاپیمای بین مداری ماه مونتاژ شده ابتدا به دلیل قدرت MOB1 در مدار بسیار بیضوی قرار می گیرد. پس از اتمام سوخت ، هیدروژن MOB1 جدا شده و نفت سفید MOB2 تشکیل مسیر خروج را تکمیل می کند. علاوه بر این ، MOB2 تصحیح مسیر را در پرواز به ماه و انتقال بار را به مدار دور ماه ارائه می دهد. پروژه FKP-2025 کار با بودجه مشخص شده را فراهم می کند.
البته ، طرح چند پرتاب بسیار پیچیده است ، به بالاترین هماهنگی نیاز دارد: تیم شروع باید همزمان روی دو پرتاب کننده ، مانند ساعت کار کند. ارزیابی های فنی و اقتصادی اولیه نشان می دهد که استفاده در مرحله اولیه برنامه سرنشین دار ماه از وسیله نقلیه پرتاب چند منظوره با افزایش محموله از کلاس 35 تن به جای یک وسیله پرتاب فوق العاده سنگین 80 تنی ، امکان کاهش هزینه های مالی بیش از یک مرتبه بزرگ است و منابع ذخیره شده را می توان در جهت توسعه گروه های مداری داخلی فضاپیماها مورد استفاده قرار داد.
در مورد استفاده از تقویت کننده های جامد پیشران (TTU) به عنوان بخشی از وسیله پرتاب ، در اینجا باید توجه داشت که موتورهای موشک سوخت جامد (موتورهای موشک پیشران جامد) ، در مقایسه با موتورهای موشک پیشرانه مایع ، نه تنها مزایایی دارند ، بلکه مزایایی نیز دارند. معایب - یک ضربه رانش خاص 10 تا 30 درصد کاهش می یابد ، بدترین کمال وزن در طراحی ، خطر آتش سوزی و انفجار تولید و تجهیزات شارژ سوخت ، محدودیت در زمان کارکرد ، کنترل کشش ، شرایط دما در هنگام راه اندازی ، اثرات مضر محصولات احتراق بر محیط زیست علاوه بر این ، لازم است هزینه 30 تا 40 درصد بالاترین وسیله نقلیه پرتاب کننده با موتورهای موشکی جامد را در مقایسه با وسیله پرتاب کننده با موتورهای موشک پیشرانه مایع و نیاز به سرمایه گذاری قابل توجه در توسعه تولید و فناوری در نظر بگیریم. و امکانات آزمایش برای ایجاد موتورهای بزرگ موشک پیشرانه جامد.
استفاده از موتورهای بزرگ موشک پیشرانه جامد به عنوان بخشی از وسیله پرتاب بارها در پروژه های داخلی مورد توجه قرار گرفته است ، اما با در نظر گرفتن عوامل فوق ، بر اساس مقایسه گزینه های جایگزین ، انتخاب به طور مداوم به نفع موتورهای پیشران مایع انجام شد. روسیه پیشرو در توسعه و تولید موتورهای موشک کروز است که توسط مشتریان ، از جمله ایالات متحده خریداری می شود. در پروژه FKP-2025 ، همچنین برنامه ریزی شده است تا فناوری ایجاد یک پیشرانه جامد پرتاب با رانش حدود 100 تن را آزمایش کند. امکان استفاده از موتورهای موشک پیشرانه جامد در خودروهای پرتاب کننده امیدوار کننده ، به عنوان مثال ، در همان "ققنوس" ، بعداً بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل دقیق مشخص می شود.
در نتیجه گیری: روشن است که پروژه FKP-2025 می تواند همچنان بهبود یابد ، با این وجود ، از نظر توسعه وسایل نقلیه پرتاب ، این سند کاملاً متعادل است ، وضعیت واقعی امور را منعکس می کند و چشم اندازهای توسعه را تعیین می کند این بخش از صنعت تا سال 2025 ، با در نظر گرفتن اولویت های تعیین شده فعالیتهای فضایی و فرصتهای دولت برای تامین مالی آن.
