وقتی به عکس های فضاپیمای بالدار Burana و Shuttle نگاه می کنید ، ممکن است تصور کنید که کاملاً یکسان هستند. حداقل نباید هیچ تفاوت اساسی وجود داشته باشد. علیرغم شباهت خارجی ، این دو سیستم فضایی هنوز تفاوت اساسی دارند.
شاتل و بوران
شاتل
شاتل یک فضاپیمای حمل و نقل قابل استفاده مجدد (MTKK) است. این کشتی دارای سه موتور موشک پیشرانه مایع (LPRE) است که با هیدروژن کار می کنند. عامل اکسید کننده - اکسیژن مایع. ورود به مدار زمین کم نیاز به مقدار زیادی سوخت و اکسید کننده دارد. بنابراین ، مخزن سوخت بزرگترین عنصر سیستم شاتل فضایی است. فضاپیما بر روی این مخزن عظیم واقع شده است و توسط سیستم خطوط لوله ای که از طریق آن سوخت و اکسید کننده به موتورهای شاتل تأمین می شود ، به آن متصل می شود.
و در عین حال ، سه موتور قدرتمند کشتی بالدار برای رفتن به فضا کافی نیست. دو مخزن سوخت جامد به مخزن مرکزی سیستم متصل شده است - قوی ترین موشک های تاریخ بشر تا به امروز. برای حرکت دادن کشتی چند تنی و بالا بردن آن تا چهار و نیم دهم کیلومتر اول ، دقیقاً در آغاز نیاز به بزرگترین قدرت است. تقویت کننده های راکت جامد 83 درصد بار را بر عهده می گیرند.
"شاتل" دیگری بلند می شود
در ارتفاع 45 کیلومتری ، تقویت کننده های سوخت جامد ، با مصرف تمام سوخت ، از کشتی جدا شده و با چتر نجات ، در اقیانوس فرود می آیند. علاوه بر این ، به ارتفاع 113 کیلومتری ، "شاتل" با کمک سه موتور موشک بالا می رود. پس از جداسازی مخزن ، کشتی 90 ثانیه دیگر با اینرسی پرواز می کند و سپس ، برای مدت کوتاهی ، دو موتور مانور مداری که از سوخت خود اشتعال استفاده می کنند ، روشن می شوند. و "شاتل" به مدار کار می رود. و مخزن وارد جو می شود ، جایی که می سوزد. بخشی از آن به اقیانوس می افتد.
بخش تقویت کننده های سوخت جامد
موتورهای مانور مداری ، همانطور که از نامشان مشخص است ، برای مانورهای مختلف در فضا طراحی شده اند: برای تغییر پارامترهای مداری ، برای اتصال به ISS یا دیگر فضاپیماها در مدار زمین پایین. بنابراین "شاتل ها" برای سرویس دهی چندین بار از تلسکوپ مداری هابل بازدید کردند.
و سرانجام ، این موتورها در هنگام بازگشت به زمین باعث ایجاد انگیزه ترمز می شوند.
مرحله مداری با توجه به پیکربندی آیرودینامیکی یک هواپیمای بدون دم با بال دلتای کم ارتفاع با رفت و برگشت دو طرف لبه جلویی و با دم عمودی طرح معمول انجام می شود. برای کنترل جوی ، یک سکان دو تکه بر روی میلگرد (در اینجا ترمز هوا وجود دارد) ، بالابرها در لبه پشتی بال و یک فلپ متعادل کننده در زیر بدنه عقب استفاده می شود. شاسی جمع شو ، سه چرخه ، با چرخ بینی.
طول 37 ، 24 متر ، طول بال 23 ، 79 متر ، ارتفاع 17 ، 27 متر وزن "خشک" وسیله نقلیه حدود 68 تن ، وزن برخاست - از 85 تا 114 تن (بسته به وظیفه و بار) ، فرود با یک بار برگشتی در کشتی - 84 ، 26 تن.
مهمترین ویژگی طراحی بدنه محافظ حرارتی آن است.
در مکانهایی که بیشترین فشار را دارند (دمای طراحی تا 1430 درجه سانتی گراد) ، از کامپوزیت کربن کربن چند لایه استفاده می شود. تعداد کمی از این مکان ها وجود دارد ، عمدتا بینی بدنه و لبه بالایی بال است. سطح زیرین کل دستگاه (گرمایش از 650 تا 1260 درجه سانتی گراد) با کاشی های ساخته شده از یک ماده بر اساس الیاف کوارتز پوشانده شده است.سطوح بالایی و جانبی تا حدی توسط کاشی های عایق حرارت پایین محافظت می شود - جایی که دما 315-650 درجه سانتی گراد است. در جاهای دیگر ، جایی که درجه حرارت از 370 درجه سانتیگراد تجاوز نمی کند ، از مواد نمدی پوشیده از لاستیک سیلیکونی استفاده می شود.
وزن کل هر چهار نوع حفاظت حرارتی 7164 کیلوگرم است.
مرحله مداری دارای کابین خلبان دو طبقه برای هفت فضانورد است.
عرشه بالای شاتل
در صورت تمدید برنامه پرواز یا هنگام انجام عملیات نجات ، حداکثر ده نفر می توانند در شاتل سوار شوند. در کابین خلبان ، کنترل پرواز ، محل کار و خواب ، آشپزخانه ، انبار ، محفظه بهداشتی ، قفل هوا ، ایستگاه های کنترل عملیات و بار و سایر تجهیزات وجود دارد. حجم کل تحت فشار کابین 75 متر مکعب است. متر ، سیستم پشتیبانی زندگی فشار 760 میلی متر جیوه را در آن حفظ می کند. هنر و دما در محدوده 18 ، 3 - 26 ، 6 درجه سانتی گراد است.
این سیستم در نسخه باز ، یعنی بدون استفاده از بازسازی هوا و آب ساخته شده است. این انتخاب به این دلیل است که مدت پروازهای شاتل هفت روز تعیین شده است ، با امکان افزایش آن تا 30 روز با استفاده از بودجه اضافی. با چنین خودمختاری ناچیز ، نصب تجهیزات بازسازی به معنای افزایش غیر موجه وزن ، مصرف برق و پیچیدگی تجهیزات پردازنده است.
تأمین گازهای فشرده برای بازگرداندن جو معمولی در کابین در صورت کاهش فشار کامل یا حفظ فشار 42.5 میلی متر جیوه در آن کافی است. هنر در مدت 165 دقیقه زمانی که یک سوراخ کوچک در بدنه کمی بعد از شروع ایجاد می شود.
ابعاد محفظه بار 18 ، 3 * 4 ، 6 متر و حجم 339 ، 8 متر مکعب است. m مجهز به یک دستکاری "سه زانو" به طول 15 و 3 متر است. هنگامی که درهای محفظه باز می شود ، رادیاتورهای سیستم خنک کننده همراه با آنها به موقعیت کار تبدیل می شوند. بازتابش صفحات رادیاتور به گونه ای است که حتی در زمان تابش خورشید روی آنها سرد می مانند.
آنچه شاتل فضایی می تواند انجام دهد و چگونه پرواز می کند
اگر تصور کنیم یک سیستم مونتاژ شده به صورت افقی پرواز می کند ، یک مخزن سوخت خارجی را به عنوان عنصر اصلی آن می بینیم. مدارگردی از بالا به آن متصل شده و شتاب دهنده ها در طرفین قرار دارند. طول کل سیستم 56.1 متر و ارتفاع 23.34 متر است. عرض کلی با طول بالهای مرحله مداری تعیین می شود ، یعنی 23.79 متر است. حداکثر وزن پرتاب حدود 2.041.000 کیلوگرم است.
نمی توان به طور واضح در مورد اندازه محموله صحبت کرد ، زیرا بستگی به پارامترهای مدار مورد نظر و نقطه پرتاب فضاپیما دارد. در اینجا سه گزینه وجود دارد. سیستم شاتل فضایی قادر به نمایش موارد زیر است:
- 29.500 کیلوگرم هنگام پرتاب به سمت شرق از کیپ کاناورال (فلوریدا ، ساحل شرقی) به مداری با ارتفاع 185 کیلومتر و شیب 28 درجه سانتیگراد ؛
- 11 300 کیلوگرم هنگام پرتاب از مرکز پرواز فضایی. کندی در مداری با ارتفاع 500 کیلومتر و شیب 55 درجه سانتیگراد.
- 14500 کیلوگرم هنگام پرتاب از پایگاه نیروی هوایی واندنبرگ (کالیفرنیا ، ساحل غربی) به مدار قطبی با ارتفاع 185 کیلومتر.
برای شاتل ها ، دو نوار فرود مجهز شد. اگر شاتل به دور از محل پرتاب فرود می آمد ، با بوئینگ 747 به خانه باز می گشت
بوئینگ 747 شاتل را به کیهان فضایی می برد
در کل ، پنج شاتل ساخته شد (دو نفر از آنها در تصادف جان باختند) و یک نمونه اولیه.
هنگام توسعه ، پیش بینی می شد که شاتل ها 24 پرتاب در سال انجام دهند و هر یک از آنها تا 100 پرواز به فضا انجام دهند. در عمل ، آنها بسیار کمتر مورد استفاده قرار گرفتند - تا پایان برنامه در تابستان 2011 ، 135 پرتاب انجام شد ، که Discovery - 39 ، Atlantis - 33 ، Columbia - 28 ، Endeavor - 25 ، Challenger - 10 …
خدمه شاتل شامل دو فضانورد - فرمانده و خلبان است. بزرگترین خدمه شاتل هشت فضانورد است (چلنجر ، 1985).
واکنش شوروی به ایجاد شاتل
توسعه "شاتل" تأثیر زیادی بر رهبران اتحاد جماهیر شوروی گذاشت. تصور می شد که آمریکایی ها در حال توسعه یک بمب افکن مداری مجهز به موشک های فضا به زمین هستند.اندازه عظیم شاتل و توانایی آن برای بازگرداندن بار تا 14.5 تن به زمین به عنوان تهدید واضح ربودن ماهواره های شوروی و حتی ایستگاه های فضایی نظامی شوروی مانند الماز ، که در فضا با نام سالیوت پرواز می کردند ، تفسیر شد. به این برآوردها اشتباه بود ، زیرا ایالات متحده در سال 1962 ایده بمب افکن فضایی را در ارتباط با توسعه موفقیت آمیز زیر دریایی هسته ای و موشک های بالستیک زمینی کنار گذاشت.
سایوز به راحتی می تواند در صندوق بار شاتل جا بگیرد
کارشناسان شوروی نمی توانند بفهمند که چرا 60 پرتاب شاتل در سال مورد نیاز است - یک پرتاب در هفته! بسیاری از ماهواره ها و ایستگاه های فضایی که شاتل به آنها نیاز دارد از کجا آمده است؟ مردم شوروی که در یک سیستم اقتصادی متفاوت زندگی می کردند حتی نمی توانستند تصور کنند که رهبری ناسا ، که به شدت برنامه دولتی جدیدی را در دولت و کنگره پیش می برد ، با ترس از بیکاری هدایت می شد. برنامه قمری در حال اتمام بود و هزاران متخصص با صلاحیت بالا بیکار بودند. و مهمتر از همه ، مدیران محترم و با حقوق بسیار خوب ناسا با چشم انداز ناامیدکننده ای برای جدا شدن از دفاتر مسکونی خود روبرو شدند.
بنابراین ، یک مطالعه امکان سنجی اقتصادی در مورد سود مالی بزرگ فضاپیماهای قابل استفاده مجدد در صورت رها کردن موشک های یکبار مصرف تهیه شد. اما برای مردم شوروی کاملاً غیرقابل درک بود که رئیس جمهور و کنگره بتوانند بودجه ملی را صرفاً با توجه به نظر رای دهندگان خود هزینه کنند. در این رابطه ، این نظر در اتحاد جماهیر شوروی حاکم شد که آمریکایی ها برای برخی از کارهای نامفهوم آینده ، به احتمال زیاد وظایف نظامی ، QC جدیدی ایجاد می کنند.
فضاپیمای قابل استفاده مجدد "بوران"
در اتحاد جماهیر شوروی ، در ابتدا برنامه ریزی شده بود که یک نسخه بهبود یافته از شاتل ایجاد شود - یک هواپیمای مداری OS -120 ، با وزن 120 تن. (شاتل آمریکایی 110 تن در بار کامل وزن داشت). بر خلاف شاتل ، برای تجهیز برنامه ریزی شده بود Buran با کابین خلبان خروجی برای دو خلبان و موتورهای توربوجت برای فرود در فرودگاه.
رهبری نیروهای مسلح اتحاد جماهیر شوروی بر کپی تقریباً کامل "شاتل" اصرار داشت. در آن زمان ، اطلاعات شوروی توانست اطلاعات زیادی در مورد فضاپیمای آمریکایی به دست آورد. اما معلوم شد که چندان ساده نیست. موتورهای موشک هیدروژن اکسیژن داخلی از نظر اندازه بزرگتر و سنگین تر از موتورهای آمریکایی بودند. علاوه بر این ، از نظر قدرت ، آنها نسبت به خارج از کشور پایین تر بودند. بنابراین ، به جای سه موتور موشک ، نصب چهار موتور ضروری بود. اما در هواپیمای مداری به سادگی جایی برای چهار پیشرانه وجود نداشت.
در شاتل ، 83 درصد بار در ابتدا توسط دو تقویت کننده سوخت جامد حمل می شد. در اتحاد جماهیر شوروی ، امکان توسعه چنین موشک های پیشرفته جامد قوی وجود نداشت. از این نوع موشک ها به عنوان حامل های بالستیک بارهای هسته ای دریایی و زمینی استفاده می شد. اما آنها به قدرت مورد نیاز خیلی خیلی زیاد نرسیدند. بنابراین ، طراحان اتحاد جماهیر شوروی تنها فرصت را داشتند - از موشک های مایع به عنوان شتاب دهنده استفاده کنند. تحت برنامه Energia-Buran ، نفت سفید-اکسیژن RD-170 بسیار موفق ایجاد شد ، که جایگزینی برای تقویت کننده های سوخت جامد بود.
موقعیت مکانی فضایی بایکونور طراحان را مجبور کرد تا قدرت وسایل نقلیه پرتاب خود را افزایش دهند. مشخص است که هرچه سکوی پرتاب به خط استوا نزدیکتر باشد ، بار بیشتری که یک موشک می تواند در مدار قرار دهد بیشتر است. کاسمودروم آمریکایی در کیپ کاناورال 15 درصد برتری نسبت به بایکونور دارد! یعنی اگر یک راکت پرتاب شده از بایکونور بتواند 100 تن را بلند کند ، در صورت پرتاب از کیپ کاناورال 115 تن را به مدار می فرستد!
شرایط جغرافیایی ، تفاوت در فناوری ، ویژگی های موتورهای ایجاد شده و رویکرد طراحی متفاوت - همه بر ظاهر "بوران" تأثیر گذاشت. بر اساس همه این واقعیت ها ، یک مفهوم جدید و یک وسیله نقلیه جدید مداری OK-92 با وزن 92 تن توسعه داده شد. چهار موتور اکسیژن-هیدروژن به مخزن سوخت اصلی منتقل شد و مرحله دوم وسیله نقلیه پرتاب انرژی به دست آمد.به جای دو تقویت کننده سوخت جامد ، تصمیم گرفته شد از چهار موشک برای سوخت مایع نفت سفید-اکسیژن با موتورهای چهار محفظه RD-170 استفاده شود. چهار محفظه به معنای چهار نازل است ؛ تولید نازل با قطر بزرگ بسیار دشوار است. بنابراین ، طراحان با طراحی آن با چندین نازل کوچکتر به پیچیدگی و وزن موتور می روند. تعداد نازلها به اندازه محفظه های احتراق با دسته ای از خطوط لوله تامین سوخت و اکسیدکننده و همه "مهارها" وجود دارد. این پیوند طبق طرح سنتی "سلطنتی" ساخته شد ، شبیه به "اتحادها" و "شرق" ، اولین مرحله "انرژی" شد.
"بوران" در حال پرواز
کشتی تفریحی Buran خود سومین مرحله از وسیله پرتاب شد ، شبیه به سایوز. تنها تفاوت این است که Buran در کنار مرحله دوم قرار داشت ، در حالی که سایوز در بالای وسیله پرتاب قرار داشت. بنابراین ، طرح کلاسیک یک سیستم فضایی یکبار مصرف سه مرحله ای بدست آمد ، با این تفاوت که کشتی مداری قابل استفاده مجدد بود.
قابلیت استفاده مجدد یکی دیگر از مشکلات سیستم Energia-Buran بود. برای آمریکایی ها ، شاتل ها برای 100 پرواز طراحی شده بودند. به عنوان مثال ، موتورهای مانور مداری می توانند تا 1000 دور را تحمل کنند. پس از نگهداری پیشگیرانه ، همه عناصر (به جز مخزن سوخت) برای پرتاب به فضا مناسب بودند.
تقویت کننده سوخت جامد توسط یک شناور مخصوص برداشت می شود
بوسترهای جامد با چتر نجات به اقیانوس منتقل شده و توسط شناورهای مخصوص ناسا برداشته شده و به کارخانه تولید کننده تحویل داده شده و در آنجا تحت مراقبت های پیشگیرانه قرار گرفته و با سوخت پر شده اند. خود شاتل نیز به طور کامل بررسی ، جلوگیری و تعمیر شد.
وزیر دفاع اوستینوف در اولتیماتوم خواستار بازیافت حداکثر سیستم Energia-Buran شد. بنابراین ، طراحان مجبور به حل این مشکل شدند. به طور رسمی ، تقویت کننده های جانبی قابل استفاده مجدد ، مناسب برای ده پرتاب در نظر گرفته شدند. اما در واقع ، به دلایل زیادی به این نتیجه نرسید. حداقل این واقعیت را در نظر بگیرید که شتاب دهنده های آمریکایی به اقیانوس سقوط کردند و شوروی در استپ قزاقستان سقوط کرد ، جایی که شرایط فرود به اندازه آبهای گرم اقیانوس خوشایند نبود. و یک موشک پیشرانه مایع ، ظریف تر است. "بوران" همچنین برای 10 پرواز طراحی شده است.
به طور کلی ، سیستم قابل استفاده مجدد کار نکرد ، اگرچه دستاوردها آشکار بودند. کشتی مداری شوروی که از موتورهای پیشرانه بزرگ رها شده بود ، موتورهای قدرتمندتری برای مانور در مدار دریافت کرد. که در صورت استفاده از آن به عنوان "بمب افکن جنگنده" فضایی ، مزایای زیادی به آن داد. به علاوه توربوجت برای پرواز و فرود جو. علاوه بر این ، یک موشک قدرتمند با مرحله اول روی سوخت نفت سفید ، و مرحله دوم بر روی هیدروژن ایجاد شد. این موشک آنقدر بود که اتحاد جماهیر شوروی فاقد پیروزی در مسابقه ماه بود. از نظر ویژگی های آن ، Energia عملاً معادل موشک Saturn-5 آمریکایی بود که آپولو -11 را به ماه فرستاد.
"بوران" با "شاتل" آمریکایی دارای دسترسی خارجی فوق العاده ای است. Korabl poctroen Po cheme camoleta tipa "bechvoctka» c treugolnym krylom peremennoy ctrelovidnocti، imeet aerodinamicheckie organy upravleniya، rabotayuschie at pocadke pocle vozvrascheniya in plotniya cloi atmocfery - wheel او توانست با مانور جانبی تا 2000 کیلومتر نزول کنترل شده ای را در جو انجام دهد.
طول "Buren" 36.4 متر ، طول بالها حدود 24 متر ، ارتفاع کشتی روی شاسی بیش از 16 متر است. جرم قدیمی کشتی بیش از 100 تن است که از 14 تن آن برای سوخت استفاده می شود. در nocovoy otcek vctavlena germetichnaya tselnocvarnaya kabina for ekipazha و bolshey chacti aparat for obecpecheniya poleta in coctave raketno-kocmicheckogo komplekca، avtonomnogo poleta nA orbite ، cpucka و pocadki. حجم کابین بیش از 70 متر مکعب است.
هنگامی که vozvraschenii در plotnye cloi atmocfery naibolee teplonapryazhennye uchactki poverhnocti korablya rackalyayutcya do graducov 1600، zhe teplo، dohodyaschee nepocredctvenno do metallicheckoy konctruktsii korablya. ne، بنابراین ، "BURAN" حفاظت حرارتی قدرتمند خود را متمایز کرده و شرایط طبیعی دما را برای طراحی یک کشتی در هنگام پرواز با هواپیما فراهم می کند
پوشش مقاوم در برابر حرارت ساخته شده از بیش از 38 هزار کاشی ، ساخته شده از مواد خاص: الیاف کوارتز ، هسته با عملکرد بالا ، بدون هسته چوب سرامیکی قابلیت تجمع گرما را بدون انتقال آن به بدنه کشتی دارد. جرم کل این زره حدود 9 تن بود.
طول محفظه بار BURANA حدود 18 متر است. در محفظه بار گسترده آن ، می توان محموله ای با جرم حداکثر 30 تن را در خود جای داد. در آنجا امکان قرار دادن وسایل نقلیه بزرگ فضایی - ماهواره های بزرگ ، بلوک ایستگاه های مداری وجود داشت. جرم فرود کشتی 82 تن است.
"BURAN" با تمام سیستم ها و تجهیزات لازم برای پروازهای خودکار و خلبان استفاده شد. این و وسایل ناوبری و کنترل ، و سیستم های رادیوتکنیکی و تلویزیونی ، و کنترل های خودکار برای گرما و قدرت
کابین بوران
نصب اصلی موتور ، دو گروه موتور برای مانور در انتهای قسمت دم و در قسمت جلویی قاب قرار دارد.
در مجموع ، برنامه ریزی شده بود که 5 کشتی مداری ساخته شود. علاوه بر بوران ، Tempest تقریباً آماده و تقریبا نیمی از بایکال بود. دو کشتی دیگر که در مرحله اولیه تولید بودند نامی دریافت نکردند. سیستم Energia -Buran خوش شانس نبود - در زمان ناگوار برای آن متولد شد. اقتصاد شوروی دیگر قادر به تأمین هزینه برنامه های فضایی گران قیمت نبود. و نوعی سرنوشت ، فضانوردانی را که برای پروازها در "بوران" آماده می شدند ، تعقیب کرد. خلبانان آزمایشی V. Bukreev و A. Lysenko در سانحه هوایی در سال 1977 ، حتی قبل از پیوستن به گروه فضانوردان جان باختند. در سال 1980 ، خلبان آزمایشی O. Kononenko درگذشت. 1988 جان A. Levchenko و A. Shchukin را گرفت. پس از پرواز "بوران" R. Stankevichus ، کمک خلبان پرواز سرنشین دار سفینه بالدار ، در سانحه هوایی جان باخت. I. Volk به عنوان خلبان اول منصوب شد.
"بوران" نیز خوش شانس نبود. پس از اولین و تنها پرواز موفق ، کشتی در آشیانه ای در فضانورد بایکونور نگهداری شد. در 12 مه 2002 ، همپوشانی کارگاهی که در آن Buran و مدل Energia قرار داشتند ، خراب شد. بر روی این آکورد غم انگیز ، وجود فضاپیمای بالدار ، که چنین امیدهای بزرگی را نشان داده بود ، به پایان رسید.
پس از ریزش کف
