برنامه های قمری و مریخی روسیه به خودروهای تحویل فوق سنگین نیاز دارند
امروزه ، نفوذ به اعماق فضا ، که در برنامه های فضایی پیشرفته روسیه و آمریکا اعلام شده است ، با این حال ، مانند فعالیت در فضای نزدیک زمین ، با ایجاد سیستم های حمل و نقل قابل اعتماد ، اقتصادی و چند منظوره پیوند ناگسستنی دارد. علاوه بر این ، آنها باید برای حل طیف وسیعی از وظایف نظامی و نظامی مناسب باشند. ظاهراً روسیه باید به ایجاد حمل و نقل سنگین فضایی قابل استفاده مجدد توجه کند.
امروزه اندیشه فضایی روسیه سرانجام خود را به اعزام های طولانی مدت تغییر جهت داد. ما در مورد کاوش مرحله ای ماه صحبت می کنیم - برنامه ای که 40 سال است بازگردانده نشده است. در آینده ای دور - پروازهای سرنشین دار به مریخ. در این مورد ، ما برنامه های فوق را مورد بحث قرار نخواهیم داد ، اما توجه داشته باشید که ما نمی توانیم بدون وسایل نقلیه پرتاب سنگین قادر به پرتاب صدها تن بار در مدار پایین باشیم.
آنگارا و ینیسی
جنبه نظامی نیز به جایی نمی رسد. عنصر اساسی سیستم دفاع موشکی فضایی آمریکا ، که قبلاً عملاً به واقعیت تبدیل شده است ، یک سیستم حمل و نقل خواهد بود که می تواند سکوهای جنگی متعدد ، ماهواره های رصد و کنترل را به مدار زمین برساند. همچنین باید پیشگیری و تعمیر این وسایل نقلیه را مستقیماً در فضا پیش بینی کند.
به طور کلی ، یک سیستم پتانسیل انرژی عظیم طراحی شده است. از این گذشته ، تنها یک سکوی رزمی با لیزر 60 مگاوات فلوراید هیدروژن دارای وزن تقریبی 800 تن است. اما اثربخشی سلاح های انرژی هدایت شده تنها در صورتی می تواند بالا باشد که چندین سکوی مشابه در مدار مستقر شوند. واضح است که کل گردش کالا در سری بعدی "جنگ ستارگان" به ده ها هزار تن می رسد که باید به طور سیستماتیک به فضای نزدیک زمین ارسال شود. اما این همه ماجرا نیست.
امروزه مجتمع های شناسایی فضایی نقش کلیدی در استفاده از سلاح های با دقت بالا بر روی زمین ایفا می کنند. این امر هم ایالات متحده و هم روسیه را مجبور می کند که مرتب گروه های مداری خود را افزایش داده و بهبود دهند. علاوه بر این ، ماهیت فناوری پیشرفته فضاپیماها در همان زمان مستلزم تعمیر مدار آنها است.
اما به موضوع ماه بازگردیم. در اواخر ماه ژانویه ، هنگامی که برنامه هایی برای مطالعه جامع ماه با چشم انداز استقرار پایگاه مسکونی در آنجا وجود داشت ، ویتالی لوپوتا ، رئیس شرکت فضایی داخلی Energia ، در مورد احتمال پرواز به ماه از ماه صحبت کرد. دیدگاه خودروهای پرتاب کننده
ارسال اعزام به ماه بدون ایجاد ماشین های پرتاب فوق سنگین با ظرفیت حمل 74-140 تن غیرممکن است ، در حالی که قوی ترین موشک پروتون روسیه 23 تن را در مدار قرار می دهد. "برای پرواز به ماه و بازگشت به عقب ، به یک پرتاب دو پرتاب نیاز دارید-دو موشک با ظرفیت حمل 75 تن ، یک پرواز تک ماهه و بازگشت بدون فرود 130-140 تن است. اگر از یک موشک 75 تنی به عنوان پایگاه استفاده کنیم ، یک ماموریت عملی برای فرود با ماه ، یک طرح هشت پرتاب است. اگر موشک دارای ظرفیت حمل کمتر از 75 تن باشد ، همانطور که آنها پیشنهاد می کنند - 25-30 تن ، در این صورت توسعه حتی ماه پوچ می شود."
دنیس لیسکوف ، وزیر امور خارجه ، معاون رئیس Roscosmos ، در مورد نیاز به داشتن یک ناو سنگین در اواسط ماه مه صحبت کرد. وی گفت که در حال حاضر Roskosmos به همراه آکادمی علوم روسیه در حال آماده سازی یک برنامه اکتشاف فضایی است که بخشی جدایی ناپذیر از برنامه فضایی بعدی فدرال روسیه برای سالهای 2016 تا 2025 خواهد بود. "برای صحبت در مورد پرواز به ماه ، ما به یک حامل کلاس فوق سنگین با ظرفیت حمل حدود 80 تن نیاز داریم. اکنون این پروژه در مرحله توسعه است ، در آینده نزدیک اسناد لازم را برای ارائه به دولت آماده می کنیم. "لیسکوف تاکید کرد.
تا به امروز ، بزرگترین موشک روسی پروتون پروتون است که 23 تن بار در مدار کم و 3.7 تن در مدار زمین ثابت دارد. در حال حاضر روسیه در حال توسعه خانواده موشک های آنگارا با ظرفیت حمل 1.5 تا 35 تن است. متأسفانه ، ایجاد این فناوری به یک ساخت و ساز طولانی مدت تبدیل شده است و اولین پرتاب سالها به تعویق افتاده است ، از جمله به دلیل اختلاف نظر با قزاقستان. اکنون پیش بینی می شود که "آنگارا" در آغاز تابستان از کیهان ساز پلستسک با پیکربندی سبک پرواز کند. به گفته رئیس Roscosmos ، برنامه هایی برای ایجاد یک نسخه سنگین از Angara وجود دارد که قادر به حمل محموله 25 تنی به مدار پایین است.
اما چنین شاخص هایی ، همانطور که می بینیم ، برای اجرای برنامه پروازهای بین سیاره ای و اکتشافات در فضا بسیار کافی نیست. اولگ اوستاپنکو ، رئیس Roscosmos ، در Royal Readings گفت که دولت در حال آماده سازی پیشنهادی برای توسعه یک موشک فوق سنگین با قابلیت پرتاب محموله با وزن بیش از 160 تن در مدار کم است. "این یک چالش واقعی است. از نظر و ارقام بالاتر ، "- گفت Ostapenko.
به سختی می توان گفت که این طرح ها تا چه زمانی به واقعیت تبدیل می شوند. با این وجود ، صنعت موشک داخلی دارای ذخیره خاصی برای ایجاد حمل و نقل فضایی سنگین است. در اواخر دهه 1980 ، امکان ایجاد یک موشک سنگین پرتاب کننده مایع Energia ، با قابلیت حمل محموله تا وزن 120 تن در مدار کم وجود داشت. اگر در مورد احیای کامل این برنامه صحبت کنیم ، هنوز لازم نیست ، پس قطعاً پیش نویس طرح های یک حامل سنگین بر اساس Energia وجود دارد.
بخش اصلی انرژی می تواند در موشک جدید استفاده شود - RD -0120 LPRE که با موفقیت کار می کرد. در واقع ، پروژه یک موشک سنگین با استفاده از این موتورها در مرکز فضایی Khrunichev وجود دارد ، که سازمان اصلی تولید تنها وسیله نقلیه سنگین پرتاب ما ، Proton است.
ما در مورد سیستم حمل و نقل Yenisei-5 صحبت می کنیم که توسعه آن در سال 2008 آغاز شد. فرض بر این است که موشک با طول 75 متر مجهز به اولین مرحله با سه اکسیژن-هیدروژن LPRE RD-0120 است که تولید آن توسط دفتر طراحی اتوماسیون شیمیایی ورونژ در سال 1976 راه اندازی شد. به گفته متخصصان مرکز Khrunichev ، بازگرداندن این برنامه دشوار نخواهد بود و در آینده امکان استفاده مجدد از این موتورها وجود دارد.
با این حال ، علاوه بر مزایای آشکار ، Yenisei دارای یک اشکال مهم ، به صراحت ، امروزه یک اشکال اجتناب ناپذیر است - ابعاد. واقعیت این است که طبق برنامه ریزی ها ، بار اصلی پرتابهای آینده بر دوش وستوچنی در حال ساخت در شرق دور خواهد بود. در هر صورت ، قرار است حامل های امیدوار کننده سنگین و فوق سنگین از آنجا به فضا اعزام شوند.
قطر مرحله اول موشک Yenisei-5 4 ، 1 متر است و اجازه حمل و نقل آن از طریق راه آهن را نمی دهد ، حداقل بدون نوسازی حجمی و بسیار پرهزینه زیرساخت های جاده ای. به دلیل مشکلات حمل و نقل ، در یک زمان لازم بود محدودیت هایی در قطر مراحل اصلی موشک Rus-M اعمال شود ، که بر روی تابلوهای طراحی باقی مانده بود.
علاوه بر مرکز فضایی Khrunichev ، شرکت موشک و فضایی Energia (RSC) نیز در توسعه یک حامل سنگین نقش داشت. در سال 2007 ، آنها پروژه ای از یک وسیله پرتاب را پیشنهاد کردند که تا حدی از طرح موشک انرژی استفاده می کند. فقط محموله موشک جدید در قسمت بالایی قرار داده شد ، و نه در ظرف جانبی ، مانند نسخه قبلی.
سود و امکان سنجی
البته آمریکایی ها برای ما حکمی نیستند ، اما حمل و نقل سنگین آنها ، که توسعه آن قبلاً وارد محدوده خانه شده است ، مستلزم استفاده مجدد جزئی است. تابستان امسال ، شرکت خصوصی SpaceX قصد دارد اولین پرتاب جدید Falcon Heavy را انجام دهد ، بزرگترین موشک پرتاب شده از سال 1973. یعنی از زمان برنامه قمری آمریکا با پرتاب ناو غول پیکر Saturn-5 که توسط پدر وسایل نقلیه آمریکایی ، ورنهر فون براون ایجاد شده است. اما اگر آن موشک منحصراً برای تحویل اعزام به ماه در نظر گرفته شده بود و یکبار مصرف بود ، پس از آن می توان از موشک جدید برای سفرهای مریخی استفاده کرد. علاوه بر این ، برنامه ریزی شده است تا به مراحل حفظ زمین مانند موشک Falcon 9 v1.1 (R - قابل استفاده مجدد ، قابل استفاده مجدد) بازگردد.
شاتل های فضایی دوباره تقاضا شده اند
مرحله اول این موشک مجهز به پایه های فرود است که برای تثبیت موشک و برای فرود نرم استفاده می شود. پس از جداسازی ، مرحله اول با روشن شدن مختصر سه موتور از نه موتور برای اطمینان از ورود به جو با سرعت قابل قبول سرعت می گیرد. در حال حاضر در نزدیکی سطح ، موتور مرکزی روشن است و صحنه آماده انجام فرود نرم است.
جرم محموله ای که موشک Falcon Heavy می تواند حمل کند 52،616 کیلوگرم است که تقریباً دو برابر موشک های سنگین دیگر است - Delta IV Heavy آمریکایی ، Ariane اروپایی و Long March چینی - که می تواند بلند کند.
البته قابلیت استفاده مجدد در مورد کارهای فضایی با فرکانس بالا مفید است. مطالعات نشان داده است که استفاده از مجتمع های یکبار مصرف در برنامه هایی با نرخ حداکثر 5 پرتاب در سال سودمندتر از یک سیستم حمل و نقل مجدد است ، مشروط بر اینکه بیگانگی زمین برای زمینه های سقوط جداکننده قطعات موقتی باشد و نه دائمی ، با امکان تخلیه جمعیت ، دام و تجهیزات از مناطق خطرناک. …
این رزرو به این دلیل است که هزینه تملک زمین هرگز در محاسبات در نظر گرفته نشده است ، زیرا تا همین اواخر ، ضررهای ناشی از رد یا حتی تخلیه موقت هرگز جبران نشده و محاسبه آن همچنان دشوار است. و آنها بخش قابل توجهی از هزینه سیستم های موشکی را تشکیل می دهند. با مقیاس برنامه بیش از 75 پرتاب در 15 سال ، سیستم های قابل استفاده مجدد دارای مزیت هستند و تأثیر اقتصادی استفاده از آنها با تعداد آنها افزایش می یابد.
علاوه بر این ، انتقال از وسایل نقلیه یکبار مصرف برای پرتاب بارهای سنگین به خودروهای قابل استفاده مجدد منجر به کاهش قابل توجهی در تولید تجهیزات می شود. بنابراین ، هنگامی که از دو سیستم جایگزین در یک برنامه فضایی استفاده می شود ، تعداد بلوک های مورد نیاز چهار تا پنج برابر ، تعداد بدنه بلوک مرکزی - 50 ، موتورهای مایع برای مرحله دوم - نه برابر کاهش می یابد. بنابراین ، پس اندازهای ناشی از کاهش حجم تولید هنگام استفاده از وسیله نقلیه پرتاب مجدد تقریباً برابر با هزینه ساخت آن است.
در اتحاد جماهیر شوروی ، هزینه های نگهداری و تعمیر و مرمت سیستم های قابل استفاده مجدد پس از پرواز محاسبه شد. ما از داده های واقعی موجود که توسعه دهندگان در نتیجه آزمایشات نیمکت زمینی و پرواز و همچنین عملکرد چارچوب فضاپیمای مداری Buran با پوشش محافظ حرارتی ، هواپیمای دوربرد ، موتورهای مایع چند منظوره استفاده کردیم ، استفاده کردیم. از نوع RD-170 و RD-0120.بر اساس نتایج تحقیقات ، هزینه های تعمیر و نگهداری و تعمیرات پس از پرواز کمتر از 30 درصد هزینه های ساخت واحدهای موشکی جدید است.
به طرز عجیبی ، ایده استفاده مجدد در دهه 1920 در آلمان ظاهر شد ، که توسط پیمان ورسای ، که اتحادیه فنی اروپا را متحد کرد ، تحت فشار موشک قرار گرفت ، خرد شد. در رایش سوم در 1932-1942 ، تحت رهبری ایگن زنگر ، یک پروژه بمب افکن موشکی با موفقیت توسعه یافت. قرار بود هواپیمایی ایجاد شود که با استفاده از چرخ دستی پرتاب ، به سرعت بالا برسد ، سپس موتور موشک خود را روشن کرده ، از جو خارج شود ، از آنجا در لایه های متراکم جو حرکت کند و به دوربرد. این دستگاه قرار بود از اروپای غربی شروع شود و در خاک ژاپن فرود بیاید ، هدف آن بمباران خاک ایالات متحده بود. آخرین گزارشات مربوط به این پروژه در سال 1944 قطع شد.
در دهه 50 در ایالات متحده ، او انگیزه ای برای توسعه پروژه هواپیمای فضایی بود که پیش از هواپیمای موشک Dyna-Sor بود. در اتحاد جماهیر شوروی ، پیشنهاداتی برای توسعه چنین سیستم هایی توسط یاکوولف ، میکویان و میاسیشچف در سال 1947 مورد بررسی قرار گرفت ، اما به دلیل تعدادی از مشکلات مربوط به پیاده سازی فنی ، توسعه نیافت.
با توسعه سریع موشک سازی در اواخر دهه 40 - اوایل دهه 50 ، نیاز به تکمیل کار روی بمب افکن سرنشین دار ناپدید شد. در صنعت موشک ، جهت موشک های کروز از نوع بالستیک شکل گرفت ، که بر اساس مفهوم کلی استفاده از آنها ، جایگاه خود را در سیستم دفاعی عمومی اتحاد جماهیر شوروی یافت.
اما در ایالات متحده ، کار تحقیقاتی در مورد یک هواپیمای موشکی توسط ارتش پشتیبانی شد. در آن زمان اعتقاد بر این بود که هواپیماهای معمولی یا هواپیماهای پرتابه با موتورهای جت هوا بهترین وسیله برای انتقال بار به خاک دشمن هستند. پروژه هایی برای برنامه موشک های ناوجاو متولد شد. هواپیمای بل به تحقیق در مورد هواپیمای فضایی ادامه داد تا از آن نه به عنوان بمب افکن ، بلکه به عنوان یک وسیله شناسایی استفاده کند. در سال 1960 ، قراردادی با بوئینگ برای توسعه هواپیمای موشکی شناسایی زیر زمینی Daina-Sor منعقد شد که قرار بود با موشک Titan-3 پرتاب شود.
با این حال ، اتحاد جماهیر شوروی در اوایل دهه 60 به ایده هواپیماهای فضایی بازگشت و کار را در دفتر طراحی میکویان بر روی دو پروژه از وسایل نقلیه زیر مداری به طور همزمان آغاز کرد. اولی یک هواپیمای تقویت کننده ، دومی - یک موشک سایوز با هواپیمای مداری را پیش بینی می کرد. سیستم هوافضا دو مرحله ای Spiral یا Project 50/50 نام داشت.
کشتی موشکی مداری از پشت هواپیمای حامل قدرتمند Tu-95K در ارتفاع زیاد پرتاب شد. هواپیمای موشکی "اسپیرال" روی موتورهای موشک پیشران مایع به مدار نزدیک زمین رسید ، کارهای برنامه ریزی شده را انجام داد و به زمین بازگشت و در جو می لغزد. عملکردهای این فضاپیمای جمع و جور هواپیما بسیار گسترده تر از کارکردن در مدار بود. یک مدل کامل از یک هواپیمای موشکی چندین پرواز را در جو انجام داد.
پروژه شوروی ایجاد دستگاهی با وزن بیش از 10 تن با کنسول های بال تاشو را فراهم کرد. نسخه آزمایشی دستگاه در سال 1965 برای اولین پرواز به عنوان آنالوگ زیر صوتی آماده شد. برای حل مشکلات اثرات حرارتی بر ساختار در پرواز و قابلیت کنترل وسیله نقلیه در سرعتهای زیر صوت و مافوق صوت ، مدلهای پروازی ساخته شد که "Bor" نامگذاری شدند. آزمایشات آنها در سالهای 1969-1973 انجام شد. مطالعه عمیق نتایج بدست آمده منجر به ایجاد دو مدل "Bor-4" و "Bor-5" شد. با این حال ، سرعت کار در برنامه شاتل فضایی و مهمتر از همه ، موفقیت های غیرقابل انکار آمریکایی ها در این زمینه ، نیازمند تعدیل برنامه های شوروی بود.
به طور کلی ، فناوری هوافضا قابل استفاده مجدد برای توسعه دهندگان داخلی به هیچ وجه چیز جدیدی و ناشناخته نیست. با در نظر گرفتن شتاب برنامه های ایجاد سیستم های ماهواره ای ، ارتباطات بین سیاره ای و اکتشافات در اعماق فضا ، می توان با اطمینان از نیاز به ایجاد وسایل پرتاب دقیق مجدد قابل استفاده ، از جمله وسایل نقلیه سنگین ، صحبت کرد.
به طور کلی ، برنامه های توسعه موشک سنگین روسی کاملاً خوش بینانه است. در اواسط ماه مه ، اولگ اوستاپنکو تصریح کرد که برنامه فضایی فدرال برای سالهای 2016-2025 همچنان طراحی یک وسیله پرتاب فوق سنگین با ظرفیت حمل 70-80 تن را ارائه می دهد. "FKP هنوز تصویب نشده است ، در حال شکل گیری است. ما در آینده نزدیک آن را منتشر خواهیم کرد. "رئیس Roscosmos تأکید می کند.
