موشک و سیستم فضایی قابل استفاده مجدد در محل پرتاب. گرافیک موسسه تحقیقات دما بالا
اساس فضانوردی مدرن روسیه راکت های سایوز و پروتون است که در اواسط قرن گذشته ایجاد شد. تقریباً هر چیزی که از کیهودرومومهای روسی به فضا پرتاب می شود توسط این ماشینهای قابل اعتماد اما نسبتاً قدیمی منعکس می شود. به منظور تجدید ناوگان موشکی و اطمینان از دسترسی بدون قید و شرط روسیه به تمام بخشهای فعالیت فضایی ، جدیدترین مجتمع موشکی آنگارا وارد مرحله آزمایشات پروازی می شود. این شاید تنها مجتمع موشکی فضایی در جهان باشد که قابلیت های گسترده ای برای حمل فضاپیماهای با وزن 4 تا 26 تن به فضا دارد.
اصول فوق سنگین
راکت های سایوز و آنگارا در آینده نزدیک نیاز به وسایل نقلیه فضایی را برطرف خواهند کرد ، اما ظرفیت حمل آنها برای حل مشکلات کاوش در ماه ، مریخ و دیگر سیارات منظومه شمسی کافی نیست. علاوه بر این ، آنها وضعیت اکولوژیکی در منطقه آمور را پیچیده می کنند زیرا مراحل گذرانده آنها یا در تایگا آمور یا در منطقه آبی دریای اوخوتسک قرار می گیرد. واضح است که این وضعیت اجباری است ، این هزینه ای است برای اطمینان از حاکمیت فضایی روسیه. اگر تصمیمی برای ایجاد موشک های فوق سنگین برای پروازهای سرنشین دار به ماه گرفته شود ، این مبلغ چقدر خواهد بود؟
قبلاً چنین موشک هایی در تاریخ ما وجود داشته است: Energia و N-1. اصول اولیه یک موشک فوق سنگین بیش از 50 سال پیش وضع و اجرا شد ، بنابراین برای ایجاد آن فقط به پول نیاز است. و اگر برای سومین بار یک موشک فوق سنگین ایجاد شود ، سالانه 320 تن فلز اضافی با پسماند سوخت در منطقه آمور انباشته می شود.
تمایل به ساخت موشک های سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه منجر به این ایده شده است که مراحل اولیه موشک ها را به محل پرتاب برگردانیم و از آنها استفاده مجدد کنیم. پس از اتمام زمان تعیین شده ، مراحل باید در جو فرود آمده و با بازگشت هواپیما به محل پرتاب. بر اساس این اصل ، سیستم موشکی و فضایی قابل استفاده مجدد (MRKS) مورد بهره برداری قرار می گیرد.
MRKS همانطور که هست
موشک و سیستم فضایی قابل استفاده مجدد در نمایشگاه هوافضا مسکو در سال 2011 به متخصصان و مردم ارائه شد. این سیستم شامل چهار وسیله پرتاب مجدد (MRN) با مجموعه موشک های قابل استفاده مجدد (VRB) است. کل محدوده MRN با ظرفیت حمل 25 تا 70 تن را می توان با ترکیب های مختلف دو ماژول اصلی تکمیل کرد: ماژول اول یک واحد موشکی قابل استفاده مجدد است (مرحله اول) ، ماژول دوم یک مرحله موشکی یکبار مصرف است.
در پیکربندی با ظرفیت حمل تا 25 تن (یک VRB و یک ماژول مرحله دوم) ، موشک قابل استفاده مجدد می تواند همه فضاپیماهای مدرن و امیدوار کننده سرنشین دار و بدون سرنشین را پرتاب کند. در ابعاد 35 تن (دو VRB و یک ماژول مرحله دوم) ، MRN امکان پرتاب دو ماهواره مخابراتی به مدار در هر پرتاب ، تحویل ماژولهای ایستگاههای مداری امیدوار کننده به فضا و پرتاب ایستگاههای اتوماتیک سنگین را فراهم می کند. اولین مرحله اکتشافات و کاوش در مریخ
مزیت مهم MRN توانایی انجام پرتاب های زوج است.برای پرتاب دو ماهواره مخابراتی مدرن با استفاده از موشک آنگارا ، لازم است ده موتور راکت به ارزش 240 میلیون روبل خریداری کنید. هر یک. هنگام پرتاب دو ماهواره مشابه با استفاده از MRN ، فقط یک موتور مصرف می شود که هزینه آن 400 میلیون روبل برآورد شده است. صرفه جویی در هزینه موتورها به تنهایی 600 است!
اولین مطالعات در مورد واحد موشک قابل بازیابی در آغاز قرن انجام شد و در نمایشگاه هوافضا Le Bourget در قالب ماکت مرحله بازگشت مجدد بایکال ارائه شد.
بعداً ، در مرحله طراحی اولیه ، کار بر روی انتخاب اجزای سوخت ، حل مشکلات گرمایش حرارتی ، فرود خودکار و بسیاری از مشکلات دیگر انجام شد. ده ها تن از انواع VRB به تفصیل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و تجزیه و تحلیل فنی و اقتصادی کاملی با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف برای توسعه فضانوردی داخلی انجام شده است. در نتیجه ، نوع MRKS تعیین شد ، که به طور کامل مجموعه کارهای مدرن و امیدوار کننده را برآورده می کند.
فرود یک وسیله پرتاب مجدد قابل استفاده با واحدهای موشکی قابل استفاده مجدد. گرافیک موسسه تحقیقات دما بالا
روی گاز آبی
پیشنهاد شد که مشکل موتور قابل استفاده مجدد با استفاده از گاز طبیعی مایع (LNG) به عنوان سوخت حل شود. گاز طبیعی یک سوخت ارزان و سازگار با محیط زیست است که برای استفاده در موتورهای قابل استفاده مجدد مناسب ترین است. این توسط دفتر طراحی خیماش به نام A. M. تأیید شد. ایسایف در سپتامبر 2011 ، هنگامی که اولین موتور موشک گاز طبیعی مایع در جهان مورد آزمایش قرار گرفت. موتور بیش از 3000 ثانیه کار می کند که برابر با 20 استارت است. پس از جداسازی آن و بررسی وضعیت واحدها ، تمام ایده های فنی جدید تأیید شد.
برای حل مشکل گرمایش سازه با انتخاب مسیرهای بهینه که در آن جریانهای حرارتی گرمایش شدید سازه را منتفی می کند ، پیشنهاد شد. این امر نیاز به حفاظت حرارتی گران را از بین می برد.
برای حل مشکل فرود خودکار دو VRB و ادغام آنها در حریم هوایی روسیه با استفاده از سیستم ناوبری GLONASS و یک سیستم نظارتی وابسته خودکار ، که در موشک سازی استفاده نمی شد ، در حلقه کنترل پیشنهاد شد.
با در نظر گرفتن پیچیدگی فنی و تازگی تجهیزات در حال ایجاد ، بر اساس تجربیات داخلی و خارجی ، ضرورت ایجاد تظاهرات کننده پرواز ، که کپی کاهش یافته از VRB است ، اثبات می شود. تظاهرکننده را می توان با تمام سیستم های استاندارد روی کشتی تولید و مجهز کرد بدون هیچ گونه آماده سازی خاصی برای تولید. چنین هواپیمایی به شما امکان می دهد تمام راه حل های فنی کلیدی موجود در یک محصول بزرگ را در شرایط واقعی پرواز آزمایش کنید و خطرات فنی و مالی را هنگام ایجاد یک محصول استاندارد کاهش دهید.
هزینه تظاهرکننده را می توان با توجه به توانایی منحصر به فرد خود در پرتاب اجسام با وزن بیش از 10 تن تا ارتفاع 80 کیلومتری در طول مسیر بالستیک ، شتاب آنها تا سرعت 7 برابر سرعت صوت و بازگشت به فرودگاه برای پرتاب دوم یک محصول قابل استفاده مجدد که بر اساس آن ایجاد شده است ممکن است نه تنها برای توسعه دهندگان هواپیماهای مافوق صوت اهمیت زیادی داشته باشد.
فلسفه انعطاف پذیری
مرحله اول بزرگترین و گرانترین قسمت موشک است. با کاهش تولید این مراحل به دلیل استفاده مکرر از آنها ، می توان هزینه های آژانس های فدرال برای پرتاب فضاپیماها را به میزان قابل توجهی کاهش داد. برآوردهای اولیه نشان می دهد که برای اجرای موفقیت آمیز همه برنامه های فضایی موجود و امیدوار کننده ، از جمله تحویل ایستگاه های بدون سرنشین به ماه و مریخ ، داشتن ناوگان تنها از 7-9 بلوک موشک کافی است.
MRCS دارای فلسفه انعطاف پذیری در رابطه با ترکیب برنامه فضایی است. با ایجاد MRN با ظرفیت حمل 25 تا 35 تن ، Roskosmos سیستمی را دریافت می کند که به طور موثر مشکلات امروز و آینده نزدیک را حل می کند. در صورت نیاز به استقرار وسایل نقلیه سنگین تر برای پرواز به ماه یا مریخ ، مشتری MRN با ظرفیت حمل تا 70 تن خواهد داشت که ایجاد آن نیازی به هزینه های قابل توجهی ندارد.
تنها برنامه ای که MRKS برای آن مناسب نیست ، برنامه پروازهای سرنشین دار به مریخ است. اما این پروازها از نظر فنی در آینده قابل پیش بینی امکان پذیر نیست.
امروزه یک سوال اساساً مهم در مورد چشم اندازهای توسعه خودروهای پرتاب وجود دارد. چه چیزی ایجاد شود: یک موشک فوق سنگین یکبار مصرف که فقط در برنامه های قمری و مریخی مورد استفاده قرار می گیرد و در صورت خاتمه مجدد ، هزینه ها مجدداً حذف می شود. یا ایجاد MRCS ، که نه تنها امکان اجرای برنامه های راه اندازی فعلی را با قیمت یک و نیم برابر کمتر از امروز فراهم می کند ، بلکه می تواند با حداقل تغییرات در برنامه قمری و برنامه اکتشاف مریخ مورد استفاده قرار گیرد؟
