Бүгінгі күні, көпшілігіміз SpaceX жеке компаниясының ішінара қайта пайдалануға болатын зымыран тасығыштар тобын білеміз немесе, кем дегенде, естігенбіз. Компанияның табысының арқасында, сондай -ақ құрылтайшының жеке басы болғандықтан, өзі жаңалықтар лентасының кейіпкеріне айналатын Илон Маск, Falcon 9 зымырандары, SpaceX және жалпы ғарыштық ұшулар халықаралық баспасөз беттерінен шықпайды. Сонымен қатар, Ресейде өзінің әзірлемелері және көп қолданылатын зымырандардың қызықты жобалары болды және әлі де бар. Неге бұлай болып жатыр деген сұраққа жауап айқын. Илона Масктың зымырандары үнемі ғарышқа ұшады, ал қайта пайдалануға болатын және ішінара қайта пайдалануға болатын ресейлік зымырандар әзірге тек презентациялардағы жобалар, сызбалар мен әдемі суреттер.
Ғарыш бүгін ұшырылады
Қазіргі уақытта біз Роскосмостың қолында бірнеше жыл бұрын басқа елдерден озып кеткен жобалар мен қайта пайдалануға болатын зымырандар тақырыбын жіберіп алғанын сенімді түрде айта аламыз. Қайта қолданылатын ресейлік зымырандардың барлық жобалары ешқашан аяқталмады, металлға енгізілмеді. Мысалы, 1992 жылдан 2012 жылға дейін жасалған бір сатылы «Корона» зымыран тасығышы ешқашан логикалық қорытындыға келмеді. Біз бұл қате есептеулердің нәтижесін әзірше көріп отырмыз. Ресей американдық Falcon 9 зымыраны мен оның нұсқаларының пайда болуымен ғарыштық ұшулардың коммерциялық нарығындағы позициясын айтарлықтай жоғалтты, сонымен қатар жылына ұшырылатын ғарыштық ұшырылымдардың саны бойынша айтарлықтай төмен. 2018 жылдың соңында Роскосмос 20 ғарыш ұшырылымы туралы хабарлады (біреуі сәтсіз), ал 2018 жылдың сәуірінде ТАСС -қа берген сұхбатында Роскосмос басшысы Игорь Комаров 30 ғарыштық ұшырылым жоспарланғанын айтты. жыл соңы. Өткен жылдың соңында көшбасшы Қытай болды, ол 39 ғарыштық ұшырылым жасады (біреуі сәтсіз), екінші орында 31 ғарыш ұшыруымен АҚШ болды (сәтсіз).
Заманауи ғарыштық ұшулар туралы айта отырып, қазіргі заманғы зымыран тасығышты (ЖҚ) ұшырудың жалпы шығынында шығынның негізгі бабы зымыранның өзі екенін түсіну қажет. Оның корпусы, жанармай цистерналары, қозғалтқыштары - мұның бәрі мәңгілікке ұшып кетеді, атмосфераның тығыз қабаттарында жанып кетеді, мұндай қайтарылмайтын шығындар кез келген ұшыру қондырғысын ұшыруды өте қымбат рахатқа айналдыратыны анық. Ғарыш айлағына қызмет көрсету емес, жанармай емес, ұшыру алдында құрастыру жұмыстары емес, ұшыру қондырғысының бағасы шығынның негізгі бабы болып табылады. Инженерлік ойдың өте күрделі технологиялық өнімі бірнеше минут ішінде қолданылады, содан кейін ол толық жойылады. Әрине, бұл бір реттік зымырандарға қатысты. Қалпына келтіруге болатын зымыран тасығыштарды қолдану идеясы ғарышқа ұшырудың құнын төмендетудің нақты мүмкіндігі болып табылады. Бұл жағдайда тек бірінші кезеңнің ғана оралуы әр ұшырудың құнын төмендетеді.
Falcon 9 зымыран тасығышының қайтарылатын бірінші кезеңінің қонуы
Бұл ұқсас схема, американдық миллиардер Илон Маск жүзеге асырды, бұл Falcon 9 ауыр зымыран -тасығышының бірінші сатысын қалпына келтіруге мүмкіндік берді, бұл зымырандардың бірінші сатысы жартылай қалпына келтірілсе де, кейбір қонуға талпыныстар сәтсіз аяқталады, бірақ олардың саны сәтсіз қону 2017 және 2018 жылдары нөлге дейін төмендеді. Мысалы, өткен жылы бірінші кезеңнің әрбір 10 сәтті қонуы үшін бір ғана сәтсіздік болды. Сонымен қатар, SpaceX жаңа жылды бірінші кезеңнің сәтті қонуымен ашты. 2019 жылдың 11 қаңтарында Falcon 9 зымыран тасығышының бірінші кезеңі өзгермелі платформаға сәтті қонды, сонымен қатар ол қайтадан қолданылды, ал бұрын Telestar 18V байланыс спутнигін 2018 жылдың қыркүйегінде орбитаға шығарды. Қазіргі уақытта мұндай қайтарылатын бірінші кезеңдер қазірдің өзінде аяқталды. Бірақ американдық жеке ғарыш компаниясының өкілдері тек өз жобасы туралы айтқан кезде, көптеген сарапшылар оның сәтті жүзеге асу мүмкіндігіне күмән келтірді.
Бүгінгі күннің шындығында, ауыр ұшырылымдағы Falcon 9 зымыран-тасығышының бірінші кезеңін кейбір ұшырылымдарда қайта енгізу нұсқасында қолдануға болады. Зымыранның екінші кезеңін жеткілікті биіктікке көтере отырып, ол одан шамамен 70 шақырым биіктікте бөлінеді, сөндіру зымыран тасығыш ұшырылғаннан кейін шамамен 2,5 минуттан кейін орын алады (уақыт нақты ұшыру тапсырмаларына байланысты). ЛВ -дан бөлінгеннен кейін, бірінші кезең, орнатылған қатынасты басқару жүйесін қолдана отырып, кіші маневр жасайды, жұмыс істейтін екінші сатыдағы қозғалтқыштардың жалынынан аулақ болады және үш негізгі тежеу маневріне дайындық кезінде қозғалтқыштарды алға айналдырады. Қону кезінде бірінші кезең тежеу үшін өзінің қозғалтқыштарын қолданады. Айта кету керек, қайтарылған кезең ұшырылымға өзіндік шектеулер қояды. Мысалы, Falcon 9 зымыран тасығышының максималды жүктемесі 30-40 пайызға төмендейді. Бұл отынды тежеу және кейіннен қону үшін резервтеу қажеттілігімен, сондай -ақ қондырылған қондырғы қондырғысының қосымша салмағымен (торлы рульдер, қону тіректері, басқару жүйесінің элементтері және т.б.).
Американдықтардың табыстары мен сәтті ұшырулардың үлкен сериялары әлемде назардан тыс қалмады, бұл зымырандардың ішінара қайта пайдаланылуын, соның ішінде бүйірлік күшейткіштерді қайтару мен Жерге бірінші кезеңді қолдану арқылы жобалардың басталуы туралы бірқатар мәлімдемелерді тудырды. Бұл есеп бойынша Роскосмос өкілдері де сөз сөйледі. Компания 2017 жылдың басында Ресейде қайта пайдалануға болатын зымырандарды құру бойынша жұмыстарды қайта бастау туралы айта бастады.
«Корона» зымыран тасығышы - жалпы көрініс
Қайта пайдалануға болатын Korona зымыраны және бұрынғы жобалар
Айта кету керек, қайта пайдалануға болатын зымырандар туралы идея Кеңес Одағында зерттелген. Ел күйрегеннен кейін бұл тақырып жойылған жоқ, бұл бағыттағы жұмыстар жалғасын тапты. Олар Илон Маск бұл туралы айтқаннан әлдеқайда ертерек басталды. Мысалы, өте ауыр кеңестік Энергия зымыран тасығышының бірінші кезеңінің блоктары қайтарылуы керек еді, бұл экономикалық себептерге және кем дегенде 10 ұшуға арналған RD-170 қозғалтқыштарының ресурсын іске асыру үшін қажет болды.
Академик В. П. Макеев атындағы Мемлекеттік зымыран орталығының мамандары жасаған Россянка зымыран тасығышының жобасы аз белгілі. Бұл кәсіпорын негізінен әскери жетістіктерімен танымал. Мысалы, дәл осы жерде сүңгуір қайықтарды қаруландыруға арналған отандық баллистикалық зымырандардың көпшілігі, соның ішінде қазіргі уақытта ресейлік сүңгуір қайық флотында қызмет ететін R-29RMU Sineva баллистикалық зымырандары жасалды.
Жобаға сәйкес, Rossiyanka екі сатылы зымыран тасығыш болды, оның бірінші кезеңі қайта пайдалануға болатын. Негізінде SpaceX инженерлері сияқты идея, бірақ бірнеше жыл бұрын. Зымыран төмен бағдарлы орбитаға 21,5 тонна жүк жіберуі керек еді - бұл көрсеткіштер Falcon 9 зымыранына жақын. Бірінші кезеңнің оралуы стандартты сатыдағы қозғалтқыштардың қайта қосылуына байланысты баллистикалық траектория бойынша өтуі керек еді. Қажет болған жағдайда зымыранның өткізу қабілеттілігін 35 тоннаға дейін арттыруға болар еді. 12 желтоқсанда Макеев ҒЗК жаңа зымыранын «Роскосмос» байқауында қайта пайдалануға болатын ұшыру қондырғыларын жасау бойынша таныстырды, бірақ мұндай құрылғыларды жасауға тапсырыс Байқал-Ангарамен бірге Хруничев атындағы мемлекеттік ғылыми-өндірістік ғарыш орталығының бәсекелестеріне берілді. жоба Сірә, Макеев ҒЗК мамандары өз жобасын жүзеге асыру құзыретіне ие болар еді, бірақ жеткілікті назар мен қаржыландырусыз бұл мүмкін емес еді.
Байкал-Ангара жобасы одан да өршіл болды; бұл Жерге оралудың бірінші кезеңінің ұшақ нұсқасы болды. Купенің белгіленген биіктігіне жеткеннен кейін бірінші кезеңде арнайы қанат ашылады деп жоспарланған, содан кейін ол қондырғышы ұзартылған кәдімгі аэродромға қонатын ұшақ бойымен ұшады. Алайда, мұндай жүйенің өзі өте күрделі ғана емес, сонымен қатар қымбат. Оның даусыз еңбегіне оның үлкен қашықтықтан оралуға болатындығы кірді. Өкінішке орай, жоба ешқашан орындалмады, ол әлі күнге дейін еске түседі, бірақ басқа ештеңе жоқ.
Қазір әлем толықтай қайта пайдалануға болатын зымыран тасығыштар туралы ойлануда. Илон Маск Big Falcon Rocket жобасын жариялады. Мұндай зымыран қазіргі космонавтикаға тән емес екі сатылы архитектураны алуы керек; оның екінші кезеңі-жүк немесе жолаушы бола алатын ғарыш аппараты бар біртұтас бүтін. Superheavy -дің бірінші кезеңі Жерге оралады деп жоспарлануда, оның қозғалтқыштарын қолдану арқылы ғарыш айлағына тік қону. Зымыранның екінші кезеңі ғарыш кемесімен бірге (шын мәнінде бұл әр түрлі мақсаттағы ғарыш аппараты), ол Starship деп аталды, Жер орбитасына шығады. Екінші кезеңде ғарыштық миссияны аяқтап, теңіз платформасына қонғаннан кейін атмосфераның тығыз қабаттарында баяулау үшін жеткілікті отын қалады.
Айта кету керек, SpaceX -те мұндай идеяда алақан жоқ. Ресейде қайта пайдалануға болатын зымыран тасығыштың жобасы 1990 жылдардан бастап жасалды. Тағы да олар жобада академик В. П. Макеев атындағы Мемлекеттік зымыран орталығында жұмыс жасады. Қайта пайдалануға болатын ресейлік зымыранның жобасы «Корона» әдемі атауына ие. Роскосмос бұл жобаны 2017 жылы еске түсірді, содан кейін бұл жобаның қайта басталуына қатысты түрлі пікірлер айтылды. Мысалы, 2018 жылдың қаңтарында «Российская газета» Ресейде қайта пайдалануға болатын ғарыштық зымыран жұмысын қайта бастады деген жаңалықты жариялады. Бұл Korona зымыран тасығышы туралы болды.
Американдық Falcon-9 зымыранынан айырмашылығы, ресейлік Коронаға бөлінбейтін сатылар жоқ; іс жүзінде бұл бір ғана жұмсақ ұшатын және қонатын ғарыш аппараты. Макеев ҒРК бас конструкторы Владимир Дегтярдың айтуынша, бұл жоба планетааралық пилотты алыс қашықтыққа жүзеге асыруға жол ашуы тиіс. Жаңа ресейлік зымыранның негізгі құрылымдық материалы көміртекті талшық болады деп жоспарлануда. Сонымен бірге «Корона» ғарыш аппараттарын биіктігі 200 -ден 500 шақырымға дейінгі жердің төменгі орбиталарына шығаруға арналған. Зымыран тасығыштың массасы шамамен 300 тонна. Шығатын жүктің массасы 7 -ден 12 тоннаға дейін. «Коронаның» ұшуы мен қонуы жеңілдетілген ұшыру қондырғыларының көмегімен жүзеге асуы тиіс, сонымен қатар теңіз платформаларынан қайта пайдалануға болатын зымыранды ұшыру нұсқасы әзірленуде. Жаңа зымыран тасығыш дәл осы платформаны ұшу мен қону үшін қолдана алады. Келесі ұшырылымға зымыранды дайындау уақыты шамамен бір күн.
Айта кету керек, бір сатылы және қайта пайдалануға болатын зымырандарды жасауға қажетті көміртекті талшықты материалдар аэроғарыштық технологияда өткен ғасырдың 90-жылдарынан бастап қолданыла бастады. 90-жылдардың басынан бастап Корона жобасы ұзақ даму жолынан өтті және айтарлықтай дамыды, бұл бастапқыда бір реттік зымыран болды деп айтудың қажеті жоқ. Сонымен қатар, эволюция процесінде болашақ зымыранның дизайны қарапайым әрі жетілдірілген болды. Бірте -бірте зымыранды жасаушылар зымыран корпусының негізгі материалы көміртекті талшық болатынын түсініп, қанаттар мен сыртқы отын бактарын пайдаланудан бас тартты.
Қайта пайдалануға болатын Korona зымыранының соңғы нұсқасында оның массасы 280-290 тоннаға жақындады. Мұндай бір сатылы үлкен зымыран тасығыш сутегі мен оттегімен жұмыс істейтін жоғары тиімді сұйық отынды зымыран қозғалтқышын қажет етеді. Бөлек сатыларға орналастырылған ракеталық қозғалтқыштардан айырмашылығы, мұндай сұйық отынды зымыран қозғалтқышы әр түрлі жағдайда және әр түрлі биіктікте тиімді жұмыс істеуі керек, оның ішінде Жер атмосферасынан тыс ұшу мен ұшу. «Laval саптамасы бар қарапайым сұйық отынды зымыран қозғалтқышы белгілі бір биіктік диапазонында ғана тиімді»,-дейді дизайнерлер Макеевка. Мұндай зымыран қозғалтқыштарындағы газ ағыны «борттағы» қысымға бейімделеді, сонымен қатар олар жер бетінде де, стратосферада да тиімділігін сақтайды.
«Корона» РН орбиталық ұшу кезінде жүк бөлімі жабық
Алайда, әлемде әзірге мұндай қозғалтқыш жоқ, бірақ олар КСРО мен АҚШ -та белсенді түрде дамыды. Сарапшылардың пайымдауынша, қайта пайдалануға болатын Korona зымыран тасығышы прототипі жоқ және іс жүзінде сыналмаған жалғыз элемент болып табылатын қозғалтқыштың модульдік нұсқасымен жабдықталуы тиіс. Сонымен қатар, Ресейде заманауи композициялық материалдар мен олардан бөлшектер шығаруда өзіндік технологтар бар. Оларды әзірлеу мен қолдану, мысалы, «Композит» АҚ мен Бүкілресейлік авиациялық материалдар институтында (VIAM) сәтті жүзеге асуда.
Жер атмосферасында қауіпсіз ұшу үшін Коронаның көміртекті-талшықты құрылымы бұрын «Буран» ғарыш аппараты үшін VIAM-да жасалынған және содан бері маңызды даму жолынан өткен жылудан қорғайтын плиткамен қорғалады. «Коронаға негізгі жылу жүктемесі жоғары температуралы термиялық қорғаныс элементтері қолданылатын садаққа шоғырланады»,-дейді дизайнерлер. «Сонымен бірге зымыран -тасығыштың жарылған жақтары үлкенірек диаметрге ие және ауа ағынының өткір бұрышында орналасқан. Бұл элементтерге жылу жүктемесі аз, және бұл, өз кезегінде, жеңіл материалдарды қолдануға мүмкіндік береді. Нәтижесінде шамамен 1,5 тонна салмақ үнемдеуге қол жеткізіледі. Зымыранның жоғары температуралы бөлігінің массасы Коронаға арналған термиялық қорғаныстың жалпы массасының 6 пайызынан аспайды. Салыстыру үшін ғарыш кемесінің үлесі 20 пайыздан асты ».
Қайта пайдалануға болатын зымыранның тегіс, конустық пішіні - көптеген сынақтар мен қателіктердің нәтижесі. Әзірлеушілердің айтуы бойынша, жоба бойынша жұмыс істеу кезінде олар жүздеген түрлі нұсқаларды қарап, бағалаған. «Біз ғарыштық немесе Буран ғарыш кемесіндегідей қанаттардан толық бас тартуға шешім қабылдадық», - дейді әзірлеушілер. - Жалпы алғанда, атмосфераның жоғарғы қабаттарында қанаттар тек ғарыш кемесіне кедергі жасайды. Мұндай ғарыш кемесі атмосфераға «темірден» артық емес жылдамдықпен түседі, тек дыбыстан жоғары жылдамдықта олар көлденең ұшуға өтеді, содан кейін олар қанаттардың аэродинамикасына толық сене алады ».
Зымыранның конустық осимметриялық пішіні жылудан қорғауды жеңілдетуге ғана емес, сонымен қатар жоғары ұшу жылдамдығымен қозғалғанда жақсы аэродинамикалық қасиеттермен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Қазірдің өзінде атмосфераның жоғарғы қабаттарында «Корона» көтергіш күшке ие, бұл зымыранға баяулауға ғана емес, сонымен қатар маневр жасауға мүмкіндік береді. Бұл ұшыру қондырғысына қону алаңына ұшу кезінде жоғары биіктікте маневр жасауға мүмкіндік береді; болашақта ол тек тежеу процесін аяқтап, бағытын түзетіп, кіші маневрлік қозғалтқыштардың көмегімен төмен қарай бұрылып, жерге қонуы керек.
Жобаның проблемасы - Корона әлі де қаржыландыру жеткіліксіз немесе оның толық болмауы жағдайында әзірленуде. Қазіргі уақытта Макеев ҒЗК осы тақырып бойынша тек жобаның жобасын аяқтады. 2018 жылы XLII Космонавтика бойынша академиялық оқулар кезінде жарияланған мәліметтерге сәйкес, Korona зымыран тасығышын құру жобасы бойынша техникалық -экономикалық негіздемелер жүргізілді және зымырандарды жасаудың тиімді кестесі құрылды. Жаңа зымыран тасығышты құрудың қажетті шарттары зерттелді және даму процесінің болашағы мен нәтижелері, жаңа зымыранның болашақтағы жұмысы талданды.
2017 және 2018 жылдардағы Crown жобасы туралы жаңалықтардан кейін тағы да үнсіздік орнады … Жобаның болашағы мен оны іске асыру әлі де белгісіз. Сонымен қатар, SpaceX 2019 жылдың жазында жаңадан қолданылатын Big Falcon Rocket (BFR) сынақ үлгісін ұсынады. Сынақ үлгісін жасағаннан бастап оның сенімділігі мен өнімділігін растайтын толыққанды зымыранға дейін көп жылдар қажет болуы мүмкін, бірақ әзірге біз мынаны айта аламыз: Илон Маск пен оның компаниясы қолмен көруге және қолмен ұстауға болатын заттарды жасайды.. Сонымен қатар, Роскосмос, премьер -министр Дмитрий Медведевтің айтуынша, жобалауды тоқтатып, болашақта қайда ұшатынымыз туралы сөйлесуі керек. Сіз аз сөйлеп, көп нәрсені істеуіңіз керек.
