Менің ойымша, ғарыштық зерттеулер мен зерттеулер саласындағы оқиғалар мен қазіргі жағдайға белсенді қызығушылық танытатын көптеген ғарышкерлер энтузиастары титулдық фотода түсірілген зымыранды танып үлгерді.
Бұл зымыран, дәлірек айтқанда, зымыран күшейткіші-адамзат жасаған ең ірі қатты отындық зымыран.
Жақсы, қазір ол одан да көп болды.
Бұл ғарыш кемесінің қосалқы күшейткіші, ол ғарыш кемесімен ұшырылған стандартты төрт бөліктен басқа, зымыран болуға мүмкіндік беретін қосымша бесінші бөлікті алды. SLS (Space Launch System) деп аталатын жаңа аса ауыр ғарыштық жүйенің күшейткіші.
Бұл жүйе, NASA -ның идеясы бойынша, Америка Құрама Штаттарына ғарышты зерттеудің барлық аспектілерінде алақанды қайтаруы керек, сонымен бірге бүкіл адамзатқа ғарыш шекарасына оралу мүмкіндігін береді, ақырында төмен Жердің қатал шеңберін бұзады. орбита және Айды зерттеу мәселесін күн тәртібіне қою. және … тіпті Марс.
Бұл өршіл бағдарлама қаншалықты нақты және қаншалықты мүмкін? Оны анықтауға тырысайық.
Тарихи, қазіргі және дамыған американдық ұшыру жүйелерінің салыстырмалы өлшемдері.
Толтыру сұрағы: неге Delta IV Falcon 9 -дан үлкен?
Ғарыш кемесі жүйесінің аренасынан шыққаннан кейін американдық космонавтиканың қазіргі жағдайы өте өкінішті: АҚШ -тың қарамағындағы ең ауыр зымыран тасығышы қазіргі жағдайы бойынша Delta IV Heavy болып табылады, ол 28 жүктемені төмендете алады. Жер орбитасы (LEO), 4 тонна.
Delta IV отбасы, Boeing -тің дизайнын, инженерлік және коммерциялық талпыныстарына қарамастан, өз ұрпағын нарыққа шығаруға және ілгерілетуге қарамастан, «дұрыс емес уақытта және дұрыс емес жерде» болып шықты. ресейлік «Протон» зымыран тасығышы мен украиналық «Зенит-3SL» үшін Delta IV көмегімен пайдалы жүктемені ұшыру құны өте қолайсыз болып шықты.
«Delta IV» бір рет іске қосылуы 140-170 миллион долларға тұрды, ал осындай жүктеме Протон шамамен 100 миллион долларды құрады, ал кішірек, бірақ «Delta IV» украиналық «Зенит-3SL» -мен бәсекеге қабілетті. одан да төмен болды - небәрі 60 миллион доллар.
Delta IV -ді іске қосудың мұндай жоғары құны Boeing -ті тек қана мемлекеттік тапсырыстарды іздеуге мәжбүр етті, нәтижесінде Delta -ның барлық ұшырылымдары, біреуден басқа, АҚШ Мемлекеттік департаментінің бюджетінен төленді.
Ауыр нұсқада Delta IV зымыран тасығышының ұшырылуы. Ұшу салмағы шамамен 733 тонна.
Ақырында, 2000 жылдардың ортасында Delta IV ғарыштық ұшырулардың коммерциялық сегментінен біржола шығып кетті - және ол Falcon ракетасы бар SpaceX жеке дүкенінің жігіттері басталғанға дейін ол жерге ешқашан орала алмады. аяғымен аяқ басады.9 сонымен қатар «Delta IV» нарықтық тауашасына жақындады және 2015 жылы ұшыруға жоспарланған Falcon 9 Heavy деп аталатын сол зымыранның модификациясы тіпті одан асып түсті.
Falcon 9 Heavy іске қосылған кезде керосин мен оттегімен жанатын, әрқайсысы 66 тонналық 27 Merlin қозғалтқышы бірден қосылады.
Илон Масктың бұл ойы SpaceX -тің «жеке» ғарыштық бағдарламасын бұрын қол жетпейтін биіктікке жеткізуі керек: зымыран тасығыштың бір реттік нұсқасы үшін LEO -ға тасымалданатын жүктің массасы GPO -да 53 тоннаға дейін болады. 21, 2 тонна және Марс траекториясында - 13, 2 тонна. Бүйірлік күшейткіштер мен орталық қондырғы қайтарылған кезде, жүк көтергіштігі бір LEO үшін 32 тоннадан аспайды - зымыран -тасығышты қайта пайдалану үшін сіз қосымша отын шығынын төлеуіңіз керек, нәтижесінде пайдалы жүктеме төмендейді.
Falcon 9 Heavy әзірлеу кезіндегі техникалық жаңалықтардың ішінде, әзірлеуші жанармайдан зымыран тасығыштың бірінші сатысына ұшу кезінде жанармай мен тотықтырғыштың толып кетуінің бірегей мүмкіндігін жариялады, бұл орталықта толық жанармай бактарына ие болуға мүмкіндік береді. бүйірлік күшейткіштерді бөлу кезіндегі секция және орбитаға орналастырылған пайдалы жүктеменің жұмысын жақсарту. …
Falcon 9 зымырандарының алғашқы сатыларының корпусын құрастыру. Қазір 8 қозғалтқыш шеңберге орнатылған, олардың біреуі орталық. Адам көп жиналатын жерде, бірақ ашуланбаған.
Соңғы абзацта айтылған «Марстың траекториясы» абстракция емес. Іске қосу массасы 1462 тонна, бұл қазіргі рекордтық Дельта IV массасынан екі есе көп, ауыр Falcon-бұл Ай мен Марсқа ұшу туралы байыпты ойлануға мүмкіндік беретін қажетті қадам. Кеңестік американдық Сатурн-Аполлон бағдарламасына қарағанда, Зонд сериялы аппаратпен жүргізілген кеңестік эксперименттерге ұқсас конфигурацияда.
Алайда, болашақта «Delta IV» және Falcon 9 тұжырымдамаларының жоғарылауы, олардың бірінші сатыларының «клондары» болып табылатын бүйірлік күшейткіштермен, күтілгендей сырғана бастайды.
Мәселе мынада, LEO -ға жүктеме массасын шексіздікке дейін арттыруға мүмкіндік беретін бастапқы «бүйір қабырғаларды» көбейту мүмкін емес - екі немесе төрт бүйірлік блокты орталыққа бекітуге болады, бірақ содан кейін күрделілік. мұндай көпкомпонентті құрылымды жинау мен басқару тек экспоненциалды түрде өсуде.
Дәл осы жағдайда, бірінші сатыда 30 НК-33 зымыран қозғалтқышы бар Королев айлық N-1 зымыраны «ұйықтап қалды», ол ракетаның өзінің бес сатылы схемасымен бірге жасады. проблемасыз іске қосудың барлық сұрақтарын соңына дейін өңдеуге мүмкіндік бермейді.
Falcon 9 -дің қазіргі конфигурациясы 27 қозғалтқыштан басталып, күрделілік шегіне жақындады, әрі қарай, мүмкін, Илон Маск компаниясына бір ракеталық қондырғының массасы мен көлемін ұлғайту қажет болады, бұл талаптарды бірден арттырады. өндірістің, тасымалдаудың және зымыран ұшырудың бүкіл тізбегі бойынша.
Ресейлік перспективалы зымырандық «Ангара» отбасы осындай проблемаларға тап болуы мүмкін. Бірлік блоктың салыстырмалы шағын өлшемі қазірдің өзінде 733 тонна бастапқы массасы бар Ангара-А5 зымыранына бірден төрт күшейткіш «жағын» (LEO үшін 24,5 тонна жүк көтергіштігі) қоюға мәжбүр етеді.
Angara-A5 23 желтоқсан 2014 ж. Бастапқыда әрқайсысы 196 тонналық бес RD-191 қозғалтқышы жұмыс істейді.
Ангараның өткізу қабілеттілігін одан әрі жоғарылату екінші кезеңнің базалық бөлігіне төрт емес, алты зымыран күшейткішті бекіту керек екендігіне байланысты, бұл, бәлкім, пакеттік жүйелерді масштабтаудың өзіндік құрылымдық және инженерлік шегі., өйткені Falcon 9 тұжырымдамасының шегі үш бастапқы блокта 27 Merlin-1D қозғалтқышы.
Алынған Angara-A7 жобасы есептеулерге сәйкес, меншікті салмағы 1370 тонна, LEO-ға 50 тонна жүктеме әкелуі мүмкін (екінші кезеңде сутегі отынын қолданған жағдайда), бұл, бәлкім, Ангара отбасының зымыран тұжырымдамасының максималды масштабы болуы.
«Ангара А5» пен «Ангара А7» ұғымдарын керосин мен сутегі отынымен салыстыру. Сонымен қатар, жауап бар - неге «Delta IV» үлкен, ал Falcon 9 - кішкентай.
Жалпы алғанда, не айтуға болады, 200 немесе тіпті 400 тонналық зымырандық блокқа негізделген тұжырымдамалар - мұндай «пакеттік» зымырандар үшін құрылымдық және инженерлік карачун шегі 1300 -ге дейінгі аймақтағы ұшу салмағына сәйкес келеді. 1500 тонна, бұл LEO үшін 45-55 тонна тартылған массаға сәйкес келеді.
Бірақ содан кейін бір қозғалтқыштың екпінін де, зымыран сатысының немесе үдеткіштің де көлемін ұлғайту қажет.
SLS жобасы дәл осы жолмен жүреді.
Біріншіден, «Delta IV» теріс тәжірибесін ескере отырып, SLS жасаушылары өткенді барынша пайдалануға тырысты. Барлығы және барлығы қолданылды: ауыр зымыран жасау үшін күшейтілген Space Shuttle зымыран күшейткіштері және екінші сатыда орнатылған ескі RS-25 сутегі-оттегі қозғалтқыштары… («ай қастандығы» теориясының жақтастары-дайын болыңыз!) «Сатурн V» ай зымыранының екінші және үшінші сатыларының қозғалтқыштарынан басталатын және ұзақ уақыт бойы ұмытылған сутегі-оттегі J-2X қозғалтқыштары. SLS жобаланған жоғарғы сатыларында қолданылады!
Сонымен қатар, SLS үдеткіштерін жетілдірудің ұзақ мерзімді жоспарлары қатты отынның орнына сұйық отынды зымыран қозғалтқыштарын қолданатын екі бәсекелес жобаны білдіреді: болашақта AJ1E6 жабық циклінің керосин-оттегі қозғалтқышын ұсынған Aerojet компаниясының жобасы. NK-33 Royal H-1 зымырандарынан бастау алатын «ауыр» тасымалдаушы- және … ұсынатын Pratt & Whitney Rocketdine жобасы АҚШ-та F өндірісін қалпына келтіруді ұсынады. -1 қозғалтқыштар, олар бір уақытта Жерден әйгілі Saturn V зымыранын көтерді.
Мүмкін, өмір осы сынақ орындықтарына оралады. «Сатурн V» - «Сатурн 1С» LV бірінші кезеңінің 1968 жылдың тамызында V -2 циклопиялық сынақ стендінде тестілеу. Қадам баржада тасымалданатынын ескеріңіз.
Болашақ перспективалы ұшыру үдеткіші мен қолданыстағы ғарыш кемесінің күшейткішін одан әрі ұлғайтуды ұсынған SLS зымыран тасығыш, Block I - ATK (Alliant Techsystems) алғашқы құрастыруында орналасқан қатты отынды үдеткіштердің қазіргі өндірушісін жасауға қатысады. ұзындығы мен диаметрін ұлғайту арқылы … ATK -дан перспективалы үдеткіштің жобасы «Қара рыцарь» деп аталады.
Торттағы шие сияқты - SLS жүйесінің болашақ конфигурацияларының бірі, Ib блогы, Delta IV зымыранынан алынған үшінші саты ретінде сутегі -оттегі қондырғысын пайдалануды қамтиды!
Бұл NASA ауыр зымырандар саласындағы барлық бар әзірлемелерді бағалауға, біріктіруге және қолдануға тырысқан «тозақ LEGO» екенін білесіздер.
SLS медиа отбасы дегеніміз не? Ақыр соңында, біз «Delta IV», «Ангарлар» және Falcon 9 мысалынан есте ұстағанымыздай - жалпы өлшемдер алдамшы болуы мүмкін.
Міне, не мақсатты түсіну үшін қарапайым диаграмма:
Диаграмманың сол жағында АҚШ -та әлі де болған ауыр зымыран -тасығыштар бар. LEO -ға 118 тонна жүк көтере алатын Сатурн V айы мен ғарыш кемесі, ол қайта пайдалануға болатын көлікті салмағы 120 -дан 130 тоннаға дейін орбитаға шығарған сияқты, бірақ сонымен бірге онымен бірге өте қарапайым жүктеме - тек 24 тонна пайдалы жүктеме.
SLS тұжырымдамасы екі негізгі нұсқада жүзеге асырылады: басқарылатын (экипаж) және ұшқышсыз (жүк).
Сонымен қатар, Aerojet, Rocketdine және ATK перспективалы зымырандық күшейткіш үш жобаның болмауы НАСА -ны қолда бар «LEGO зымыран бөлшектерін» қолдануға мәжбүрлейді, атап айтқанда ғарыш кемесінің бес бөлімнен тұратын жақсартқыштары.
Осылай салынған өтпелі «ersatz-тасымалдаушы» (ресми түрде SLS Block I деп аталады), дегенмен, барлық есептеулерге сәйкес, жұмыс істейтін «Delta IV» немесе Falcon 9 Heavy-ге қарағанда әлдеқайда ауыр жүк көтергіштікке ие болады. іске қосуға дайын. SLS Block I зымыран тасығышы LEO -ға 70 тонна жүк көтере алады.
SLS тұжырымдамасымен салыстырғанда, NASA -ның Constellation бағдарламасы бойынша тоқтатылған әзірлемелері көрсетілген - Ares (Mars) зымыран тасығышы, ол әлі күнге дейін жасалмаған, ол 2009 жылы Ares 1X дизайнында бір ғана сынақ рейсін жасаған, ол төртінші секциялы ғарыш кемесінің үдеткішінен тұрды, оған бесінші сегмент пен екінші кезеңнің прототиптік жүктемесі қосылды. Бұл сынақ ұшуының мақсаты-«жалғыз таяқша» («бөрене») бойынша қатты отынның бірінші сатысының жұмысын тексеру, алайда, сынақтар кезінде, бірінші және екінші сатылар бөлінгенде, бірдеңе болған болуы керек, бірінші сатыда рұқсат етілмеген серпіліс болды, бұл, мүмкін, оның ішіндегі дірілмен бөлінген отын бөлшектерінің кейін жануынан туындады. Қатты қозғалмайтын күшейткіш, ақырында, 2-ші сатының макетіне жетіп, оны тежеді.
Осыдан кейін, NASA -да ескі бөліктерден «жаңа LEGO» жинаудың сәтсіз әрекеті шектелді, Ares жобасы мен Шоқжұлдыздың өзі сәтсіз тұжырымдамалар сөресіне қойылды және Шоқжұлдыз шеңберінде әзірленген негізден., тек жеткілікті табысты орбиталық басқарылатын ғарыш аппараты қалды. «Орион», ол бір рет қолданылатын кемелер үшін әдеттегі қайтарылатын капсула схемасына сәйкес салынған, ол ақырында ғарыш кемесінің қайта пайдалануға болатын планеріне нүкте қойды.
«Орион» ғарыш кемесі Delta IV зымыран тасығышын бірінші рет ұшырар алдында. 2014 жылдың желтоқсан айы.
Орион ғарыш кемесінің диаметрі 5,3 метр, ғарыш кемесінің салмағы шамамен 25 тонна. Орионның ішкі көлемі «Аполлон» ғарыш кемесінің ішкі көлемінен 2,5 есе үлкен болады. Кеме салонының көлемі шамамен 9 м³ құрайды. Орбиталық ғарыш кемесінің әсерлі массасы мен ішкі көлемінің бос болуына байланысты, Орион төмен орбитада (мысалы, ХҒС экспедициясында) жерге жақын сапарлар кезінде 6 ғарышкерді қолдай алады.
Алайда, басында айтылғандай, Орионның негізгі міндеті және оны SLS төмен сілтейтін ұшыру жүйесінен тыс орбитаға шығаруы керек-Америка Құрама Штаттарының Жерге жақын орналасқан ғарышты игеру міндеттеріне оралуы., Ай мен Марс.
Бұл Айға және, мүмкін, Марсқа ұшу үшін Америка Құрама Штаттары мен Ресейдің негізгі күш -жігері олардың ғарыш кемесі мен зымыран тасығыштарын жақсартуда есептеледі.
Мұнда, негізінен, ыңғайлы кестелік түрде американдық «Орион» мен ресейлік PPTS жүйесінің айырмашылығы талданады.
PPKS PPTS атауы үшін, әрине, бірден біреуді ұру керек, бірақ жақсы. Жалпы алғанда, өкінішке орай, PPTS жобасымен әзірге бәрі өте қиын.
Сондықтан, PPTS -ге қатысты бізде әзірге көрмеден тек күлкілі суреттер ғана бар. Бірақ шын мәнінде, осы уақытқа дейін кішкентайларды қорлау үшін жасалды …
Үлгі ғана бар - өткен мен болашақ арасында. Тек модель бар - оны ұстаңыз …
Қаржыландыру мәселелерінен басқа, тұжырымдаманы түсінбеу және жобалау мен инженерлік мәселелердің көптігі, ПТС -тің болашағы белгісіз және оның кейбір жоспарланған тапсырмаларын орындау үшін тиісті зымыран тасығыштың болмауына байланысты. Мен айтқандай, әзірге Ресейде металда тек «Ангара-А5» бар, ол LEO-ға 24,5 тоннадан аспайды, бұл жердегі миссиялар үшін жеткілікті, бірақ Айға одан әрі шабуыл жасау үшін жеткіліксіз. немесе Марс.
Сонымен қатар, PPTS тұжырымдамасы «Рус-М» отбасының «Ангара» зымыранына балама құруға негізделді, оның жұмысы әлі күнге дейін тоқтатылды.
«Рус» отбасының зымырандарының жобалары тек «Союз» мен «Ангара» отбасыларымен салыстырғанда.
Орыс зымыран отбасының негізгі мақсаты - басқарылатын ұшуларды қамтамасыз ету болды, соның арқасында зымыран, басқа нәрселер тең, LEO -да Ангара зымырандарына қарағанда жүктемесі аз. Бұл басқарылатын ұшулар кезінде талаптардың бірі - зымыран тасығыштың қозғалтқыштарының біреуі істен шыққан жағдайда да ұшырылымнан шығу мүмкіндігі және кейіннен сәтсіздікке ұшыраған жағдайда ұшуды жалғастыруды қамтамасыз ету талабы. қозғалтқыштардың біреуі - ғарыш кемесін төмендетілген орбитаға шығаруды жалғастырумен немесе құтқару мен қауіпсіз қонуды қамтамасыз етеді.
Бұл талаптар, кез келген төтенше жағдай кезінде экипажға 12 г аспайтын жүктемені және апаттық -құтқару жүйесінің (SAS) болуын қамтамасыз ететін экипажға шамадан тыс жүктемені қамтамасыз етуі тиіс арнайы ұшыру траекториясын қоса алғанда, «жүк көтергіштігінің» айтарлықтай төмендеуіне әкеледі. Рус »басқарылатын нұсқада.
Сонымен қатар, 3, 8 метрлік «Рус» базалық блогының конструкциялық диаметрі КСРО мен Ресей үшін зымыран тасығыштардың бөлшектерін теміржолмен тасымалдау дәстүріне сүйене отырып таңдалды.
Америка Құрама Штаттарында әдейі, Сатурн-Аполлон бағдарламасынан бастап, ұшырылатын зымыран тасығыштардың алғашқы кезеңдері оларды су (жағалау-теңіз және өзен) көлігімен тасымалдау мүмкіндігін ескере отырып, сәйкес мөлшерде жасалған. жеке зымыран қондырғысының өлшемдеріне қойылатын талаптарды жеңілдетті …
Інжу өзенінің баржасында Сатурн V LV бірінші кезеңін тасымалдау.
Бүгінгі күні SLS және Orion бойынша жұмыс, шоқжұлдыз құлағаннан кейін де, қарқынды жүріп жатыр.
SLS Block I аяқталғаннан кейін, ол дерлік ғарыш кемесінің артта қалуына негізделеді, NASA келесі, әлдеқайда өршіл фазаға - SLS Block Ia түрінде аралық аялдамалары бар SLS Block II -ге көшуді жоспарлап отыр. SLS блогы Ib.
Егер зымыран күшейткіштері тезірек дайын болса, LEGO құрастыру опциясы. I блок, Ia блок, содан кейін II блок.
Егер өзгертілген үшінші кезең ертерек дайын болса, LEGO құрастыру опциясы. I блок, Ib блогы, содан кейін II блок.
SLS Block Ia зымыран тасығышы перспективалы зымырандардың күшейткіштерінің бірін алуы тиіс: не керосин-оттегі AJ1E6 жабық циклы бар аэрожеттен, не Сатурн V-ден өзгертілген F-1 ашық циклінде Rocketdyne-ден, немесе жаңа. ATK -дан «Қара рыцарь» қатты отыны.
Бұл опциялардың кез келгені LEO аймағындағы 105 тонна жүк көтергіштігі бар блок -Ia құрылымын қамтамасыз ете алады, бұл оны Сатурн V мен ғарыш кемесінің өткізу қабілеттілігімен салыстыруға болады (егер біз оны шаттлмен бірге есептесек).).
Дәл осындай міндеттер екі сатылы І блок жүйесін (ұшыру күшейткіштері мен орталық саты) толықтыра алатын, үшінші криогенді сатының іске қосу жүйесінің көлеміне бейімделген ауқымды құру арқылы шешілетін болады. Space Shuttle қозғалтқыштарында) үшінші сатысы бар, ол Ia Block нұсқасы үшін мен айтқандай болады, Delta IV зымыранынан алынған, сонымен қатар SLS -ке LEO -ға 105 тоннаға дейін жүктеме шығаруды қамтамасыз етеді.
Ақырында, II блоктың соңғы жүйесінде Сатурн V екінші кезеңі сияқты 5 жетілдірілген J-2X қозғалтқышы пайдаланылатын және LEO-ға 130 тонна пайдалы жүктемені жеткізетін толық көлемді, жаппай инженерлік SLS үшінші кезеңі болуы керек.
Бірақ бұл айлалардың бәріне қарамастан, мұндай «ғарыштық LEGO» ұшу үшін шамамен 500 миллион доллар тұрады, бұл, әрине, ғарыш кемесін ұшыру құнынан (1,3 миллиард доллар) кем, бірақ бәрібір жеткілікті сезімтал. NASA бюджеті үшін.
SLS қандай міндеттерді шешуі керек және НАСА Falcon 9 Heavy нұсқасын неге ескермейді, ол бір реттік отын беру жүйесі үшін 135 миллион доллар және LEO үшін 53 тонна пайдалы жүктемені қарастырады?
Мәселе мынада, NASA Айды, Марсты, тіпті астероидтар мен Юпитердің спутниктерін нысанаға алды! Ал Falcon 9 Heavy мұндай тапсырмалар үшін тым кішкентай зымыран болып шығады …
Марсқа ядролық зымыран!
Бірақ бұл, әрине, жақсы бөлек мақалаға арналған тақырып ….
PS. Мақаланы қайта оқығаннан кейін мен есеп беремін.
Егер мен ғарышты игерудегі ресейлік заманауи тәсілдерді сынға алсам және американдықтарды мақтасам, онда оның жақсы себептері бар.
2010 жылы американдық ғарыштық бағдарламаның жағдайы қайғылы болды: ғарыш кемесінің бағдарламасы жабылады деп жоспарланған болатын, Арестің ұшырылуы Шоқжұлдыз идеяларының сәйкес келмейтінін көрсетті, барлық американдық газеттер мен журналдар «ресейлік ғарыштық құлдық» туралы жазды. Америка Құрама Штаттары үшін.
Бірақ, соңғы 5 жылда АҚШ -тың ғарыш саласы қайта топтасып, қажетті қаржыны алды - және жаңа, қатал жағдайда өмір сүруді үйренді.
Ресейлік космонавтика 5 жыл ішінде мақтана алады ма, әсіресе бұл жылы бізге Рус -М және ППТС LV бағдарламаларының жабылуы, «Шығыс» ғарыш айлағының ұшырылуын кейінге қалдыру туралы жағымсыз жаңалықтар әкелуі аясында. және Роскосмосты қаржыландырудың жалпы қысқаруы?
Күтіңіз және қараңыз. Мен саусақтарымызды крестпен ұстаймын.
