Космические челноки опять востребованы

Лунные и марсианские программы России нуждаются в сверхтяжелых средствах доставки

В наши дни проникновение в дальний космос, заявленное в российской и американской перспективных космических программах, впрочем, как и деятельность в околоземном пространстве, неразрывно связано с созданием надежных, экономичных, многофункциональных транспортных систем. Причем они должны быть пригодны для решения весьма широкого спектра гражданских и военных задач. По всей видимости, России следует обратить внимание на создание многоразового космического тяжелого транспорта.

Сегодня российская космическая мысль окончательно переориентировалась на дальние экспедиции. Речь идет о поэтапном исследовании Луны – программе, к которой не возвращались уже 40 лет. В отдаленной перспективе – пилотируемые полеты на Марс. В данном случае не будем обсуждать означенные программы, но отметим, что без тяжелых ракет-носителей, способных выводить на низкую орбиту сотни тонн полезного груза, никак не обойтись.

«Ангара» и «Енисей»

Никуда не денется и военный аспект. Базовым элементом американской космической ПРО, уже ставшей практически реальностью, послужит транспортная система, способная доставлять на орбиту Земли многочисленные боевые платформы, спутники наблюдения и управления. Она должна также обеспечивать профилактику и ремонт этих аппаратов непосредственно в космосе.

Проекты орбитального самолета рассматривались Яковлевым, Микояном и Мясищевым в 1947 году, но не получили развития из-за технических трудностей

В общем, спроектирована система колоссальных энергетических возможностей. Ведь только одна боевая платформа с фторводородным лазером мощностью 60 мегаватт имеет расчетную массу 800 тонн. Но эффективность оружия направленной энергии может быть высокой только при условии развертывания на орбите множества таких платформ. Ясно, что общий грузооборот очередной серии «звездных войн» составит десятки тысяч тонн, которые необходимо систематически доставлять в околоземное пространство. Но и это далеко не все.

Сегодня ключевую роль в использовании на Земле высокоточного оружия играют космические разведкомплексы. Это вынуждает как Соединенные Штаты, так и Россию постоянно наращивать и совершенствовать свои орбитальные группировки. Причем высокотехнологичность космических аппаратов в то же время требует предусмотреть их орбитальный ремонт.

Но вернемся к лунной теме. В конце января, когда в полную громкость зазвучали планы по комплексному исследованию Луны с перспективой развертывания там обитаемой базы, руководитель головной отечественной космической корпорации «Энергия» Виталий Лопота высказался о возможности полета к Луне с точки зрения средств выведения.

Отправка экспедиций к Луне невозможна без создания сверхтяжелых ракет-носителей грузоподъемностью 74–140 тонн, притом что самая мощная российская ракета «Протон» выводит на орбиту 23 тонны. «Чтобы улететь к Луне и вернуться обратно, нужно двухпусковое выведение – две ракеты грузоподъемностью 75 тонн, однопусковая схема полета к Луне и обратно без посадки – это 130–140 тонн. Если мы возьмем за базу 75-тонную ракету, то практическая миссия к Луне с посадкой – восьмипусковая схема. Если ракета будет грузоподъемностью меньше 75 тонн, как предлагают – 25–30 тонн, то освоение даже Луны превращается в абсурд», – сказал Лопота, выступая на Королевских чтениях в МГТУ имени Баумана.

Космические челноки опять востребованы
Фото: www.buran.ru

О необходимости иметь тяжелый носитель говорил в середине мая статс-секретарь, заместитель руководителя Роскосмоса Денис Лысков. Он заявил, что в настоящее время Роскосмос совместно с РАН готовит программу исследования космоса, которая станет составной частью следующей Федеральной космической программы России на 2016–2025 годы. «Чтобы реально говорить о полете на Луну, нам понадобится носитель сверхтяжелого класса грузоподъемностью около 80 тонн. Сейчас этот проект находится в стадии проработки, в ближайшее время мы подготовим необходимые документы для предоставления их в правительство», – подчеркнул Лысков.

На сегодня самой крупной эксплуатируемой российской ракетой является «Протон» с массой полезной нагрузки 23 тонны при выводе на низкую орбиту и 3,7 тонны – на геостационарную. В настоящее время Россия разрабатывает семейство ракет «Ангара» грузоподъемностью от 1,5 до 35 тонн. К сожалению, создание этой техники превратилось в настоящий долгострой и первый запуск откладывается уже в течение многих лет, в том числе из-за разногласий с Казахстаном. Теперь ожидается, что «Ангара» все-таки полетит в начале лета с космодрома Плесецк в легкой компоновке. По словам главы Роскосмоса, существуют планы создания тяжелой версии «Ангары», способной выводить на низкую орбиту полезный груз массой 25 тонн.

Но такие показатели, как видим, далеко не достаточны для осуществления программы межпланетных полетов и исследования дальнего космоса. На Королевских чтениях глава Роскосмоса Олег Остапенко сообщил, что правительству готовится предложение о разработке сверхтяжелой ракеты, способной выводить на низкую орбиту грузы массой свыше 160 тонн. «Это реальная задача. В плане и более высокие цифры», – отметил Остапенко.

Трудно сказать, как скоро эти планы воплотятся в действительность. Тем не менее у отечественного ракетостроения определенный задел по созданию тяжелого космического транспорта есть. В конце 80-х удалось создать тяжелую жидкостную ракету-носитель «Энергия», способную выводить на низкую орбиту полезный груз массой до 120 тонн. Если говорить о полной реанимации данной программы пока не приходится, то эскизные проекты тяжелого носителя на базе «Энергии» точно есть.

На новой ракете можно использовать главную часть от «Энергии» – успешно работающие ЖРД РД-0120. Собственно, проект тяжелой ракеты, использующей данные двигатели, существует в космическом Центре имени Хруничева, который является головной организацией по производству нашего единственного тяжелого носителя «Протон».

Речь идет о транспортной системе «Енисей-5», разработка которой началась еще в 2008 году. Предполагается, что ракета длиной 75 метров будет оснащена первой ступенью с тремя кислород-водородными ЖРД РД-0120, производство которых Воронежское КБ химической автоматики развернуло в 1976 году. По мнению специалистов Центра имени Хруничева, восстановить данную программу не составит большого труда, причем в дальнейшем возможно многоразовое использование этих двигателей.

Однако кроме явных достоинств у «Енисея» есть один существенный, прямо скажем, сегодня неустранимый недостаток – габариты. Дело в том, что согласно планам основная нагрузка будущих запусков ляжет на возводимый на Дальнем Востоке космодром Восточный. Во всяком случае тяжелые и сверхтяжелые перспективные носители предполагается отправлять в космос именно оттуда.

Диаметр же первой ступени ракеты «Енисей-5» равен 4,1 метра и не позволяет ее транспортировку по железной дороге, по крайней мере без существенной объемной и весьма затратной модернизации дорожной инфраструктуры. Из-за проблем с транспортировкой в свое время пришлось вводить ограничения на диаметр маршевых ступеней ракеты «Русь-М», которая так и осталась на чертежных досках.

Кроме космического Центра имени Хруничева разработкой тяжелого носителя занималась и ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия». В 2007 году там предложили проект носителя, использующего отчасти компоновку ракеты «Энергия». Только полезный груз в новой ракете размещался в верхней части, а не в боковом контейнере, как у предшественницы.

Выгода и целесообразность

Американцы, конечно, нам не указ, но их тяжелый транспорт, разработка которого уже вышла на финишную прямую, подразумевает частичное многоразовое использование. Уже этим летом частная компания SpaceX планирует произвести первый запуск новой ракеты-носителя тяжелого класса Falcon Heavy, которая будет самой большой ракетой, запущенной с 1973 года. То есть со времени американской лунной программы с запусками гигантского носителя «Сатурн-5», созданного отцом американских средств выведения Вернером фон Брауном. Но если та ракета предназначалась исключительно для доставки экспедиций на Луну и была одноразовой, то новая может уже использоваться и для марсианских экспедиций. Кроме того, планируется возвращение на Землю маршевых ступеней наподобие ракеты Falcon 9 v1.1 (R – Reusable, повторно используемая).

Космические челноки опять востребованы

Первая ступень этой ракеты оснащена посадочными стойками, используемыми для стабилизации ракеты и мягкой посадки. После разделения первая ступень осуществляет торможение путем кратковременного включения трех из девяти двигателей, чтобы обеспечить вход в плотные слои атмосферы на приемлемой скорости. Уже возле поверхности включается центральный двигатель, и ступень готова осуществить мягкую посадку.

Масса полезного груза, который способна поднять ракета Falcon Heavy, составляет 52 616 килограммов, и это приблизительно в два раза больше, чем могут поднять другие тяжелые ракеты – американская Delta IV Heavy, европейская Ariane и китайская Long March.

Многоразовость, разумеется, выгодна при условии высокочастотной космической работы. Исследования показали, что использование одноразовых комплексов выгоднее многоразовой транспортной системы в программах с темпом не более пяти пусков в год при условии, что отчуждение земель под поля падения отделяющихся частей будет временным, а не постоянным, с возможностью эвакуации населения, скота и техники из опасных районов.

Эта оговорка связана с тем, что стоимость отчуждения земель никогда в расчетах не учитывалась, потому что до последнего времени потери с отторжением или даже с временной эвакуацией никогда не компенсировались и остаются трудно считаемыми. А они составляют существенную часть затрат на эксплуатацию ракетных систем. При масштабах программы более 75 пусков за 15 лет преимуществом обладают многоразовые системы, причем экономический эффект от их использования возрастает с увеличением числа.

Кроме того, переход от одноразовых средств выведения тяжелых полезных нагрузок к многоразовым приводит к существенному сокращению объемов производства техники. Так, при использовании в одной космической программе двух альтернативных систем потребное количество блоков сокращается в четыре-пять раз, корпусов центрального блока – в 50, жидкостных двигателей для второй ступени – в девять раз. Таким образом, экономия за счет сокращения объемов производства при использовании многоразовой ракеты-носителя примерно равна затратам на ее создание.

Еще в Советском Союзе произвели расчеты затрат на послеполетное обслуживание и ремонтно-восстановительные работы многоразовых систем. Использовались имеющиеся фактические данные, полученные разработчиками в результате наземных стендовых и летных испытаний, а также эксплуатации планера орбитального корабля «Буран» с теплозащитным покрытием, самолетов дальней авиации, жидкостных двигателей многократного применения типа РД-170 и РД-0120. По результатам исследований затраты на обслуживание и послеполетный ремонт составляют менее 30 процентов от затрат на изготовление новых ракетных блоков.

Как ни странно, идея многоразовости проявилась еще в 20-е годы в придавленной Версальским договором Германии, которая объединила охваченную ракетной лихорадкой европейскую техническую общественность. В Третьем рейхе в 1932–1942 годах под руководством Эйгена Зенгера успешно разрабатывался проект ракетного бомбардировщика. Предполагалось создать самолет, который, используя рельсовую стартовую тележку, разгонялся бы до высокой скорости, затем включал собственный ракетный двигатель, поднимался за пределы атмосферы, откуда совершал рикошетирующий полет в плотных слоях атмосферы и достигал большой дальности действия. Аппарат должен был стартовать из Западной Европы и приземляться на территории Японии, он предназначался для бомбардировки территории США. Последние сообщения об этом проекте прервались в 1944 году.

В 50-х годах в США он послужил толчком к разработке проекта космического самолета, который предшествовал ракетоплану «Дайна-Сор». В Советском Союзе предложения о разработке такого рода систем рассматривались Яковлевым, Микояном и Мясищевым в 1947 году, но развития не получили из-за ряда трудностей, связанных с технической реализацией.

С бурным развитием ракетной техники в конце 40-х – начале 50-х годов необходимость в завершении работ по пилотируемому бомбардировщику-ракетоплану отпала. В ракетной промышленности сформировалось направление крылатых ракет баллистического типа, которые исходя из общей концепции их применения нашли свое место в общей системе обороны СССР.

Но в CША исследовательские работы по ракетоплану поддерживались военными. В то время считалось, что обычные самолеты или самолеты-снаряды с воздушно-реактивными двигателями являются наилучшим средством доставки зарядов на территорию противника. Родились проекты по программе планирующих ракет «Навахо». Фирма «Белл Эйркрафт» продолжала исследования космического самолета для того, чтобы использовать его не в качестве бомбардировщика, а как разведывательный аппарат. В 1960 году был заключен контракт с фирмой «Боинг» на разработку суборбитального разведывательного ракетоплана «Дайна-Сор», который предполагалось выводить ракетой «Титан-3».

Однако СССР вернулся к идее космических самолетов в начале 60-х годов и развернул работы в КБ Микояна сразу по двум проектам суборбитальных аппаратов. В первом предусматривался самолет-разгонщик, во втором – ракета «Союз» с орбитальным самолетом. Двухступенчатая воздушно-космическая система именовалась «Спираль» или проект «50/50».

Орбитальный корабль-ракетоплан стартовал со спины мощного самолета-носителя Ту-95К на большой высоте. Ракетоплан «Спираль» на жидкостных ракетных двигателях достигал околоземной орбиты, выполнял там запланированные работы и возвращался на Землю, планируя в атмосфере. Функции этого компактного летающего космического корабля-аэроплана были значительно шире, чем только работа на орбите. Натурная модель ракетоплана совершила несколько полетов в атмосфере.

Советский проект предусматривал создание аппарата массой более 10 тонн со складывающимися консолями крыла. Опытный вариант аппарата в 1965 году был готов к первому полету как дозвуковой аналог. Для решения проблем теплового воздействия на конструкцию в полете и управляемости аппарата на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях построили летающие модели, которые получили название «Бор». Их испытания проводили в 1969–1973 годах. Глубокое изучение полученных результатов привело к необходимости создания двух моделей: «Бор-4» и «Бор-5». Однако форсированные темпы работ по программе «Спейс шаттл», а главное – неоспоримые успехи американцев в этой области потребовали корректировки советских планов.

В общем, многоразовая авиационно-космическая техника для отечественных разработчиков отнюдь не является чем-то новым и неизведанным. С учетом форсирования программ по наращиванию спутниковых систем, межпланетных сообщений и исследования дальнего космоса можно с уверенностью говорить о необходимости создания именно многоразовых средств выведения, в том числе и тяжелых ракет-носителей.

В целом планы по разработке российской тяжелой ракеты довольно оптимистичны. В середине мая Олег Остапенко уточнил, что в Федеральной космической программе на 2016–2025 годы все-таки будет предусмотрено проектирование сверхтяжелой ракеты-носителя с грузоподъемностью 70–80 тонн. «ФКП еще не утверждена, идет формирование. В ближайшее время мы ее обнародуем», – подчеркивает глава Роскосмоса.

Опубликовано в выпуске № 19 (537) за 28 мая 2014 года

Нравится

Loading...
Комментарии
Андрею Кислякову. А в это время Дима Рогозин заявляет о бесполезности МКС после 2020 года...Как, его филолога-философа и доктора однако "метает"...А ведь по правую руку сидит от Президента. А про тяжелые ракеты - да не нужны они. Сделайте 45 тонн на высокую орбиту и выкручивайтесь. И много-разовость не нужна. Вспомните, как сгнил в Казахстане "Буран"...А "Протоны" уже сколько лет востребованы. Все-таки связка Челомей-Глушко здорово поработала!
Автору. Ничего из этого не выйдет. Конечно, космические интересы России нуждаются в тяжёлых многоразовых транспортёрах, этого и доказывать не надо, но вы забыли, что российские бюрократы остро нуждаются в золочёных унитазах.
Стрелку. Докажи, что "транспортеры" нужны! А потом мандражировать при посадке "шатлла" - отлетит плитка, не отлетит и плазменный резак все порежет? Помните историю последней катастрофы "шатлла". Вы вспомните про задачи стартового оборудования, про заводы топлива, про вибрационные испытания всего комплекса, про "братский" Казахстан, которому Мы это все подарим. И т.д. по теме ЖРД. Вы думаете почему США у нас все двигатели покупают? А они умеют считать деньги и смотрят на экологию. Сколько движков надо сжечь, что бы получить надежность? Короче. Сделайте носитель на 45 тонн на высокую орбиту, стартующий с Восточного. Вообще-то и наработки есть...
Верно, надежность многоразовых КЛА требуется очень высокая, а для этого нужно выстроить всю отрасль на качественно ином уровне.Но и без этого необходимость такой перестройки уже перезрела.Относительно подарков Байконура Казахстану, это , простите, глупость, уже просто потому, что туда сейчас же влезут США или еще кое кое кто. Не для того мы Крым вернули, чтобы таким идиотским образом сдавать безопасность России. А про дивную аферу с Восточным лучше помолчать, там еще и конь не валялся. Никакого смысла изобретать велосипед и создавать РН на 45 тонн, имея почти все готовое от Энергии не имеет. Будет пустая трата времени и средств, нецелесообразная технически, экономически и бесперспективная в плане конкурентоспособности. Более того, любые серьезные программы с дальним космосом потребуют международной кооперации, так что и в этом контексте важна мощная позиция, а не нечто средненькое. Это же послужит и фундаментом развертывания боевых КЛА и платформ, конечно не массой 800 тонн, но солидных. А по многоразовым КЛА нужно использовать наработки практически готового проекта Клиппер. И надо перестать прохаживаться по поводу Рогозина, так как в отрасли за прошедшие 30 лет устроили такое безобразие, за которое надо не сажать даже, а просто к высшей мере. Пусть работает и вместе с Остапенко почистит эти Авгиевы конюшни.
Космическая индустрия в целом подошла к своему текущему пределу, который обусловлен существующим развитием технологий. При текущем уровне технологического развития потолок для человечества - низкоорбитальные пилотируемые аппараты и автоматические спутники. Без нового фундаментального технологического прорыва дальнейшая экспансия человека в космос невозможна. Вместо повторения уже пройденного пути необходимо все ресурсы направить на фундаментальные исследования в области материаловедения, средств передвижения объектов в космосе, биозащиты основанных на новых физических принципах. Разговоры о полетах на Луну или Марс при старом уровне технологий - это всё вчерашний день и бессмысленная трата средств, которая нужна только чиновникам от космической индустрии (яркий пример - это РККА "Энергия").
РОССИЯ теряет время.НАСА готовит новые корабли, пока РОСКОСМОС выполняет роль извозчика. Правильно говорит Георгий Гречко: "Космос должен быть правительственной инициативой"
Ну и где взять Мрию, что бы транспортировать более менее достойный ракетоплан. Дряхлый Ту-95 пригоден пугать бакланов где то в районе Японии или радовать глаз ветеранов в Монино, или любом другом музее. Фантазии о былом величии и могуществе могут нравится кадетам младших классов и старикам отставникам. А может лучше использовать Протон, что бы раз и навсегда лишиться фантазий и иллюзий.С помощью протона это гарантированно удастся.
Голодная зарплата или кому нужно такое государство?............................... Вопрос порставлен правильно. И ответ на него будет действенный. Оккупация Крыма, война вДонбассе, санкции цивилизованных стран, "дружеские" железные объятья косоглазых китайских братьев, рост цен за лояльность субъектов федерации чечен особенно, стагнация и грядущий развал требуют очень больших денег. Не соизмеримо больших чем испустивший дух совок тратил на всяких аaрикнски[-азиатских братьев по разуму (что его и благополучно доконало).Рассея, как больной картежный игрок тратит безвозвратно офигенные деньги, что бы попасть в долговую яму или в тихаря застрелиться. И что удивительно, уход из жизни игрока никого особенно не огорчит, особенно радуются ,с кислой миной ради пристойности, те кто особенно близок игроку. Такая же участь ждет Рассею-матушку , которую уверенно ведут в сторону гроба ея нерадивые детушки, которым деньжата нужны для яхт, вилл, на б.лядей и прочую сладкую жизнь.А всем остальным стоящим в далике от корыта на портки и дешевый выпивон деньжат может и поднаскребут, а может и не.
Нужны паромы-буксиры для космаса надежные и сильные - трудяги . На атомной или солнечной энергии - выбирать специалистам . А правильней используя оба источника энергии . нужны двигатели электрические или плазменные или как там что придумают . но и знаю что возможен двигатель на использовании разницы энергии центробежной силы и энергии покоя. с немалым к. п. д. А строить 200 или даже около того тонные носители на горючке то это ужас.
234 idi cpat
Добавить комментарий
Фото неделиФотоархив HD
Открытие памятника первому экспериментальному комплексу противоракетной обороны в школе № 1430 им. Г.В. Кисунько

 

 

Константин Сивков
Вниманию читателей «ВПК»
  • Обсуждаемое
  • Читаемое
  • Past:
  • 3 дня
  • Неделя
  • Месяц