عندما تنظر إلى صور المركبة الفضائية المجنحة Burana and Shuttle ، قد يكون لديك انطباع بأنها متطابقة تمامًا. على الأقل لا ينبغي أن يكون هناك أي اختلافات جوهرية. على الرغم من التشابه الخارجي ، لا يزال هذان النظامان الفضائيان مختلفين اختلافًا جوهريًا.
مكوك وبوران
خدمة النقل
المكوك هو مركبة فضائية للنقل قابلة لإعادة الاستخدام (MTKK). تحتوي السفينة على ثلاثة محركات صاروخية تعمل بالوقود السائل (LPRE) تعمل بالهيدروجين. عامل مؤكسد - أكسجين سائل. يتطلب الدخول في مدار أرضي منخفض كمية هائلة من الوقود والمؤكسد. لذلك ، فإن خزان الوقود هو أكبر عنصر في نظام مكوك الفضاء. تقع المركبة الفضائية على هذا الخزان الضخم ومتصلة به عن طريق نظام من خطوط الأنابيب التي يتم من خلالها توفير الوقود والمؤكسد لمحركات المكوك.
ومع ذلك ، فإن المحركات الثلاثة القوية للسفينة المجنحة ليست كافية للذهاب إلى الفضاء. مرفق بالخزان المركزي للنظام معززان يعملان بالوقود الصلب - أقوى صاروخين في تاريخ البشرية حتى الآن. هناك حاجة لأكبر قوة على وجه التحديد في البداية لتحريك السفينة متعددة الأطنان ورفعها إلى أول أربعة وعشرات من الكيلومترات. تتحمل معززات الصواريخ الصلبة 83٪ من الحمولة.
"مكوك" آخر ينطلق
على ارتفاع 45 كم ، يتم فصل معززات الوقود الصلب ، بعد أن استهلكت كل الوقود ، عن السفينة ، بواسطة المظلة ، تتناثر في المحيط. علاوة على ذلك ، على ارتفاع 113 كم ، يرتفع "المكوك" بمساعدة ثلاثة محركات صاروخية. بعد فصل الخزان ، تطير السفينة لمدة 90 ثانية أخرى بالقصور الذاتي ، وبعد ذلك ، لفترة قصيرة ، يتم تشغيل محركي مناورة مداريان يعملان بالوقود الذاتي الاشتعال. ويذهب "المكوك" إلى مدار يعمل. والدبابة تدخل الغلاف الجوي حيث تحترق. أجزاء منه تسقط في المحيط.
قسم معززات الوقود الصلب
تم تصميم محركات المناورة المدارية ، كما يوحي اسمها ، لمختلف المناورات في الفضاء: لتغيير المعلمات المدارية ، للالتحام بمحطة الفضاء الدولية أو بمركبات فضائية أخرى في مدار أرضي منخفض. لذلك قامت "المكوكات" بعدة زيارات إلى تلسكوب هابل الذي يدور في مدار من أجل الصيانة.
وأخيرًا ، تعمل هذه المحركات على خلق دفعة كبح عند العودة إلى الأرض.
يتم إجراء المرحلة المدارية وفقًا للتكوين الديناميكي الهوائي لطائرة أحادية السطح خالية من الذيل مع جناح دلتا منخفض مع اكتساح مزدوج للحافة الأمامية وذيل عمودي وفقًا للمخطط المعتاد. للتحكم في الغلاف الجوي ، يتم استخدام دفة من قطعتين على العارضة (هنا مكابح هوائية) ، ومرتفعات على الحافة الخلفية للجناح ورفرف موازنة أسفل جسم الطائرة الخلفي. هيكل قابل للسحب ، دراجة ثلاثية العجلات ، مع عجلة أنف.
الطول 37 ، 24 م ، جناحيها 23 ، 79 م ، الارتفاع 17 ، 27 م. الوزن "الجاف" للمركبة حوالي 68 طناً ، وزن الإقلاع - من 85 إلى 114 طناً (حسب المهمة والحمولة) ، الهبوط مع عودة الحمولة على متن السفينة - 84 ، 26 طنًا.
أهم ميزة في تصميم هيكل الطائرة هي الحماية الحرارية.
في أكثر الأماكن التي تتعرض للإجهاد الحراري (درجة حرارة التصميم تصل إلى 1430 درجة مئوية) ، يتم استخدام مركب كربون-كربون متعدد الطبقات. يوجد عدد قليل من هذه الأماكن ، وهي بشكل أساسي أنف جسم الطائرة والحافة الأمامية للجناح. السطح السفلي للجهاز بأكمله (التسخين من 650 إلى 1260 درجة مئوية) مغطى ببلاط مصنوع من مادة تعتمد على ألياف الكوارتز.تتم حماية الأسطح العلوية والجانبية جزئيًا بواسطة بلاط عازل بدرجة حرارة منخفضة - حيث تتراوح درجة الحرارة بين 315-650 درجة مئوية ؛ في أماكن أخرى ، حيث لا تتجاوز درجة الحرارة 370 درجة مئوية ، يتم استخدام مادة اللباد المغطاة بمطاط السيليكون.
الوزن الإجمالي لجميع أنواع الحماية الحرارية الأربعة هو 7164 كجم.
تحتوي المرحلة المدارية على قمرة قيادة ذات طابقين لسبعة رواد فضاء.
سطح المكوك العلوي
في حالة برنامج الطيران الممتد أو عند إجراء عمليات الإنقاذ ، يمكن أن يكون على متن المكوك ما يصل إلى عشرة أشخاص. يوجد في قمرة القيادة أدوات التحكم في الطيران وأماكن العمل والنوم ومطبخ وغرفة تخزين وحجرة صحية وخزانة معادلة الضغط ومواقع التحكم في العمليات والحمولة وغيرها من المعدات. إجمالي حجم الكابينة المضغوط 75 متر مكعب. م ، يحافظ نظام دعم الحياة على ضغط 760 مم زئبق فيه. فن. ودرجة الحرارة في حدود 18 ، 3 - 26 ، 6 درجات مئوية.
يتكون هذا النظام في نسخة مفتوحة ، أي بدون استخدام تجديد الهواء والماء. يرجع هذا الاختيار إلى حقيقة أن مدة الرحلات المكوكية تم تحديدها بسبعة أيام ، مع إمكانية رفعها إلى 30 يومًا باستخدام أموال إضافية. مع هذا الاستقلالية الضئيلة ، فإن تركيب معدات التجديد يعني زيادة غير مبررة في الوزن واستهلاك الطاقة وتعقيد المعدات الموجودة على متن الطائرة.
إن إمداد الغازات المضغوطة كافٍ لاستعادة الجو الطبيعي في المقصورة في حالة إزالة ضغط كاملة أو الحفاظ على ضغط 42.5 ملم زئبق فيها. فن. في غضون 165 دقيقة عندما يتم تشكيل ثقب صغير في الهيكل بعد وقت قصير من البداية.
مقصورة الشحن بقياس 18 ، 3 × 4 ، 6 م وحجم 339 ، 8 متر مكعب. م مجهز بمناور "ثلاثي الركبتين" بطول 15 ، 3 م. عند فتح أبواب المقصورة ، تتحول مشعات نظام التبريد إلى وضع العمل معًا. إن انعكاسية ألواح الرادياتير تظل باردة حتى عندما تكون الشمس مشرقة عليها.
ما يمكن أن يفعله مكوك الفضاء وكيف يطير
إذا تخيلنا نظامًا مُجمَّعًا يطير أفقيًا ، فسنرى خزان وقود خارجيًا كعنصر مركزي فيه ؛ يتم تثبيت مركبة مدارية عليها من الأعلى ، والمسرعات على الجانبين. يبلغ الطول الإجمالي للنظام 56.1 مترًا ، والارتفاع 23.34 مترًا ، ويتم تحديد العرض الإجمالي من خلال جناحي المرحلة المدارية ، أي 23.79 مترًا ، ويبلغ أقصى وزن إطلاق حوالي 2.041000 كجم.
من المستحيل التحدث بشكل لا لبس فيه عن حجم الحمولة ، لأنه يعتمد على معلمات المدار المستهدف وعلى نقطة إطلاق المركبة الفضائية. فيما يلي ثلاثة خيارات. نظام مكوك الفضاء قادر على عرض:
- 29500 كيلوغرام عند إطلاقها شرقاً من كيب كانافيرال (فلوريدا ، الساحل الشرقي) إلى مدار بارتفاع 185 كم وميل 28 درجة ؛
- 11300 كجم عند إطلاقها من مركز رحلات الفضاء. كينيدي في مدار بارتفاع 500 كم وميل 55 درجة ؛
- 14500 كجم عند إطلاقها من قاعدة فاندنبرج الجوية (كاليفورنيا ، الساحل الغربي) إلى مدار حول القطب على ارتفاع 185 كم.
للمكوكات ، تم تجهيز اثنين من ممرات الهبوط. إذا هبط المكوك بعيدًا عن موقع الإطلاق ، فسوف يعود إلى الوطن على متن طائرة بوينج 747
طائرة بوينغ 747 تنقل مكوكاً إلى الفضاء
في المجموع ، تم بناء خمس مكوكات (مات اثنان منهم في حوادث) ونموذج أولي واحد.
عند التطوير ، كان من المتصور أن تقوم المكوكات بإجراء 24 عملية إطلاق في السنة ، وأن تقوم كل واحدة منها بما يصل إلى 100 رحلة إلى الفضاء. من الناحية العملية ، تم استخدامها بشكل أقل بكثير - بحلول نهاية البرنامج في صيف عام 2011 ، تم إجراء 135 عملية إطلاق ، منها Discovery - 39 ، و Atlantis - 33 ، و Columbia - 28 ، و Endeavour - 25 ، و Challenger - 10 …
يتكون طاقم المكوك من اثنين من رواد الفضاء - القائد والطيار. أكبر طاقم للمكوك هو ثمانية رواد فضاء (تشالنجر ، 1985).
رد الفعل السوفيتي على إنشاء المكوك
كان لتطوير "المكوك" انطباعًا كبيرًا على قادة الاتحاد السوفياتي. واعتُبر أن الأمريكيين كانوا يطورون قاذفة مدارية مسلحة بصواريخ فضاء-أرض.تم تفسير الحجم الضخم للمكوك وقدرته على إعادة حمولة تصل إلى 14.5 طنًا إلى الأرض على أنه تهديد واضح باختطاف الأقمار الصناعية السوفيتية وحتى محطات الفضاء العسكرية السوفيتية مثل الماز ، التي حلقت في الفضاء تحت اسم ساليوت.. كانت هذه التقديرات خاطئة ، حيث تخلت الولايات المتحدة عن فكرة قاذفة فضائية في عام 1962 فيما يتعلق بالتطوير الناجح لغواصة نووية وصواريخ باليستية أرضية.
يمكن لسويوز أن يتناسب بسهولة مع عنبر شحن المكوك
لم يستطع الخبراء السوفييت فهم سبب الحاجة إلى إطلاق 60 مكوكًا في السنة - إطلاق مرة واحدة في الأسبوع! من أين أتت العديد من الأقمار الصناعية والمحطات الفضائية التي سيحتاج إليها المكوك؟ لم يستطع السوفييت الذين يعيشون في نظام اقتصادي مختلف أن يتخيلوا أن قيادة ناسا ، التي كانت تدفع بقوة لبرنامج فضاء جديد في الحكومة والكونغرس ، كانت تسترشد بالخوف من البطالة. كان البرنامج القمري على وشك الانتهاء وكان الآلاف من المتخصصين المؤهلين تأهيلا عاليا عاطلين عن العمل. والأهم من ذلك ، واجه مديرو ناسا المحترمون وذو الأجور الجيدة الاحتمال المخيب للآمال المتمثل في الانفصال عن مكاتبهم المأهولة.
لذلك ، تم إعداد دراسة جدوى اقتصادية حول الفائدة المالية الكبيرة للمركبات الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام في حالة التخلي عن الصواريخ التي يمكن التخلص منها. لكن بالنسبة للشعب السوفيتي ، كان من غير المفهوم تمامًا أن الرئيس والكونغرس لا يستطيعان إنفاق الأموال على مستوى البلاد إلا مع إيلاء اعتبار كبير لرأي ناخبيهم. في هذا الصدد ، ساد الرأي في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بأن الأمريكيين كانوا ينشئون مراقبة الجودة الجديدة لبعض المهام المستقبلية غير المفهومة ، وعلى الأرجح المهام العسكرية.
مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام "بوران"
في الاتحاد السوفيتي ، كان من المخطط في الأصل إنشاء نسخة محسنة من المكوك - طائرة مدارية OS-120 ، تزن 120 طنًا (كان وزن المكوك الأمريكي 110 أطنان عند التحميل الكامل). على عكس المكوك ، تم التخطيط لتجهيزه بوران مع قمرة قيادة طرد لاثنين من الطيارين ومحركات نفاثة للهبوط في المطار.
أصرت قيادة القوات المسلحة لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية على نسخ شبه كامل لـ "المكوك". بحلول هذا الوقت ، تمكنت المخابرات السوفيتية من الحصول على الكثير من المعلومات حول المركبة الفضائية الأمريكية. لكن اتضح أنه ليس بهذه البساطة. اتضح أن محركات صواريخ الهيدروجين والأكسجين المحلية أكبر حجمًا وأثقل من المحركات الأمريكية. علاوة على ذلك ، من حيث القوة ، كانوا أقل شأنا من الخارج. لذلك ، بدلاً من ثلاثة محركات صاروخية ، كان من الضروري تثبيت أربعة. لكن على متن الطائرة المدارية ، لم يكن هناك ببساطة مكان لأربعة محركات دفع.
في المكوك ، تم نقل 83٪ من الحمولة في البداية بواسطة معززين يعملان بالوقود الصلب. في الاتحاد السوفيتي ، لم يكن من الممكن تطوير مثل هذه الصواريخ القوية التي تعمل بالوقود الصلب. تم استخدام صواريخ من هذا النوع كناقلات باليستية لشحنات نووية أرضية وبحرية. لكنهم لم يصلوا إلى القوة المطلوبة كثيرًا جدًا. لذلك ، كان لدى المصممين السوفييت الفرصة الوحيدة - لاستخدام الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل كمسرعات. في إطار برنامج Energia-Buran ، تم إنشاء RD-170s ناجح جدًا للكيروسين والأكسجين ، والذي كان بمثابة بديل لمعززات الوقود الصلب.
أجبر موقع قاعدة بايكونور الفضائية المصممين على زيادة قوة مركبات الإطلاق الخاصة بهم. من المعروف أنه كلما اقتربت منصة الإطلاق من خط الاستواء ، زادت الحمولة التي يمكن أن يضعها الصاروخ نفسه في المدار. يتمتع مركز الفضاء الأمريكي في كيب كانافيرال بميزة 15٪ على بايكونور! أي أنه إذا كان الصاروخ المنطلق من بايكونور قادرًا على رفع 100 طن ، فإنه سيطلق 115 طنًا إلى المدار عند إطلاقه من كيب كانافيرال!
الظروف الجغرافية ، والاختلافات في التكنولوجيا ، وخصائص المحركات التي تم إنشاؤها ونهج تصميم مختلف - أثرت جميعها على مظهر "Buran". بناءً على كل هذه الحقائق ، تم تطوير مفهوم جديد ومركبة مدارية جديدة OK-92 ، تزن 92 طنًا. تم نقل أربعة محركات أكسجين وهيدروجين إلى خزان الوقود المركزي وتم الحصول على المرحلة الثانية من مركبة الإطلاق Energia.بدلاً من معززين يعملان بالوقود الصلب ، تقرر استخدام أربعة صواريخ على وقود سائل كيروسين - أكسجين بمحركات RD-170 المكونة من أربع غرف. أربع غرف تعني أربع فوهات ؛ فوهة بقطر كبير يصعب للغاية تصنيعها. لذلك ، يذهب المصممون إلى تعقيد المحرك ووزنه من خلال تصميمه بعدة فوهات أصغر. هناك العديد من الفوهات مثل غرف الاحتراق مع مجموعة من أنابيب تزويد الوقود والمؤكسد وجميع "المراسي". تم إجراء هذا الارتباط وفقًا للمخطط "الملكي" التقليدي ، على غرار "التحالفات" و "الشرق" ، وأصبح المرحلة الأولى من "الطاقة".
"بوران" في الرحلة
أصبحت السفينة السياحية بوران نفسها المرحلة الثالثة من مركبة الإطلاق ، على غرار سويوز. الاختلاف الوحيد هو أن بوران كانت موجودة على جانب المرحلة الثانية ، بينما كانت سويوز في أعلى مركبة الإطلاق. وهكذا ، تم الحصول على المخطط الكلاسيكي لنظام الفضاء القابل للتصرف ثلاثي المراحل ، مع الاختلاف الوحيد في أن السفينة المدارية كانت قابلة لإعادة الاستخدام.
كانت قابلية إعادة الاستخدام مشكلة أخرى لنظام Energia-Buran. بالنسبة للأمريكيين ، تم تصميم المكوكات لـ 100 رحلة. على سبيل المثال ، يمكن لمحركات المناورة المدارية أن تتحمل ما يصل إلى 1000 دورة. بعد الصيانة الوقائية ، كانت جميع العناصر (باستثناء خزان الوقود) مناسبة للإطلاق في الفضاء.
معزز دافع صلب يتم التقاطه بواسطة وعاء خاص
تم إنزال معززات الوقود الصلب بالمظلات في المحيط ، والتقطتها سفن ناسا الخاصة وتسليمها إلى مصنع الشركة المصنعة ، حيث خضعت للصيانة الوقائية وتم ملؤها بالوقود. كما تم فحص المكوك نفسه ومنعه وإصلاحه بدقة.
طالب وزير الدفاع أوستينوف في إنذار أخير بأن يكون نظام Energia-Buran قابلاً لإعادة التدوير إلى أقصى حد. لذلك ، اضطر المصممون إلى معالجة هذه المشكلة. رسميًا ، تم اعتبار المعززات الجانبية قابلة لإعادة الاستخدام ومناسبة لعشر عمليات إطلاق. لكن في الحقيقة ، لم يأتِ إلى هذا لأسباب عديدة. خذ على الأقل حقيقة أن المسرعات الأمريكية انزلقت في المحيط ، وأن المسرعات السوفيتية سقطت في السهوب الكازاخستانية ، حيث لم تكن ظروف الهبوط حميدة مثل مياه المحيط الدافئة. والصاروخ الذي يعمل بالوقود السائل هو أكثر دقة. من الوقود الصلب. تم تصميم "بوران" أيضًا لعشر رحلات.
بشكل عام ، لم يعمل النظام القابل لإعادة الاستخدام ، على الرغم من أن الإنجازات كانت واضحة. تلقت السفينة المدارية السوفيتية ، المحررة من محركات الدفع الكبيرة ، محركات أكثر قوة للمناورة في المدار. والتي ، في حالة استخدامها "قاذفة مقاتلة" فضائية ، أعطتها مزايا كبيرة. بالإضافة إلى المحركات النفاثة للطائرات والهبوط في الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، تم إنشاء صاروخ قوي مع المرحلة الأولى على وقود الكيروسين ، والثانية على الهيدروجين. لقد كان صاروخًا يفتقر إليه الاتحاد السوفياتي للفوز بالسباق القمري. من حيث خصائصه ، كان Energia مكافئًا عمليًا لصاروخ Saturn-5 الأمريكي الذي أرسل Apollo-11 إلى القمر.
يتمتع "Buran" بإمكانية وصول خارجية كبيرة مع "Shuttle" الأمريكية. Korabl poctroen Po cheme camoleta tipa "bechvoctka" c treugolnym krylom peremennoy ctrelovidnocti، imeet aerodinamicheckie organy upravleniya، rabotayuschie at pocadke pocle vozvrascheniya في plotnye cloi Elevocfery. كان قادرًا على تحقيق هبوط محكم في الغلاف الجوي بمناورة جانبية تصل إلى 2000 كيلومتر.
يبلغ طول "بورين" 36.4 مترًا ، ويبلغ طول جناحيها حوالي 24 مترًا ، ويبلغ ارتفاع السفينة على الهيكل أكثر من 16 مترًا. تبلغ الكتلة القديمة للسفينة أكثر من 100 طن ، منها 14 طنًا تستخدم للوقود. في nocovoy otcek vctavlena germetichnaya tselnocvarnaya kabina لأجهزة ekipazha و bolshey chacti لـ obecpecheniya poleta في coctave raketno-kocmicheckogo komplekca و avtonomnogo poleta nA orbite و cadkipucka. حجم الكابينة يزيد عن 70 متر مكعب.
عندما vozvraschenii في plotnye cloi atmocfery naibolee teplonapryazhennye uchactki poverhnocti korablya rackalyayutcya do graducov 1600، zhe teplo، dohodyaschee nepocredctvenno do metallicheckoy konctruktsii korzlyo، prev لذلك ، ميزت "بوران" حمايتها الحرارية القوية ، حيث توفر ظروف درجات الحرارة العادية لتصميم السفينة أثناء الطيران على متن الطائرة
غطاء مقاوم للحرارة مصنوع من أكثر من 38 ألف بلاطة ، مصنوع من مواد خاصة: ألياف الكوارتز ، نواة عالية الأداء ، بدون لب تمتلك الأخشاب الخزفية القدرة على تجميع الحرارة دون تمريرها إلى هيكل السفينة. كانت الكتلة الإجمالية لهذا الدرع حوالي 9 أطنان.
يبلغ طول حجرة الشحن في بورانا حوالي 18 مترًا. في مقصورة الشحن الواسعة ، من الممكن استيعاب حمولة تصل إلى 30 طنًا. هناك كان من الممكن وضع مركبات فضائية كبيرة - أقمار صناعية كبيرة ، كتل من المحطات المدارية. كتلة هبوط السفينة 82 طنا.
تم استخدام "بوران" مع جميع الأنظمة والمعدات اللازمة لكل من الطيران الآلي والطيار. هذا ووسيلة الملاحة والتحكم ، والأنظمة الإشعاعية والتلفزيونية ، والضوابط الآلية للدفء والقوة.
كوخ بوران
تركيب المحرك الرئيسي ، مجموعتان من محركات المناورة موجودة في نهاية قسم الذيل وفي الجزء الأمامي من الإطار.
في المجموع ، تم التخطيط لبناء 5 سفن مدارية. إلى جانب بوران ، كانت Tempest جاهزة تقريبًا ونصف بايكال تقريبًا. سفينتان أخريان كانتا في المرحلة الأولى من الإنتاج لم تحصل على أسماء. لم يكن نظام Energia-Buran محظوظًا - فقد ولد في وقت مؤسف لذلك. لم يعد الاقتصاد السوفييتي قادرًا على تمويل برامج الفضاء باهظة الثمن. وهناك قدر ما يلاحق رواد الفضاء الذين كانوا يستعدون للرحلات على متن "بوران". توفي طيارا الاختبار ف. بوكريف وأ. ليسينكو في حادث تحطم طائرة عام 1977 ، حتى قبل الانضمام إلى مجموعة رواد الفضاء. في عام 1980 ، توفي طيار الاختبار O. Kononenko. عام 1988 أودى بحياة A. Levchenko و A. Shchukin. بعد رحلة "بوران" ر. ستانكفيتشوس ، مساعد الطيار في الرحلة المأهولة للمركبة الفضائية المجنحة ، توفي في حادث تحطم طائرة. تم تعيين I. Volk الطيار الأول.
لم يكن "بوران" محظوظًا أيضًا. بعد الرحلة الأولى والوحيدة الناجحة ، تم الاحتفاظ بالسفينة في حظيرة طائرات في قاعدة بايكونور الفضائية. في 12 مايو 2002 ، انهار تداخل ورشة العمل التي تم فيها وضع نموذج Buran و Energia. على هذا الوتر الحزين ، انتهى وجود المركبة الفضائية المجنحة ، التي كانت قد أظهرت مثل هذه الآمال العظيمة.
بعد انهيار الأرضية
