نظام صاروخي وفضائي قابل لإعادة الاستخدام في موقع الإطلاق. رسومات معهد درجات الحرارة العالية
أساس رواد الفضاء الروس الحديثين هو صواريخ سويوز وبروتون ، التي تم إنشاؤها في منتصف القرن الماضي. يتم وضع كل شيء تقريبًا ينطلق إلى الفضاء من الكواكب الروسية في المدار بواسطة هذه الآلات الموثوقة ، ولكنها عفا عليها الزمن إلى حد ما. من أجل تجديد أسطول الصواريخ وضمان وصول روسيا غير المشروط إلى جميع قطاعات النشاط الفضائي ، يدخل أحدث مجمع صواريخ أنجارا مرحلة اختبارات الطيران. ربما يكون هذا هو مجمع الصواريخ الفضائية الوحيد في العالم الذي يمتلك مجموعة واسعة من القدرات لإيصال المركبات الفضائية التي تزن من 4 إلى 26 طنًا في الفضاء.
مبادئ ثقيلة للغاية
ستلبي صواريخ سويوز وأنجارا احتياجات المركبات الفضائية في المستقبل القريب ، لكن قدرتها الاستيعابية غير كافية لحل مشاكل استكشاف القمر والمريخ وكواكب أخرى في النظام الشمسي. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تعقد الوضع البيئي في منطقة أمور لأن مراحلها المستهلكة ستقع إما في Amur tiga أو في منطقة المياه في بحر Okhotsk. من الواضح أن هذا الوضع قسري ، إنه دفع لضمان السيادة الفضائية لروسيا. ماذا ستكون هذه الدفعة إذا تم اتخاذ قرار لإنشاء صواريخ فائقة الثقل للرحلات المأهولة إلى القمر؟
لقد كانت هناك بالفعل مثل هذه الصواريخ في تاريخنا: Energia و N-1. تم وضع وتنفيذ المبادئ الأساسية لصاروخ فائق الثقل منذ أكثر من 50 عامًا ، لذلك لا يلزم سوى المال لإنشائه. وإذا تم إنشاء صاروخ ثقيل للغاية للمرة الثالثة ، فسيتم تجميع 320 طنًا إضافيًا من نفايات المعادن مع مخلفات الوقود سنويًا في منطقة أمور.
أدت الرغبة في جعل الصواريخ صديقة للبيئة وفعالة من حيث التكلفة إلى فكرة إعادة المراحل الأولى للصواريخ إلى موقع الإطلاق وإعادة استخدامها. بعد تحديد الوقت المخصص ، يجب أن تنزل الخطوات في الغلاف الجوي وعندما تعود الطائرة إلى موقع الإطلاق. وفقًا لهذا المبدأ ، سيتم تشغيل نظام الصواريخ والفضاء القابل لإعادة الاستخدام (MRKS).
MRKS كما هي
تم تقديم نظام الصواريخ والفضاء القابل لإعادة الاستخدام للمتخصصين والجمهور في معرض موسكو للفضاء في عام 2011. يتكون النظام من أربع مركبات إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام (MRN) مع مجموعات صواريخ قابلة لإعادة الاستخدام (VRB). يمكن إكمال المجموعة الكاملة من MRNs بسعة حمل تتراوح من 25 إلى 70 طنًا من خلال مجموعات مختلفة من وحدتين رئيسيتين: الوحدة الأولى عبارة عن وحدة صاروخية قابلة لإعادة الاستخدام (المرحلة الأولى) ، والوحدة الثانية هي مرحلة صاروخية ثانية يمكن التخلص منها.
في تكوين بسعة حمل تصل إلى 25 طنًا (واحد VRB ووحدة واحدة من المرحلة الثانية) ، يمكن للصاروخ القابل لإعادة الاستخدام إطلاق جميع المركبات الفضائية الحديثة والواعدة المأهولة وغير المأهولة. في أبعاد 35 طنًا (اثنان VRB ووحدة واحدة من المرحلة الثانية) ، يسمح MRN بإطلاق قمرين صناعيين للاتصالات في مدار لكل إطلاق ، وتقديم وحدات من المحطات المدارية الواعدة في الفضاء وإطلاق محطات أوتوماتيكية ثقيلة ، والتي سيتم استخدامها في المرحلة الأولى من استكشاف القمر واستكشاف المريخ.
من المزايا المهمة لشبكة MRN القدرة على إجراء عمليات الإطلاق المزدوجة.من أجل إطلاق قمرين صناعيين حديثين للاتصالات باستخدام صاروخ أنجارا ، من الضروري شراء عشرة محركات صاروخية بقيمة 240 مليون روبل لكل منها. كل. عند إطلاق اثنين من نفس الأقمار الصناعية باستخدام MRN ، سيتم استهلاك محرك واحد فقط ، تقدر تكلفته بـ 400 مليون روبل. التوفير في التكاليف للمحركات وحدها هو 600٪!
تم إجراء الدراسات الأولى لوحدة الصواريخ القابلة للاسترداد في بداية القرن وتم تقديمها في معرض Le Bourget للفضاء في شكل نموذج لمرحلة إعادة دخول بايكال.
في وقت لاحق ، في مرحلة التصميم الأولي ، تم تنفيذ العمل على اختيار مكونات الوقود وحل مشاكل التسخين الحراري والهبوط التلقائي والعديد من المشاكل الأخرى. تم تحليل العشرات من متغيرات VRB بالتفصيل ، وتم إجراء تحليل تقني واقتصادي شامل ، مع الأخذ في الاعتبار السيناريوهات المختلفة لتطوير رواد الفضاء المحليين. نتيجة لذلك ، تم تحديد نوع مختلف من MRKS ، والذي يلبي بشكل كامل المجموعة الكاملة من المهام الحديثة والواعدة.
هبوط مركبة إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام مع وحدات صاروخية قابلة لإعادة الاستخدام. رسومات معهد درجات الحرارة العالية
على الغاز الأزرق
تم اقتراح حل مشكلة المحرك القابل لإعادة الاستخدام باستخدام الغاز الطبيعي المسال (LNG) كوقود. يعتبر الغاز الطبيعي وقودًا رخيصًا وصديقًا للبيئة وهو الأنسب للاستخدام في المحركات التي يعاد استخدامها. تم تأكيد ذلك من قبل مكتب تصميم Khimmash الذي سمي على اسم A. M. Isaev في سبتمبر 2011 ، عندما تم اختبار أول محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل في العالم. تم تشغيل المحرك لأكثر من 3000 ثانية ، وهو ما يتوافق مع 20 بداية. بعد تفكيكها وفحص حالة الوحدات تم تأكيد جميع الأفكار الفنية الجديدة.
تم اقتراح حل مشكلة تسخين الهيكل عن طريق اختيار المسارات المثلى التي تستبعد فيها التدفقات الحرارية التسخين المكثف للهيكل. هذا يلغي الحاجة إلى الحماية الحرارية باهظة الثمن.
تم اقتراح حل مشكلة هبوط اثنين من VRBs تلقائيًا ودمجها في المجال الجوي الروسي من خلال تضمين نظام الملاحة GLONASS ونظام المراقبة التلقائي ، والذي لم يتم استخدامه في الصواريخ ، في حلقة التحكم.
مع الأخذ في الاعتبار التعقيد التقني والجدة للمعدات التي يتم إنشاؤها ، بناءً على الخبرة المحلية والأجنبية ، يتم إثبات ضرورة إنشاء عارض طيران ، وهو نسخة مصغرة من VRB. يمكن تصنيع العارض وتجهيزه بجميع الأنظمة القياسية الموجودة على متن الطائرة دون أي تحضير خاص للإنتاج. ستسمح هذه الطائرة باختبار جميع الحلول التقنية الرئيسية المدمجة في منتج بالحجم الكامل في ظروف طيران حقيقية ، مما يقلل المخاطر التقنية والمالية عند إنشاء منتج قياسي.
يمكن تبرير تكلفة المتظاهر بسبب قدرته الفريدة على إطلاق أجسام تزن أكثر من 10 أطنان إلى ارتفاع 80 كم على طول مسار باليستي ، مما يسرع بها إلى سرعة تتجاوز سرعة الصوت بمقدار 7 أضعاف ، والعودة إلى مطار للإطلاق الثاني. قد يكون للمنتج القابل لإعادة الاستخدام الذي تم إنشاؤه على أساسه أهمية كبيرة ليس فقط لمطوري الطائرات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت.
فلسفة المرونة
المرحلة الأولى هي أكبر وأغلى جزء من الصاروخ. من خلال تقليل إنتاج هذه المراحل بسبب استخدامها المتكرر ، من الممكن تقليل تكاليف الوكالات الفيدرالية لإطلاق المركبات الفضائية بشكل كبير. تشير التقديرات الأولية إلى أنه من أجل التنفيذ الناجح لجميع برامج الفضاء الحالية والواعدة ، بما في ذلك تسليم المحطات غير المأهولة إلى القمر والمريخ ، يكفي أن يكون لدينا أسطول من 7-9 كتل صواريخ عائدة فقط.
يتبع MRCS فلسفة المرونة فيما يتعلق بظروف برنامج الفضاء. بعد إنشاء MRN بسعة حمل تتراوح من 25 إلى 35 طنًا ، ستتلقى Roskosmos نظامًا من شأنه أن يحل مشاكل اليوم والمستقبل القريب بشكل فعال. إذا كانت هناك حاجة لنشر مركبات أثقل للرحلات إلى القمر أو المريخ ، فسيكون لدى العميل MRN بسعة تحمل تصل إلى 70 طنًا ، ولا يتطلب إنشاءها تكاليف كبيرة.
البرنامج الوحيد الذي لا يناسب MRKS هو برنامج الرحلات المأهولة إلى المريخ. لكن هذه الرحلات ليست مجدية من الناحية الفنية في المستقبل المنظور.
يوجد اليوم سؤال مهم بشكل أساسي حول آفاق تطوير مركبات الإطلاق. ما يجب إنشاؤه: صاروخ ثقيل للغاية يمكن التخلص منه ، والذي سيتم استخدامه فقط في البرامج القمرية والمريخية ، وإذا تم إنهاؤها ، فسيتم شطب التكاليف مرة أخرى ؛ أو لإنشاء MRCS ، والتي لن تسمح فقط بتنفيذ برامج الإطلاق الحالية بسعر أقل مرة ونصف من اليوم ، ولكن يمكن استخدامها أيضًا مع الحد الأدنى من التعديلات في برنامج Lunar وبرنامج استكشاف المريخ؟
