Các dự án xe phóng có thể tái sử dụng ở Nga: Liệu chúng có tương lai?
Ngành công nghiệp vũ trụ là một trong những ngành công nghệ cao nhất, và trạng thái của nó phần lớn đặc trưng cho mức độ phát triển chung của ngành công nghiệp và công nghệ trong nước. Những thành tựu vũ trụ hiện có của Nga hầu hết dựa trên những thành tựu của Liên Xô. Vào thời điểm Liên Xô sụp đổ, khả năng của Liên Xô và Hoa Kỳ trong không gian gần như tương đương nhau. Trong tương lai, tình hình với các phi hành gia ở Liên bang Nga dần dần trở nên tồi tệ hơn.
Ngoại trừ các dịch vụ đưa các phi hành gia Mỹ lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), phát sinh do Mỹ từ bỏ chương trình Tàu con thoi đắt đỏ, Nga kém Mỹ về mọi mặt: thực tế không có dự án khoa học lớn nào thành công. có thể so sánh với việc gửi máy điều khiển, triển khai kính viễn vọng quỹ đạo hoặc gửi tàu vũ trụ đến các vật thể ở xa trong hệ mặt trời. Sự phát triển nhanh chóng của các công ty thương mại tư nhân đã khiến thị phần của Roscosmos trên thị trường phóng vào không gian giảm đáng kể. Động cơ RD-180 của Nga cung cấp cho Mỹ sẽ sớm thay thế động cơ BE-4 của Mỹ từ Blue Origin.
Khả năng cao, trong năm tới, Mỹ sẽ từ chối dịch vụ "taxi vũ trụ" của Nga, sau khi đã hoàn thành thử nghiệm tàu vũ trụ có người lái của mình (ba tàu vũ trụ có người lái đang được phát triển đồng thời).
Điểm liên lạc cuối cùng giữa Hoa Kỳ và Nga vẫn là ISS, vòng đời của ISS sắp kết thúc. Nếu bất kỳ dự án trong nước hoặc quốc tế nào có sự tham gia của Nga không được thực hiện, thì việc các phi hành gia Nga ở lại quỹ đạo sẽ trở nên vô cùng nghiêm trọng.
Xu hướng chính đã được thiết lập tốt, trong tương lai gần sẽ dẫn đến việc giảm đáng kể chi phí đưa trọng tải lên quỹ đạo, là chế tạo các tên lửa có thể tái sử dụng. Ở một mức độ nào đó, điều này đã xảy ra: Mục tiêu đã nêu của SpaceX là giảm chi phí phóng hàng hóa lên quỹ đạo xuống mười lần và hiện tại nó đã cố gắng giảm giá xuống khoảng một lần rưỡi.
Cần phải hiểu rằng khoa học tên lửa tái sử dụng ở dạng hiện tại (với sự trở lại của giai đoạn đầu tiên) đang ở giai đoạn phát triển ban đầu. Đánh giá theo sự quan tâm của các công ty thương mại khác theo hướng này, hướng đi có thể được coi là cực kỳ hứa hẹn. Một bước đột phá theo hướng này có thể là sự xuất hiện của phương tiện phóng hai giai đoạn (LV) BFR với khả năng tái sử dụng đầy đủ của cả hai giai đoạn và độ tin cậy dự kiến của các chuyến bay ở cấp độ máy bay hiện đại.
Ngành công nghiệp vũ trụ Nga cũng có một số dự án về các phương tiện phóng có thể tái sử dụng với các mức độ phức tạp khác nhau.
Một trong những dự án tên lửa tái sử dụng được thúc đẩy tích cực nhất là Baikal-Angara. Mô-đun đầy hứa hẹn "Baikal" là một bộ trợ lực có thể tái sử dụng (MRU) của giai đoạn đầu tiên của phương tiện phóng Angara, được phát triển tại GKNPTs im. Khrunichev.
Tùy thuộc vào loại tên lửa (hạng nhẹ, hạng trung, hạng nặng), nên sử dụng một, hai hoặc bốn tên lửa đẩy có thể tái sử dụng Baikal. Trong phiên bản hạng nhẹ, trên thực tế, tên lửa đẩy Baikal là giai đoạn đầu tiên, đưa khái niệm tên lửa Angara trong phiên bản này gần hơn với khái niệm Falcon-9 từ SpaceX.
Một tính năng của máy gia tốc tái sử dụng "Baikal" là việc quay trở lại, được thực hiện bằng máy bay. Sau khi dỡ hàng, Baikal triển khai một cánh quay ở phần trên của thân tàu và hạ cánh xuống sân bay, đồng thời có thể thực hiện cơ động ở khoảng cách 400 km.
Trình bày về dự án Baikal
Thiết kế này đã bị chỉ trích vì phức tạp hơn và có khả năng kém hiệu quả hơn so với hạ cánh thẳng đứng được sử dụng trong các dự án ở nước ngoài. Theo Roskosmos, mô hình hạ cánh ngang là cần thiết để đảm bảo khả năng quay trở lại bãi phóng, nhưng khả năng tương tự đã được tuyên bố đối với phương tiện phóng BFR. Và các giai đoạn đầu tiên của phương tiện phóng Falcon-9 cách bãi phóng không quá 600 km, tức là các địa điểm hạ cánh của chúng có thể được trang bị ở một khoảng cách tương đối ngắn so với vũ trụ.
Một nhược điểm khác của ý tưởng xe phóng Baikal MRU + Angara là ở phiên bản hạng trung và hạng nặng chỉ có tên lửa đẩy được đưa trở lại, giai đoạn đầu (bộ phận trung tâm) của xe phóng bị mất. Có, và hạ cánh đồng thời bốn MRU khi phóng một phiên bản nặng của phương tiện phóng có thể gây khó khăn.
Trong bối cảnh sự phát triển của dự án Baikal-Angara, những tuyên bố của Alexander Medvedev, nhà thiết kế chung của tên lửa Angara, trông thật kỳ lạ. Theo ý kiến của ông, tên lửa có thể hạ cánh với sự hỗ trợ của động cơ phản lực trên các giá đỡ có thể thu vào, giống như phương tiện phóng Falcon-9. Việc trang bị thêm các giai đoạn đầu của phương tiện phóng Angara-A5V và Angara-A3V với chân hạ cánh, hệ thống kiểm soát hạ cánh, hệ thống bảo vệ nhiệt bổ sung và nhiên liệu bổ sung sẽ làm tăng khối lượng của chúng lên khoảng 19%. Sau khi hoàn thành, Angara-A5V sẽ có thể phóng 26-27 tấn từ vũ trụ Vostochny chứ không phải 37 tấn như phiên bản phóng một lần. Nếu dự án này được thực hiện, chi phí phóng hàng bằng Angara sẽ giảm 22-37%, trong khi số lần phóng tối đa cho phép của các giai đoạn đầu tiên của phương tiện phóng không được chỉ ra.
Xem xét tuyên bố của đại diện Roskosmos về khả năng tạo ra một phương tiện phóng Soyuz-7 hợp tác với S7 Space trong một phiên bản có thể tái sử dụng, chúng ta có thể kết luận rằng Nga cuối cùng vẫn chưa quyết định về dự án một phương tiện phóng có thể tái sử dụng. Tuy nhiên, dự án Baikal MRU đang dần được phát triển. Sự phát triển của nó được thực hiện bởi nhà máy chế tạo máy thử nghiệm mang tên V. M. Myasishchev. Một chuyến bay ngang thử nghiệm của người trình diễn được lên kế hoạch vào năm 2020, sau đó sẽ đạt được tốc độ khoảng 6,5 M. Trong tương lai, MRU sẽ được phóng từ khinh khí cầu, từ độ cao 48 km.
Vào tháng 2018 năm 5, Igor Radugin, Phó Tổng thiết kế thứ nhất - Thiết kế trưởng các phương tiện phóng của Tập đoàn tên lửa và vũ trụ Energia, người đã lãnh đạo việc phát triển phương tiện phóng Soyuz-7 mới của Nga và tên lửa siêu nặng Yenisei, đã rời khỏi vị trí của mình và đã đến làm việc tại công ty tư nhân S7 Space. Theo ông, S7 Space có kế hoạch tạo ra tên lửa Soyuz-5 dựa trên tên lửa dùng một lần Soyuz-XNUMX đang được phát triển bởi Roscosmos, đây là sự kế thừa tư tưởng cho tên lửa Zenit thành công của Liên Xô.
Như trong tên lửa Falcon-9, trong phương tiện phóng Soyuz-7, dự kiến quay trở lại giai đoạn đầu sử dụng cơ động tên lửa và hạ cánh thẳng đứng sử dụng động cơ tên lửa. Đối với nền tảng Sea Launch, nó được lên kế hoạch phát triển một phiên bản Soyuz-7SL. Là động cơ của phương tiện phóng Soyuz-7, nó được lên kế hoạch sử dụng động cơ RD-171 đã được kiểm chứng (rất có thể là RD-171MV sửa đổi của nó), có thể tái sử dụng tới 10 lần (10 lần bay và 7 lần đốt cháy). S5 Space có kế hoạch thực hiện sự phát triển của mình trong vòng 6-7 năm. Hiện tại, phương tiện phóng Soyuz-XNUMX có thể được coi là dự án thực tế nhất về phương tiện phóng tái sử dụng ở Nga.
Công ty Lin Industrial đang thiết kế tên lửa quỹ đạo siêu nhỏ Teya, được thiết kế để cất cánh đến ranh giới không gian có điều kiện là 100 km với một lần quay trở lại sau đó.
Bất chấp những đặc điểm khiêm tốn của dự án, nó có thể cung cấp những công nghệ cần thiết để tạo ra một phương tiện phóng với hiệu suất cao hơn trong tương lai, đặc biệt là vì Lin Industrial đang đồng thời thực hiện dự án về phương tiện phóng siêu nhỏ dùng một lần Taimyr.
Một trong những dự án sáng tạo và thú vị nhất có thể được coi là phương tiện phóng một tầng có thể tái sử dụng với khả năng cất và hạ cánh thẳng đứng "Korona", được phát triển bởi Trung tâm Tên lửa Nhà nước (GRC). Makeev trong giai đoạn từ năm 1992 đến 2012. Khi dự án phát triển, nhiều phương án cho phương tiện phóng Korona đã được cân nhắc cho đến khi hình thành phiên bản cuối cùng tối ưu nhất.
Phiên bản cuối cùng của phương tiện phóng Korona được thiết kế để phóng vật nặng 6-12 tấn lên quỹ đạo Trái đất thấp với độ cao khoảng 200-500 km. Trọng lượng phóng của xe phóng dự kiến nằm trong vùng 280-290 tấn. Là một động cơ, nó được cho là sử dụng động cơ tên lửa đẩy chất lỏng không khí nêm (LRE) trên cặp nhiên liệu hydro + oxy. Để bảo vệ nhiệt, nó được lên kế hoạch sử dụng bảo vệ nhiệt cải tiến của tàu vũ trụ quỹ đạo Buran.
Hình dạng hình nón đối xứng trục của thân tàu có tính khí động học tốt khi di chuyển ở tốc độ cao, giúp phương tiện phóng Korona có thể hạ cánh tại điểm xuất phát. Do đó, điều này giúp cho phương tiện phóng Korona có thể phóng từ các bệ phóng trên mặt đất và ngoài khơi. Khi hạ xuống tầng khí quyển cao, phương tiện phóng thực hiện phanh và cơ động khí động học, ở giai đoạn cuối, khi đến gần bãi hạ cánh, nó quay đuôi xuống và hạ cánh bằng động cơ tên lửa trên bộ giảm xóc tích hợp. Có lẽ, phương tiện phóng Korona có thể được sử dụng tới 100 lần, với việc thay thế các bộ phận cấu trúc riêng lẻ sau mỗi 25 chuyến bay.
Theo nhà phát triển, sẽ mất khoảng 7 năm và 2 tỷ USD để bước vào giai đoạn vận hành thử nghiệm, không quá nhiều cho khả năng có được một khu phức hợp mang tính cách mạng như vậy.
Hiện tại, GRC chúng. Makeev có thể được coi là một trong những doanh nghiệp có năng lực nhất trong lĩnh vực khoa học tên lửa, vẫn giữ được tiềm năng tối đa sau khi Liên Xô sụp đổ. Chính họ là người đã chế tạo ra một trong những tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (ICBM) hiệu quả nhất "Sineva" và họ được giao trọng trách chế tạo ICBM "Sarmat", thay thế cho tên lửa "Satan" nổi tiếng. Việc hoàn thành chế tạo ICBM "Sarmat" vào năm 2020-2021 mở ra cơ hội thu hút SRC. Makeev đến các dự án không gian.
Nói về những thiếu sót của dự án Korona, có thể cho rằng, trước hết, đó là sự cần thiết phải tạo ra một cơ sở hạ tầng để cung cấp và lưu trữ hydro lỏng, cũng như tất cả các vấn đề và rủi ro liên quan đến việc sử dụng nó. Có thể giải pháp tốt nhất là từ bỏ phương tiện phóng Korona một giai đoạn và thực hiện một tổ hợp hai giai đoạn có thể tái sử dụng hoàn toàn trên nhiên liệu mêtan. Ví dụ, trên cơ sở động cơ ôxy-mêtan được phát triển RD-169 hoặc các sửa đổi của nó. Trong trường hợp này, giai đoạn đầu có thể được sử dụng riêng để phóng một trọng tải cụ thể lên độ cao khoảng 100 km.
Mặt khác, từ hydro lỏng, cũng như từ nhiên liệu tên lửa, rất có thể, không có nơi nào để đi. Trong nhiều dự án, tùy thuộc vào giai đoạn đầu tiên là khí mê-tan hay dầu hỏa, động cơ hydro-oxy được sử dụng trong giai đoạn thứ hai. Trong bối cảnh này, rất thích hợp để gọi lại các động cơ ba thành phần, chẳng hạn như động cơ ba thành phần hai chế độ RD0750 đang được phát triển bởi Phòng Thiết kế Tự động hóa Hóa học (KBKhA). Ở chế độ đầu tiên, động cơ RD0750 chạy bằng oxy và dầu hỏa với việc bổ sung 6% hydro, ở chế độ thứ hai, động cơ chạy bằng oxy và hydro. Một động cơ như vậy cũng có thể được thực hiện cho sự kết hợp của hydro + metan + oxy, và có thể điều này sẽ trở nên đơn giản hơn so với phiên bản sử dụng dầu hỏa.
Dự án nào trong số những dự án này có thể là tên lửa tái sử dụng đầu tiên của Nga? Dự án Baikal-Angara, mặc dù đã được công khai, có thể được coi là kém thú vị nhất. Thứ nhất, ồn ào lâu dài với dòng xe phóng Angara đã để lại dấu ấn, và thứ hai, khái niệm đưa MRU trở lại bằng đường hàng không cũng đặt ra nhiều câu hỏi. Nếu chúng ta nói về tùy chọn hạng nhẹ, khi MRU thực sự là giai đoạn đầu tiên, thì được rồi, và nếu chúng ta nói về các tùy chọn hạng trung và hạng nặng với hai / bốn MRU và sự mất mát của giai đoạn đầu tiên và thứ hai, thì ý tưởng có vẻ rất lạ lùng. Nói về việc hạ cánh thẳng đứng của phương tiện phóng Angara rất có thể sẽ vẫn như vậy, hoặc sẽ được hiện thực hóa khi phần còn lại của thế giới đã bay trên phản trọng lực hoặc phản vật chất.
Việc tạo ra một phiên bản có thể tái sử dụng của phương tiện phóng Soyuz-7 do công ty tư nhân S7 Space hợp tác với Roskosmos có vẻ lạc quan hơn, đặc biệt vì phương tiện phóng siêu lượn sóng dự kiến Yenisei sẽ được tạo ra trên cùng một động cơ, có khả năng cho phép chuyển các công nghệ "có thể tái sử dụng" đối với nó. Tuy nhiên, hãy nhớ đến sử thi với "Yo-mobile", và dự án này có thể đi đến vết xe đổ những câu chuyện. Một vấn đề khác là việc sử dụng ban đầu động cơ dầu hỏa trong các phương tiện phóng Soyuz-5, Soyuz-7 và Yenisei. Những lợi thế và triển vọng của khí mê-tan làm nhiên liệu tên lửa là rõ ràng, và cần phải tập trung nỗ lực vào việc chuyển đổi sang công nghệ này - tạo ra động cơ tên lửa mê-tan có thể tái sử dụng, thay vì tạo ra dầu hỏa ô-xy "mạnh nhất thế giới" tiếp theo. động cơ, sẽ không còn phù hợp sau 5-10 năm nữa.
Dự án "Crown" trong hoàn cảnh này có thể coi là "con ngựa bất kham". Như đã đề cập ở trên, GRC chúng. Makeeva có năng lực cao và với nguồn vốn phù hợp, cô ấy có thể tạo ra một phương tiện phóng một giai đoạn hoặc hai giai đoạn có thể tái sử dụng trong giai đoạn từ năm 2021 đến năm 2030, sau khi hoàn thành công việc trên ICBM Sarmat. Trong số tất cả các phương án khả thi, dự án Corona có tiềm năng trở thành phương án sáng tạo nhất, có thể tạo ra nguồn dự trữ cho các thế hệ phương tiện phóng tiếp theo.
Sự ra đời của phương tiện phóng Falcon-9 có thể tái sử dụng cho thấy một cuộc chiến tranh giành không gian mới đã bắt đầu và chúng ta nhanh chóng bị tụt lại phía sau trong trận chiến này. Không nghi ngờ gì khi giành được lợi thế đơn phương về không gian, Hoa Kỳ và có thể là Trung Quốc sẽ theo sau đó, sẽ bắt đầu quá trình quân sự hóa nhanh chóng. Chi phí thấp để đưa trọng tải lên quỹ đạo, do các phương tiện phóng tái sử dụng cung cấp, sẽ khiến không gian trở thành một khoản đầu tư hấp dẫn cho lĩnh vực thương mại, điều này sẽ thúc đẩy hơn nữa cuộc chạy đua không gian.
Liên quan đến những điều đã nói ở trên, tôi hy vọng rằng các nhà lãnh đạo của đất nước chúng ta nhận ra tầm quan trọng của việc phát triển công nghệ vũ trụ trong bối cảnh, nếu không phải là dân sự, thì ít nhất là sử dụng quân sự và đầu tư kinh phí cần thiết vào việc phát triển không gian đầy hứa hẹn công nghệ, và không phải trong việc xây dựng sân vận động hoặc công viên giải trí khác, cung cấp sự kiểm soát thích hợp đối với mục đích sử dụng của chúng.
Ngoại trừ các dịch vụ đưa các phi hành gia Mỹ lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), phát sinh do Mỹ từ bỏ chương trình Tàu con thoi đắt đỏ, Nga kém Mỹ về mọi mặt: thực tế không có dự án khoa học lớn nào thành công. có thể so sánh với việc gửi máy điều khiển, triển khai kính viễn vọng quỹ đạo hoặc gửi tàu vũ trụ đến các vật thể ở xa trong hệ mặt trời. Sự phát triển nhanh chóng của các công ty thương mại tư nhân đã khiến thị phần của Roscosmos trên thị trường phóng vào không gian giảm đáng kể. Động cơ RD-180 của Nga cung cấp cho Mỹ sẽ sớm thay thế động cơ BE-4 của Mỹ từ Blue Origin.
Động cơ RD-180 của Nga và BE-4 của Mỹ, chạy bằng cặp nhiên liệu mêtan + oxy
Khả năng cao, trong năm tới, Mỹ sẽ từ chối dịch vụ "taxi vũ trụ" của Nga, sau khi đã hoàn thành thử nghiệm tàu vũ trụ có người lái của mình (ba tàu vũ trụ có người lái đang được phát triển đồng thời).
Tàu vũ trụ có người lái đầy hứa hẹn của Mỹ SpaceX Dragon V2, Boeing CST-100 và Sierra Nevada Dream Chaser (chiếc sau này đã bỏ cuộc cạnh tranh của NASA, nhưng cũng có thể được thực hiện theo sáng kiến của riêng mình)
Điểm liên lạc cuối cùng giữa Hoa Kỳ và Nga vẫn là ISS, vòng đời của ISS sắp kết thúc. Nếu bất kỳ dự án trong nước hoặc quốc tế nào có sự tham gia của Nga không được thực hiện, thì việc các phi hành gia Nga ở lại quỹ đạo sẽ trở nên vô cùng nghiêm trọng.
Xu hướng chính đã được thiết lập tốt, trong tương lai gần sẽ dẫn đến việc giảm đáng kể chi phí đưa trọng tải lên quỹ đạo, là chế tạo các tên lửa có thể tái sử dụng. Ở một mức độ nào đó, điều này đã xảy ra: Mục tiêu đã nêu của SpaceX là giảm chi phí phóng hàng hóa lên quỹ đạo xuống mười lần và hiện tại nó đã cố gắng giảm giá xuống khoảng một lần rưỡi.
Cần phải hiểu rằng khoa học tên lửa tái sử dụng ở dạng hiện tại (với sự trở lại của giai đoạn đầu tiên) đang ở giai đoạn phát triển ban đầu. Đánh giá theo sự quan tâm của các công ty thương mại khác theo hướng này, hướng đi có thể được coi là cực kỳ hứa hẹn. Một bước đột phá theo hướng này có thể là sự xuất hiện của phương tiện phóng hai giai đoạn (LV) BFR với khả năng tái sử dụng đầy đủ của cả hai giai đoạn và độ tin cậy dự kiến của các chuyến bay ở cấp độ máy bay hiện đại.
Ngành công nghiệp vũ trụ Nga cũng có một số dự án về các phương tiện phóng có thể tái sử dụng với các mức độ phức tạp khác nhau.
"Baikal"
Một trong những dự án tên lửa tái sử dụng được thúc đẩy tích cực nhất là Baikal-Angara. Mô-đun đầy hứa hẹn "Baikal" là một bộ trợ lực có thể tái sử dụng (MRU) của giai đoạn đầu tiên của phương tiện phóng Angara, được phát triển tại GKNPTs im. Khrunichev.
MRU "Baikal"
Tùy thuộc vào loại tên lửa (hạng nhẹ, hạng trung, hạng nặng), nên sử dụng một, hai hoặc bốn tên lửa đẩy có thể tái sử dụng Baikal. Trong phiên bản hạng nhẹ, trên thực tế, tên lửa đẩy Baikal là giai đoạn đầu tiên, đưa khái niệm tên lửa Angara trong phiên bản này gần hơn với khái niệm Falcon-9 từ SpaceX.
Khởi động phương tiện "Angara A1-B" dựa trên MRU "Baikal"
Một tính năng của máy gia tốc tái sử dụng "Baikal" là việc quay trở lại, được thực hiện bằng máy bay. Sau khi dỡ hàng, Baikal triển khai một cánh quay ở phần trên của thân tàu và hạ cánh xuống sân bay, đồng thời có thể thực hiện cơ động ở khoảng cách 400 km.
Trình bày về dự án Baikal
Thiết kế này đã bị chỉ trích vì phức tạp hơn và có khả năng kém hiệu quả hơn so với hạ cánh thẳng đứng được sử dụng trong các dự án ở nước ngoài. Theo Roskosmos, mô hình hạ cánh ngang là cần thiết để đảm bảo khả năng quay trở lại bãi phóng, nhưng khả năng tương tự đã được tuyên bố đối với phương tiện phóng BFR. Và các giai đoạn đầu tiên của phương tiện phóng Falcon-9 cách bãi phóng không quá 600 km, tức là các địa điểm hạ cánh của chúng có thể được trang bị ở một khoảng cách tương đối ngắn so với vũ trụ.
Một nhược điểm khác của ý tưởng xe phóng Baikal MRU + Angara là ở phiên bản hạng trung và hạng nặng chỉ có tên lửa đẩy được đưa trở lại, giai đoạn đầu (bộ phận trung tâm) của xe phóng bị mất. Có, và hạ cánh đồng thời bốn MRU khi phóng một phiên bản nặng của phương tiện phóng có thể gây khó khăn.
Trong bối cảnh sự phát triển của dự án Baikal-Angara, những tuyên bố của Alexander Medvedev, nhà thiết kế chung của tên lửa Angara, trông thật kỳ lạ. Theo ý kiến của ông, tên lửa có thể hạ cánh với sự hỗ trợ của động cơ phản lực trên các giá đỡ có thể thu vào, giống như phương tiện phóng Falcon-9. Việc trang bị thêm các giai đoạn đầu của phương tiện phóng Angara-A5V và Angara-A3V với chân hạ cánh, hệ thống kiểm soát hạ cánh, hệ thống bảo vệ nhiệt bổ sung và nhiên liệu bổ sung sẽ làm tăng khối lượng của chúng lên khoảng 19%. Sau khi hoàn thành, Angara-A5V sẽ có thể phóng 26-27 tấn từ vũ trụ Vostochny chứ không phải 37 tấn như phiên bản phóng một lần. Nếu dự án này được thực hiện, chi phí phóng hàng bằng Angara sẽ giảm 22-37%, trong khi số lần phóng tối đa cho phép của các giai đoạn đầu tiên của phương tiện phóng không được chỉ ra.
Xem xét tuyên bố của đại diện Roskosmos về khả năng tạo ra một phương tiện phóng Soyuz-7 hợp tác với S7 Space trong một phiên bản có thể tái sử dụng, chúng ta có thể kết luận rằng Nga cuối cùng vẫn chưa quyết định về dự án một phương tiện phóng có thể tái sử dụng. Tuy nhiên, dự án Baikal MRU đang dần được phát triển. Sự phát triển của nó được thực hiện bởi nhà máy chế tạo máy thử nghiệm mang tên V. M. Myasishchev. Một chuyến bay ngang thử nghiệm của người trình diễn được lên kế hoạch vào năm 2020, sau đó sẽ đạt được tốc độ khoảng 6,5 M. Trong tương lai, MRU sẽ được phóng từ khinh khí cầu, từ độ cao 48 km.
Khái niệm về thiết bị kiểm tra MRU "Baikal"
"Soyuz-7"
Vào tháng 2018 năm 5, Igor Radugin, Phó Tổng thiết kế thứ nhất - Thiết kế trưởng các phương tiện phóng của Tập đoàn tên lửa và vũ trụ Energia, người đã lãnh đạo việc phát triển phương tiện phóng Soyuz-7 mới của Nga và tên lửa siêu nặng Yenisei, đã rời khỏi vị trí của mình và đã đến làm việc tại công ty tư nhân S7 Space. Theo ông, S7 Space có kế hoạch tạo ra tên lửa Soyuz-5 dựa trên tên lửa dùng một lần Soyuz-XNUMX đang được phát triển bởi Roscosmos, đây là sự kế thừa tư tưởng cho tên lửa Zenit thành công của Liên Xô.
Khởi động phương tiện "Soyuz-5"
Như trong tên lửa Falcon-9, trong phương tiện phóng Soyuz-7, dự kiến quay trở lại giai đoạn đầu sử dụng cơ động tên lửa và hạ cánh thẳng đứng sử dụng động cơ tên lửa. Đối với nền tảng Sea Launch, nó được lên kế hoạch phát triển một phiên bản Soyuz-7SL. Là động cơ của phương tiện phóng Soyuz-7, nó được lên kế hoạch sử dụng động cơ RD-171 đã được kiểm chứng (rất có thể là RD-171MV sửa đổi của nó), có thể tái sử dụng tới 10 lần (10 lần bay và 7 lần đốt cháy). S5 Space có kế hoạch thực hiện sự phát triển của mình trong vòng 6-7 năm. Hiện tại, phương tiện phóng Soyuz-XNUMX có thể được coi là dự án thực tế nhất về phương tiện phóng tái sử dụng ở Nga.
"Theia"
Công ty Lin Industrial đang thiết kế tên lửa quỹ đạo siêu nhỏ Teya, được thiết kế để cất cánh đến ranh giới không gian có điều kiện là 100 km với một lần quay trở lại sau đó.
Phương tiện phóng dưới quỹ đạo có thể tái sử dụng "Teiya"
Bất chấp những đặc điểm khiêm tốn của dự án, nó có thể cung cấp những công nghệ cần thiết để tạo ra một phương tiện phóng với hiệu suất cao hơn trong tương lai, đặc biệt là vì Lin Industrial đang đồng thời thực hiện dự án về phương tiện phóng siêu nhỏ dùng một lần Taimyr.
Khởi động xe "Taimyr"
"Vương miện"
Một trong những dự án sáng tạo và thú vị nhất có thể được coi là phương tiện phóng một tầng có thể tái sử dụng với khả năng cất và hạ cánh thẳng đứng "Korona", được phát triển bởi Trung tâm Tên lửa Nhà nước (GRC). Makeev trong giai đoạn từ năm 1992 đến 2012. Khi dự án phát triển, nhiều phương án cho phương tiện phóng Korona đã được cân nhắc cho đến khi hình thành phiên bản cuối cùng tối ưu nhất.
Các biến thể thiết kế của xe phóng Korona đang được phát triển
Phiên bản cuối cùng của phương tiện phóng Korona được thiết kế để phóng vật nặng 6-12 tấn lên quỹ đạo Trái đất thấp với độ cao khoảng 200-500 km. Trọng lượng phóng của xe phóng dự kiến nằm trong vùng 280-290 tấn. Là một động cơ, nó được cho là sử dụng động cơ tên lửa đẩy chất lỏng không khí nêm (LRE) trên cặp nhiên liệu hydro + oxy. Để bảo vệ nhiệt, nó được lên kế hoạch sử dụng bảo vệ nhiệt cải tiến của tàu vũ trụ quỹ đạo Buran.
Hình dạng hình nón đối xứng trục của thân tàu có tính khí động học tốt khi di chuyển ở tốc độ cao, giúp phương tiện phóng Korona có thể hạ cánh tại điểm xuất phát. Do đó, điều này giúp cho phương tiện phóng Korona có thể phóng từ các bệ phóng trên mặt đất và ngoài khơi. Khi hạ xuống tầng khí quyển cao, phương tiện phóng thực hiện phanh và cơ động khí động học, ở giai đoạn cuối, khi đến gần bãi hạ cánh, nó quay đuôi xuống và hạ cánh bằng động cơ tên lửa trên bộ giảm xóc tích hợp. Có lẽ, phương tiện phóng Korona có thể được sử dụng tới 100 lần, với việc thay thế các bộ phận cấu trúc riêng lẻ sau mỗi 25 chuyến bay.
Khái niệm về phương tiện phóng có thể tái sử dụng "Crown"
Theo nhà phát triển, sẽ mất khoảng 7 năm và 2 tỷ USD để bước vào giai đoạn vận hành thử nghiệm, không quá nhiều cho khả năng có được một khu phức hợp mang tính cách mạng như vậy.
Hiện tại, GRC chúng. Makeev có thể được coi là một trong những doanh nghiệp có năng lực nhất trong lĩnh vực khoa học tên lửa, vẫn giữ được tiềm năng tối đa sau khi Liên Xô sụp đổ. Chính họ là người đã chế tạo ra một trong những tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (ICBM) hiệu quả nhất "Sineva" và họ được giao trọng trách chế tạo ICBM "Sarmat", thay thế cho tên lửa "Satan" nổi tiếng. Việc hoàn thành chế tạo ICBM "Sarmat" vào năm 2020-2021 mở ra cơ hội thu hút SRC. Makeev đến các dự án không gian.
Nói về những thiếu sót của dự án Korona, có thể cho rằng, trước hết, đó là sự cần thiết phải tạo ra một cơ sở hạ tầng để cung cấp và lưu trữ hydro lỏng, cũng như tất cả các vấn đề và rủi ro liên quan đến việc sử dụng nó. Có thể giải pháp tốt nhất là từ bỏ phương tiện phóng Korona một giai đoạn và thực hiện một tổ hợp hai giai đoạn có thể tái sử dụng hoàn toàn trên nhiên liệu mêtan. Ví dụ, trên cơ sở động cơ ôxy-mêtan được phát triển RD-169 hoặc các sửa đổi của nó. Trong trường hợp này, giai đoạn đầu có thể được sử dụng riêng để phóng một trọng tải cụ thể lên độ cao khoảng 100 km.
Mặt khác, từ hydro lỏng, cũng như từ nhiên liệu tên lửa, rất có thể, không có nơi nào để đi. Trong nhiều dự án, tùy thuộc vào giai đoạn đầu tiên là khí mê-tan hay dầu hỏa, động cơ hydro-oxy được sử dụng trong giai đoạn thứ hai. Trong bối cảnh này, rất thích hợp để gọi lại các động cơ ba thành phần, chẳng hạn như động cơ ba thành phần hai chế độ RD0750 đang được phát triển bởi Phòng Thiết kế Tự động hóa Hóa học (KBKhA). Ở chế độ đầu tiên, động cơ RD0750 chạy bằng oxy và dầu hỏa với việc bổ sung 6% hydro, ở chế độ thứ hai, động cơ chạy bằng oxy và hydro. Một động cơ như vậy cũng có thể được thực hiện cho sự kết hợp của hydro + metan + oxy, và có thể điều này sẽ trở nên đơn giản hơn so với phiên bản sử dụng dầu hỏa.
Động cơ ba thành phần hai chế độ RD0750
"Baikal-Angara", "Soyuz-7" hay "Crown"?
Dự án nào trong số những dự án này có thể là tên lửa tái sử dụng đầu tiên của Nga? Dự án Baikal-Angara, mặc dù đã được công khai, có thể được coi là kém thú vị nhất. Thứ nhất, ồn ào lâu dài với dòng xe phóng Angara đã để lại dấu ấn, và thứ hai, khái niệm đưa MRU trở lại bằng đường hàng không cũng đặt ra nhiều câu hỏi. Nếu chúng ta nói về tùy chọn hạng nhẹ, khi MRU thực sự là giai đoạn đầu tiên, thì được rồi, và nếu chúng ta nói về các tùy chọn hạng trung và hạng nặng với hai / bốn MRU và sự mất mát của giai đoạn đầu tiên và thứ hai, thì ý tưởng có vẻ rất lạ lùng. Nói về việc hạ cánh thẳng đứng của phương tiện phóng Angara rất có thể sẽ vẫn như vậy, hoặc sẽ được hiện thực hóa khi phần còn lại của thế giới đã bay trên phản trọng lực hoặc phản vật chất.
Việc tạo ra một phiên bản có thể tái sử dụng của phương tiện phóng Soyuz-7 do công ty tư nhân S7 Space hợp tác với Roskosmos có vẻ lạc quan hơn, đặc biệt vì phương tiện phóng siêu lượn sóng dự kiến Yenisei sẽ được tạo ra trên cùng một động cơ, có khả năng cho phép chuyển các công nghệ "có thể tái sử dụng" đối với nó. Tuy nhiên, hãy nhớ đến sử thi với "Yo-mobile", và dự án này có thể đi đến vết xe đổ những câu chuyện. Một vấn đề khác là việc sử dụng ban đầu động cơ dầu hỏa trong các phương tiện phóng Soyuz-5, Soyuz-7 và Yenisei. Những lợi thế và triển vọng của khí mê-tan làm nhiên liệu tên lửa là rõ ràng, và cần phải tập trung nỗ lực vào việc chuyển đổi sang công nghệ này - tạo ra động cơ tên lửa mê-tan có thể tái sử dụng, thay vì tạo ra dầu hỏa ô-xy "mạnh nhất thế giới" tiếp theo. động cơ, sẽ không còn phù hợp sau 5-10 năm nữa.
Methane LRE RD0162, được phát triển bởi KBKhA, trên cơ sở đó nó được lên kế hoạch tạo ra RD-169
Dự án "Crown" trong hoàn cảnh này có thể coi là "con ngựa bất kham". Như đã đề cập ở trên, GRC chúng. Makeeva có năng lực cao và với nguồn vốn phù hợp, cô ấy có thể tạo ra một phương tiện phóng một giai đoạn hoặc hai giai đoạn có thể tái sử dụng trong giai đoạn từ năm 2021 đến năm 2030, sau khi hoàn thành công việc trên ICBM Sarmat. Trong số tất cả các phương án khả thi, dự án Corona có tiềm năng trở thành phương án sáng tạo nhất, có thể tạo ra nguồn dự trữ cho các thế hệ phương tiện phóng tiếp theo.
Sự ra đời của phương tiện phóng Falcon-9 có thể tái sử dụng cho thấy một cuộc chiến tranh giành không gian mới đã bắt đầu và chúng ta nhanh chóng bị tụt lại phía sau trong trận chiến này. Không nghi ngờ gì khi giành được lợi thế đơn phương về không gian, Hoa Kỳ và có thể là Trung Quốc sẽ theo sau đó, sẽ bắt đầu quá trình quân sự hóa nhanh chóng. Chi phí thấp để đưa trọng tải lên quỹ đạo, do các phương tiện phóng tái sử dụng cung cấp, sẽ khiến không gian trở thành một khoản đầu tư hấp dẫn cho lĩnh vực thương mại, điều này sẽ thúc đẩy hơn nữa cuộc chạy đua không gian.
Liên quan đến những điều đã nói ở trên, tôi hy vọng rằng các nhà lãnh đạo của đất nước chúng ta nhận ra tầm quan trọng của việc phát triển công nghệ vũ trụ trong bối cảnh, nếu không phải là dân sự, thì ít nhất là sử dụng quân sự và đầu tư kinh phí cần thiết vào việc phát triển không gian đầy hứa hẹn công nghệ, và không phải trong việc xây dựng sân vận động hoặc công viên giải trí khác, cung cấp sự kiểm soát thích hợp đối với mục đích sử dụng của chúng.
- Andrey Mitrofanov
- topwar.ru, topcor.ru, habr.com, s7space.ru, linkspace.com.cn, spacelin.ru, popmech.ru, kbkha.ru
- Tên lửa có thể tái sử dụng: Giải pháp tiết kiệm chi phí cho cuộc tấn công nhanh chóng trên toàn cầu
Vũ khí thông thường chiến lược. Chấn thương
Lực lượng quy ước chiến lược: tàu sân bay và vũ khí
Việc quân sự hóa không gian là bước tiếp theo của Mỹ. SpaceX và laser trong quỹ đạo
tin tức