مشاريع مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام في روسيا: هل لها مستقبل؟
تعد صناعة الفضاء واحدة من أكثر الصناعات عالية التقنية ، وتميز دولتها إلى حد كبير المستوى العام لتطور الصناعة والتكنولوجيا في البلاد. تستند الإنجازات الفضائية الحالية لروسيا في الغالب إلى إنجازات الاتحاد السوفياتي. في وقت انهيار الاتحاد السوفيتي ، كانت قدرات الاتحاد السوفياتي والولايات المتحدة في الفضاء قابلة للمقارنة تقريبًا. في المستقبل ، بدأ الوضع مع رواد الفضاء في الاتحاد الروسي يتفاقم تدريجياً.
باستثناء خدمات توصيل رواد الفضاء الأمريكيين إلى محطة الفضاء الدولية (ISS) ، والتي نشأت بسبب تخلي الولايات المتحدة عن برنامج مكوك الفضاء المكلف ، فإن روسيا أدنى من الولايات المتحدة في كل شيء: لا يوجد عمليًا مشاريع علمية كبيرة ناجحة يمكن مقارنته بإرسال المركبات الجوالة أو نشر التلسكوبات المدارية أو إرسال المركبات الفضائية إلى أجسام بعيدة في النظام الشمسي. أدى التطور السريع للشركات التجارية الخاصة إلى انخفاض كبير في حصة شركة Roscosmos في سوق إطلاق الفضاء. ستحل محركات RD-180 الروسية الموردة للولايات المتحدة الأمريكية قريبًا محل محركات BE-4 الأمريكية من Blue Origin.
مع وجود احتمال كبير ، في العام المقبل ، سترفض الولايات المتحدة خدمات روسيا باعتبارها "كابينة فضائية" ، بعد أن أكملت اختبارات مركباتها الفضائية المأهولة (يتم تطوير ثلاث مركبات فضائية مأهولة في وقت واحد).
تبقى محطة الفضاء الدولية آخر نقطة اتصال بين الولايات المتحدة وروسيا ، والتي أوشكت حياتها على الانتهاء. إذا لم يتم تنفيذ أي مشروع محلي أو دولي بمشاركة روسية ، فإن بقاء رواد الفضاء الروس في المدار سيصبح عرضيًا للغاية.
الاتجاه الرئيسي الراسخ ، والذي يجب أن يؤدي في المستقبل القريب إلى انخفاض كبير في تكلفة وضع الحمولة في المدار ، هو إنشاء صواريخ قابلة لإعادة الاستخدام. إلى حد ما ، هذا يحدث بالفعل: الهدف المعلن لـ SpaceX هو تقليل تكلفة إطلاق البضائع في المدار بمقدار عشر مرات ، وفي الوقت الحالي تمكنت من خفض السعر بنحو مرة ونصف.
يجب أن يكون مفهوما أن علم الصواريخ القابل لإعادة الاستخدام في شكله الحالي (مع عودة المرحلة الأولى) هو في المرحلة الأولى من التطوير. إذا حكمنا من خلال الاهتمام الذي أبدته الشركات التجارية الأخرى في هذا الاتجاه ، يمكن اعتبار الاتجاه واعدًا للغاية. قد يكون الاختراق في هذا الاتجاه هو ظهور مركبة الإطلاق ذات المرحلتين (LV) BFR مع إمكانية إعادة الاستخدام الكاملة لكلتا المرحلتين والموثوقية المتوقعة للرحلات على مستوى الطائرات الحديثة.
تمتلك صناعة الفضاء الروسية أيضًا العديد من مشاريع مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام بدرجات متفاوتة من التطور.
واحدة من أكثر مشاريع الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام التي يتم الترويج لها بنشاط هو بايكال أنجارا. الوحدة الواعدة "بايكال" عبارة عن معزز قابل لإعادة الاستخدام (MRU) للمرحلة الأولى من مركبة الإطلاق Angara ، تم تطويره في GKNPTs im. خرونيتشيف.
اعتمادًا على فئة الصاروخ (خفيف ، متوسط ، ثقيل) ، يجب استخدام واحد أو اثنين أو أربعة معززات بايكال القابلة لإعادة الاستخدام. في الإصدار الخفيف ، يعد Baikal booster ، في الواقع ، المرحلة الأولى ، التي تجعل مفهوم صاروخ Angara في هذا الإصدار أقرب إلى مفهوم Falcon-9 من SpaceX.
من سمات المعجل القابل لإعادة الاستخدام "بايكال" العودة التي تقوم بها الطائرات. بعد الإنزال ، ينشر بايكال جناحًا دوارًا في الجزء العلوي من الهيكل ويهبط في المطار ، بينما يمكن إجراء المناورة على مسافة حوالي 400 كيلومتر.
التعريف بمشروع بايكال
تم انتقاد التصميم لكونه أكثر تعقيدًا وربما أقل كفاءة من الهبوط الرأسي المستخدم في المشاريع الخارجية. وفقًا لـ Roskosmos ، يعد نمط الهبوط الأفقي ضروريًا لضمان إمكانية العودة إلى موقع الإطلاق ، ولكن تم الإعلان عن نفس الاحتمال لمركبة الإطلاق BFR. نعم ، والمراحل الأولى لمركبة الإطلاق Falcon-9 لا تبعد أكثر من 600 كيلومتر عن موقع الإطلاق ، أي يمكن تجهيز مواقع هبوطها على مسافة قصيرة نسبيًا من مركز الفضاء.
عيب آخر لمفهوم مركبة الإطلاق Baikal MRU + Angara هو أنه في الإصدار المتوسط والثقيل يتم إرجاع المعززات فقط ، ويتم فقد المرحلة الأولى (الوحدة المركزية) من مركبة الإطلاق. نعم ، والهبوط في وقت واحد أربع وحدات MRU عند إطلاق نسخة ثقيلة من مركبة الإطلاق يمكن أن يسبب صعوبات.
على خلفية تطوير مشروع بايكال أنجارا ، تبدو تصريحات ألكسندر ميدفيديف ، المصمم العام لصواريخ أنجارا ، غريبة. في رأيه ، يمكن للصاروخ أن يهبط بمساعدة محركات نفاثة على دعامات قابلة للسحب ، مثل مركبة الإطلاق Falcon-9. سيؤدي تجهيز المراحل الأولى من مركبات الإطلاق Angara-A5V و Angara-A3V بأرجل الهبوط ونظام التحكم في الهبوط وأنظمة الحماية الحرارية الإضافية والوقود الإضافي إلى زيادة كتلتها بنحو 19 بالمائة. بعد الانتهاء ، ستتمكن Angara-A5V من إطلاق 26-27 طنًا من قاعدة فوستوشني الفضائية ، وليس 37 طنًا ، كما هو الحال في إصدار لمرة واحدة. إذا تم تنفيذ هذا المشروع ، فيجب تخفيض تكلفة إطلاق البضائع باستخدام Angara بنسبة 22-37 ٪ ، بينما لا يتم الإشارة إلى الحد الأقصى المسموح به لعمليات الإطلاق في المراحل الأولى من مركبة الإطلاق.
مع الأخذ في الاعتبار تصريحات ممثلي Roscosmos حول إمكانية إنشاء مركبة إطلاق Soyuz-7 بالتعاون مع S7 Space في نسخة قابلة لإعادة الاستخدام ، يمكننا أن نستنتج أن روسيا لم تقرر بعد أخيرًا مشروع مركبة إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام. ومع ذلك ، يجري تطوير مشروع Baikal MRU تدريجياً. تم تطويرها بواسطة مصنع تجريبي لبناء الآلات سمي على اسم V. M.Myasishchev. ومن المقرر إجراء رحلة تجريبية أفقية للمتظاهر في عام 2020 ، ثم تحقيق سرعة تبلغ حوالي 6,5 متر ، وسيتم إطلاق MRU في المستقبل من منطاد على ارتفاع 48 كم.
في سبتمبر 2018 ، ترك إيغور رادوجين ، النائب الأول للمصمم العام - كبير مصممي مركبات الإطلاق التابعة لشركة Energia Rocket and Space Corporation ، الذي قاد تطوير مركبة الإطلاق الروسية الجديدة Soyuz-5 وصاروخ Yenisei الثقيل للغاية ، من منصبه و ذهب للعمل في شركة S7 Space الخاصة. وفقًا له ، تخطط S7 Space لإنشاء صاروخ Soyuz-7 استنادًا إلى صاروخ Soyuz-5 القابل للتصرف الذي طورته شركة Roscosmos ، والتي بدورها هي الوريث الأيديولوجي لصاروخ Zenit السوفيتي الناجح.
كما هو الحال في صاروخ Falcon-9 ، في مركبة الإطلاق Soyuz-7 ، من المخطط إعادة المرحلة الأولى باستخدام مناورة ديناميكية صاروخية وهبوط عمودي باستخدام محركات الصواريخ. بالنسبة لمنصة Sea Launch ، من المخطط تطوير إصدار Soyuz-7SL. كمحرك لمركبة الإطلاق Soyuz-7 ، من المخطط استخدام محرك RD-171 المثبت (على الأرجح تعديله RD-171MV) ، والذي يمكن إعادة استخدامه حتى عشرين مرة (10 رحلات و 10 حروق). تخطط S7 Space لتنفيذ تطويرها في غضون 5-6 سنوات. في الوقت الحالي ، يمكن اعتبار مركبة الإطلاق Soyuz-7 المشروع الأكثر واقعية لمركبة الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام في روسيا.
تقوم شركة "Lin Industrial" بتصميم صاروخ شبه مداري صغير للغاية "Teiya" ، مصمم للإقلاع إلى حدود فضائية مشروطة تبلغ 100 كيلومتر مع عودة لاحقة.
على الرغم من الخصائص المتواضعة للمشروع ، فإنه يمكن أن يوفر التقنيات اللازمة لإنشاء مركبة إطلاق ذات أداء أعلى في المستقبل ، خاصة وأن Lin Industrial تعمل في نفس الوقت على مشروع مركبة الإطلاق الصغيرة للغاية Taimyr.
يمكن اعتبار أحد أكثر المشاريع إثارة للاهتمام والمبتكرة مركبة إطلاق أحادية المرحلة قابلة لإعادة الاستخدام مع الإقلاع والهبوط العمودي "كورونا" ، والتي تم تطويرها من قبل مركز الصواريخ الحكومي (GRC) الذي سمي باسمه. Makeev في الفترة من 1992 إلى 2012. مع تطور المشروع ، تم النظر في العديد من الخيارات لمركبة إطلاق Korona حتى تم تشكيل الإصدار النهائي الأمثل.
تم تصميم الإصدار النهائي من مركبة الإطلاق Korona لإطلاق حمولة تزن 6-12 طنًا في مدار أرضي منخفض على ارتفاع يتراوح بين 200 و 500 كيلومتر. من المتوقع أن يتراوح وزن الإطلاق لمركبة الإطلاق بين 280 و 290 طنًا. كمحرك ، كان من المفترض أن يستخدم محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل (LRE) على زوج من وقود الهيدروجين + الأكسجين. كحماية حرارية ، من المخطط استخدام الحماية الحرارية المحسّنة لمركبة الفضاء المدارية بوران.
يتميز الشكل المخروطي المحوري للبدن بديناميكا هوائية جيدة عند التحرك بسرعات عالية ، مما يسمح لمركبة إطلاق كورونا بالهبوط عند نقطة البداية. وهذا بدوره يجعل من الممكن إطلاق مركبة إطلاق كورونا من منصات أرضية وبحرية. عند النزول في الغلاف الجوي العلوي ، تقوم مركبة الإطلاق بالفرملة والمناورة الديناميكية الهوائية ، وفي المرحلة النهائية ، عند الاقتراب من موقع الهبوط ، تنعطف إلى أسفل وتهبط باستخدام محرك صاروخي على ممتص صدمات مدمج. من المفترض أن مركبة الإطلاق Korona يمكن استخدامها حتى 100 مرة ، مع استبدال العناصر الهيكلية الفردية كل 25 رحلة.
وفقًا للمطور ، سيستغرق الأمر حوالي 7 سنوات و 2 مليار دولار للدخول في مرحلة التشغيل التجريبي ، وليس كثيرًا لإمكانية الحصول على مثل هذا المجمع الثوري.
في الوقت الحالي ، مركز الخليج للأبحاث لهم. يمكن اعتبار Makeev واحدة من أكثر المؤسسات كفاءة في مجال علم الصواريخ ، والتي احتفظت بإمكانياتها إلى أقصى حد بعد انهيار الاتحاد السوفيتي. كانوا هم من صنعوا أحد أكثر الصواريخ الباليستية عابرة للقارات فعالية "سينيفا" وعهدوا إلى إنشاء صاروخ "سارمات" ICBM ، ليحل محل "الشيطان" الشهير. إن الانتهاء من إنشاء الصاروخ الباليستي عابر للقارات "سارمات" في 2020-2021 يفتح فرصة لجذب SRC. Makeev لمشروعات الفضاء.
بالحديث عن أوجه القصور في مشروع كورونا ، يمكن الافتراض أنه أولاً وقبل كل شيء ، ستكون الحاجة إلى إنشاء بنية تحتية لتوصيل وتخزين الهيدروجين السائل ، فضلاً عن جميع المشاكل والمخاطر المرتبطة باستخدامه. من المحتمل أن يكون الحل الأفضل هو التخلي عن مركبة إطلاق كورونا أحادية المرحلة وتنفيذ مجمع من مرحلتين قابل لإعادة الاستخدام بالكامل على وقود الميثان. على سبيل المثال ، على أساس محرك الأكسجين والميثان المطور RD-169 أو تعديلاته. في هذه الحالة ، يمكن استخدام المرحلة الأولى بشكل منفصل لإطلاق حمولة محددة على ارتفاع حوالي 100 كم.
من ناحية أخرى ، من الهيدروجين السائل ، كما من وقود الصواريخ ، على الأرجح ، لا يوجد مكان نذهب إليه. في العديد من المشاريع ، اعتمادًا على ما إذا كانت المرحلة الأولى هي الميثان أو الكيروسين ، يتم استخدام محركات الهيدروجين والأكسجين في المرحلة الثانية. في هذا السياق ، من المناسب استدعاء المحركات ثلاثية المكونات ، على سبيل المثال ، محرك RD0750 المكون من ثلاثة مكونات ثنائي الوضع والذي تم تطويره بواسطة مكتب تصميم الأتمتة الكيميائية (KBKhA). في الوضع الأول ، يعمل محرك RD0750 على الأكسجين والكيروسين مع إضافة 6٪ هيدروجين ، وفي الوضع الثاني يعمل على الأكسجين والهيدروجين. يمكن أيضًا تنفيذ مثل هذا المحرك لتوليفة الهيدروجين + الميثان + الأكسجين ، ومن المحتمل أن يكون هذا أبسط من الإصدار الذي يحتوي على الكيروسين.
أي من هذه المشاريع يمكن أن يكون أول صاروخ روسي قابل لإعادة الاستخدام؟ يمكن اعتبار مشروع بايكال أنجارا ، على الرغم من الدعاية له ، الأقل إثارة للاهتمام. أولاً ، تترك الجلبة طويلة المدى مع عائلة Angara لمركبات الإطلاق بصماتها بالفعل ، وثانيًا ، يثير مفهوم إعادة MRU عن طريق الجو أيضًا العديد من الأسئلة. إذا تحدثنا عن خيار الضوء ، عندما تكون MRU في الواقع هي المرحلة الأولى ، فحينئذٍ حسنًا ، وإذا تحدثنا عن الخيارات المتوسطة والثقيلة مع اثنين / أربعة وحدات MRU وخسارة المرحلتين الأولى والثانية ، فإن الفكرة تبدو جيدة جدًا غريب. من المرجح أن يظل الحديث عن الهبوط العمودي لمركبة إطلاق Angara كذلك ، أو سيتحقق عندما يطير باقي العالم بالفعل على مادة مضادة للجاذبية أو المادة المضادة.
يبدو أن إنشاء نسخة قابلة لإعادة الاستخدام من مركبة الإطلاق Soyuz-7 من قبل الشركة الخاصة S7 Space بالتعاون مع Roskosmos يبدو أكثر تفاؤلاً ، خاصة وأن مركبة الإطلاق الفائقة الثقيلة Yenisei سيتم إنشاؤها على نفس المحركات ، مما سيسمح بنقلها على الأرجح. تقنيات "قابلة لإعادة الاستخدام" لها. ومع ذلك ، تذكر ملحمة Yo-mobile ، قد ينتقل هذا المشروع أيضًا إلى مكب النفايات قصص. هناك مشكلة أخرى تتمثل في الاستخدام الأولي لمحركات الأكسجين والكيروسين في مركبات الإطلاق Soyuz-5 و Soyuz-7 و Yenisei. إن مزايا وآفاق الميثان كوقود للصواريخ واضحة ، ومن الضروري تركيز الجهود على الانتقال إلى هذه التقنية - إنشاء محرك صاروخي من الميثان قابل لإعادة الاستخدام ، بدلاً من إنشاء "أقوى" كيروسين أكسجين في العالم المحرك ، الذي سيتوقف عن العمل في غضون 5-10 سنوات.
مشروع "كراون" في هذه الحالة يمكن اعتباره "حصان أسود". كما ذكر أعلاه ، مركز الخليج للأبحاث لهم. تتمتع Makeeva بكفاءات عالية ، وبتمويل مناسب ، يمكنها إنشاء مركبة إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام من مرحلة واحدة أو مرحلتين في الفترة من 2021 إلى 2030 ، بعد الانتهاء من العمل على صاروخ Sarmat ICBM. من بين جميع الخيارات الممكنة ، فإن مشروع Corona لديه القدرة على أن يكون الأكثر ابتكارًا وقادرًا على إنشاء احتياطي للأجيال القادمة من مركبات الإطلاق.
أظهر ظهور مركبة الإطلاق Falcon-9 القابلة لإعادة الاستخدام أن معركة جديدة من أجل الفضاء قد بدأت ، وكنا نتخلف بسرعة في هذه المعركة. لا شك في أن الولايات المتحدة ، بعد أن اكتسبت مزايا أحادية الجانب في الفضاء ، من المحتمل أن تتبعها الصين ، ستبدأ عسكرة سريعة. التكلفة المنخفضة لوضع الحمولات في المدار ، والتي توفرها مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام ، ستجعل الفضاء استثمارًا جذابًا للقطاع التجاري ، مما سيحفز سباق الفضاء بشكل أكبر.
فيما يتعلق بما سبق ، أود أن آمل أن تدرك قيادة بلدنا أهمية تطوير تكنولوجيا الفضاء في سياق الاستخدام العسكري على الأقل ، إن لم يكن مدنيًا ، وتستثمر الأموال اللازمة في تطوير تقنيات فضائية واعدة ، وليس في بناء استاد أو مدينة ملاهي أخرى ، مما يوفر التحكم المناسب في استخدامها المقصود.
باستثناء خدمات توصيل رواد الفضاء الأمريكيين إلى محطة الفضاء الدولية (ISS) ، والتي نشأت بسبب تخلي الولايات المتحدة عن برنامج مكوك الفضاء المكلف ، فإن روسيا أدنى من الولايات المتحدة في كل شيء: لا يوجد عمليًا مشاريع علمية كبيرة ناجحة يمكن مقارنته بإرسال المركبات الجوالة أو نشر التلسكوبات المدارية أو إرسال المركبات الفضائية إلى أجسام بعيدة في النظام الشمسي. أدى التطور السريع للشركات التجارية الخاصة إلى انخفاض كبير في حصة شركة Roscosmos في سوق إطلاق الفضاء. ستحل محركات RD-180 الروسية الموردة للولايات المتحدة الأمريكية قريبًا محل محركات BE-4 الأمريكية من Blue Origin.
المحرك الروسي RD-180 والأمريكي BE-4 ، يعملان بزوج وقود من الميثان + الأكسجين
مع وجود احتمال كبير ، في العام المقبل ، سترفض الولايات المتحدة خدمات روسيا باعتبارها "كابينة فضائية" ، بعد أن أكملت اختبارات مركباتها الفضائية المأهولة (يتم تطوير ثلاث مركبات فضائية مأهولة في وقت واحد).
مركبة فضائية مأهولة أمريكية واعدة SpaceX Dragon V2 و Boeing CST-100 و Sierra Nevada Dream Chaser (خرج الأخير من مسابقة ناسا ، ولكن قد يتم تنفيذه بمبادرته الخاصة)
تبقى محطة الفضاء الدولية آخر نقطة اتصال بين الولايات المتحدة وروسيا ، والتي أوشكت حياتها على الانتهاء. إذا لم يتم تنفيذ أي مشروع محلي أو دولي بمشاركة روسية ، فإن بقاء رواد الفضاء الروس في المدار سيصبح عرضيًا للغاية.
الاتجاه الرئيسي الراسخ ، والذي يجب أن يؤدي في المستقبل القريب إلى انخفاض كبير في تكلفة وضع الحمولة في المدار ، هو إنشاء صواريخ قابلة لإعادة الاستخدام. إلى حد ما ، هذا يحدث بالفعل: الهدف المعلن لـ SpaceX هو تقليل تكلفة إطلاق البضائع في المدار بمقدار عشر مرات ، وفي الوقت الحالي تمكنت من خفض السعر بنحو مرة ونصف.
يجب أن يكون مفهوما أن علم الصواريخ القابل لإعادة الاستخدام في شكله الحالي (مع عودة المرحلة الأولى) هو في المرحلة الأولى من التطوير. إذا حكمنا من خلال الاهتمام الذي أبدته الشركات التجارية الأخرى في هذا الاتجاه ، يمكن اعتبار الاتجاه واعدًا للغاية. قد يكون الاختراق في هذا الاتجاه هو ظهور مركبة الإطلاق ذات المرحلتين (LV) BFR مع إمكانية إعادة الاستخدام الكاملة لكلتا المرحلتين والموثوقية المتوقعة للرحلات على مستوى الطائرات الحديثة.
تمتلك صناعة الفضاء الروسية أيضًا العديد من مشاريع مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام بدرجات متفاوتة من التطور.
"بايكال"
واحدة من أكثر مشاريع الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام التي يتم الترويج لها بنشاط هو بايكال أنجارا. الوحدة الواعدة "بايكال" عبارة عن معزز قابل لإعادة الاستخدام (MRU) للمرحلة الأولى من مركبة الإطلاق Angara ، تم تطويره في GKNPTs im. خرونيتشيف.
MRU "بايكال"
اعتمادًا على فئة الصاروخ (خفيف ، متوسط ، ثقيل) ، يجب استخدام واحد أو اثنين أو أربعة معززات بايكال القابلة لإعادة الاستخدام. في الإصدار الخفيف ، يعد Baikal booster ، في الواقع ، المرحلة الأولى ، التي تجعل مفهوم صاروخ Angara في هذا الإصدار أقرب إلى مفهوم Falcon-9 من SpaceX.
مركبة الإطلاق "Angara A1-B" على أساس MRU "Baikal"
من سمات المعجل القابل لإعادة الاستخدام "بايكال" العودة التي تقوم بها الطائرات. بعد الإنزال ، ينشر بايكال جناحًا دوارًا في الجزء العلوي من الهيكل ويهبط في المطار ، بينما يمكن إجراء المناورة على مسافة حوالي 400 كيلومتر.
التعريف بمشروع بايكال
تم انتقاد التصميم لكونه أكثر تعقيدًا وربما أقل كفاءة من الهبوط الرأسي المستخدم في المشاريع الخارجية. وفقًا لـ Roskosmos ، يعد نمط الهبوط الأفقي ضروريًا لضمان إمكانية العودة إلى موقع الإطلاق ، ولكن تم الإعلان عن نفس الاحتمال لمركبة الإطلاق BFR. نعم ، والمراحل الأولى لمركبة الإطلاق Falcon-9 لا تبعد أكثر من 600 كيلومتر عن موقع الإطلاق ، أي يمكن تجهيز مواقع هبوطها على مسافة قصيرة نسبيًا من مركز الفضاء.
عيب آخر لمفهوم مركبة الإطلاق Baikal MRU + Angara هو أنه في الإصدار المتوسط والثقيل يتم إرجاع المعززات فقط ، ويتم فقد المرحلة الأولى (الوحدة المركزية) من مركبة الإطلاق. نعم ، والهبوط في وقت واحد أربع وحدات MRU عند إطلاق نسخة ثقيلة من مركبة الإطلاق يمكن أن يسبب صعوبات.
على خلفية تطوير مشروع بايكال أنجارا ، تبدو تصريحات ألكسندر ميدفيديف ، المصمم العام لصواريخ أنجارا ، غريبة. في رأيه ، يمكن للصاروخ أن يهبط بمساعدة محركات نفاثة على دعامات قابلة للسحب ، مثل مركبة الإطلاق Falcon-9. سيؤدي تجهيز المراحل الأولى من مركبات الإطلاق Angara-A5V و Angara-A3V بأرجل الهبوط ونظام التحكم في الهبوط وأنظمة الحماية الحرارية الإضافية والوقود الإضافي إلى زيادة كتلتها بنحو 19 بالمائة. بعد الانتهاء ، ستتمكن Angara-A5V من إطلاق 26-27 طنًا من قاعدة فوستوشني الفضائية ، وليس 37 طنًا ، كما هو الحال في إصدار لمرة واحدة. إذا تم تنفيذ هذا المشروع ، فيجب تخفيض تكلفة إطلاق البضائع باستخدام Angara بنسبة 22-37 ٪ ، بينما لا يتم الإشارة إلى الحد الأقصى المسموح به لعمليات الإطلاق في المراحل الأولى من مركبة الإطلاق.
مع الأخذ في الاعتبار تصريحات ممثلي Roscosmos حول إمكانية إنشاء مركبة إطلاق Soyuz-7 بالتعاون مع S7 Space في نسخة قابلة لإعادة الاستخدام ، يمكننا أن نستنتج أن روسيا لم تقرر بعد أخيرًا مشروع مركبة إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام. ومع ذلك ، يجري تطوير مشروع Baikal MRU تدريجياً. تم تطويرها بواسطة مصنع تجريبي لبناء الآلات سمي على اسم V. M.Myasishchev. ومن المقرر إجراء رحلة تجريبية أفقية للمتظاهر في عام 2020 ، ثم تحقيق سرعة تبلغ حوالي 6,5 متر ، وسيتم إطلاق MRU في المستقبل من منطاد على ارتفاع 48 كم.
مفهوم جهاز الاختبار MRU "Baikal"
"سويوز-7"
في سبتمبر 2018 ، ترك إيغور رادوجين ، النائب الأول للمصمم العام - كبير مصممي مركبات الإطلاق التابعة لشركة Energia Rocket and Space Corporation ، الذي قاد تطوير مركبة الإطلاق الروسية الجديدة Soyuz-5 وصاروخ Yenisei الثقيل للغاية ، من منصبه و ذهب للعمل في شركة S7 Space الخاصة. وفقًا له ، تخطط S7 Space لإنشاء صاروخ Soyuz-7 استنادًا إلى صاروخ Soyuz-5 القابل للتصرف الذي طورته شركة Roscosmos ، والتي بدورها هي الوريث الأيديولوجي لصاروخ Zenit السوفيتي الناجح.
مركبة الإطلاق "Soyuz-5"
كما هو الحال في صاروخ Falcon-9 ، في مركبة الإطلاق Soyuz-7 ، من المخطط إعادة المرحلة الأولى باستخدام مناورة ديناميكية صاروخية وهبوط عمودي باستخدام محركات الصواريخ. بالنسبة لمنصة Sea Launch ، من المخطط تطوير إصدار Soyuz-7SL. كمحرك لمركبة الإطلاق Soyuz-7 ، من المخطط استخدام محرك RD-171 المثبت (على الأرجح تعديله RD-171MV) ، والذي يمكن إعادة استخدامه حتى عشرين مرة (10 رحلات و 10 حروق). تخطط S7 Space لتنفيذ تطويرها في غضون 5-6 سنوات. في الوقت الحالي ، يمكن اعتبار مركبة الإطلاق Soyuz-7 المشروع الأكثر واقعية لمركبة الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام في روسيا.
"تيا"
تقوم شركة "Lin Industrial" بتصميم صاروخ شبه مداري صغير للغاية "Teiya" ، مصمم للإقلاع إلى حدود فضائية مشروطة تبلغ 100 كيلومتر مع عودة لاحقة.
مركبة الإطلاق دون المدارية القابلة لإعادة الاستخدام "تيا"
على الرغم من الخصائص المتواضعة للمشروع ، فإنه يمكن أن يوفر التقنيات اللازمة لإنشاء مركبة إطلاق ذات أداء أعلى في المستقبل ، خاصة وأن Lin Industrial تعمل في نفس الوقت على مشروع مركبة الإطلاق الصغيرة للغاية Taimyr.
إطلاق مركبة "تيمير"
"تاج"
يمكن اعتبار أحد أكثر المشاريع إثارة للاهتمام والمبتكرة مركبة إطلاق أحادية المرحلة قابلة لإعادة الاستخدام مع الإقلاع والهبوط العمودي "كورونا" ، والتي تم تطويرها من قبل مركز الصواريخ الحكومي (GRC) الذي سمي باسمه. Makeev في الفترة من 1992 إلى 2012. مع تطور المشروع ، تم النظر في العديد من الخيارات لمركبة إطلاق Korona حتى تم تشكيل الإصدار النهائي الأمثل.
متغيرات التصميم لمركبة إطلاق Korona قيد التطوير
تم تصميم الإصدار النهائي من مركبة الإطلاق Korona لإطلاق حمولة تزن 6-12 طنًا في مدار أرضي منخفض على ارتفاع يتراوح بين 200 و 500 كيلومتر. من المتوقع أن يتراوح وزن الإطلاق لمركبة الإطلاق بين 280 و 290 طنًا. كمحرك ، كان من المفترض أن يستخدم محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل (LRE) على زوج من وقود الهيدروجين + الأكسجين. كحماية حرارية ، من المخطط استخدام الحماية الحرارية المحسّنة لمركبة الفضاء المدارية بوران.
يتميز الشكل المخروطي المحوري للبدن بديناميكا هوائية جيدة عند التحرك بسرعات عالية ، مما يسمح لمركبة إطلاق كورونا بالهبوط عند نقطة البداية. وهذا بدوره يجعل من الممكن إطلاق مركبة إطلاق كورونا من منصات أرضية وبحرية. عند النزول في الغلاف الجوي العلوي ، تقوم مركبة الإطلاق بالفرملة والمناورة الديناميكية الهوائية ، وفي المرحلة النهائية ، عند الاقتراب من موقع الهبوط ، تنعطف إلى أسفل وتهبط باستخدام محرك صاروخي على ممتص صدمات مدمج. من المفترض أن مركبة الإطلاق Korona يمكن استخدامها حتى 100 مرة ، مع استبدال العناصر الهيكلية الفردية كل 25 رحلة.
مفهوم مركبة الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام "كراون"
وفقًا للمطور ، سيستغرق الأمر حوالي 7 سنوات و 2 مليار دولار للدخول في مرحلة التشغيل التجريبي ، وليس كثيرًا لإمكانية الحصول على مثل هذا المجمع الثوري.
في الوقت الحالي ، مركز الخليج للأبحاث لهم. يمكن اعتبار Makeev واحدة من أكثر المؤسسات كفاءة في مجال علم الصواريخ ، والتي احتفظت بإمكانياتها إلى أقصى حد بعد انهيار الاتحاد السوفيتي. كانوا هم من صنعوا أحد أكثر الصواريخ الباليستية عابرة للقارات فعالية "سينيفا" وعهدوا إلى إنشاء صاروخ "سارمات" ICBM ، ليحل محل "الشيطان" الشهير. إن الانتهاء من إنشاء الصاروخ الباليستي عابر للقارات "سارمات" في 2020-2021 يفتح فرصة لجذب SRC. Makeev لمشروعات الفضاء.
بالحديث عن أوجه القصور في مشروع كورونا ، يمكن الافتراض أنه أولاً وقبل كل شيء ، ستكون الحاجة إلى إنشاء بنية تحتية لتوصيل وتخزين الهيدروجين السائل ، فضلاً عن جميع المشاكل والمخاطر المرتبطة باستخدامه. من المحتمل أن يكون الحل الأفضل هو التخلي عن مركبة إطلاق كورونا أحادية المرحلة وتنفيذ مجمع من مرحلتين قابل لإعادة الاستخدام بالكامل على وقود الميثان. على سبيل المثال ، على أساس محرك الأكسجين والميثان المطور RD-169 أو تعديلاته. في هذه الحالة ، يمكن استخدام المرحلة الأولى بشكل منفصل لإطلاق حمولة محددة على ارتفاع حوالي 100 كم.
من ناحية أخرى ، من الهيدروجين السائل ، كما من وقود الصواريخ ، على الأرجح ، لا يوجد مكان نذهب إليه. في العديد من المشاريع ، اعتمادًا على ما إذا كانت المرحلة الأولى هي الميثان أو الكيروسين ، يتم استخدام محركات الهيدروجين والأكسجين في المرحلة الثانية. في هذا السياق ، من المناسب استدعاء المحركات ثلاثية المكونات ، على سبيل المثال ، محرك RD0750 المكون من ثلاثة مكونات ثنائي الوضع والذي تم تطويره بواسطة مكتب تصميم الأتمتة الكيميائية (KBKhA). في الوضع الأول ، يعمل محرك RD0750 على الأكسجين والكيروسين مع إضافة 6٪ هيدروجين ، وفي الوضع الثاني يعمل على الأكسجين والهيدروجين. يمكن أيضًا تنفيذ مثل هذا المحرك لتوليفة الهيدروجين + الميثان + الأكسجين ، ومن المحتمل أن يكون هذا أبسط من الإصدار الذي يحتوي على الكيروسين.
محرك ثنائي الوضع ثلاثي المكونات RD0750
"بايكال أنجارا" أم "سويوز 7" أم "التاج"؟
أي من هذه المشاريع يمكن أن يكون أول صاروخ روسي قابل لإعادة الاستخدام؟ يمكن اعتبار مشروع بايكال أنجارا ، على الرغم من الدعاية له ، الأقل إثارة للاهتمام. أولاً ، تترك الجلبة طويلة المدى مع عائلة Angara لمركبات الإطلاق بصماتها بالفعل ، وثانيًا ، يثير مفهوم إعادة MRU عن طريق الجو أيضًا العديد من الأسئلة. إذا تحدثنا عن خيار الضوء ، عندما تكون MRU في الواقع هي المرحلة الأولى ، فحينئذٍ حسنًا ، وإذا تحدثنا عن الخيارات المتوسطة والثقيلة مع اثنين / أربعة وحدات MRU وخسارة المرحلتين الأولى والثانية ، فإن الفكرة تبدو جيدة جدًا غريب. من المرجح أن يظل الحديث عن الهبوط العمودي لمركبة إطلاق Angara كذلك ، أو سيتحقق عندما يطير باقي العالم بالفعل على مادة مضادة للجاذبية أو المادة المضادة.
يبدو أن إنشاء نسخة قابلة لإعادة الاستخدام من مركبة الإطلاق Soyuz-7 من قبل الشركة الخاصة S7 Space بالتعاون مع Roskosmos يبدو أكثر تفاؤلاً ، خاصة وأن مركبة الإطلاق الفائقة الثقيلة Yenisei سيتم إنشاؤها على نفس المحركات ، مما سيسمح بنقلها على الأرجح. تقنيات "قابلة لإعادة الاستخدام" لها. ومع ذلك ، تذكر ملحمة Yo-mobile ، قد ينتقل هذا المشروع أيضًا إلى مكب النفايات قصص. هناك مشكلة أخرى تتمثل في الاستخدام الأولي لمحركات الأكسجين والكيروسين في مركبات الإطلاق Soyuz-5 و Soyuz-7 و Yenisei. إن مزايا وآفاق الميثان كوقود للصواريخ واضحة ، ومن الضروري تركيز الجهود على الانتقال إلى هذه التقنية - إنشاء محرك صاروخي من الميثان قابل لإعادة الاستخدام ، بدلاً من إنشاء "أقوى" كيروسين أكسجين في العالم المحرك ، الذي سيتوقف عن العمل في غضون 5-10 سنوات.
الميثان LRE RD0162 ، التي طورتها KBKhA ، والتي على أساسها تم التخطيط لإنشاء RD-169
مشروع "كراون" في هذه الحالة يمكن اعتباره "حصان أسود". كما ذكر أعلاه ، مركز الخليج للأبحاث لهم. تتمتع Makeeva بكفاءات عالية ، وبتمويل مناسب ، يمكنها إنشاء مركبة إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام من مرحلة واحدة أو مرحلتين في الفترة من 2021 إلى 2030 ، بعد الانتهاء من العمل على صاروخ Sarmat ICBM. من بين جميع الخيارات الممكنة ، فإن مشروع Corona لديه القدرة على أن يكون الأكثر ابتكارًا وقادرًا على إنشاء احتياطي للأجيال القادمة من مركبات الإطلاق.
أظهر ظهور مركبة الإطلاق Falcon-9 القابلة لإعادة الاستخدام أن معركة جديدة من أجل الفضاء قد بدأت ، وكنا نتخلف بسرعة في هذه المعركة. لا شك في أن الولايات المتحدة ، بعد أن اكتسبت مزايا أحادية الجانب في الفضاء ، من المحتمل أن تتبعها الصين ، ستبدأ عسكرة سريعة. التكلفة المنخفضة لوضع الحمولات في المدار ، والتي توفرها مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام ، ستجعل الفضاء استثمارًا جذابًا للقطاع التجاري ، مما سيحفز سباق الفضاء بشكل أكبر.
فيما يتعلق بما سبق ، أود أن آمل أن تدرك قيادة بلدنا أهمية تطوير تكنولوجيا الفضاء في سياق الاستخدام العسكري على الأقل ، إن لم يكن مدنيًا ، وتستثمر الأموال اللازمة في تطوير تقنيات فضائية واعدة ، وليس في بناء استاد أو مدينة ملاهي أخرى ، مما يوفر التحكم المناسب في استخدامها المقصود.
معلومات