"Buran" و "Shuttle": مثل التوائم المختلفة
عندما تنظر إلى صور مركبة الفضاء المجنحة Buran 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.
"شاتل" و "بوران"
"خدمة النقل"
"المكوك" هو مركبة فضائية للنقل يمكن إعادة استخدامها (MTKK). تحتوي السفينة على ثلاثة محركات صاروخية تعمل بالوقود السائل (LPRE) تعمل بالهيدروجين. العامل المؤكسد هو الأكسجين السائل. مطلوب كميات هائلة من الوقود والمؤكسد للدخول إلى مدار قريب من الأرض. لذلك ، فإن خزان الوقود هو أكبر عنصر في نظام مكوك الفضاء. توجد 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 ، لا تكفي ثلاثة محركات قوية لسفينة مجنحة للذهاب إلى الفضاء. يتم توصيل معززين يعملان بالوقود الصلب بالخزان المركزي للنظام - أقوى الصواريخ في قصص الإنسانية اليوم. هناك حاجة إلى أكبر قوة على وجه التحديد في البداية لتحريك سفينة متعددة الأطنان ورفعها لأول أربعة كيلومترات ونصف. تتحمل معززات الصواريخ الصلبة 83٪ من الحمولة.
مكوك آخر تقلع
على ارتفاع 45 كم ، يتم فصل معززات الوقود الصلب ، بعد أن طورت كل الوقود ، عن السفينة وتنزل بالمظلة في المحيط. علاوة على ذلك ، حتى 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 بوقود اشتعال ذاتي. ويذهب المكوك إلى مدار العمل. والدبابة تدخل الغلاف الجوي حيث تحترق. أجزاء منه تسقط في المحيط.
قسم معززات الوقود الصلب
تم تصميم محركات المناورة المدارية ، كما يوحي اسمها ، لمناورات مختلفة في الفضاء: لتغيير المعلمات المدارية ، للإرساء على محطة الفضاء الدولية أو أي مركبة فضائية أخرى في مدار قريب من الأرض. لذلك زارت "المكوكات" تلسكوب هابل المداري عدة مرات للصيانة.
وأخيرًا ، تعمل هذه المحركات على خلق دفعة كبح عند العودة إلى الأرض.
تم صنع المرحلة المدارية وفقًا للمخطط الديناميكي الهوائي لطائرة أحادية السطح خالية من الذيل مع جناح دلتا منخفض بحافة أمامية مزدوجة مع ذيل عمودي من المخطط المعتاد. للتحكم في الغلاف الجوي ، يتم استخدام دفة من قسمين على العارضة (هنا فرامل هوائية) ، ومرتفعات على الحافة الخلفية للجناح ورفرف موازنة أسفل جسم الطائرة الخلفي. هيكل قابل للسحب ، دراجة ثلاثية العجلات ، مع عجلة أنف.
الطول 37,24 مترًا ، جناحيها 23,79 مترًا ، الارتفاع 17,27 مترًا ، الوزن الجاف للجهاز حوالي 68 طنًا ، الإقلاع - من 85 إلى 114 طنًا (حسب المهمة والحمولة) ، الهبوط مع حمولة عائدة على متن الطائرة - 84,26 طنًا.
أهم ميزة في تصميم هيكل الطائرة هي الحماية الحرارية.
في أكثر الأماكن التي تتعرض للإجهاد الحراري (درجة حرارة محسوبة حتى 1430 درجة مئوية) ، تم 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 (مُسخن من 650 إلى 1260 درجة مئوية) مغطى ببلاط مصنوع من مادة تعتمد على ألياف الكوارتز. الأسطح العلوية والجانبية محمية جزئيًا ببلاط عازل بدرجة حرارة منخفضة - حيث تكون درجة الحرارة 315-650 درجة مئوية ؛ في أماكن أخرى حيث لا تتجاوز درجة الحرارة 370 درجة مئوية ، يتم استخدام مادة اللباد المغطاة بمطاط السيليكون.
الوزن الإجمالي للحماية الحرارية لجميع الأنواع الأربعة هو 7164 كجم.
تحتوي المرحلة المدارية على مقصورة ذات طابقين لسبعة رواد فضاء.
السطح العلوي لكابينة المكوك
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 والمطبخ ومخزن المؤن والمقصورة الصحية وخزانة معادلة الضغط ومواقع التحكم في العمليات والحمولة وغيرها من المعدات. إجمالي حجم الكابينة المضغوطة 75 متر مكعب. م ، يحافظ نظام دعم الحياة على ضغط 760 مم زئبق فيه. فن. ودرجة الحرارة في حدود 18,3 - 26,6 درجة 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 الصغيرة ، 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. خلال 165 دقيقة مع تكوين ثقب صغير في الجسم بعد وقت قصير من البداية.
مقصورة شحن بأبعاد 18,3 × 4,6 م وحجم 339,8 متر مكعب. تم تجهيز m مع مناور "ثلاثي الركبتين" بطول 15,3 م. عند فتح أبواب المقصورة ، يتم تدوير مشعات نظام التبريد معًا في وضع العمل. إن انعكاسية ألواح الرادياتير تظل باردة حتى عندما تشرق الشمس عليها.
ماذا يمكن أن يفعل مكوك الفضاء وكيف يطير؟
إذا تخيلنا أن النظام المُجمَّع يطير أفقيًا ، فإننا نرى خزان الوقود الخارجي كمحور له ؛ 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 كجم.
من المستحيل التحدث بشكل لا لبس فيه عن قيمة الحمولة ، لأنها تعتمد على معلمات المدار المستهدف وعلى نقطة انطلاق المركبة الفضائية. نقدم ثلاثة خيارات. نظام مكوك الفضاء قادر على عرض:
- 29 كيلوغرام عند إطلاقها شرقاً من كيب كانافيرال (فلوريدا ، الساحل الشرقي) إلى مدار بارتفاع 500 كم وميل 185 درجة ؛
- 11 كجم عند الإطلاق من مركز رحلات الفضاء. كينيدي إلى مدار بارتفاع 300 كم وميل 500 درجة ؛
- 14 كجم عند إطلاقها من قاعدة فاندنبرغ الجوية (كاليفورنيا ، الساحل الغربي) إلى مدار قطبي بارتفاع 500 كم.
تم تجهيز اثنين من ممرات الهبوط للمكوكات. إذا هبط المكوك بعيدًا عن مركز الفضاء ، فإنه يعود إلى موطنه على متن طائرة بوينج 747
طائرة بوينج 747 تحمل مكوكاً إلى ميناء الفضاء
في المجموع ، تم بناء خمس مكوكات (مات اثنان منهم في حوادث) ونموذج أولي واحد.
أثناء التطوير ، كان من المتصور أن تقوم المكوكات بإجراء 24 عملية إطلاق سنويًا ، وستقوم 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 مكوك مكون من ثمانية رواد فضاء (تشالنجر ، 1985).
رد الفعل السوفياتي على إنشاء "المكوك"
كان لتطوير "المكوك" انطباعًا كبيرًا على قادة الاتحاد السوفياتي. واعتُبر أن الأمريكيين يطورون قاذفة مدارية مسلحة بصواريخ فضاء-أرض. تم تفسير الحجم الهائل للمكوك وقدرته على إعادة حمولة تصل إلى 14,5 طنًا إلى الأرض على أنه تهديد واضح لسرقة الأقمار الصناعية السوفيتية وحتى محطات الفضاء العسكرية السوفيتية من نوع ألماز 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. سريع والصواريخ الباليستية الأرضية.
"سويوز" يمكن وضعها بسهولة في مقصورة الشحن في "المكوك"
لم يستطع الخبراء السوفييت فهم سبب الحاجة إلى إطلاق 60 مكوكًا سنويًا - إطلاق مرة واحدة في الأسبوع! من أين كانت الأقمار الصناعية ومحطات الفضاء العديدة التي يجب أن يأتي منها "المكوك"؟ لم يستطع الشعب السوفيتي ، الذي يعيش في نظام اقتصادي مختلف ، أن يتخيل حتى أن قيادة ناسا ، التي كانت تضغط بشدة من أجل برنامج فضائي جديد في الحكومة والكونغرس ، كانت مدفوعة بالخوف من فقدان الوظيفة. كان البرنامج القمري على وشك الانتهاء وكان الآلاف من المتخصصين المؤهلين تأهيلا عاليا عاطلين عن العمل. والأهم من ذلك ، قبل قادة ناسا المحترمين وذوي الأجور الجيدة ، كان هناك احتمال مخيب للآمال للانفصال عن المكاتب الصالحة للسكن.
لذلك ، تم إعداد دراسة جدوى حول الفوائد المالية الكبيرة لمركبات النقل 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 الوطنية إلا مع مراعاة كبيرة لرأي ناخبيهم. في هذا الصدد ، ساد الرأي في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بأن الأمريكيين كانوا يصنعون مركبة فضائية جديدة 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 - الطائرة المدارية OS-120 ، التي تزن 120 طنًا (كان وزن المكوك الأمريكي 110 أطنان عند تحميله بالكامل). على عكس المكوك ، كان من المفترض أن يتم تجهيزه بوران مع مقصورة 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 أن الأمر لم يكن بهذه البساطة. تبين أن محركات صواريخ الهيدروجين والأكسجين المحلية أكبر وأثقل من المحركات الأمريكية. بالإضافة إلى ذلك ، كانوا أقل شأنا من تلك الموجودة في الخارج. لذلك ، بدلاً من ثلاثة محركات صاروخية ، كان من الضروري تثبيت أربعة. ولكن على متن طائرة مدارية ، لم يكن هناك ببساطة مكان لأربعة محركات مساندة.
في "المكوك" ، تم نقل 83٪ من الحمولة في البداية بواسطة معززين يعملان بالوقود الصلب. فشل الاتحاد السوفيتي في 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 السائلة كمعززات. في إطار برنامج Energia-Buran ، تم إنشاء RD-170s ناجح جدًا للكيروسين والأكسجين ، والذي كان بمثابة بديل لمعززات الوقود الصلب.
أجبر موقع بايكونور كوزمودروم 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. تتمتع قاعدة الفضاء الأمريكية في كيب كانافيرال بميزة 15٪ على بايكونور! أي أنه إذا كان الصاروخ المنطلق من بايكونور قادرًا على رفع 100 طن ، فعند إطلاقه من كيب كانافيرال ، فإنه سيضع 115 طنًا في المدار!
كان للظروف الجغرافية والاختلافات في التكنولوجيا وخصائص المحركات التي تم إنشاؤها ونهج تصميم مختلف - تأثير على مظهر بوران. بناءً على كل هذه الحقائق ، تم تطوير مفهوم جديد وسفينة 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 للوقود الصلب ، تقرر استخدام أربعة صواريخ تعمل بالوقود السائل من الكيروسين والأكسجين مع محركات RD-170 المكونة من أربع غرف. أربع غرف - وهذا يعني بأربع فوهات ، ومن الصعب للغاية عمل فوهة ذات قطر كبير. لذلك ، يذهب المصممون إلى تعقيد المحرك ووزنه من خلال تصميمه بعدة فوهات أصغر. كم عدد الفوهات ، وعدد غرف الاحتراق مع مجموعة من خطوط الأنابيب لتزويد الوقود والمؤكسد ومع جميع "الثنائيات". تتكون هذه الحزمة وفقًا للمخطط "الملكي" التقليدي ، على غرار "الاتحادات" و "الشرق" ، وأصبحت الخطوة الأولى لـ "الطاقة".
"بوران" في الرحلة
أصبحت السفينة السياحية "بوران" نفسها المرحلة الثالثة من مركبة الإطلاق ، مثل "سويوز" نفسها. الاختلاف الوحيد هو أن بوران كانت موجودة على جانب المرحلة الثانية ، وأن سويوز كانت في أعلى مركبة الإطلاق. وهكذا ، تم الحصول على مخطط كلاسيكي لنظام الفضاء القابل للتصرف ثلاثي المراحل ، مع الاختلاف الوحيد في أن السفينة المدارية كانت قابلة لإعادة الاستخدام.
كانت قابلية إعادة الاستخدام مشكلة أخرى لنظام Energiya-Buran. الأمريكيون ، "مكوكات" صممت لـ 100 رحلة جوية. على سبيل المثال ، يمكن لمحركات المناورة المدارية أن تتحمل ما يصل إلى 1000 عنصر. كانت جميع العناصر (باستثناء خزان الوقود) بعد العلاج الوقائي مناسبة للإطلاق في الفضاء.
معزز بالوقود الصلب تلتقطه سفينة خاصة
تم إنزال معززات الوقود الصلب بالمظلات في المحيط ، والتقطتها سفن ناسا الخاصة وتسليمها إلى مصنع الشركة المصنعة ، حيث خضعت للصيانة الوقائية وتم ملؤها بالوقود. تم أيضًا اختبار المكوك نفسه بدقة ومنعه وإصلاحه.
طالب وزير الدفاع أوستينوف ، في شكل إنذار نهائي ، بأن يكون نظام Energiya-Buran قابلاً لإعادة الاستخدام قدر الإمكان. لذلك ، اضطر المصممون للتعامل مع 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 سبيل المثال ، حقيقة أن المعززات الأمريكية سقطت في المحيط ، بينما سقطت التعزيزات السوفيتية في السهوب الكازاخستانية ، حيث لم تكن ظروف الهبوط متسامحة مثل مياه المحيط الدافئة. نعم ، والصاروخ السائل هو خلق لطيف أكثر. من الوقود الصلب. كما تم تصميم "بوران" لعشر رحلات.
بشكل عام ، لم ينجح النظام القابل لإعادة الاستخدام ، على الرغم من أن الإنجازات كانت واضحة. تلقت السفينة المدارية السوفيتية ، المحررة من المحركات الرئيسية الكبيرة ، محركات أكثر قوة للمناورة في المدار. والتي ، في حالة استخدامها "قاذفة مقاتلة" فضائية ، أعطتها مزايا كبيرة. بالإضافة إلى محركات نفاثة للطيران والهبوط في الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، تم إنشاء صاروخ قوي مع المرحلة الأولى على وقود الكيروسين ، والثانية على الهيدروجين. لقد كان هذا الصاروخ بالتحديد هو الذي افتقر إليه الاتحاد السوفياتي للفوز بالسباق القمري. كانت "إنرجيا" في خصائصها مكافئة تقريبًا لصاروخ ساتورن 5 الأمريكي الذي أرسل أبولو 11 إلى القمر.
يشبه "بوران" خارجيًا "المكوك" الأمريكي. Кoрaбль пocтрoен пo cхeмe cамoлeтa типa «бecхвocткa» c трeугoльным крылoм пeрeмeннoй cтрeлoвиднocти, имeет aэрoдинaмичecкиe oргaны упрaвлeния, рaбoтaющиe при пocадкe пocлe вoзврaщeния в плoтныe cлoи aтмocфeры – руль нaпрaвлeния и элeвoны. كان قادرًا على تحقيق هبوط محكم في الغلاف الجوي بمناورة جانبية تصل إلى 2000 كيلومتر.
يبلغ طول بوران 36,4 مترًا ، ويبلغ طول جناحيها حوالي 24 مترًا ، ويبلغ ارتفاع السفينة على الهيكل أكثر من 16 مترًا. يبلغ وزن الإطلاق للسفينة أكثر من 100 طن ، منها 14 طنًا وقودًا. В нocовoй oтcек вcтaвлeнa гeрмeтичнaя цeльнocвaрнaя кaбинa для экипaжa и бoльшeй чacти aппaрaтуры для oбecпeчeния пoлeтa в cоcтaвe рaкeтнo-кocмичecкoгo кoмплeкcа, aвтoнoмнoгo пoлeтa нa oрбитe, cпуcкa и пocадки. حجم المقصورة - أكثر من 70 متر مكعب.
При вoзврaщeнии в плoтныe cлoи aтмocфeры нaибoлeе тeплoнaпряжeнныe учacтки пoвeрхнocти кoрaбля рacкaляютcя дo 1600 грaдуcов, тeплo жe, дoхoдящeе нeпocрeдcтвeннo дo мeтaлличecкoй кoнcтрукции кoрaбля, нe дoлжнo прeвышaть 150 грaдуcов. لذلك تميزت "بوران" بالحماية الحرارية القوية ، حيث وفرت ظروف درجات الحرارة العادية لتصميم السفينة أثناء مرور الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي أثناء الهبوط.
يتكون طلاء الحماية من الحرارة لأكثر من 38 ألف بلاطة من مواد خاصة: ألياف الكوارتز ، والألياف العضوية ذات درجة الحرارة العالية ، والمواد ذات الزوايا الجزئية درع السيراميك لديه القدرة على تجميع الحرارة دون السماح لها بالمرور إلى هيكل السفينة. بلغ الوزن الإجمالي لهذا الدرع حوالي 9 أطنان.
يبلغ طول حجرة الشحن "بوران" حوالي 18 متراً. في مقصورة الشحن الواسعة يمكن أن تستوعب حمولة تصل إلى 30 طنًا. كان من الممكن وضع مركبات فضائية كبيرة الحجم هناك - أقمار صناعية كبيرة ، كتل من المحطات المدارية. وزن هبوط السفينة 82 طنا.
تم تجهيز بوران بجميع الأنظمة والمعدات اللازمة لكل من الرحلات الآلية والمأهولة. وهي وسائل الملاحة والتحكم ، وهندسة الراديو وأنظمة التلفزيون ، والأجهزة الآلية لتنظيم النظام الحراري ، ونظام دعم الحياة للطاقم الآخر ، وأنا.
كابينة بوران
يوجد نظام الدفع الرئيسي ، وهما مجموعتان من محركات المناورة في نهاية قسم الذيل وأمام الهيكل.
في المجموع ، تم التخطيط لبناء 5 سفن مدارية. بالإضافة إلى "بوران" ، كانت "العاصفة" جاهزة تقريبًا ، ونصف "بايكال" تقريبًا. سفينتان أخريان في المرحلة الأولى من الإنتاج لم تتلقيا أسماء. لم يكن نظام Energia-Buran محظوظًا - فقد ولد في وقت مؤسف لذلك. لم يعد اقتصاد اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية قادرًا على تمويل برامج الفضاء باهظة الثمن. ولاحق نوع من القدر رواد الفضاء الذين كانوا يستعدون للرحلات على متن بوران. توفي طيارا الاختبار ف. بوكريف وأ. ليسينكو في حادث تحطم طائرة عام 1977 ، حتى قبل نقلهما إلى مجموعة رواد الفضاء. في عام 1980 ، توفي طيار الاختبار O. Kononenko. عام 1988 أودى بحياة A. Levchenko و A. Shchukin. بالفعل بعد رحلة Buran ، توفي R. Stankevicius ، مساعد الطيار في رحلة مأهولة لمركبة فضائية مجنحة ، في حادث تحطم طائرة. تم تعيين I. Volk الطيار الأول.
لا حظ و "بوران". بعد الرحلة الأولى والوحيدة الناجحة ، تم تخزين السفينة في حظيرة طائرات في بايكونور كوزمودروم. في 12 مايو 2002 ، انهار سقف الورشة التي كان يوجد فيها نموذج بوران وإنيرجيا. على هذا الوتر الحزين ، انتهى وجود سفينة الفضاء المجنحة التي أظهرت مثل هذا الوعد العظيم.
بعد انهيار السقف
مصادر:
http://timemislead.com/kosmonavtika/buran-i-shattl-takie-raznyie-bliznetsyi
http://gunm.ru/news/spejs_shattl_kak_dostizhenie_tekhnicheskoj_mysli_chast_6_poslednjaja/2011-07-21-359
http://www.znanijamira.ru/publ/kosmos/korabli_mnogorazovogo_ispolzovanija_shattl_ssha_i_buran_sssr/39-1-0-1481
"شاتل" و "بوران"
"خدمة النقل"
"المكوك" هو مركبة فضائية للنقل يمكن إعادة استخدامها (MTKK). تحتوي السفينة على ثلاثة محركات صاروخية تعمل بالوقود السائل (LPRE) تعمل بالهيدروجين. العامل المؤكسد هو الأكسجين السائل. مطلوب كميات هائلة من الوقود والمؤكسد للدخول إلى مدار قريب من الأرض. لذلك ، فإن خزان الوقود هو أكبر عنصر في نظام مكوك الفضاء. توجد 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 ، لا تكفي ثلاثة محركات قوية لسفينة مجنحة للذهاب إلى الفضاء. يتم توصيل معززين يعملان بالوقود الصلب بالخزان المركزي للنظام - أقوى الصواريخ في قصص الإنسانية اليوم. هناك حاجة إلى أكبر قوة على وجه التحديد في البداية لتحريك سفينة متعددة الأطنان ورفعها لأول أربعة كيلومترات ونصف. تتحمل معززات الصواريخ الصلبة 83٪ من الحمولة.
مكوك آخر تقلع
على ارتفاع 45 كم ، يتم فصل معززات الوقود الصلب ، بعد أن طورت كل الوقود ، عن السفينة وتنزل بالمظلة في المحيط. علاوة على ذلك ، حتى 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 بوقود اشتعال ذاتي. ويذهب المكوك إلى مدار العمل. والدبابة تدخل الغلاف الجوي حيث تحترق. أجزاء منه تسقط في المحيط.
قسم معززات الوقود الصلب
تم تصميم محركات المناورة المدارية ، كما يوحي اسمها ، لمناورات مختلفة في الفضاء: لتغيير المعلمات المدارية ، للإرساء على محطة الفضاء الدولية أو أي مركبة فضائية أخرى في مدار قريب من الأرض. لذلك زارت "المكوكات" تلسكوب هابل المداري عدة مرات للصيانة.
وأخيرًا ، تعمل هذه المحركات على خلق دفعة كبح عند العودة إلى الأرض.
تم صنع المرحلة المدارية وفقًا للمخطط الديناميكي الهوائي لطائرة أحادية السطح خالية من الذيل مع جناح دلتا منخفض بحافة أمامية مزدوجة مع ذيل عمودي من المخطط المعتاد. للتحكم في الغلاف الجوي ، يتم استخدام دفة من قسمين على العارضة (هنا فرامل هوائية) ، ومرتفعات على الحافة الخلفية للجناح ورفرف موازنة أسفل جسم الطائرة الخلفي. هيكل قابل للسحب ، دراجة ثلاثية العجلات ، مع عجلة أنف.
الطول 37,24 مترًا ، جناحيها 23,79 مترًا ، الارتفاع 17,27 مترًا ، الوزن الجاف للجهاز حوالي 68 طنًا ، الإقلاع - من 85 إلى 114 طنًا (حسب المهمة والحمولة) ، الهبوط مع حمولة عائدة على متن الطائرة - 84,26 طنًا.
أهم ميزة في تصميم هيكل الطائرة هي الحماية الحرارية.
في أكثر الأماكن التي تتعرض للإجهاد الحراري (درجة حرارة محسوبة حتى 1430 درجة مئوية) ، تم 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 (مُسخن من 650 إلى 1260 درجة مئوية) مغطى ببلاط مصنوع من مادة تعتمد على ألياف الكوارتز. الأسطح العلوية والجانبية محمية جزئيًا ببلاط عازل بدرجة حرارة منخفضة - حيث تكون درجة الحرارة 315-650 درجة مئوية ؛ في أماكن أخرى حيث لا تتجاوز درجة الحرارة 370 درجة مئوية ، يتم استخدام مادة اللباد المغطاة بمطاط السيليكون.
الوزن الإجمالي للحماية الحرارية لجميع الأنواع الأربعة هو 7164 كجم.
تحتوي المرحلة المدارية على مقصورة ذات طابقين لسبعة رواد فضاء.
السطح العلوي لكابينة المكوك
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 والمطبخ ومخزن المؤن والمقصورة الصحية وخزانة معادلة الضغط ومواقع التحكم في العمليات والحمولة وغيرها من المعدات. إجمالي حجم الكابينة المضغوطة 75 متر مكعب. م ، يحافظ نظام دعم الحياة على ضغط 760 مم زئبق فيه. فن. ودرجة الحرارة في حدود 18,3 - 26,6 درجة 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 الصغيرة ، 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. خلال 165 دقيقة مع تكوين ثقب صغير في الجسم بعد وقت قصير من البداية.
مقصورة شحن بأبعاد 18,3 × 4,6 م وحجم 339,8 متر مكعب. تم تجهيز m مع مناور "ثلاثي الركبتين" بطول 15,3 م. عند فتح أبواب المقصورة ، يتم تدوير مشعات نظام التبريد معًا في وضع العمل. إن انعكاسية ألواح الرادياتير تظل باردة حتى عندما تشرق الشمس عليها.
ماذا يمكن أن يفعل مكوك الفضاء وكيف يطير؟
إذا تخيلنا أن النظام المُجمَّع يطير أفقيًا ، فإننا نرى خزان الوقود الخارجي كمحور له ؛ 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 كجم.
من المستحيل التحدث بشكل لا لبس فيه عن قيمة الحمولة ، لأنها تعتمد على معلمات المدار المستهدف وعلى نقطة انطلاق المركبة الفضائية. نقدم ثلاثة خيارات. نظام مكوك الفضاء قادر على عرض:
- 29 كيلوغرام عند إطلاقها شرقاً من كيب كانافيرال (فلوريدا ، الساحل الشرقي) إلى مدار بارتفاع 500 كم وميل 185 درجة ؛
- 11 كجم عند الإطلاق من مركز رحلات الفضاء. كينيدي إلى مدار بارتفاع 300 كم وميل 500 درجة ؛
- 14 كجم عند إطلاقها من قاعدة فاندنبرغ الجوية (كاليفورنيا ، الساحل الغربي) إلى مدار قطبي بارتفاع 500 كم.
تم تجهيز اثنين من ممرات الهبوط للمكوكات. إذا هبط المكوك بعيدًا عن مركز الفضاء ، فإنه يعود إلى موطنه على متن طائرة بوينج 747
طائرة بوينج 747 تحمل مكوكاً إلى ميناء الفضاء
في المجموع ، تم بناء خمس مكوكات (مات اثنان منهم في حوادث) ونموذج أولي واحد.
أثناء التطوير ، كان من المتصور أن تقوم المكوكات بإجراء 24 عملية إطلاق سنويًا ، وستقوم 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 مكوك مكون من ثمانية رواد فضاء (تشالنجر ، 1985).
رد الفعل السوفياتي على إنشاء "المكوك"
كان لتطوير "المكوك" انطباعًا كبيرًا على قادة الاتحاد السوفياتي. واعتُبر أن الأمريكيين يطورون قاذفة مدارية مسلحة بصواريخ فضاء-أرض. تم تفسير الحجم الهائل للمكوك وقدرته على إعادة حمولة تصل إلى 14,5 طنًا إلى الأرض على أنه تهديد واضح لسرقة الأقمار الصناعية السوفيتية وحتى محطات الفضاء العسكرية السوفيتية من نوع ألماز 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. سريع والصواريخ الباليستية الأرضية.
"سويوز" يمكن وضعها بسهولة في مقصورة الشحن في "المكوك"
لم يستطع الخبراء السوفييت فهم سبب الحاجة إلى إطلاق 60 مكوكًا سنويًا - إطلاق مرة واحدة في الأسبوع! من أين كانت الأقمار الصناعية ومحطات الفضاء العديدة التي يجب أن يأتي منها "المكوك"؟ لم يستطع الشعب السوفيتي ، الذي يعيش في نظام اقتصادي مختلف ، أن يتخيل حتى أن قيادة ناسا ، التي كانت تضغط بشدة من أجل برنامج فضائي جديد في الحكومة والكونغرس ، كانت مدفوعة بالخوف من فقدان الوظيفة. كان البرنامج القمري على وشك الانتهاء وكان الآلاف من المتخصصين المؤهلين تأهيلا عاليا عاطلين عن العمل. والأهم من ذلك ، قبل قادة ناسا المحترمين وذوي الأجور الجيدة ، كان هناك احتمال مخيب للآمال للانفصال عن المكاتب الصالحة للسكن.
لذلك ، تم إعداد دراسة جدوى حول الفوائد المالية الكبيرة لمركبات النقل 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 الوطنية إلا مع مراعاة كبيرة لرأي ناخبيهم. في هذا الصدد ، ساد الرأي في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بأن الأمريكيين كانوا يصنعون مركبة فضائية جديدة 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 - الطائرة المدارية OS-120 ، التي تزن 120 طنًا (كان وزن المكوك الأمريكي 110 أطنان عند تحميله بالكامل). على عكس المكوك ، كان من المفترض أن يتم تجهيزه بوران مع مقصورة 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 أن الأمر لم يكن بهذه البساطة. تبين أن محركات صواريخ الهيدروجين والأكسجين المحلية أكبر وأثقل من المحركات الأمريكية. بالإضافة إلى ذلك ، كانوا أقل شأنا من تلك الموجودة في الخارج. لذلك ، بدلاً من ثلاثة محركات صاروخية ، كان من الضروري تثبيت أربعة. ولكن على متن طائرة مدارية ، لم يكن هناك ببساطة مكان لأربعة محركات مساندة.
في "المكوك" ، تم نقل 83٪ من الحمولة في البداية بواسطة معززين يعملان بالوقود الصلب. فشل الاتحاد السوفيتي في 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 السائلة كمعززات. في إطار برنامج Energia-Buran ، تم إنشاء RD-170s ناجح جدًا للكيروسين والأكسجين ، والذي كان بمثابة بديل لمعززات الوقود الصلب.
أجبر موقع بايكونور كوزمودروم 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. تتمتع قاعدة الفضاء الأمريكية في كيب كانافيرال بميزة 15٪ على بايكونور! أي أنه إذا كان الصاروخ المنطلق من بايكونور قادرًا على رفع 100 طن ، فعند إطلاقه من كيب كانافيرال ، فإنه سيضع 115 طنًا في المدار!
كان للظروف الجغرافية والاختلافات في التكنولوجيا وخصائص المحركات التي تم إنشاؤها ونهج تصميم مختلف - تأثير على مظهر بوران. بناءً على كل هذه الحقائق ، تم تطوير مفهوم جديد وسفينة 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 للوقود الصلب ، تقرر استخدام أربعة صواريخ تعمل بالوقود السائل من الكيروسين والأكسجين مع محركات RD-170 المكونة من أربع غرف. أربع غرف - وهذا يعني بأربع فوهات ، ومن الصعب للغاية عمل فوهة ذات قطر كبير. لذلك ، يذهب المصممون إلى تعقيد المحرك ووزنه من خلال تصميمه بعدة فوهات أصغر. كم عدد الفوهات ، وعدد غرف الاحتراق مع مجموعة من خطوط الأنابيب لتزويد الوقود والمؤكسد ومع جميع "الثنائيات". تتكون هذه الحزمة وفقًا للمخطط "الملكي" التقليدي ، على غرار "الاتحادات" و "الشرق" ، وأصبحت الخطوة الأولى لـ "الطاقة".
"بوران" في الرحلة
أصبحت السفينة السياحية "بوران" نفسها المرحلة الثالثة من مركبة الإطلاق ، مثل "سويوز" نفسها. الاختلاف الوحيد هو أن بوران كانت موجودة على جانب المرحلة الثانية ، وأن سويوز كانت في أعلى مركبة الإطلاق. وهكذا ، تم الحصول على مخطط كلاسيكي لنظام الفضاء القابل للتصرف ثلاثي المراحل ، مع الاختلاف الوحيد في أن السفينة المدارية كانت قابلة لإعادة الاستخدام.
كانت قابلية إعادة الاستخدام مشكلة أخرى لنظام Energiya-Buran. الأمريكيون ، "مكوكات" صممت لـ 100 رحلة جوية. على سبيل المثال ، يمكن لمحركات المناورة المدارية أن تتحمل ما يصل إلى 1000 عنصر. كانت جميع العناصر (باستثناء خزان الوقود) بعد العلاج الوقائي مناسبة للإطلاق في الفضاء.
معزز بالوقود الصلب تلتقطه سفينة خاصة
تم إنزال معززات الوقود الصلب بالمظلات في المحيط ، والتقطتها سفن ناسا الخاصة وتسليمها إلى مصنع الشركة المصنعة ، حيث خضعت للصيانة الوقائية وتم ملؤها بالوقود. تم أيضًا اختبار المكوك نفسه بدقة ومنعه وإصلاحه.
طالب وزير الدفاع أوستينوف ، في شكل إنذار نهائي ، بأن يكون نظام Energiya-Buran قابلاً لإعادة الاستخدام قدر الإمكان. لذلك ، اضطر المصممون للتعامل مع 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 سبيل المثال ، حقيقة أن المعززات الأمريكية سقطت في المحيط ، بينما سقطت التعزيزات السوفيتية في السهوب الكازاخستانية ، حيث لم تكن ظروف الهبوط متسامحة مثل مياه المحيط الدافئة. نعم ، والصاروخ السائل هو خلق لطيف أكثر. من الوقود الصلب. كما تم تصميم "بوران" لعشر رحلات.
بشكل عام ، لم ينجح النظام القابل لإعادة الاستخدام ، على الرغم من أن الإنجازات كانت واضحة. تلقت السفينة المدارية السوفيتية ، المحررة من المحركات الرئيسية الكبيرة ، محركات أكثر قوة للمناورة في المدار. والتي ، في حالة استخدامها "قاذفة مقاتلة" فضائية ، أعطتها مزايا كبيرة. بالإضافة إلى محركات نفاثة للطيران والهبوط في الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، تم إنشاء صاروخ قوي مع المرحلة الأولى على وقود الكيروسين ، والثانية على الهيدروجين. لقد كان هذا الصاروخ بالتحديد هو الذي افتقر إليه الاتحاد السوفياتي للفوز بالسباق القمري. كانت "إنرجيا" في خصائصها مكافئة تقريبًا لصاروخ ساتورن 5 الأمريكي الذي أرسل أبولو 11 إلى القمر.
يشبه "بوران" خارجيًا "المكوك" الأمريكي. Кoрaбль пocтрoен пo cхeмe cамoлeтa типa «бecхвocткa» c трeугoльным крылoм пeрeмeннoй cтрeлoвиднocти, имeет aэрoдинaмичecкиe oргaны упрaвлeния, рaбoтaющиe при пocадкe пocлe вoзврaщeния в плoтныe cлoи aтмocфeры – руль нaпрaвлeния и элeвoны. كان قادرًا على تحقيق هبوط محكم في الغلاف الجوي بمناورة جانبية تصل إلى 2000 كيلومتر.
يبلغ طول بوران 36,4 مترًا ، ويبلغ طول جناحيها حوالي 24 مترًا ، ويبلغ ارتفاع السفينة على الهيكل أكثر من 16 مترًا. يبلغ وزن الإطلاق للسفينة أكثر من 100 طن ، منها 14 طنًا وقودًا. В нocовoй oтcек вcтaвлeнa гeрмeтичнaя цeльнocвaрнaя кaбинa для экипaжa и бoльшeй чacти aппaрaтуры для oбecпeчeния пoлeтa в cоcтaвe рaкeтнo-кocмичecкoгo кoмплeкcа, aвтoнoмнoгo пoлeтa нa oрбитe, cпуcкa и пocадки. حجم المقصورة - أكثر من 70 متر مكعب.
При вoзврaщeнии в плoтныe cлoи aтмocфeры нaибoлeе тeплoнaпряжeнныe учacтки пoвeрхнocти кoрaбля рacкaляютcя дo 1600 грaдуcов, тeплo жe, дoхoдящeе нeпocрeдcтвeннo дo мeтaлличecкoй кoнcтрукции кoрaбля, нe дoлжнo прeвышaть 150 грaдуcов. لذلك تميزت "بوران" بالحماية الحرارية القوية ، حيث وفرت ظروف درجات الحرارة العادية لتصميم السفينة أثناء مرور الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي أثناء الهبوط.
يتكون طلاء الحماية من الحرارة لأكثر من 38 ألف بلاطة من مواد خاصة: ألياف الكوارتز ، والألياف العضوية ذات درجة الحرارة العالية ، والمواد ذات الزوايا الجزئية درع السيراميك لديه القدرة على تجميع الحرارة دون السماح لها بالمرور إلى هيكل السفينة. بلغ الوزن الإجمالي لهذا الدرع حوالي 9 أطنان.
يبلغ طول حجرة الشحن "بوران" حوالي 18 متراً. في مقصورة الشحن الواسعة يمكن أن تستوعب حمولة تصل إلى 30 طنًا. كان من الممكن وضع مركبات فضائية كبيرة الحجم هناك - أقمار صناعية كبيرة ، كتل من المحطات المدارية. وزن هبوط السفينة 82 طنا.
تم تجهيز بوران بجميع الأنظمة والمعدات اللازمة لكل من الرحلات الآلية والمأهولة. وهي وسائل الملاحة والتحكم ، وهندسة الراديو وأنظمة التلفزيون ، والأجهزة الآلية لتنظيم النظام الحراري ، ونظام دعم الحياة للطاقم الآخر ، وأنا.
كابينة بوران
يوجد نظام الدفع الرئيسي ، وهما مجموعتان من محركات المناورة في نهاية قسم الذيل وأمام الهيكل.
في المجموع ، تم التخطيط لبناء 5 سفن مدارية. بالإضافة إلى "بوران" ، كانت "العاصفة" جاهزة تقريبًا ، ونصف "بايكال" تقريبًا. سفينتان أخريان في المرحلة الأولى من الإنتاج لم تتلقيا أسماء. لم يكن نظام Energia-Buran محظوظًا - فقد ولد في وقت مؤسف لذلك. لم يعد اقتصاد اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية قادرًا على تمويل برامج الفضاء باهظة الثمن. ولاحق نوع من القدر رواد الفضاء الذين كانوا يستعدون للرحلات على متن بوران. توفي طيارا الاختبار ف. بوكريف وأ. ليسينكو في حادث تحطم طائرة عام 1977 ، حتى قبل نقلهما إلى مجموعة رواد الفضاء. في عام 1980 ، توفي طيار الاختبار O. Kononenko. عام 1988 أودى بحياة A. Levchenko و A. Shchukin. بالفعل بعد رحلة Buran ، توفي R. Stankevicius ، مساعد الطيار في رحلة مأهولة لمركبة فضائية مجنحة ، في حادث تحطم طائرة. تم تعيين I. Volk الطيار الأول.
لا حظ و "بوران". بعد الرحلة الأولى والوحيدة الناجحة ، تم تخزين السفينة في حظيرة طائرات في بايكونور كوزمودروم. في 12 مايو 2002 ، انهار سقف الورشة التي كان يوجد فيها نموذج بوران وإنيرجيا. على هذا الوتر الحزين ، انتهى وجود سفينة الفضاء المجنحة التي أظهرت مثل هذا الوعد العظيم.
بعد انهيار السقف
مصادر:
http://timemislead.com/kosmonavtika/buran-i-shattl-takie-raznyie-bliznetsyi
http://gunm.ru/news/spejs_shattl_kak_dostizhenie_tekhnicheskoj_mysli_chast_6_poslednjaja/2011-07-21-359
http://www.znanijamira.ru/publ/kosmos/korabli_mnogorazovogo_ispolzovanija_shattl_ssha_i_buran_sssr/39-1-0-1481
معلومات