المكوكات الفضائية مطلوبة مرة أخرى
تحتاج برامج روسيا القمرية والمريخية إلى مركبات توصيل ثقيلة للغاية
اليوم ، الاختراق إلى الفضاء السحيق ، المعلن عنه في برامج الفضاء المتقدمة الروسية والأمريكية ، مثل الأنشطة في الفضاء القريب من الأرض ، يرتبط ارتباطًا وثيقًا بإنشاء أنظمة نقل موثوقة واقتصادية ومتعددة الوظائف. علاوة على ذلك ، يجب أن تكون مناسبة لحل مجموعة واسعة جدًا من المهام المدنية والعسكرية. على ما يبدو ، يجب على روسيا الانتباه إلى إنشاء مركبات فضائية ثقيلة قابلة لإعادة الاستخدام.
اليوم ، أعاد الفكر الفضائي الروسي توجيه نفسه بالكامل نحو الرحلات الاستكشافية بعيدة المدى. نحن نتحدث عن استكشاف القمر على مراحل - وهو برنامج لم تتم إعادته منذ 40 عامًا. على المدى الطويل - الرحلات المأهولة إلى المريخ. في هذه الحالة ، لن نناقش البرامج المذكورة أعلاه ، لكننا نلاحظ أنه من المستحيل الاستغناء عن مركبات الإطلاق الثقيلة القادرة على إطلاق مئات الأطنان من الحمولة في مدار منخفض.
أنجارا وينيسي
الجانب العسكري لن يذهب إلى أي مكان أيضا. سيكون العنصر الأساسي لنظام الدفاع الصاروخي الأمريكي ، الذي أصبح بالفعل حقيقة واقعة ، نظام نقل قادرًا على إيصال العديد من منصات القتال والأقمار الصناعية للمراقبة والتحكم إلى مدار الأرض. كما يجب أن تضمن الصيانة الوقائية وإصلاح هذه الأجهزة مباشرة في الفضاء.
بشكل عام ، تم تصميم نظام من إمكانيات الطاقة الهائلة. بعد كل شيء ، منصة قتالية واحدة فقط مع ليزر فلوريد الهيدروجين بقوة 60 ميغاواط لها كتلة تقدر بـ 800 طن. لكن الكفاءة أسلحة يمكن أن تكون الطاقة الموجهة عالية فقط إذا تم نشر العديد من هذه المنصات في المدار. من الواضح أن إجمالي حجم التداول في السلسلة التالية من "حرب النجوم" سيصل إلى عشرات الآلاف من الأطنان ، والتي يجب تسليمها بشكل منهجي إلى الفضاء القريب من الأرض. لكن هذا ليس كل شيء.
اليوم ، تلعب مجمعات استطلاع الفضاء دورًا رئيسيًا في استخدام الأسلحة عالية الدقة على الأرض. هذا يجبر كل من الولايات المتحدة وروسيا على بناء وتحسين الأبراج المدارية باستمرار. علاوة على ذلك ، تتطلب المركبة الفضائية عالية التقنية في نفس الوقت توفير إصلاحها المداري.
لكن العودة إلى موضوع القمر. في نهاية شهر كانون الثاني (يناير) ، عندما بدت خطط دراسة شاملة للقمر مع احتمال نشر قاعدة صالحة للسكن بالحجم الكامل ، تحدث فيتالي لوبوتا ، رئيس شركة الفضاء الوطنية إنيرجيا ، عن إمكانية الطيران إلى القمر من حيث من مركبات الإطلاق.
إرسال بعثات إلى القمر أمر مستحيل دون إنشاء مركبات إطلاق ثقيلة للغاية بسعة حمولة تتراوح بين 74 و 140 طناً ، في حين أن أقوى صاروخ روسي ، بروتون ، يضع 23 طناً في المدار. "للطيران إلى القمر والعودة ، تحتاج إلى إطلاق ثنائي - صاروخان بسعة 75 طنًا ، رحلة إطلاق واحدة إلى القمر والعودة بدون هبوط - 130-140 طنًا. إذا أخذنا صاروخًا يبلغ وزنه 75 طنًا كقاعدة ، فإن المهمة العملية إلى القمر مع الهبوط هي مخطط ثماني عمليات إطلاق. قال لوبوتا ، متحدثًا في القراءات الملكية في جامعة بومان الحكومية التقنية في موسكو: "إذا كانت قدرة استيعاب الصاروخ أقل من 75 طنًا ، كما يقترحون - 25-30 طنًا ، فإن حتى استكشاف القمر يتحول إلى عبثية".
تحدث دينيس ليسكوف ، وزير الدولة ونائب رئيس روسكوزموس ، عن الحاجة إلى امتلاك ناقلة ثقيلة في منتصف مايو. وذكر أن روسكوزموس في الوقت الحالي ، بالاشتراك مع أكاديمية العلوم الروسية ، تعد برنامجًا لاستكشاف الفضاء ، والذي سيصبح جزءًا لا يتجزأ من برنامج الفضاء الفيدرالي الروسي القادم للفترة 2016-2025. "للحديث حقًا عن رحلة إلى القمر ، نحتاج إلى حاملة ثقيلة للغاية بحمولة تصل إلى حوالي 80 طنًا. الآن هذا المشروع قيد التطوير ، في المستقبل القريب سنقوم بإعداد الوثائق اللازمة لتقديمها إلى الحكومة ، "شدد ليسكوف.
حتى الآن ، أكبر صاروخ روسي قيد التشغيل هو Proton ، حيث تبلغ حمولته 23 طنًا في مدار منخفض و 3,7 طن في مدار ثابت بالنسبة للأرض. تعمل روسيا حاليًا على تطوير عائلة Angara من الصواريخ بسعة حمولة تتراوح من 1,5 إلى 35 طنًا. لسوء الحظ ، أصبح إنشاء هذه المعدات بناءًا حقيقيًا طويل الأجل وتم تأجيل الإطلاق الأول لسنوات عديدة ، بما في ذلك بسبب الخلافات مع كازاخستان. من المتوقع الآن أن تظل Angara تطير في أوائل الصيف من قاعدة بليسيتسك الفضائية في تخطيط خفيف. وفقًا لرئيس Roscosmos ، هناك خطط لإنشاء نسخة ثقيلة من Angara ، قادرة على إطلاق حمولة تزن 25 طنًا في مدار منخفض.
لكن هذه المؤشرات ، كما نرى ، بعيدة كل البعد عن أن تكون كافية لتنفيذ برنامج الرحلات الجوية بين الكواكب واستكشاف الفضاء السحيق. في القراءات الملكية ، قال رئيس روسكوزموس ، أوليغ أوستابينكو ، إن الحكومة تعد اقتراحًا لتطوير صاروخ فائق الثقل قادر على إطلاق شحنة تزن أكثر من 160 طناً في مدار منخفض. "هذا تحد حقيقي. وقال أوستابينكو من حيث الأعداد الأعلى.
من الصعب تحديد متى ستتحقق هذه الخطط. ومع ذلك ، فإن صناعة الصواريخ المحلية لديها احتياطي معين لإنشاء النقل الفضائي الثقيل. في أواخر الثمانينيات ، كان من الممكن إنشاء مركبة إطلاق سائلة ثقيلة Energia ، قادرة على إطلاق حمولة تصل إلى 80 طنًا في مدار منخفض. إذا لم يكن من الممكن التحدث عن الإنعاش الكامل لهذا البرنامج ، فهناك بالتأكيد تصميمات مسودة لناقل ثقيل يعتمد على Energia.
على الصاروخ الجديد ، يمكنك استخدام الجزء الرئيسي من Energia - RD-0120 LRE الذي يعمل بنجاح. في الواقع ، يوجد مشروع لصاروخ ثقيل يستخدم هذه المحركات في مركز خرونيتشيف الفضائي ، وهو المنظمة الرائدة لإنتاج مركبة الإطلاق الثقيلة الوحيدة لدينا ، بروتون.
نحن نتحدث عن نظام النقل Yenisei-5 ، الذي بدأ تطويره في عام 2008. من المفترض أن الصاروخ الذي يبلغ طوله 75 مترًا سيتم تجهيزه بالمرحلة الأولى بثلاثة محركات صاروخية تعمل بالوقود السائل تعمل بالأكسجين والهيدروجين RD-0120 ، والتي أطلق إنتاجها مكتب تصميم فورونيج للأتمتة الكيميائية في عام 1976. وفقًا لمتخصصي مركز Khrunichev ، لن يكون من الصعب استعادة هذا البرنامج ، وفي المستقبل يمكن إعادة استخدام هذه المحركات.
ومع ذلك ، بالإضافة إلى المزايا الواضحة ، فإن "Yenisei" لها عيب مهم ، بصراحة ، اليوم لا يمكن إصلاحه - أبعاد. الحقيقة هي أنه وفقًا للخطط ، فإن الحمل الرئيسي لعمليات الإطلاق المستقبلية سوف يقع على قاعدة فوستوشني الفضائية التي يتم بناؤها في الشرق الأقصى. على أي حال ، من المفترض أن يتم إرسال ناقلات واعدة ثقيلة وفائقة الثقل إلى الفضاء من هناك.
يبلغ قطر المرحلة الأولى من صاروخ Yenisei-5 4,1 متر ولا يسمح بنقله بالسكك الحديدية ، على الأقل بدون تحديث كبير الحجم ومكلف للغاية للبنية التحتية للطرق. بسبب مشاكل النقل ، كان من الضروري في وقت ما فرض قيود على قطر مراحل مسيرة صاروخ Rus-M ، الذي ظل على لوحات الرسم.
بالإضافة إلى مركز Khrunichev الفضائي ، شاركت Rocket and Space Corporation (RKK) Energia أيضًا في تطوير مركبة إطلاق ثقيلة. في عام 2007 ، اقترحوا مشروعًا لحاملة تستخدم جزئيًا تصميم صاروخ Energia. تم وضع الحمولة في الصاروخ الجديد فقط في الجزء العلوي ، وليس في الحاوية الجانبية ، مثل سابقتها.
المنفعة والنفع
الأمريكيون ، بالطبع ، ليسوا مرسومًا لنا ، لكن نقلهم الثقيل ، الذي وصل تطويره بالفعل إلى خط النهاية ، يعني استخدامًا جزئيًا قابلاً لإعادة الاستخدام. في وقت مبكر من هذا الصيف ، تخطط شركة سبيس إكس الخاصة لإطلاق أول إطلاق لمركبة الإطلاق فالكون الثقيلة الجديدة ، والتي ستكون أكبر صاروخ يتم إطلاقه منذ عام 1973. أي منذ وقت البرنامج القمري الأمريكي مع إطلاق مركبة الإطلاق العملاقة Saturn-5 ، التي أنشأها والد مركبات الإطلاق الأمريكية ، Wernher von Braun. ولكن إذا كان هذا الصاروخ مخصصًا حصريًا لنقل الرحلات الاستكشافية إلى القمر وكان يمكن التخلص منه ، فيمكن استخدام الصاروخ الجديد بالفعل في رحلات المريخ. بالإضافة إلى ذلك ، من المخطط العودة إلى خطوات مسيرة الأرض مثل صاروخ Falcon 9 v1.1 (R - قابل لإعادة الاستخدام ، قابل لإعادة الاستخدام).
المكوكات الفضائية مطلوبة مرة أخرى
تم تجهيز المرحلة الأولى من هذا الصاروخ بدعامات هبوط تستخدم لتثبيت الصاروخ وهبوط سلس. بعد الانفصال ، تتباطأ المرحلة الأولى بإطلاق ثلاثة من المحركات التسعة لفترة وجيزة لضمان إعادة الدخول بسرعة معقولة. بالفعل بالقرب من السطح ، يتم تشغيل المحرك المركزي ، والمرحلة جاهزة للقيام بهبوط ناعم.
كتلة الحمولة التي يمكن لصاروخ فالكون هيفي رفعها هي 52،616 كيلوغرام ، وهذا يعادل ضعف ما تستطيع الصواريخ الثقيلة الأخرى رفعه - أميركان دلتا XNUMX ثقيل وأريان الأوروبية وصواريخ لونج مارش الصينية.
إن قابلية إعادة الاستخدام ، بالطبع ، مفيدة في ظل ظروف العمل الفضائي عالي التردد. أظهرت الدراسات أن استخدام المجمعات التي يمكن التخلص منها هو أكثر ربحية من نظام النقل القابل لإعادة الاستخدام في البرامج بمعدل لا يزيد عن خمس عمليات إطلاق في السنة ، بشرط أن يكون عزل الأرض تحت حقول الخريف للأجزاء المنفصلة مؤقتًا ، وليس دائم ، مع إمكانية إخلاء السكان والمواشي والمعدات من المناطق الخطرة.
يرجع هذا الحجز إلى حقيقة أن تكلفة تنفير الأرض لم تؤخذ في الاعتبار أبدًا في الحسابات ، لأنه حتى وقت قريب ، لم يتم تعويض الخسائر بسبب الرفض أو حتى الإخلاء المؤقت ولا يزال من الصعب حسابها. وهم يشكلون جزءًا كبيرًا من تكلفة تشغيل أنظمة الصواريخ. مع مقياس برنامج يزيد عن 75 عملية إطلاق على مدار 15 عامًا ، تتمتع الأنظمة القابلة لإعادة الاستخدام بميزة ، ويزداد التأثير الاقتصادي لاستخدامها مع زيادة العدد.
بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي الانتقال من الوسائل التي يمكن التخلص منها لإطلاق الحمولات الثقيلة إلى تلك القابلة لإعادة الاستخدام إلى انخفاض كبير في إنتاج المعدات. وبالتالي ، عند استخدام نظامين بديلين في برنامج فضائي واحد ، يتم تقليل العدد المطلوب من الكتل بمقدار أربع إلى خمس مرات ، وأجسام الوحدة المركزية - بمقدار 50 ، والمحركات السائلة للمرحلة الثانية - بمقدار تسع مرات. وبالتالي ، فإن الوفورات الناتجة عن انخفاض حجم الإنتاج عند استخدام مركبة إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام تساوي تقريبًا تكلفة إنشائها.
بالعودة إلى الاتحاد السوفيتي ، تم إجراء حسابات لتكاليف صيانة وإصلاح وترميم الأنظمة القابلة لإعادة الاستخدام بعد الرحلة. استخدمنا البيانات الفعلية المتاحة التي حصل عليها المطورون نتيجة اختبارات مقاعد البدلاء الأرضية والطيران ، بالإضافة إلى تشغيل هيكل الطائرة للمركبة الفضائية المدارية بوران بطبقة واقية من الحرارة وطائرة بعيدة المدى طيران، محركات سائلة قابلة لإعادة الاستخدام مثل RD-170 و RD-0120. وفقًا لنتائج البحث ، فإن تكلفة الصيانة والإصلاحات بعد الرحلة أقل من 30 في المائة من تكلفة تصنيع كتل الصواريخ الجديدة.
ومن الغريب أن فكرة إعادة الاستخدام ظهرت في العشرينات من القرن الماضي في ألمانيا ، وسحقتها معاهدة فرساي ، التي وحدت المجتمع التقني الأوروبي الذي استولت عليه حمى الصواريخ. في الرايخ الثالث في 20-1932 ، تحت قيادة Eigen Senger ، تم تطوير مشروع قاذفة صاروخية بنجاح. كان من المفترض أن تصنع طائرة ، باستخدام عربة إطلاق سكة حديد ، من شأنها أن تتسارع إلى سرعة عالية ، ثم تشغل محركها الصاروخي الخاص ، وترتفع خارج الغلاف الجوي ، حيث تقوم برحلة مرتدة في طبقات كثيفة من الغلاف الجوي وتصل بعيد المدى. كان من المفترض أن يبدأ الجهاز من أوروبا الغربية ويهبط على أراضي اليابان ، وكان يهدف إلى قصف الولايات المتحدة. توقفت التقارير الأخيرة عن هذا المشروع في عام 1942.
في الخمسينيات من القرن الماضي ، في الولايات المتحدة ، كانت بمثابة قوة دافعة لتطوير مشروع طائرة فضائية سبقت طائرة صاروخ Daina-Sor. في الاتحاد السوفيتي ، نظر ياكوفليف وميكويان ومياشيشيف في مقترحات لتطوير مثل هذه الأنظمة في عام 50 ، ولكن لم يتم تطويرها بسبب عدد من الصعوبات المرتبطة بالتنفيذ الفني.
مع التطور السريع لتكنولوجيا الصواريخ في أواخر الأربعينيات وأوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، اختفت الحاجة إلى إكمال العمل على قاذفة صاروخية مأهولة. في صناعة الصواريخ ، تم تشكيل اتجاه صواريخ كروز الباليستية ، والتي ، بناءً على المفهوم العام لاستخدامها ، وجدت مكانها في نظام الدفاع العام لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية.
لكن في الولايات المتحدة ، تم دعم العمل البحثي على الطائرة الصاروخية من قبل الجيش. في ذلك الوقت ، كان يُعتقد أن الطائرات التقليدية أو المقذوفات التي تعمل بالطاقة النفاثة هي أفضل وسيلة لإيصال الشحنات إلى أراضي العدو. ولدت المشاريع في إطار برنامج نافاجو الصاروخي الانزلاقي. واصلت شركة Bell Aircraft البحث عن طائرة الفضاء من أجل استخدامها ليس كمفجر ، ولكن كمركبة استطلاع. في عام 1960 ، تم توقيع عقد مع شركة Boeing لتطوير طائرة الاستطلاع الصاروخية Daina-Sor ، والتي كان من المفترض أن يتم إطلاقها بواسطة صاروخ Titan-3.
ومع ذلك ، عاد اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية إلى فكرة الطائرات الفضائية في أوائل الستينيات وأطلق العمل في مكتب تصميم ميكويان على مشروعين للمركبات شبه المدارية في وقت واحد. الأول مخصص لطائرة مسرعة ، والثاني لصاروخ سويوز بطائرة مدارية. نظام الفضاء على مرحلتين كان يسمى "Spiral" أو مشروع "60/50".
تم إطلاق المركبة الفضائية المدارية من مؤخرة طائرة حاملة قوية من طراز Tu-95K على ارتفاع شاهق. وصلت الطائرة الصاروخية "لولبية" على محركات صواريخ سائلة إلى مدار قريب من الأرض ، ونفذت الأعمال المخطط لها هناك وعادت إلى الأرض ، وحلقت في الغلاف الجوي. كانت وظائف هذه المركبة الفضائية الطائرة المدمجة أوسع بكثير من مجرد العمل في المدار. قام النموذج الكامل للطائرة الصاروخية بعدة رحلات جوية في الغلاف الجوي.
نص المشروع السوفيتي على إنشاء جهاز يزن أكثر من 10 أطنان بألواح قابلة للطي. نسخة تجريبية من الجهاز في عام 1965 كانت جاهزة للرحلة الأولى كنظير دون سرعة الصوت. لحل مشاكل التأثيرات الحرارية على الهيكل أثناء الطيران وإمكانية التحكم في الجهاز بسرعات دون سرعة الصوت وفوق سرعة الصوت ، تم بناء نماذج طيران أطلق عليها اسم "بور". أجريت اختباراتهم في 1969-1973. أدت الدراسة العميقة للنتائج التي تم الحصول عليها إلى الحاجة إلى إنشاء نموذجين: "Bor-4" و "Bor-5". ومع ذلك ، فإن الوتيرة المتسارعة للعمل في برنامج مكوك الفضاء ، والأهم من ذلك ، النجاحات التي لا يمكن إنكارها للأمريكيين في هذا المجال ، تتطلب تعديل الخطط السوفيتية.
بشكل عام ، لا تعد معدات الفضاء القابلة لإعادة الاستخدام للمطورين المحليين شيئًا جديدًا وغير معروف بأي حال من الأحوال. مع الأخذ في الاعتبار تسريع البرامج لبناء أنظمة الأقمار الصناعية والاتصالات بين الكواكب واستكشاف الفضاء السحيق ، يمكننا التحدث بثقة عن الحاجة إلى إنشاء مركبات إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام بدقة ، بما في ذلك مركبات الإطلاق الثقيلة.
بشكل عام ، فإن خطط تطوير الصاروخ الروسي الثقيل متفائلة للغاية. في منتصف شهر مايو ، حدد أوليغ أوستابينكو أن برنامج الفضاء الفيدرالي للفترة 2016-2025 سيظل يوفر تصميم مركبة إطلاق ثقيلة للغاية بسعة حمولة تصل إلى 70-80 طنًا. لم تتم الموافقة على PCF حتى الآن ، ويجري تشكيله. واكد رئيس روسكوزموس "سننشره في المستقبل القريب".
اليوم ، الاختراق إلى الفضاء السحيق ، المعلن عنه في برامج الفضاء المتقدمة الروسية والأمريكية ، مثل الأنشطة في الفضاء القريب من الأرض ، يرتبط ارتباطًا وثيقًا بإنشاء أنظمة نقل موثوقة واقتصادية ومتعددة الوظائف. علاوة على ذلك ، يجب أن تكون مناسبة لحل مجموعة واسعة جدًا من المهام المدنية والعسكرية. على ما يبدو ، يجب على روسيا الانتباه إلى إنشاء مركبات فضائية ثقيلة قابلة لإعادة الاستخدام.
اليوم ، أعاد الفكر الفضائي الروسي توجيه نفسه بالكامل نحو الرحلات الاستكشافية بعيدة المدى. نحن نتحدث عن استكشاف القمر على مراحل - وهو برنامج لم تتم إعادته منذ 40 عامًا. على المدى الطويل - الرحلات المأهولة إلى المريخ. في هذه الحالة ، لن نناقش البرامج المذكورة أعلاه ، لكننا نلاحظ أنه من المستحيل الاستغناء عن مركبات الإطلاق الثقيلة القادرة على إطلاق مئات الأطنان من الحمولة في مدار منخفض.
أنجارا وينيسي
الجانب العسكري لن يذهب إلى أي مكان أيضا. سيكون العنصر الأساسي لنظام الدفاع الصاروخي الأمريكي ، الذي أصبح بالفعل حقيقة واقعة ، نظام نقل قادرًا على إيصال العديد من منصات القتال والأقمار الصناعية للمراقبة والتحكم إلى مدار الأرض. كما يجب أن تضمن الصيانة الوقائية وإصلاح هذه الأجهزة مباشرة في الفضاء.
بشكل عام ، تم تصميم نظام من إمكانيات الطاقة الهائلة. بعد كل شيء ، منصة قتالية واحدة فقط مع ليزر فلوريد الهيدروجين بقوة 60 ميغاواط لها كتلة تقدر بـ 800 طن. لكن الكفاءة أسلحة يمكن أن تكون الطاقة الموجهة عالية فقط إذا تم نشر العديد من هذه المنصات في المدار. من الواضح أن إجمالي حجم التداول في السلسلة التالية من "حرب النجوم" سيصل إلى عشرات الآلاف من الأطنان ، والتي يجب تسليمها بشكل منهجي إلى الفضاء القريب من الأرض. لكن هذا ليس كل شيء.
اليوم ، تلعب مجمعات استطلاع الفضاء دورًا رئيسيًا في استخدام الأسلحة عالية الدقة على الأرض. هذا يجبر كل من الولايات المتحدة وروسيا على بناء وتحسين الأبراج المدارية باستمرار. علاوة على ذلك ، تتطلب المركبة الفضائية عالية التقنية في نفس الوقت توفير إصلاحها المداري.
لكن العودة إلى موضوع القمر. في نهاية شهر كانون الثاني (يناير) ، عندما بدت خطط دراسة شاملة للقمر مع احتمال نشر قاعدة صالحة للسكن بالحجم الكامل ، تحدث فيتالي لوبوتا ، رئيس شركة الفضاء الوطنية إنيرجيا ، عن إمكانية الطيران إلى القمر من حيث من مركبات الإطلاق.
إرسال بعثات إلى القمر أمر مستحيل دون إنشاء مركبات إطلاق ثقيلة للغاية بسعة حمولة تتراوح بين 74 و 140 طناً ، في حين أن أقوى صاروخ روسي ، بروتون ، يضع 23 طناً في المدار. "للطيران إلى القمر والعودة ، تحتاج إلى إطلاق ثنائي - صاروخان بسعة 75 طنًا ، رحلة إطلاق واحدة إلى القمر والعودة بدون هبوط - 130-140 طنًا. إذا أخذنا صاروخًا يبلغ وزنه 75 طنًا كقاعدة ، فإن المهمة العملية إلى القمر مع الهبوط هي مخطط ثماني عمليات إطلاق. قال لوبوتا ، متحدثًا في القراءات الملكية في جامعة بومان الحكومية التقنية في موسكو: "إذا كانت قدرة استيعاب الصاروخ أقل من 75 طنًا ، كما يقترحون - 25-30 طنًا ، فإن حتى استكشاف القمر يتحول إلى عبثية".
تحدث دينيس ليسكوف ، وزير الدولة ونائب رئيس روسكوزموس ، عن الحاجة إلى امتلاك ناقلة ثقيلة في منتصف مايو. وذكر أن روسكوزموس في الوقت الحالي ، بالاشتراك مع أكاديمية العلوم الروسية ، تعد برنامجًا لاستكشاف الفضاء ، والذي سيصبح جزءًا لا يتجزأ من برنامج الفضاء الفيدرالي الروسي القادم للفترة 2016-2025. "للحديث حقًا عن رحلة إلى القمر ، نحتاج إلى حاملة ثقيلة للغاية بحمولة تصل إلى حوالي 80 طنًا. الآن هذا المشروع قيد التطوير ، في المستقبل القريب سنقوم بإعداد الوثائق اللازمة لتقديمها إلى الحكومة ، "شدد ليسكوف.حتى الآن ، أكبر صاروخ روسي قيد التشغيل هو Proton ، حيث تبلغ حمولته 23 طنًا في مدار منخفض و 3,7 طن في مدار ثابت بالنسبة للأرض. تعمل روسيا حاليًا على تطوير عائلة Angara من الصواريخ بسعة حمولة تتراوح من 1,5 إلى 35 طنًا. لسوء الحظ ، أصبح إنشاء هذه المعدات بناءًا حقيقيًا طويل الأجل وتم تأجيل الإطلاق الأول لسنوات عديدة ، بما في ذلك بسبب الخلافات مع كازاخستان. من المتوقع الآن أن تظل Angara تطير في أوائل الصيف من قاعدة بليسيتسك الفضائية في تخطيط خفيف. وفقًا لرئيس Roscosmos ، هناك خطط لإنشاء نسخة ثقيلة من Angara ، قادرة على إطلاق حمولة تزن 25 طنًا في مدار منخفض.
لكن هذه المؤشرات ، كما نرى ، بعيدة كل البعد عن أن تكون كافية لتنفيذ برنامج الرحلات الجوية بين الكواكب واستكشاف الفضاء السحيق. في القراءات الملكية ، قال رئيس روسكوزموس ، أوليغ أوستابينكو ، إن الحكومة تعد اقتراحًا لتطوير صاروخ فائق الثقل قادر على إطلاق شحنة تزن أكثر من 160 طناً في مدار منخفض. "هذا تحد حقيقي. وقال أوستابينكو من حيث الأعداد الأعلى.
من الصعب تحديد متى ستتحقق هذه الخطط. ومع ذلك ، فإن صناعة الصواريخ المحلية لديها احتياطي معين لإنشاء النقل الفضائي الثقيل. في أواخر الثمانينيات ، كان من الممكن إنشاء مركبة إطلاق سائلة ثقيلة Energia ، قادرة على إطلاق حمولة تصل إلى 80 طنًا في مدار منخفض. إذا لم يكن من الممكن التحدث عن الإنعاش الكامل لهذا البرنامج ، فهناك بالتأكيد تصميمات مسودة لناقل ثقيل يعتمد على Energia.
على الصاروخ الجديد ، يمكنك استخدام الجزء الرئيسي من Energia - RD-0120 LRE الذي يعمل بنجاح. في الواقع ، يوجد مشروع لصاروخ ثقيل يستخدم هذه المحركات في مركز خرونيتشيف الفضائي ، وهو المنظمة الرائدة لإنتاج مركبة الإطلاق الثقيلة الوحيدة لدينا ، بروتون.
نحن نتحدث عن نظام النقل Yenisei-5 ، الذي بدأ تطويره في عام 2008. من المفترض أن الصاروخ الذي يبلغ طوله 75 مترًا سيتم تجهيزه بالمرحلة الأولى بثلاثة محركات صاروخية تعمل بالوقود السائل تعمل بالأكسجين والهيدروجين RD-0120 ، والتي أطلق إنتاجها مكتب تصميم فورونيج للأتمتة الكيميائية في عام 1976. وفقًا لمتخصصي مركز Khrunichev ، لن يكون من الصعب استعادة هذا البرنامج ، وفي المستقبل يمكن إعادة استخدام هذه المحركات.
ومع ذلك ، بالإضافة إلى المزايا الواضحة ، فإن "Yenisei" لها عيب مهم ، بصراحة ، اليوم لا يمكن إصلاحه - أبعاد. الحقيقة هي أنه وفقًا للخطط ، فإن الحمل الرئيسي لعمليات الإطلاق المستقبلية سوف يقع على قاعدة فوستوشني الفضائية التي يتم بناؤها في الشرق الأقصى. على أي حال ، من المفترض أن يتم إرسال ناقلات واعدة ثقيلة وفائقة الثقل إلى الفضاء من هناك.
يبلغ قطر المرحلة الأولى من صاروخ Yenisei-5 4,1 متر ولا يسمح بنقله بالسكك الحديدية ، على الأقل بدون تحديث كبير الحجم ومكلف للغاية للبنية التحتية للطرق. بسبب مشاكل النقل ، كان من الضروري في وقت ما فرض قيود على قطر مراحل مسيرة صاروخ Rus-M ، الذي ظل على لوحات الرسم.
بالإضافة إلى مركز Khrunichev الفضائي ، شاركت Rocket and Space Corporation (RKK) Energia أيضًا في تطوير مركبة إطلاق ثقيلة. في عام 2007 ، اقترحوا مشروعًا لحاملة تستخدم جزئيًا تصميم صاروخ Energia. تم وضع الحمولة في الصاروخ الجديد فقط في الجزء العلوي ، وليس في الحاوية الجانبية ، مثل سابقتها.
المنفعة والنفع
الأمريكيون ، بالطبع ، ليسوا مرسومًا لنا ، لكن نقلهم الثقيل ، الذي وصل تطويره بالفعل إلى خط النهاية ، يعني استخدامًا جزئيًا قابلاً لإعادة الاستخدام. في وقت مبكر من هذا الصيف ، تخطط شركة سبيس إكس الخاصة لإطلاق أول إطلاق لمركبة الإطلاق فالكون الثقيلة الجديدة ، والتي ستكون أكبر صاروخ يتم إطلاقه منذ عام 1973. أي منذ وقت البرنامج القمري الأمريكي مع إطلاق مركبة الإطلاق العملاقة Saturn-5 ، التي أنشأها والد مركبات الإطلاق الأمريكية ، Wernher von Braun. ولكن إذا كان هذا الصاروخ مخصصًا حصريًا لنقل الرحلات الاستكشافية إلى القمر وكان يمكن التخلص منه ، فيمكن استخدام الصاروخ الجديد بالفعل في رحلات المريخ. بالإضافة إلى ذلك ، من المخطط العودة إلى خطوات مسيرة الأرض مثل صاروخ Falcon 9 v1.1 (R - قابل لإعادة الاستخدام ، قابل لإعادة الاستخدام).
المكوكات الفضائية مطلوبة مرة أخرى
تم تجهيز المرحلة الأولى من هذا الصاروخ بدعامات هبوط تستخدم لتثبيت الصاروخ وهبوط سلس. بعد الانفصال ، تتباطأ المرحلة الأولى بإطلاق ثلاثة من المحركات التسعة لفترة وجيزة لضمان إعادة الدخول بسرعة معقولة. بالفعل بالقرب من السطح ، يتم تشغيل المحرك المركزي ، والمرحلة جاهزة للقيام بهبوط ناعم.
كتلة الحمولة التي يمكن لصاروخ فالكون هيفي رفعها هي 52،616 كيلوغرام ، وهذا يعادل ضعف ما تستطيع الصواريخ الثقيلة الأخرى رفعه - أميركان دلتا XNUMX ثقيل وأريان الأوروبية وصواريخ لونج مارش الصينية.
إن قابلية إعادة الاستخدام ، بالطبع ، مفيدة في ظل ظروف العمل الفضائي عالي التردد. أظهرت الدراسات أن استخدام المجمعات التي يمكن التخلص منها هو أكثر ربحية من نظام النقل القابل لإعادة الاستخدام في البرامج بمعدل لا يزيد عن خمس عمليات إطلاق في السنة ، بشرط أن يكون عزل الأرض تحت حقول الخريف للأجزاء المنفصلة مؤقتًا ، وليس دائم ، مع إمكانية إخلاء السكان والمواشي والمعدات من المناطق الخطرة.
يرجع هذا الحجز إلى حقيقة أن تكلفة تنفير الأرض لم تؤخذ في الاعتبار أبدًا في الحسابات ، لأنه حتى وقت قريب ، لم يتم تعويض الخسائر بسبب الرفض أو حتى الإخلاء المؤقت ولا يزال من الصعب حسابها. وهم يشكلون جزءًا كبيرًا من تكلفة تشغيل أنظمة الصواريخ. مع مقياس برنامج يزيد عن 75 عملية إطلاق على مدار 15 عامًا ، تتمتع الأنظمة القابلة لإعادة الاستخدام بميزة ، ويزداد التأثير الاقتصادي لاستخدامها مع زيادة العدد.
بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي الانتقال من الوسائل التي يمكن التخلص منها لإطلاق الحمولات الثقيلة إلى تلك القابلة لإعادة الاستخدام إلى انخفاض كبير في إنتاج المعدات. وبالتالي ، عند استخدام نظامين بديلين في برنامج فضائي واحد ، يتم تقليل العدد المطلوب من الكتل بمقدار أربع إلى خمس مرات ، وأجسام الوحدة المركزية - بمقدار 50 ، والمحركات السائلة للمرحلة الثانية - بمقدار تسع مرات. وبالتالي ، فإن الوفورات الناتجة عن انخفاض حجم الإنتاج عند استخدام مركبة إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام تساوي تقريبًا تكلفة إنشائها.
بالعودة إلى الاتحاد السوفيتي ، تم إجراء حسابات لتكاليف صيانة وإصلاح وترميم الأنظمة القابلة لإعادة الاستخدام بعد الرحلة. استخدمنا البيانات الفعلية المتاحة التي حصل عليها المطورون نتيجة اختبارات مقاعد البدلاء الأرضية والطيران ، بالإضافة إلى تشغيل هيكل الطائرة للمركبة الفضائية المدارية بوران بطبقة واقية من الحرارة وطائرة بعيدة المدى طيران، محركات سائلة قابلة لإعادة الاستخدام مثل RD-170 و RD-0120. وفقًا لنتائج البحث ، فإن تكلفة الصيانة والإصلاحات بعد الرحلة أقل من 30 في المائة من تكلفة تصنيع كتل الصواريخ الجديدة.
ومن الغريب أن فكرة إعادة الاستخدام ظهرت في العشرينات من القرن الماضي في ألمانيا ، وسحقتها معاهدة فرساي ، التي وحدت المجتمع التقني الأوروبي الذي استولت عليه حمى الصواريخ. في الرايخ الثالث في 20-1932 ، تحت قيادة Eigen Senger ، تم تطوير مشروع قاذفة صاروخية بنجاح. كان من المفترض أن تصنع طائرة ، باستخدام عربة إطلاق سكة حديد ، من شأنها أن تتسارع إلى سرعة عالية ، ثم تشغل محركها الصاروخي الخاص ، وترتفع خارج الغلاف الجوي ، حيث تقوم برحلة مرتدة في طبقات كثيفة من الغلاف الجوي وتصل بعيد المدى. كان من المفترض أن يبدأ الجهاز من أوروبا الغربية ويهبط على أراضي اليابان ، وكان يهدف إلى قصف الولايات المتحدة. توقفت التقارير الأخيرة عن هذا المشروع في عام 1942.
في الخمسينيات من القرن الماضي ، في الولايات المتحدة ، كانت بمثابة قوة دافعة لتطوير مشروع طائرة فضائية سبقت طائرة صاروخ Daina-Sor. في الاتحاد السوفيتي ، نظر ياكوفليف وميكويان ومياشيشيف في مقترحات لتطوير مثل هذه الأنظمة في عام 50 ، ولكن لم يتم تطويرها بسبب عدد من الصعوبات المرتبطة بالتنفيذ الفني.
مع التطور السريع لتكنولوجيا الصواريخ في أواخر الأربعينيات وأوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، اختفت الحاجة إلى إكمال العمل على قاذفة صاروخية مأهولة. في صناعة الصواريخ ، تم تشكيل اتجاه صواريخ كروز الباليستية ، والتي ، بناءً على المفهوم العام لاستخدامها ، وجدت مكانها في نظام الدفاع العام لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية.
لكن في الولايات المتحدة ، تم دعم العمل البحثي على الطائرة الصاروخية من قبل الجيش. في ذلك الوقت ، كان يُعتقد أن الطائرات التقليدية أو المقذوفات التي تعمل بالطاقة النفاثة هي أفضل وسيلة لإيصال الشحنات إلى أراضي العدو. ولدت المشاريع في إطار برنامج نافاجو الصاروخي الانزلاقي. واصلت شركة Bell Aircraft البحث عن طائرة الفضاء من أجل استخدامها ليس كمفجر ، ولكن كمركبة استطلاع. في عام 1960 ، تم توقيع عقد مع شركة Boeing لتطوير طائرة الاستطلاع الصاروخية Daina-Sor ، والتي كان من المفترض أن يتم إطلاقها بواسطة صاروخ Titan-3.
ومع ذلك ، عاد اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية إلى فكرة الطائرات الفضائية في أوائل الستينيات وأطلق العمل في مكتب تصميم ميكويان على مشروعين للمركبات شبه المدارية في وقت واحد. الأول مخصص لطائرة مسرعة ، والثاني لصاروخ سويوز بطائرة مدارية. نظام الفضاء على مرحلتين كان يسمى "Spiral" أو مشروع "60/50".
تم إطلاق المركبة الفضائية المدارية من مؤخرة طائرة حاملة قوية من طراز Tu-95K على ارتفاع شاهق. وصلت الطائرة الصاروخية "لولبية" على محركات صواريخ سائلة إلى مدار قريب من الأرض ، ونفذت الأعمال المخطط لها هناك وعادت إلى الأرض ، وحلقت في الغلاف الجوي. كانت وظائف هذه المركبة الفضائية الطائرة المدمجة أوسع بكثير من مجرد العمل في المدار. قام النموذج الكامل للطائرة الصاروخية بعدة رحلات جوية في الغلاف الجوي.
نص المشروع السوفيتي على إنشاء جهاز يزن أكثر من 10 أطنان بألواح قابلة للطي. نسخة تجريبية من الجهاز في عام 1965 كانت جاهزة للرحلة الأولى كنظير دون سرعة الصوت. لحل مشاكل التأثيرات الحرارية على الهيكل أثناء الطيران وإمكانية التحكم في الجهاز بسرعات دون سرعة الصوت وفوق سرعة الصوت ، تم بناء نماذج طيران أطلق عليها اسم "بور". أجريت اختباراتهم في 1969-1973. أدت الدراسة العميقة للنتائج التي تم الحصول عليها إلى الحاجة إلى إنشاء نموذجين: "Bor-4" و "Bor-5". ومع ذلك ، فإن الوتيرة المتسارعة للعمل في برنامج مكوك الفضاء ، والأهم من ذلك ، النجاحات التي لا يمكن إنكارها للأمريكيين في هذا المجال ، تتطلب تعديل الخطط السوفيتية.
بشكل عام ، لا تعد معدات الفضاء القابلة لإعادة الاستخدام للمطورين المحليين شيئًا جديدًا وغير معروف بأي حال من الأحوال. مع الأخذ في الاعتبار تسريع البرامج لبناء أنظمة الأقمار الصناعية والاتصالات بين الكواكب واستكشاف الفضاء السحيق ، يمكننا التحدث بثقة عن الحاجة إلى إنشاء مركبات إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام بدقة ، بما في ذلك مركبات الإطلاق الثقيلة.
بشكل عام ، فإن خطط تطوير الصاروخ الروسي الثقيل متفائلة للغاية. في منتصف شهر مايو ، حدد أوليغ أوستابينكو أن برنامج الفضاء الفيدرالي للفترة 2016-2025 سيظل يوفر تصميم مركبة إطلاق ثقيلة للغاية بسعة حمولة تصل إلى 70-80 طنًا. لم تتم الموافقة على PCF حتى الآن ، ويجري تشكيله. واكد رئيس روسكوزموس "سننشره في المستقبل القريب".
معلومات