Kosmosni zabt etish insoniyatning eng muhim va davriy yutuqlaridan biriga aylandi. Uchirish moslamalari va ularni ishga tushirish uchun infratuzilmani yaratish dunyoning etakchi davlatlaridan katta kuch talab qildi. Bizning zamonamizda, kosmosga o'nlab parvozlarni amalga oshirishga qodir bo'lgan, to'liq qayta ishlatiladigan raketalarni yaratish tendentsiyasi mavjud. Ularning rivojlanishi va ishlashi hali ham katta resurslarni talab qiladi, ularni faqat shtatlar yoki yirik korporatsiyalar ajratishi mumkin (yana, davlat ko'magida).
XXI asrning boshlarida elektron komponentlarning takomillashtirilishi va miniatyuralanishi massasi 1-100 oralig'ida bo'lgan kichik o'lchamli yo'ldoshlarni ("mikrosatellitlar" va "nanoso'ldoshlar" deb nomlangan) yaratishga imkon berdi. kg. Yaqinda biz "pikosatellitlar" (vazni 100 g dan 1 kg gacha) va "femto yo'ldoshlar" (vazni 100 g dan kam) haqida gapirayapmiz. Bunday sun'iy yo'ldoshlarni turli xaridorlarning guruh yuklari sifatida yoki "katta" kosmik kemalarga (SC) o'tuvchi yuk sifatida uchirish mumkin. Bu ishga tushirish usuli har doim ham qulay emas, chunki nanosatellit ishlab chiqaruvchilari (bundan keyin biz ulkan kichik kosmik kemalarning barcha o'lchamlari uchun ushbu belgidan foydalanamiz) xaridorlarning asosiy yukni ishga tushirish jadvaliga moslashishi kerak. orbitadagi farqlar.
Bu og'irligi taxminan 1-100 kg bo'lgan kosmik kemalarni uchirishga qodir bo'lgan ultra kichik raketalarga talabning paydo bo'lishiga olib keldi.
DARPA va KB "MiG"
Erdan, havodan va dengizdan uchiriladigan juda yengil tashuvchi raketalarning ko'plab loyihalari bor edi va ishlab chiqilmoqda. Xususan, Amerikaning DARPA agentligi ultra kichik kosmik kemalarni tez uchirish muammosi ustida faol ish olib bordi. Xususan, 2012 yilda ishga tushirilgan ALASA loyihasini esga olish mumkin, uning doirasida F-15E qiruvchisidan kichik vaznli raketani yaratish va og'irligi 45 kg gacha bo'lgan yo'ldoshlarni past orbitaga uchirish rejalashtirilgan edi. (LEO).
Raketaga o'rnatilgan raketa dvigateli monopropilen, azot oksidi va atsetilenni o'z ichiga olgan NA-7 monopropellantida ishlashi kerak edi. Ishga tushirish qiymati 1 million dollardan oshmasligi kerak edi. Ehtimol, aynan yoqilg'i bilan bog'liq muammolar, xususan, o'z -o'zidan yonishi va portlash tendentsiyasi bilan, bu loyihaga nuqta qo'yilgan.
Shunga o'xshash loyiha Rossiyada ishlab chiqilgan. 1997 yilda MiG konstruktorlik byurosi "KazKosmos" (Qozog'iston) bilan birgalikda konvertatsiya qilingan MiG-31I tutuvchi (Ishim) yordamida foydali yukni (PN) ishga tushirish tizimini ishlab chiqara boshladi. Loyiha MiG-31D sun'iy yo'ldoshga qarshi modifikatsiyasini yaratish asoslari asosida ishlab chiqilgan.
Taxminan 17000 metr balandlikda va 3000 km / soat tezlikda uch bosqichli raketa 300 kilometr balandlikdagi orbitaga 160 kg og'irlikdagi yukni, 120 kg og'irlikdagi yukni esa orbitaga chiqarishi kerak edi. 600 kilometr balandlikda.
90 -yillarning oxiri va 2000 -yillarning boshlarida Rossiyadagi og'ir moliyaviy ahvol ushbu loyihani metallda amalga oshirishga imkon bermadi, garchi rivojlanish jarayonida texnik to'siqlar paydo bo'lishi mumkin.
Ultra yengil tashuvchi raketalarning boshqa ko'plab loyihalari bor edi. Ularning ajralib turadigan xususiyati shtat tuzilmalari yoki yirik (amalda "shtat") korporatsiyalar tomonidan loyihalarni ishlab chiqish deb hisoblanishi mumkin. Qirg'inlar, bombardimonchilar yoki og'ir transport samolyotlari kabi murakkab va qimmat platformalarni tez -tez uchirish platformasi sifatida ishlatish kerak edi.
Bularning barchasi komplekslarni ishlab chiqishni murakkablashtirdi va narxini oshirdi, endi esa juda yengil tashuvchi raketalarni yaratishda etakchilik xususiy kompaniyalar qo'liga o'tdi.
Raketa laboratoriyasi
Ultra yengil raketalarning eng muvaffaqiyatli va taniqli loyihalaridan biri Amerika-Yangi Zelandiya Rocket Lab kompaniyasining "Elektron" raketasi hisoblanadi. Massasi 12550 kg bo'lgan bu ikki bosqichli raketa 250 kg PS yoki 150 kg PS ni quyosh sinxron orbitasiga (SSO) 500 kilometr balandlikdagi LEOga uchirishga qodir. Kompaniya yiliga 130 tagacha raketa uchirishni rejalashtirmoqda.
Raketaning dizayni uglerod tolasidan qilingan; yonilg'i-kerosin + kislorodli suyuq yoqilg'i reaktiv dvigatellari (LRE) ishlatiladi. Dizayn narxini soddalashtirish va kamaytirish uchun u lityum-polimer batareyalardan quvvat manbai, pnevmatik boshqaruv tizimlari va siqilgan geliyda ishlaydigan tanklardan yoqilg'ini almashtirish tizimi sifatida foydalanadi. Suyuq dvigatelli raketa dvigatellari va boshqa raketa komponentlarini ishlab chiqarishda qo'shimchali texnologiyalar faol qo'llaniladi.
Ta'kidlash joizki, Rocket Lab-dan birinchi raketa 2 kg yukni taxminan 120 kilometr balandlikka ko'tarishga qodir bo'lgan Kosmos-1 meteorologik raketasi (Maori tilida Atea-1) bo'lgan.
Lin sanoat
Rocket Lab rus tilidagi "analogi" ni "Lin Industrial" kompaniyasi deb atash mumkin, u 100 km balandlikka chiqa oladigan eng oddiy suborbital raketa uchun loyihalarni ishlab chiqadi va LEO va SSOga yuk tashish uchun mo'ljallangan transport vositalarini ishga tushiradi.
Suborbital raketalar bozorida (birinchi navbatda meteorologik va geofizik raketalar kabi) qattiq yonilg'i dvigatellari bilan ishlaydigan echimlar ustunlik qilsa -da, Lin Industrial o'zining suborbital raketasini kerosin va vodorod peroksid bilan ishlaydigan suyuq yonilg'i -raketa dvigatellari asosida qurmoqda. Bu, ehtimol, Lin Industrial o'zining asosiy rivojlanish yo'nalishini uchiruvchi raketani orbitaga tijoratli uchirishda ko'radi va suyuq harakatlanuvchi suborbital raketa texnik echimlarni ishlab chiqish uchun ko'proq ishlatiladi.
Lin Industrial kompaniyasining asosiy loyihasi - Taimyr ultralight raketasi. Dastlab, loyihada modullarning ketma-ket parallel joylashtirilgan modulli sxemasi ko'zda tutilgan bo'lib, u og'irligi 10 dan 180 kg gacha bo'lgan yukni LEO ga chiqarish imkoniyatiga ega raketa tashuvchi raketa yaratishga imkon beradi. Uchiriladigan raketaning minimal massasining o'zgarishi universal raketa bo'linmalari (URB-1, URB-2 va URB-3) va uchinchi bosqichli RB-2 raketa birliklari sonini o'zgartirish orqali ta'minlanishi kerak edi.
Taimir raketasining dvigatellari kerosin va konsentrlangan vodorod peroksidda ishlashi kerak; yonilg'i siqilgan geliy bilan almashtirilishi kerak. Dizaynda kompozit materiallardan, jumladan, uglerod tolasi bilan mustahkamlangan plastmassalardan va 3D bosma komponentlardan keng foydalanish ko'zda tutilgan.
Keyinchalik Lin Industrial kompaniyasi modulli sxemadan voz kechdi - uchirish moslamasi ikki bosqichli bo'lib, ketma -ket ketma -ket joylashtirildi, natijada Taimyr raketasining ko'rinishi Electron raketasining ko'rinishiga o'xshay boshladi. Raketa laboratoriyasi. Shuningdek, siqilgan geliydagi joy almashish tizimi batareyalar bilan ishlaydigan elektr nasoslar yordamida yonilg'i bilan ta'minlandi.
Taimyr LV -ning birinchi ishga tushirilishi 2023 yilga rejalashtirilgan.
IHI aerokosmik
Ultra yengil tashuvchi eng qiziqarli raketalardan biri bu S-520 geofizik raketasi asosida IHI Aerospace tomonidan ishlab chiqarilgan, uch bosqichli bortli yadroli SS-520 raketasi, uchinchi bosqichni qo'shish va bort tizimlarini moslashtirish. SS-520 raketasining balandligi 9,54 metr, diametri 0,54 metr, uchirish og'irligi 2600 kg. LEOga etkazib beriladigan yuk massasi taxminan 4 kg.
Birinchi bosqich korpusi yuqori quvvatli po'latdan, ikkinchi bosqich uglerodli tolali kompozitdan, bosh pardasi shisha tolali shishadan qilingan. Uch bosqich ham qattiq yoqilg'idir. SS-520 LV boshqaruv tizimi vaqti-vaqti bilan birinchi va ikkinchi bosqichlarni ajratish paytida yoqiladi, qolgan vaqtda esa raketa aylanish orqali barqarorlashadi.
2018 yil 3-fevralda SS-520-4 LV 3 kg og'irlikdagi TRICOM-1R kublarini muvaffaqiyatli ishga tushirdi, bu iste'molchi elektron komponentlaridan kosmik kemalar yaratish imkoniyatini namoyish etish uchun mo'ljallangan. Uchish paytida SS-520-4 LV dunyodagi eng kichik raketa edi, u Ginnes rekordlar kitobiga kiritilgan.
Qattiq harakatlanuvchi meteorologik va geofizik raketalar asosida ultra kichik raketalarni yaratish ancha istiqbolli yo'nalish bo'lishi mumkin. Bunday raketalarni parvarish qilish oson, ularni qisqa vaqt ichida uchirishga tayyorlashni ta'minlaydigan sharoitda uzoq vaqt saqlash mumkin.
Raketa dvigatelining narxi raketa narxining qariyb 50 foizini tashkil qilishi mumkin va hatto qo'shimchali texnologiyalardan foydalangan holda ham 30 foizdan kam ko'rsatkichga erishish mumkin emas. Qattiq yoqilg'i tashuvchi transport vositalarida kriogen oksidlovchi ishlatilmaydi, bu ishga tushirishdan oldin maxsus saqlash va yonilg'i quyish shartlarini talab qiladi. Shu bilan birga, qattiq yonilg'i quyish zaryadlarini ishlab chiqarish uchun kerakli konfiguratsiyadagi yoqilg'i zaryadlarini "bosib chiqarish" imkonini beruvchi qo'shimcha texnologiyalar ham ishlab chiqilmoqda.
Ultra yengil tashuvchi raketalarning ixcham o'lchamlari ularni tashishni soddalashtiradi va kerakli orbital moyillikni olish uchun sayyoramizning turli nuqtalaridan uchishga imkon beradi. Ultra yengil tashuvchi raketalar uchun "katta" raketalarga qaraganda ancha oddiy uchirish platformasi talab qilinadi, bu esa uni mobil qiladi.
Rossiyada bunday raketalarning loyihalari bormi va ular qanday asosda amalga oshirilishi mumkin?
SSSRda ko'p miqdordagi meteorologik raketalar ishlab chiqarildi-MR-1, MMP-05, MMP-08, M-100, M-100B, M-130, MMP-06, MMP-06M, MR-12, MR -20 va geofizik raketalar-R-1A, R-1B, R-1V, R-1E, R-1D, R-2A, R-11A, R-5A, R-5B, R-5V, "Vertikal", K65UP, MR-12, MR-20, MN-300, 1Ya2TA. Ushbu dizaynlarning aksariyati ballistik raketalar yoki raketalarga qarshi raketalarning harbiy rivojlanishiga asoslangan edi. Atmosferaning yuqori qatlamlarini faol tadqiq qilish yillarida uchirish soni yiliga 600-700 raketaga etdi.
SSSR parchalangach, raketalarning uchirilishi va turlari tubdan kamaytirildi. Hozirgi vaqtda Roshydromet ikkita kompleksdan foydalanadi-NPO Tayfun / OKB Novator tomonidan ishlab chiqarilgan MN-300 raketasi bilan MR-30 va KBP AJ tomonidan ishlab chiqarilgan MERA meteorologik raketasi.
MR-30 (MN-300)
MR-30 kompleksining raketasi 50-150 kg ilmiy uskunani 300 kilometr balandlikka ko'tarishni ta'minlaydi. MN-300 raketasining uzunligi 8012 mm, diametri 445 mm, uchirish og'irligi 1558 kg. MN-300 raketasini bitta uchirish narxi 55-60 million rublga baholanmoqda.
MN-300 raketasi asosida ikkinchi bosqich va yuqori bosqichni (aslida uchinchi bosqich) qo'shib ultra kichik IR-300 raketasini yaratish imkoniyati ko'rib chiqilmoqda. Ya'ni, aslida, Yaponiyaning engil yengil SS-520 raketasini ishga tushirish tajribasini takrorlash taklif qilingan.
Shu bilan birga, ba'zi ekspertlar MN-300 raketasining maksimal tezligi taxminan 2000 m / s bo'lgani uchun, birinchi kosmik tezlikni taxminan 8000 m / s ga etkazish uchun raketani qo'yish kerak degan fikrni bildirishadi. orbitaga chiqish uchun, bu loyihaning asl nusxasini jiddiy qayta ko'rib chiqishni talab qilishi mumkin, bu aslida yangi mahsulotni ishlab chiqishdir, bu esa ishga tushirish narxining deyarli kattalik tartibida o'sishiga olib keladi va uni raqobatchilarga qaraganda foydasiz qiladi.
O'lchov
MERA meteorologik raketasi og'irligi 2-3 kg bo'lgan yukni 110 kilometr balandlikka ko'tarishga mo'ljallangan. MERA raketasining massasi 67 kg.
Bir qarashda, MERA meteorologik raketasi ultra yengil tashuvchi raketa yaratish uchun asos sifatida foydalanish uchun mutlaqo yaroqsiz, biroq ayni paytda bu nuqtai nazarga qarshi chiqishga imkon beradigan ba'zi nuanslar mavjud.
MERA meteorologik raketasi ikki bosqichli bikaliberdir va faqat birinchi bosqich tezlashuv funktsiyasini bajaradi, ikkinchisi-ajralishdan keyin inertiya bilan uchadi, bu esa bu kompleksni Tunguska zenit-raketali raketalariga (SAM) o'xshash qiladi. Pantsir zenit-raketa va to'p komplekslari (ZRPK). Aslida, ushbu komplekslarning havo hujumiga qarshi raketa tizimlari uchun raketalar asosida MERA meteorologik raketasi yaratildi.
Birinchi bosqich - bu qattiq yoqilg'i zaryadlangan kompozit korpus. 2,5 soniyada birinchi bosqich meteorologik raketani 5M tezlikka (tovush tezligi) tezlashtiradi, bu taxminan 1500 m / s. Birinchi bosqichning diametri 170 mm.
Kompozit materialni o'rash orqali yasalgan MERA meteorologik raketasining birinchi bosqichi juda yengil (xuddi shunday o'lchamdagi po'lat va alyuminiy konstruktsiyalarga nisbatan) - uning og'irligi atigi 55 kg. Bundan tashqari, uning narxi uglerod tolasidan tayyorlangan eritmalarga qaraganda ancha past bo'lishi kerak.
Shunga asoslanib, taxmin qilish mumkinki, MERA meteorologik raketasining birinchi bosqichi asosida ultra yengil tashuvchi raketalarning bosqichlarini shakllantirish uchun mo'ljallangan yagona raketa moduli (URM) ishlab chiqilishi mumkin
Aslida, bunday ikkita modul bo'ladi, ular mos ravishda atmosferada yoki vakuumda ishlash uchun optimallashtirilgan raketa dvigatelining uchidan farq qiladi. Hozirgi vaqtda "KBP" OAJ tomonidan o'rash usuli bilan ishlab chiqarilgan korpuslarning maksimal diametri 220 mm. Katta diametrli va uzunlikdagi kompozit korpuslarni ishlab chiqarishning texnik maqsadga muvofiqligi bo'lishi mumkin.
Boshqa tomondan, o'lchamlari Pantsir havo hujumidan mudofaa raketalari tizimi, Germes kompleksining boshqariladigan raketalari yoki MERA meteorologik raketalari uchun mo'ljallangan korpuslar ishlab chiqarish bo'lishi mumkin. bir xil turdagi mahsulotlarni ketma -ket chiqarish hajmini oshirish orqali bitta mahsulot tannarxini pasaytirish.
Ishga tushirish moslamasining bosqichlari URMdan olinishi kerak, parallel ravishda mahkamlanadi, shu bilan birga bosqichlarni ajratish ko'ndalang amalga oshiriladi - URMni bosqichda uzunlamasına ajratish ta'minlanmagan. Taxmin qilish mumkinki, bunday raketaning bosqichlari diametri kattaroq monoblok korpusga qaraganda katta parazit massaga ega bo'ladi. Bu qisman to'g'ri, lekin kompozitsion materiallardan yasalgan korpusning past og'irligi bu kamchilikni sezilarli darajada tekislashga imkon beradi. Ma'lum bo'lishicha, shunga o'xshash texnologiyadan foydalangan holda ishlab chiqarilgan katta diametrli korpus ishlab chiqarish ancha qiyinroq va qimmatroq bo'ladi, va uning devorlari ulangan URMlarga qaraganda strukturaning kerakli qattiqligini ta'minlash uchun ancha qalin bo'lishi kerak bo'ladi. paket bilan, natijada ko'p monoblok bo'ladi va paketli echimlar ikkinchisining arzon narxida solishtiriladi. Po'lat yoki alyuminiy monoblok korpusi qadoqlangan kompozit korpusdan og'irroq bo'lishi ehtimoli katta.
URMning parallel ulanishi pog'onaning yuqori va pastki qismlarida (URM tanasining torayish joylarida) joylashgan tekis kompozit frezelangan elementlar yordamida amalga oshirilishi mumkin. Agar kerak bo'lsa, kompozit materiallardan yasalgan qo'shimcha pardalardan foydalanish mumkin. Strukturadagi narxni pasaytirish uchun texnologik va arzon sanoat materiallari, yuqori quvvatli yopishtiruvchi vositalardan iloji boricha ko'proq foydalanish kerak.
Xuddi shunday, LV bosqichlari kompozit quvurli yoki mustahkamlovchi elementlar bilan bir-biriga ulanishi mumkin va strukturani ajratib bo'lmaydigan bo'lishi mumkin, bosqichlar ajratilganda yuk ko'taruvchi elementlar boshqariladigan usulda piro zaryadlari bilan yo'q qilinishi mumkin. Bundan tashqari, ishonchliligini oshirish uchun piro -zaryadlar qo'llab -quvvatlovchi strukturaning ketma -ket joylashgan bir nechta nuqtalarida joylashgan bo'lishi mumkin va ular yoqilganda elektr otashidan ham, yuqori bosqichli dvigatellarning olovidan to'g'ridan -to'g'ri yonishdan ham boshlanishi mumkin (tortishish uchun). agar elektr ateşleme ishlamasa, pastki bosqich).
Raketa tashuvchisi Yaponiyaning SS-520 ultralight raketasida bo'lgani kabi boshqarilishi mumkin. Pantsir havo hujumidan mudofaa raketa tizimiga o'rnatilgandek, radio qo'mondonlik boshqaruv tizimini o'rnatish variantini, hech bo'lmaganda uchish traektoriyasining bir qismida (va, ehtimol, barcha bosqichlarida) raketa tashishni to'g'rilash uchun ko'rib chiqish mumkin. parvoz). Ehtimol, bu bir martalik raketa bortidagi qimmatbaho uskunalar miqdorini kamaytiradi, uni "qayta ishlatiladigan" boshqaruv mashinasiga olib borish mumkin.
Taxmin qilish mumkinki, qo'llab -quvvatlovchi tuzilmani, biriktiruvchi elementlarni va boshqaruv tizimini hisobga olgan holda, yakuniy mahsulot bir necha kilogrammdan bir necha o'n kilogrammgacha bo'lgan yukni LEOga etkazib berishi mumkin (birlashtirilgan raketa modullari soniga qarab). bosqichda) va Yaponiya SS-LV. 520 rusumli va xorijiy kompaniyalar tomonidan ishlab chiqarilgan boshqa shunga o'xshash juda yengil tashuvchi raketalar bilan raqobatlashing.
Loyihani muvaffaqiyatli tijoratlashtirish uchun ultrabinafsha MERA-K uchirish moslamasini ishga tushirishning taxminiy qiymati 3,5 million dollardan oshmasligi kerak (bu SS-520 raketasining uchirish qiymati).
MERA-K tijorat dasturlaridan tashqari, kosmik kemalarni favqulodda olib chiqish uchun ham foydalanish mumkin, uning o'lchami va og'irligi ham asta-sekin kamayadi.
Shuningdek, MERA-K raketasini ishga tushirish jarayonida qo'lga kiritilgan ishlanmalar ilg'or qurollarni yaratish uchun ishlatilishi mumkin, masalan, uchirilish boshlanganidan keyin tashlanadigan ixcham planer shaklidagi an'anaviy o'q-doriga ega gipersonik kompleks. avtomobil traektoriyaning yuqori nuqtasiga.
