Texnologiyalar har doim asta -sekin, oddiydan murakkabgacha, tosh pichoqdan po'latgacha - va faqat shundan so'ng dasturlashtirilgan frezalash mashinasiga qadar rivojlanadi, deb ishoniladi. Biroq, kosmik raketaning taqdiri unchalik oson bo'lmagan. Oddiy, ishonchli bir bosqichli raketalarni yaratish uzoq vaqt davomida dizaynerlar qo'lidan kelmagan. Moddiy olimlar ham, dvigatel muhandislari ham taklif qila olmaydigan echimlar kerak edi. Hozirgacha uchirish moslamalari ko'p bosqichli va bir martalik bo'lib qoladi: nihoyatda murakkab va qimmat tizim bir necha daqiqa davomida ishlatiladi, shundan so'ng u tashlanadi
"Tasavvur qiling -a, har bir parvozdan oldin siz yangi samolyot yig'asiz: siz korpusni qanotlarga ulashingiz, elektr kabellarini yotqizishingiz, dvigatellarni o'rnatishingiz va qo'nganingizdan keyin uni poligonga yuborishingiz mumkin edi … Siz uzoqqa ucholmaysiz. bu ", dedi Davlat raketa markazini ishlab chiquvchilari. Makeyeva. «Ammo biz har safar yukni orbitaga yuborganimizda aynan shunday qilamiz. Albatta, har bir kishi yig'ilishni talab qilmaydigan, lekin kosmodromga etib kelgan, yonilg'i quyilgan va ishga tushirilgan ishonchli bir bosqichli "mashinaga" ega bo'lishni xohlardi. Va keyin qaytib keladi va yana boshlanadi - va yana "…
Yarim yo'lda
Umuman olganda, raketa dastlabki loyihalardan bir bosqichda o'tishga harakat qildi. Tsiolkovskiyning dastlabki eskizlarida aynan shunday tuzilmalar paydo bo'ladi. U XX asr boshidagi texnologiyalar bu oddiy va oqlangan echimni amalga oshirishga imkon bermasligini anglab, keyinchalik bu g'oyadan voz kechdi. O'tgan asrning 60-yillarida bir bosqichli tashuvchilarga qiziqish yana paydo bo'ldi va bunday loyihalar okeanning har ikki tomonida ishlab chiqildi. 1970-yillarga kelib, Amerika Qo'shma Shtatlari bir bosqichli raketalar SASSTO, Feniks va Saturn V uchirish moslamasining uchinchi bosqichi S-IVB asosida, kosmonavtlarni Oyga etkazib beradigan bir nechta echimlar ustida ishlay boshladi.
"Bunday variant yuk ko'tarish qobiliyatidan farq qilmaydi, dvigatellar bunga etarlicha yaxshi emas edi, lekin baribir bu orbitaga uchishga qodir bo'lgan bir bosqich bo'ladi", deb davom etadilar muhandislar. "Albatta, iqtisodiy jihatdan bu mutlaqo asossiz bo'lardi." Kompozitlar va ular bilan ishlash texnologiyalari faqat so'nggi o'n yilliklarda paydo bo'ldi, bu esa tashuvchini bir bosqichli va undan ko'p marta ishlatish imkonini beradi. Bunday "fanni talab qiladigan" raketaning narxi an'anaviy konstruktsiyaga qaraganda qimmatroq bo'ladi, lekin u ko'plab raketalarga "tarqaladi", shuning uchun uchirish narxi odatdagidan ancha past bo'ladi.
Hozirgi vaqtda ishlab chiqaruvchilarning asosiy maqsadi - bu ommaviy axborot vositalarini qayta ishlatish. Space Shuttle va Energia-Buran tizimlari qisman qayta ishlatilishi mumkin edi. Birinchi bosqichdan takror foydalanish SpaceX Falcon 9 raketalari uchun sinovdan o'tkazilmoqda. SpaceX allaqachon bir nechta muvaffaqiyatli qo'ndi va mart oyining oxirida ular yana kosmosga parvoz qilgan bosqichlardan birini ishga tushirishga harakat qilishadi. "Bizning fikrimizcha, bu yondashuv faqat haqiqiy qayta ishlatiladigan ommaviy axborot vositalarini yaratish g'oyasini obro'sizlantirishi mumkin", - deydi Makeyev konstruktorlik byurosi. "Siz hali ham har bir parvozdan keyin bunday raketani tartibga solishingiz, ulanishlar va bir martalik yangi komponentlarni o'rnatishingiz kerak … va biz boshlagan joyimizga qaytdik."
To'liq qayta ishlatiladigan ommaviy axborot vositalari hali ham faqat loyiha ko'rinishida - Amerikaning Blue Origin kompaniyasining Yangi Shepardidan tashqari. Hozircha boshqariladigan kapsulali raketa faqat kosmik sayyohlarning suborbital parvozlari uchun mo'ljallangan, biroq bu holda topilgan echimlarning aksariyati jiddiyroq orbital tashuvchi uchun osonlikcha o'lchab olinishi mumkin. Kompaniya vakillari BE-3 va BE-4 kuchli dvigatellari ishlab chiqilayotgan bunday variantni yaratish rejalarini yashirishmaydi. "Har bir suborbital parvoz bilan biz orbitaga yaqinlashmoqdamiz", deb ishontirdi Blue Origin. Ammo ularning istiqbolli tashuvchisi New Glenn ham to'liq qayta ishlatilmaydi: faqat sinovdan o'tgan New Shepard dizayni asosida yaratilgan birinchi blokni qayta ishlatish kerak.
Materiallarga qarshilik
To'liq qayta ishlatiladigan va bir bosqichli raketalar uchun zarur bo'lgan CFRP materiallari 1990-yillardan boshlab aerokosmik texnologiyalarda ishlatilgan. O'sha yillarda McDonnell Duglas muhandislari tezda Delta Clipper (DC-X) loyihasini amalga oshira boshladilar va bugun ular tayyor va uchib ketadigan uglerod tolasi tashuvchisi bilan maqtanishlari mumkin edi. Afsuski, Lockheed Martin bosimi ostida DC-X ustida ishlash to'xtatildi, texnologiyalar NASAga topshirildi, u erda ular muvaffaqiyatsiz VentureStar loyihasi uchun foydalanishga harakat qilishdi, shundan so'ng bu mavzu bilan shug'ullanadigan ko'plab muhandislar Blue Origin kompaniyasida ishlash uchun ketishdi. va kompaniyaning o'zi Boeing kompaniyasiga o'tdi.
Xuddi shu 90 -yillarda Rossiyaning MRK Makeyev bu vazifaga qiziqib qoldi. O'shandan beri, KORONA loyihasi ("kosmik raketa, [kosmik] transport vositalarining bir bosqichli tashuvchisi") sezilarli evolyutsiyani boshdan kechirdi va oraliq versiyalarda dizayn va maketning tobora sodda va mukammal bo'lib borayotgani ko'rsatilgan. Asta -sekin, ishlab chiquvchilar qanotlari yoki tashqi yonilg'i baklari kabi murakkab elementlardan voz kechishdi va korpusning asosiy materiali uglerod tolasi bo'lishi kerakligini anglashdi. Tashqi ko'rinishi bilan birga og'irligi ham, yuk ko'tarish qobiliyati ham o'zgardi. "Hatto eng zamonaviy zamonaviy materiallardan foydalangan holda, og'irligi 60-70 tonnadan kam bo'lgan bir bosqichli raketani qurish mumkin emas, uning yuklanishi esa juda kichik bo'ladi",-deydi ishlab chiquvchilardan biri. - Ammo boshlang'ich massa o'sishi bilan tuzilish (ma'lum chegaraga qadar) tobora kichikroq ulushga ega bo'ladi va undan foydalanish tobora ko'proq foyda keltiradi. Orbital raketa uchun bu tegmaslik taxminan 160-170 tonnani tashkil qiladi, shundan boshlab undan foydalanish oqlanishi mumkin ".
KORONA loyihasining so'nggi versiyasida uchirish massasi bundan ham yuqori va 300 tonnaga yaqinlashadi. Bunday katta bir bosqichli raketa vodorod va kislorodda ishlaydigan yuqori samarali suyuq yoqilg'i reaktiv dvigatelidan foydalanishni talab qiladi. Alohida bosqichli dvigatellardan farqli o'laroq, bunday suyuq harakatlanuvchi raketa dvigateli juda xilma-xil sharoitlarda va har xil balandliklarda, shu jumladan atmosferadan tashqarida parvoz va parvozda ishlashi kerak. "Laval shtutserli oddiy suyuq yonilg'i dvigateli faqat ma'lum balandlik oralig'ida ishlaydi,-tushuntiradi Makeyka dizaynerlari,-shuning uchun biz xanjirli havo raketa dvigatelini ishlatish zaruriyatiga keldik." Bunday dvigatellardagi gaz oqimi o'zini "bortdagi" bosimga moslashtiradi va ular sirtda ham, stratosferada ham yuqori samaradorlikni saqlaydi.
Hozircha dunyoda bunday ishlaydigan dvigatel yo'q, garchi ular bizning mamlakatimizda ham, AQShda ham ko'rib chiqilgan. 1960 -yillarda Rocketdyne muhandislari bunday dvigatellarni stendda sinab ko'rishdi, lekin ular raketalarga o'rnatishga kelishmadi. CROWN modulli versiya bilan jihozlangan bo'lishi kerak, bunda xanjar-havo shtutserlari hali prototipga ega bo'lmagan va sinovdan o'tkazilmagan yagona element hisoblanadi. Shuningdek, Rossiyada kompozit qismlarni ishlab chiqarishning barcha texnologiyalari mavjud - ular ishlab chiqilgan va muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda, masalan, Butunrossiya aviatsiya materiallari institutida (VIAM) va OAJ "Kompozit" da.
Vertikal joylashish
Atmosferada uchayotganda, CORONA ning uglerodli tolali mustahkamlangan plastmassa tuzilishi VIAM tomonidan Buranlar uchun ishlab chiqilgan issiqlik o'tkazmaydigan plitalar bilan qoplanadi va o'shandan beri sezilarli darajada yaxshilanadi."Bizning raketadagi asosiy issiqlik yuki uning" burni "ga to'plangan, bu erda yuqori haroratli termal himoya elementlari ishlatiladi, - tushuntiradi dizaynerlar. - Bu holda, raketaning kengayayotgan tomonlari katta diametrga ega va havo oqimiga keskin burchak ostida joylashgan. Ularga termal yuk kamroq bo'ladi, bu esa engil materiallardan foydalanishga imkon beradi. Natijada, biz 1,5 tonnadan ko'proq tejadik. Yuqori haroratli qismning massasi termal himoya umumiy massasining 6% dan oshmaydi. Taqqoslash uchun, bu Shuttles -ning 20% dan ortig'ini tashkil qiladi.
Ommaviy axborot vositalarining oqlangan konstruktsiyasi son -sanoqsiz sinov va xatolarning natijasidir. Ishlab chiquvchilarning fikriga ko'ra, agar siz bir martali ishlatilishi mumkin bo'lgan bir bosqichli tashuvchining asosiy xususiyatlarini olsangiz, ularning 16000 ga yaqin kombinatsiyasini ko'rib chiqishga to'g'ri keladi. Ularning yuzlablari loyiha ustida ishlayotganda dizaynerlar tomonidan yuqori baholandi. "Biz Buran yoki kosmik kemada bo'lgani kabi qanotlardan voz kechishga qaror qildik", deyishadi ular. - Umuman olganda, atmosferaning yuqori qismida ular faqat kosmik kemalarga xalaqit beradi. Bunday kemalar atmosferaga gipersonik tezlikda "temir" dan yaxshiroq kirmaydi va faqat tovushdan yuqori tezlikda gorizontal parvozga o'tadi va qanotlarning aerodinamikasiga to'g'ri tayanishi mumkin ".
Eksenimmetrik konusning shakli nafaqat issiqlik himoyasini osonlashtiradi, balki juda yuqori tezlikda haydashda yaxshi aerodinamikaga ega. Atmosferaning yuqori qatlamlarida raketa ko'taruvchini oladi, bu unga nafaqat bu erda tormoz berishga, balki manevr qilishga ham imkon beradi. Bu, o'z navbatida, baland balandlikda kerakli manevrlarni amalga oshirishga, qo'nish joyiga borishga imkon beradi va kelgusi parvozda faqat manevr dvigatellari yordamida tormozni tugatish, yo'nalishni to'g'rilash va orqaga burish qoladi.
Falcon 9 va Yangi Shepardni eslang: bugungi kunda vertikal qo'nishda imkonsiz va hatto g'ayrioddiy narsa yo'q. Shu bilan birga, uchish -qo'nish yo'lagini qurish va ishlatish paytida ancha kam kuch sarflashga imkon beradi - bir xil Shuttles va Buran qo'ngan uchish -qo'nish yo'lagi mashinani tormozlash uchun bir necha kilometr uzunlikda bo'lishi kerak edi. soatiga yuzlab kilometr tezlik. "CROWN, qoida tariqasida, hatto offshor platformadan uchib, unga qo'nishi mumkin", deb qo'shimcha qiladi loyiha mualliflaridan biri, "oxirgi qo'nish aniqligi taxminan 10 m bo'ladi, raketa tortiladigan pnevmatik amortizatorlarga tushiriladi.. " Qolgan narsa - diagnostika o'tkazish, yonilg'i quyish, yangi yuk yuklash - va siz yana uchishingiz mumkin.
KORONA hali moliyalashtirilmaganda amalga oshirilmoqda, shuning uchun Makeev Dizayn byurosining ishlab chiquvchilari dizayn loyihasining faqat oxirgi bosqichiga o'tishga muvaffaq bo'lishdi. "Biz bu bosqichni deyarli butunlay va mustaqil ravishda, tashqi qo'llab -quvvatlashsiz o'tdik. Biz allaqachon mumkin bo'lgan hamma narsani qildik, - deydi dizaynerlar. - Biz nimani, qaerda va qachon ishlab chiqarish kerakligini bilamiz. Endi biz amaliy dizaynga, asosiy birliklarni ishlab chiqarishga va rivojlantirishga o'tishimiz kerak va buning uchun pul kerak, shuning uchun endi hamma narsa ularga bog'liq ".
Kechiktirilgan boshlanish
CFRP raketasi faqat keng ko'lamli uchirishni kutadi; zarur yordamni olgandan so'ng, dizaynerlar olti yil ichida parvoz sinovlarini boshlashga va etti yildan sakkiz yilgacha - birinchi raketalarni eksperimental ishga tushirishga tayyor. Ularning hisob -kitoblariga ko'ra, buning uchun 2 milliard dollardan kam mablag 'kerak - raketa standartlari bo'yicha unchalik ko'p emas. Shu bilan birga, raketani etti yil ishlatganidan keyin, agar tijorat uchirishlari hozirgi darajada qolsa yoki hatto 1,5 yil ichida - agar u taxmin qilingan sur'atlarda o'ssa, investitsiyalarning daromadliligini kutish mumkin.
Bundan tashqari, raketada manevrli dvigatellar, uchrashuv va to'qish moslamalari mavjudligi, shuningdek, ko'p uchirishning murakkab sxemalariga tayanishga imkon beradi. Yonilg'i qo'nish uchun emas, balki yukni tugatish uchun sarflangan bo'lsa, uni 11 tonnadan ortiq massaga etkazish mumkin. Keyin CROWN o'z tanklarini qaytish uchun zarur bo'lgan qo'shimcha yoqilg'i bilan to'ldiradigan ikkinchi "tanker" bilan bog'laydi. Ammo baribir, qayta foydalanish imkoniyati muhimroqdir, bu bizni har safar ishga tushirishdan oldin ommaviy axborot vositalarini yig'ish zarurligidan xalos qiladi va har ishga tushirilgandan keyin uni yo'qotadi. Faqat shunday yondashuv Yer bilan orbitaning o'rtasida barqaror ikki tomonlama transport oqimining yaratilishini va shu bilan birga, Yerga yaqin kosmosdan haqiqiy, faol, keng ko'lamli ekspluatatsiyaning boshlanishini ta'minlay oladi.
Bu orada CROWN noaniq holatda qolmoqda, New Shepard ustida ishlash davom etmoqda. Yaponiyaning shunga o'xshash RVT loyihasi ham rivojlanmoqda. Rossiyalik ishlab chiquvchilar yutuq uchun etarlicha yordamga ega bo'lmasligi mumkin. Agar sizda bir necha milliard mablag 'qolsa, bu dunyodagi eng katta va eng hashamatli yaxtaga qaraganda ancha yaxshi sarmoya.
