Die staat het nie een superkragtige lanseerder nodig nie, maar 'n SV-vloot
Soos u weet, word die hoofdokument wat die belange van die staat, die hoofdoelwitte, prioriteite en take van Rusland op die gebied van navorsing, verkenning en gebruik van die buitenste ruimte, goedgekeur deur die president van die Russiese Federasie, Vladimir Poetin, in April 2013 "Grondbeginsels van die staatsbeleid van die Russiese Federasie op die gebied van ruimte -aktiwiteite vir die tydperk tot 2030 en daarna".
In ooreenstemming met hierdie dokument is die belangrikste prioriteite om te verseker dat Rusland gewaarborgde toegang tot ruimte vanaf sy grondgebied bied met die ontwikkeling en gebruik van ruimtetegnologie, tegnologie, werke en dienste in die belang van die sosio-ekonomiese sfeer en die land se verdediging. as die veiligheid van die staat; die skepping van ruimtebates in belang van die wetenskap; aktiwiteite wat verband hou met die implementering van bemande vlugte, insluitend die daarstelling van 'n wetenskaplike en tegniese grondslag vir die implementering van bemande vlugte na planete en ander liggame van die sonnestelsel binne die raamwerk van internasionale samewerking.
Die implementering van hierdie doelwitte word verseker deur die gebruik en ontwikkeling van bestaande wetenskaplike, tegniese en produksiepotensiaal vir die skep van belowende lanseervoertuie, interorbitale sleepbote, teiken- en diensstelsels van outomatiese ruimtetuie, nuwe generasie bemande ruimtetuie, infrastruktuurelemente vir aktiwiteite in die diep ruimte en deurbraak tegnologieë. om teikenprobleme en produksietegnologieë op te los.
Die gevolg hiervan is die behoud van die status van Rusland as een van die toonaangewende ruimtemagte, bevestiging van selfonderhoudendheid om sy eie ruimte-aktiwiteite oor die hele spektrum van take te ondersteun, wat die skepping van 'n wentelbaan van ruimtetuie vereis wat gebaseer is op 'n ekonomies doeltreffende vloot Russiese lanseervoertuie.
Die behoefte om 'n stabiele posisie en mededingendheid in die mark vir lanseerdienste te handhaaf, is 'n aansporing om die tegniese en ekonomiese aanwysers van vliegtuie te verbeter, hoofsaaklik om hul energievermoëns te verhoog.
Al hierdie faktore het die duidelikste tot uiting gekom in die voorbeeld van die ekonomies suksesvolste produk van die Russiese kosmonautika - die lanseervoertuig "Proton". Dit was die bekendstelling van die Proton -vuurpyl na die internasionale mark vir lanseerdienste en die konstante modernisering daarvan wat die GKNPT's moontlik gemaak het. MV Khrunichev om te oorleef in die 90's en "nul" en industriële samewerking te handhaaf, wat die instandhouding van die Russiese orbitale groep ruimtetuie verseker en deelname aan internasionale projekte.
Nuttingslading op mededingingskale
Om te bepaal watter SV in die FKP-2025 moet ontwikkel, moet u verstaan dat die energievermoëns van die lanseervoertuig bepaal word deur die massa van die vrag wat in die werkbaan gelanseer word. Dikwels, alhoewel dit nie heeltemal korrek is nie, word 'n lae aarde -baan met 'n hoogte van 200 kilometer en 'n helling gelyk aan die breedtegraad van die lanseerpunt gebruik, hoewel dit nie heeltemal korrek is nie. Vir die werking van die ruimtetuig word hierdie baan nie as 'n werkende baan gebruik nie, want as gevolg van die vertraging van die atmosfeer, duur die tydsduur van die ruimtetuig nie 'n week nie. Onder die verskeidenheid ruimtetuie, die duurste en hulpbron-intensiewe mark vir telekommunikasie-ruimtetuie wat in geostasionêre wentelbane werk.
Daar is twee kenmerke van kommersiële bekendstellings van ruimtetuie vir telekommunikasie. Die massa kommersiële ruimtetuie groei vinniger as dié wat onder federale programme gelanseer is. Maar soos u op die grafiek kan sien, is selfs die massa kommersiële ruimtetuie verre van onbeperk en vir die bekendstelling daarvan is 'n super-swaar klas LV (STK LV) van die SLS-tipe glad nie nodig nie.
Daar is ook verskille in die ballistiese ontwerp van kommersiële bekendstellings. Dit het so gebeur dat vreemde ruimtetuie, anders as huishoudelike, nie onmiddellik in 'n geostasionêre baan geplaas word nie, maar in 'n intermediêre hoë-apogee "standaard geo-oordragbaan". Die ruimtetuig, geskei van die LV daarop, werk na 'n ballistiese pouse van ongeveer vyf uur by die apogee van die baan, met behulp van sy eie aandrywingstelsel, 'n impuls uit wat die vorming van 'n geostasionêre baan verseker. Met inagneming van die brandstofverbruik, moet die massa van die vrag wat in die intermediêre geosinchrone oordragbaan gelanseer word, ongeveer 1,6 keer groter wees as in die werkbaan, dit wil sê die geostasionêre.
Maar laat ons terugkeer na Proton - net die behoefte om mededingendheid in die mark vir lanseerdienste te behou, het die rede geword vir die vier stadiums van modernisering ten koste van fondse uit kommersiële bekendstellings van die Proton LV - vanaf die aanvanklike weergawe van Proton -K aan Proton-M en ontwikkeling vir die Proton-lanseervoertuig van die nuwe Upper Stage (RB) Briz-M, wat dit moontlik gemaak het om die massa van die vrag wat aan die geostasionêre wentelbaan gelewer is, te verhoog van 2, 6 tot 3,5 ton en na die geostationêr oordragbaan - van 4,5 tot 6, 3 ton. Maar ongeag hoe goed die vervoerder Proton is, sy bekendstellings word nie op die grondgebied van Rusland gedoen nie. Daar is ook probleme met die toevoer van brandstof vir Proton, 'n hoogs giftige heptiel wat op militêre missiele gebruik word en wat tot die stowwe van die eerste, hoogste gevaarklas behoort.
Die land se leierskap het die bedryf die taak opgelê om gewaarborgde toegang tot ruimte vanaf sy grondgebied te verseker - ruimtetuie moet gelanseer word deur vuurpyle wat in Rusland ontwikkel en vervaardig is. Boonop is dit nodig om die omgewingsveiligheid van bekendstellings te verbeter deur die gebruik van giftige brandstof uit te skakel.
Hierdie take moet opgelos word deur die program vir die skepping van 'n swaar lanseervoertuig "Angara", wat die gewaarborgde bekendstelling van telekommunikasie en meteorologiese ruimtetuie en ruimtetuie in geostasionêre wentelbane verseker, wat die verdediging en veiligheid van die staat verseker.
Ongelukkig is die "Angara" lanseervoertuig al vir 'n lang tyd geskep. Die dekreet van die regering van die Russiese Federasie oor die ontwikkeling van 'n projek van 'n ruimteraketkompleks (SRS) van 'n swaar klas is aanvaar op grond van die resultate van 'n kompetisie wat 22 jaar voor die eerste bekendstelling van die LV gehou is. Die werklike befondsing vir die program het na 2005 begin. Dit het dit moontlik gemaak om twee suksesvolle toetsbekendstellings in 2014 uit te voer en om die bekendstelling van LV met doelwitvragte vanaf 2016 te skeduleer. As dit vanaf die Plesetsk-kosmodroom gelanseer word, sal die energieke vermoëns van die Angara-A5-lanseervoertuig met 'n cryogene RB KVTK verseker dat die lading van 4,5 ton in 'n geostasionêre wentelbaan en 7,5 ton in 'n standaard geostasionêre baan (by gebruik van die Briz) verseker -M RB - onderskeidelik 2, 9 en 5, 4 ton).
As die Angara-ruimtetuig by die Vostochny-kosmodroom ontplooi word, sal die energieke vermoëns van die Angara-A5-lanseervoertuig met 'n suurstof-waterstof-RB van die KBTK verseker dat 'n vraglading van tot vyf ton in 'n geostasionêre baan gelanseer word, en tot agt ton in 'n geostasionêre wentelbaan. Hierdie energie-reserwe is in die nabye toekoms voldoende om ruimtetuie onder federale programme te lanseer, maar kan nie meeding om ruimtetuie van die boonste prysklas te lanseer met nuwe buitelandse swaar lanseervoertuie met 'n groter vrag nie-Delta-IVH, Ariane-5ECA en Atlas -5. In die besonder lanseer die Atlas-5-lanseervoertuig van die 500-reeks tot 8, 7 ton in die geo-oordragbaan, en die sterkste van die lanseervoertuie wat gebruik is om die Amerikaanse Departement van Verdediging-ruimtetuie (Delta-IVH) te lanseer bied 'n lading met 'n massa van tot 13 in die geo-oordragbaan. 1 ton.
Na 'n omvattende ontleding van die prioriteite en vereistes vir die energievermoë van grondvoertuie, sowel as die toestand van die mark vir ruimtedienste, het die SBM van Roskosmos bepaal dat om probleme in die buitenste ruimte op te los, insluitend die bekendstelling van belowende ruimtetuie met 'n massa van ten minste sewe ton in 'n geostasionêre wentelbaan en 12 ton in 'n geostasionêre wentelbaan, 'n lanseervoertuig wat ten minste 35 ton loonvrag in 'n lae-aarde wentelbaan kan plaas.
So 'n lanseervoertuig-"Angara-A5V" kan geskep word deur die derde fase van die suurstof-kerosine van die "Angara-A5" lanseervoertuig te vervang deur die suurstof-waterstofstadium van 'n nuwe ontwerp. Die 'Angara-A5V' lanseervoertuig is maksimaal verenig met die geskepte 'Angara-A5' lanseervoertuig, insluitend grondinfrastruktuurfasiliteite. Wat energievermoëns betref, sal die Angara-A5V-lanseervoertuig ooreenstem met die tans ontwikkelde buitelandse lanseervoertuie met 'n groter vrag, soos Ariane-6 (Europa), Vulcan (VSA), CZ-5 (China) en N-3 (Japan) en sal in die nabye toekoms die mededingendheid van Russiese swaarklas-ruimtetuie op die wêreldmark vir ruimtedienste verskaf.
Ons swaar lanseervoertuie "Proton-M" en "Angara-A5" met vuurpyl-enjins (LPRE) is in ooreenstemming met buitelandse lanseervoertuie, sowel as 'n stoot-tot-gewig-verhouding as in 'n vragmassa wat in 'n spesifieke baan gelanseer word.
Gas of sonder gas
Tans bestaan die vloot van binnelandse SV's uit die Rokot-ligklas-lanseervoertuig, die Soyuz-mediumklas-lanseervoertuig met die Fregat-raketlanseerder, en die loodvoertuig van die Proton-swaarklas met die DM- en Briz-M-raketwerpers.
In die nabye toekoms sal die "heptyl" lanseervoertuie "Rokot" en "Proton" die omgewingsvriendelike lanseervoertuie van die "Angara" -familie vervang. Terselfdertyd word beoog om die tegnologie te verbeter en die koste van seriële Angara-A5-lanseervoertuie te verminder. Daar word ook beplan om die "heptyl" RB "Fregat" te vervang deur 'n klein RB "ML" met behulp van omgewingsvriendelike komponente. Daar word ook beplan om die veteraan van die binnelandse vuurpyl van die Soyuz-lanseervoertuig te vervang met 'n belowende mediumklas-lanseervoertuig, wat as deel van die ontwikkelingswerk van Phoenix geskep word. Tydens die ontwikkeling daarvan word beplan om belowende tegnologieë te implementeer wat 'n toename in operasionele eienskappe verseker, insluitend die gebruik van vloeibare aardgas (LNG) as vuurpylbrandstof.
Oop spasie
Waarom is LNG interessant? Die grootste voordeel is die fundamentele moontlikheid om die koste van die aandrywingstelsel (PS) van die lanseervoertuig te verminder as gevolg van 'n drastiese afname in die werkdruk in die enjin se verbrandingskamer (van 250-260 tot 160-170 atmosfeer) met 'n geringe (≈4%) toename in die leemspesifieke impuls. 'N Toename in laasgenoemde parameter maak dit moontlik om die behaalde vlak van energie en massa -eienskappe van die LV -stadiums te behou, ondanks die feit dat die digtheid van LNG die helfte soveel is as die van keroseen. 'N Kenmerk van vuurpyl-enjins met vloeibare dryf wat deur LNG aangevuur word, is die moontlikheid om 'n enjin van 'n herwinningskema te ontwikkel, wat minder geneig is tot 'n vinnige plofbare ontwikkeling van noodsituasies. In die algemeen toon voorlopige tegniese en ekonomiese assesserings dat dit moontlik is om 'n daling in die koste van aandrywingstelsels vir LNG met ongeveer 1,5 keer te verwag in vergelyking met aandrywingstelsels gebaseer op bestaande hoëdruk-petroleumraketmotore, wat die mededingendheid van huishoudelike lanseervoertuie.
Met die evaluering van die ervaring van die vervaardiging van 'n super -swaar lanseervoertuig, moet op gelet word dat Energia - Buran ongetwyfeld die kenmerk is van huishoudelike vuurpyltegnologie, 'n uitstekende program in terme van organisasie, konsentrasie van hulpbronne, prestasies in die ontwikkeling van nuwe struktuur en hitte -beskermingsmateriaal, bemeesteringstegnologieë vir die skep van kragtige kerosine- en waterstofmotors, produksie en vervoer van groot hoeveelhede vloeibare waterstof, hipersoniese aërodinamika, ens. Die hele land het daarvoor gewerk, maar die staat het nie die middele, magte en teikens gehad hierdie ruimtesisteem in 'n wentelbaan. Terselfdertyd is meer as 10 jaar se werk aan die oprigting van die "Energia" - "Buran" -kompleks bestee, wat meer as 'n derde van die fondse wat vir ruimte -aktiwiteite toegewys is, bestee het, wat die doeltreffendheid van die implementering van die ander gebiede beïnvloed het.
Gedurende hierdie tydperk het die Europese Ruimteagentskap (ESA) ontwikkel en begin met die bekendstelling van Ariane-4 mediumklas LV. Die Arianspace-onderneming met hierdie vuurpyl beset meer as die helfte van die mark vir kommersiële lanseer in 'n geotransfer-baan en het, nadat hy geld verdien het, 'n swaarklas-lanseervoertuig Ariane-5 geskep, wat steeds die implementering van ESA se ruimteprogramme verseker en meer as 40 persent besit. van die wêreldmark vir bekendstellingsdienste.
Die koerant "VPK" (nr. 27) skryf: "… Die Pentagon behoort 'n gevoel van diepe tevredenheid te voel, terwyl hy kyk hoe Rusland al hoe verder weggevoer word van die skepping van moderne super-swaar lanseervoertuie", maar skat toon aan dat alle militêre take in die afsienbare toekoms opgelos sal word deur die Pentagon op te los, met behulp van die lanseervoertuie van 'n swaar klas van die tipe Delta IVH en Atlas-5, en nie die lanseervoertuig SLS nie, geskep vir interplanetêre vlugte. Dit is verkeerd om die energievermoëns van die 25-ton Angara-A5-lanseervoertuig en die 130-ton SLS-lanseervoertuig te vergelyk-dit is soos om te sê: ''n 130 ton-bakkie is koeler as KamAZ, en Gazelle is nie 'n masjien by almal." Glad nie: enige voertuig - 'n motor of vuurpyl, om effektief te wees, moet naby die boonste grens van sy energievermoë bestuur word. As die lanseervoertuig leeg gery word, verhoog die eenheidskoste om die lading te begin, en dit is een van die belangrikste aanduiders van die doeltreffendheid van die lanseerder. Daarom het die staat nie een superkragtige lanseervoertuig nodig nie, maar 'n optimaal gebalanseerde vloot SV's met verskillende vragte vir spesifieke vragte. As daar nie sulke vragte vir die LV is nie, loop dit die risiko om die lot van Energia te deel. Terloops, dit is belangrik dat twee Saturn-5-vuurpyle aan die einde van die sending na die maan deur NASA en die Amerikaanse ministerie van verdediging na 'n museum gestuur is sonder om 'n vrag daarvoor te vind.
Die kwessie van die doelgerigte gebruik van die STK -lanseervoertuig is by die SBM van Roskosmos oorweeg - hulle het tot die gevolgtrekking gekom dat dit nie nodig is om eenvragte van 50–70 ton te weeg voor 2030–2035 nie. Ons herhaal die prioriteite van die Russiese ruimtevaartbedryf in die 'Grondbeginsels van staatsbeleid op die gebied van ruimte-aktiwiteite …'. Daarom, in die rigting van die ontwikkeling van 'n super-swaar lanseerder, het die Roskosmos NTS tot 2025 besluit om homself te beperk tot die skepping van 'n wetenskaplike en tegniese grondslag en die ontwikkeling van belowende tegnologie.
Dit moet toegegee word dat die toestand van die Russiese ruimtevaartuiggroep, om dit saggies te stel, nie die welvarendste is nie. In die besonder bestaan 'n konstellasie van aarde-afstandswaarneming (ERS) ruimtetuie uit slegs sewe ruimtetuie en voldoen aan die behoeftes van huishoudelike verbruikers op 'n vlak van 20-30 persent, terwyl die ERS-sterrebeelde van die VSA, Europese lande en China uit meer as 35 ruimtetuie elk, wat 'n globale beheeroppervlak van die aarde bied, insluitend in die radarreeks. Selfs in Indië bevat die ERS -satellietkonstellasie 17 satelliete. Dit is waarheen die FKP-2025-fondse in die eerste plek moet gaan-in die ontwikkeling van kommunikasie-ruimtetuie, navigasie, afstandswaarneming, meteorologie, insluitend ruimtetuie met 'n hoë ruimtelike resolusie, wat veral belangrik is vir Siberië, die Verre Noorde, die Arktiese en die Verre Ooste.
Soos getoon deur ballistiese berekeninge, sal die geoptimaliseerde weergawe van die Angara-A5V LV met 'n opgegradeerde kryogene RB KBTK-V 'n vrag van tot 11, 9 ton in 'n geostasionêre oordragbaan tot 7 lewer., 2 ton in 'n geostasionêre wentelbaan, en ook die moontlikheid om die aanvanklike fase van die bemande maanprogram te implementeer met behulp van 'n vier-lanseer-skema (sien Fig.): Twee gepaarde lanseerings van die LV, wat afsonderlike aflewering aan die maanbaan van die maanlanding en opstygkompleks (LPVK) en die bemande vervoervoertuig (PTK) met hul dok in 'n baan kunsmatige satelliet van die maan (OISL) en die daaropvolgende landing van LPVK met 'n bemanning op die oppervlak van die maan.
'N Tipiese paartjie-lansering sluit die loods van 'n vrag in 'n ballistiese baan in as deel van 'n PTC of LPVK en 'n klein interorbitale suurstof-keroseen sleepboot (MOB2), geskep op grond van die "DM" sleepboot (MOB1), ontwikkel op die basis van die reserwe vir RB KVTK. MOB1 met 'n lanseringsgewig van meer as 38 ton word volgens die skema gelanseer, met bykomende bekendstelling deur die tweede bekendstelling van die Angara-A5V LV. Nadat dit in 'n lae-aarde wentelbaan gelei en gefaseer is, word die saamgestelde maan-interorbitale ruimtetuig eers in 'n hoogs elliptiese wentelbaan geplaas weens die krag van MOB1. Nadat die brandstof op is, word die waterstof MOB1 geskei en die kerosine MOB2 voltooi die vorming van die vertrekbaan. Verder bied MOB2 baankorreksie tydens die vlug na die maan en die oordrag van die vrag na die omringende baan. Die FKP-2025-projek maak voorsiening vir die werk met die aangeduide fondse.
Die multi-lanseer-skema is natuurlik taamlik ingewikkeld; dit verg die hoogste koördinasie: die beginspan moet gelyktydig aan twee lanseerders werk, soos 'n horlosie. Voorlopige tegniese en ekonomiese evaluerings toon aan dat die gebruik in die beginfase van die maanbemande program van 'n veeldoelige lanseervoertuig met 'n groter gewig van 'n 35-ton klas in plaas van 'n gespesialiseerde super-swaar 80-ton lanseerder, dit sal moontlik maak om te verminder finansiële koste met meer as 'n omvang van grootte, en die bespaarde hulpbronne kan aangewend word vir die ontwikkeling van die binnelandse orbitale groepering van ruimtetuie: sosio-ekonomiese, wetenskaplike en dubbele gebruik.
Wat die gebruik van soliede dryfversterkers (TTU) as deel van die lanseervoertuig betref, moet hier opgemerk word dat vuurpyl -enjins met vaste brandstof (vuurpyl -enjins met vaste dryf), in vergelyking met vuurpyl -enjins met vloeibare dryf, nie net voordele inhou nie, maar ook nadele - 'n spesifieke stootimpuls verminder met ~ 10–30 persent, die grootste gewig perfeksie van die ontwerp, brand- en ontploffingsgevaar van produksie en toerusting van 'n brandstoflading, beperking in werktyd, trekkragbeheer, temperatuurtoestande by aanvang, nadelige gevolge van verbrandingsprodukte op die omgewing. Daarbenewens is dit nodig om die 30-40 persent hoër koste van 'n lanseervoertuig met vaste vuurpylmotors in ag te neem in vergelyking met 'n lanseervoertuig met vuurpyl -enjins en die behoefte om aansienlike fondse te belê in die ontwikkeling van produksie, tegnologiese en toetsfasiliteite vir die skep van groot soliede vuurpyl -enjins.
By huishoudelike projekte is herhaaldelik oorweeg om groot vuurpyl -enjins vir soliede dryfmotors as deel van die lanseerder te gebruik, maar met inagneming van bogenoemde faktore, is die keuse altyd gemaak ten gunste van vloeibare dryfmotors. Rusland is 'n leier in die ontwikkeling en vervaardiging van kruisraketmotors wat deur kliënte aangekoop word, insluitend dié uit die Verenigde State. In die FKP-2025-projek word ook beplan om die tegnologie te toets om 'n soliede dryfmiddel met 'n stootkrag van ongeveer 100 ton te skep. Die haalbaarheid van die gebruik van soliede vuurpylmotors in belowende lanseervoertuie, byvoorbeeld, in dieselfde "Phoenix", sal later bepaal word, gebaseer op die resultate van 'n gedetailleerde ontleding.
Ter afsluiting: dit is duidelik dat die FKP-2025-projek steeds kan verbeter, maar ten opsigte van die ontwikkeling van lanseervoertuie is hierdie dokument redelik gebalanseerd, dit weerspieël die werklike toedrag van sake en bepaal die vooruitsigte vir die ontwikkeling van hierdie sektor van die bedryf tot 2025, met inagneming van die vasgestelde prioriteite van ruimte -aktiwiteite en geleenthede wat die staat vir die finansiering daarvan het.
