Pushtimi i hapësirës së jashtme është bërë një nga arritjet më të rëndësishme dhe epokare të njerëzimit. Krijimi i automjeteve lëshuese dhe infrastruktura për lëshimin e tyre kërkoi përpjekje të jashtëzakonshme nga vendet kryesore të botës. Në kohën tonë, ekziston një tendencë për të krijuar automjete lëshimi plotësisht të ripërdorshëm të aftë për të kryer dhjetëra fluturime në hapësirë. Zhvillimi dhe funksionimi i tyre ende kërkon burime të mëdha, të cilat mund të ndahen vetëm nga shtetet ose korporatat e mëdha (përsëri, me mbështetjen e shtetit).
Në fillim të shekullit XXI, përmirësimi dhe miniaturizimi i përbërësve elektronikë bëri të mundur krijimin e satelitëve të vegjël (të ashtuquajturit "mikrosatelitë" dhe "nanosatelitë"), masa e të cilave është në rangun 1-100 kg Kohët e fundit, ne po flasim për "pikosatelitë" (me peshë nga 100 g në 1 kg) dhe "satelitë femto" (me peshë më pak se 100 g). Satelitë të tillë mund të lëshohen si ngarkesë grupore nga klientë të ndryshëm ose si një ngarkesë kaluese në anije kozmike "të mëdha" (SC). Kjo metodë e lëshimit nuk është gjithmonë e përshtatshme, pasi prodhuesit nanosatelitë (në atë që vijon ne do të përdorim këtë përcaktim për të gjitha dimensionet e anijeve kozmike ultra të vogla) duhet të përshtaten me orarin e klientëve për lëshimin e ngarkesës kryesore, si dhe për shkak të dallimet në orbitat e lëshimit.
Kjo ka çuar në shfaqjen e kërkesës për automjete lëshimi ultra të vegjël të aftë për të lëshuar anije kozmike me peshë rreth 1-100 kg.
DARPA dhe KB "MiG"
Kishte dhe po zhvillohen shumë projekte të automjeteve të lëshimit ultra të lehtë - me lëshim tokësor, ajror dhe detar. Në veçanti, agjencia amerikane DARPA po punonte në mënyrë aktive në problemin e lëshimit të shpejtë të anijeve kozmike ultra të vogla. Në veçanti, mund të kujtojmë projektin ALASA, të nisur në 2012, brenda kuadrit të të cilit ishte planifikuar të krijohej një raketë me madhësi të vogël e krijuar për të lëshuar nga një luftëtar F-15E dhe lëshimin e satelitëve me peshë deri në 45 kg në orbitën e ulët të referencës (LEO).
Motori i raketës i instaluar në raketë duhej të vepronte në monopropellantin NA-7, duke përfshirë monopropilen, oksid nitri dhe acetilen. Kostoja e lëshimit nuk ishte më shumë se 1 milion dollarë. Me sa duket, problemet me karburantin, veçanërisht me djegien e tij spontane dhe tendencën për të shpërthyer, i dhanë fund këtij projekti.
Një projekt i ngjashëm po punohej në Rusi. Në 1997, zyra e projektimit MiG, së bashku me KazKosmos (Kazakistan), filluan të zhvillojnë një sistem lëshimi të ngarkesës (PN) duke përdorur një interceptues të konvertuar MiG-31I (Ishim). Projekti u zhvillua në bazë të bazës për krijimin e një modifikimi anti-satelitor të MiG-31D.
Raketa me tre faza, e lëshuar në një lartësi prej rreth 17,000 metra dhe një shpejtësi prej 3,000 km / orë, supozohej të siguronte një ngarkesë që peshonte 160 kg në orbitë në një lartësi prej 300 kilometrash, dhe një ngarkesë që peshonte 120 kg në një orbitë në një lartësi prej 600 kilometrash.
Situata e vështirë financiare në Rusi në fund të viteve 90 dhe në fillim të viteve 2000 nuk lejoi që ky projekt të realizohej në metal, megjithëse është e mundur që pengesat teknike mund të shfaqen në procesin e zhvillimit.
Kishte shumë projekte të tjera të automjeteve të lëshimit ultra të lehtë. Karakteristika e tyre dalluese mund të konsiderohet zhvillimi i projekteve nga strukturat shtetërore ose korporatat e mëdha (praktikisht "shtetërore"). Platformat komplekse dhe të shtrenjta si luftëtarët, bombarduesit ose avionët e rëndë të transportit shpesh duhej të përdoreshin si platforma lëshimi.
E gjithë kjo së bashku e ndërlikoi zhvillimin dhe rriti koston e komplekseve, dhe tani udhëheqja në krijimin e automjeteve të lëshimit ultra të lehtë ka kaluar në duart e kompanive private.
Laborator raketash
Një nga projektet më të suksesshëm dhe më të njohur të raketave ultra të lehta mund të konsiderohet automjeti i lëshimit "Electron" i kompanisë Amerikano-Zelandeze të Re Rocket Lab. Kjo raketë me dy faza me një masë prej 12,550 kg është e aftë të lëshojë 250 kg PS ose 150 kg PS në një orbitë sinkronike të diellit (SSO) me një lartësi prej 500 kilometrash në LEO. Kompania planifikon të lëshojë deri në 130 raketa në vit.
Dizajni i raketës është bërë nga fibra karboni; motorët me avion të lëngshëm (LRE) përdoren në një palë karburant vajguri + oksigjen. Për të thjeshtuar dhe ulur koston e dizajnit, ai përdor bateri litium-polimer si burim energjie, sisteme pneumatike të kontrollit dhe një sistem për zhvendosjen e karburantit nga rezervuarët, që veprojnë në helium të ngjeshur. Në prodhimin e motorëve të raketave me lëndë djegëse të lëngshme dhe përbërës të tjerë të raketave, teknologjitë shtesë përdoren në mënyrë aktive.
Mund të vërehet se raketa e parë nga Rocket Lab ishte raketa meteorologjike Kosmos-1 (Atea-1 në gjuhën Maori), e aftë të ngrinte 2 kg ngarkesë në një lartësi prej rreth 120 kilometrash.
Lin Industriale
"Analogu" rus i Rocket Lab mund të quhet kompania "Lin Industrial", e cila zhvillon projekte për raketën më të thjeshtë nënorbitale të aftë të arrijë një lartësi prej 100 km, dhe lëshon automjete të dizajnuara për të prodhuar ngarkesa në LEO dhe SSO.
Edhe pse tregu i raketave nënorbitale (kryesisht të tilla si raketat meteorologjike dhe gjeofizike) dominohet nga zgjidhjet me motorë me lëndë djegëse të ngurta, Lin Industrial po ndërton raketën e saj nënorbitale bazuar në motorët e raketave me lëndë djegëse të lëngëta të karburantit nga vajguri dhe peroksid hidrogjeni. Me shumë mundësi kjo është për shkak të faktit se Lin Industrial e sheh drejtimin e saj kryesor të zhvillimit në lëshimin komercial të mjetit të lëshimit në orbitë, dhe raketa suborbitale me lëndë djegëse të lëngshme ka më shumë gjasa të përdoret për të zhvilluar zgjidhje teknike.
Projekti kryesor i Lin Industrial është automjeti i lëshimit ultra të lehtë Taimyr. Fillimisht, projekti parashikoi një paraqitje modulare me një rregullim serik-paralel të moduleve, i cili lejon formimin e një automjeti lëshimi me mundësinë e nxjerrjes së një ngarkese me peshë nga 10 në 180 kg në LEO. Ndryshimi në masën minimale të mjetit lëshues të lëshuar duhej të sigurohej duke ndryshuar numrin e njësive të raketave universale (UBR)-URB-1, URB-2 dhe URB-3 dhe njësinë e raketave të fazës së tretë RB-2.
Motorët e mjetit lëshues Taimyr duhet të veprojnë me vajguri dhe peroksid hidrogjeni të koncentruar; karburanti duhet të furnizohet me zhvendosje me helium të ngjeshur. Dizajni pritet të përdorë gjerësisht materiale të përbëra, përfshirë plastikë të përforcuar me fibra karboni dhe përbërës të printuar 3D.
Më vonë, ndërmarrja Lin Lin braktisi skemën modulare - automjeti i lëshimit u bë në dy faza, me një rregullim vijues të hapave, si rezultat i të cilit pamja e automjetit të lëshimit Taimyr filloi të ngjante me pamjen e automjetit të lëshimit Electron nga Laborator Raketash. Gjithashtu, sistemi i zhvendosjes në heliumin e ngjeshur u zëvendësua nga furnizimi me karburant duke përdorur pompa elektrike të mundësuar nga bateritë.
Nisja e parë e Taimyr LV është planifikuar për 2023.
IHI Hapësirë ajrore
Një nga automjetet më interesante të lëshimit ultra të lehta është raketa japoneze SS-520 me tre faza me lëndë djegëse të ngurta e prodhuar nga IHI Aerospace, e krijuar në bazë të raketës gjeofizike S-520 duke shtuar një fazë të tretë dhe përsosjen përkatëse të sistemeve në bord. Lartësia e raketës SS-520 është 9.54 metra, diametri është 0.54 metra, pesha e lëshimit është 2600 kg. Masa e ngarkesës së dorëzuar LEO është rreth 4 kg.
Trupi i fazës së parë është bërë prej çeliku me forcë të lartë, faza e dytë është bërë nga përbërja e fibrave të karbonit, mbulesa e kokës është prej tekstil me fije qelqi. Të tre fazat janë lëndë djegëse të ngurta. Sistemi i kontrollit të SS-520 LV ndizet periodikisht në kohën e ndarjes së fazës së parë dhe të dytë, dhe pjesën tjetër të kohës raketa stabilizohet me rrotullim.
Më 3 shkurt 2018, SS-520-4 LV lëshoi me sukses një kubik TRICOM-1R me një masë prej 3 kilogramësh, i krijuar për të demonstruar mundësinë e krijimit të anijeve kozmike nga komponentët elektronikë të konsumit. Në kohën e lëshimit, SS-520-4 LV ishte automjeti më i vogël i lëshimit në botë, i cili është regjistruar në Librin e Rekordeve Guinness.
Krijimi i automjeteve të lëshimit ultra të vegjël bazuar në raketa meteorologjike dhe gjeofizike me lëndë të ngurta shtytëse mund të jetë një drejtim mjaft premtues. Raketa të tilla janë të lehta për tu mirëmbajtur, mund të ruhen për një kohë të gjatë në një gjendje që siguron përgatitjen e tyre për lëshim në kohën më të shkurtër të mundshme.
Kostoja e një motori rakete mund të jetë rreth 50% e kostos së një rakete dhe nuk ka gjasa që të jetë e mundur të arrihet një shifër më pak se 30%, edhe duke marrë parasysh përdorimin e teknologjive shtesë. Në automjetet e lëshimit me lëndë të ngurta, nuk përdoret një oksidues kriogjenik, i cili kërkon kushte të veçanta të ruajtjes dhe karburantit menjëherë para lëshimit. Në të njëjtën kohë, për prodhimin e ngarkesave të ngurta shtytëse, po zhvillohen gjithashtu teknologji shtesë që lejojnë "printimin" e ngarkesave të karburantit të konfigurimit të kërkuar.
Dimensionet kompakte të automjeteve të lëshimit ultra të lehta thjeshtojnë transportin e tyre dhe lejojnë lëshimin nga pika të ndryshme të planetit për të marrë prirjen e kërkuar orbitale. Për automjetet e lëshimit ultra të lehtë, kërkohet një platformë lëshimi shumë më e thjeshtë sesa për raketat "e mëdha", gjë që e bën atë të lëvizshme.
A ka projekte të raketave të tilla në Rusi dhe mbi çfarë baze mund të zbatohen ato?
Në BRSS, u prodhuan një numër i konsiderueshëm i raketave meteorologjike-MR-1, MMP-05, MMP-08, M-100, M-100B, M-130, MMP-06, MMP-06M, MR-12, MR -20 dhe raketa gjeofizike-R-1A, R-1B, R-1V, R-1E, R-1D, R-2A, R-11A, R-5A, R-5B, R-5V, "Vertikale", K65UP, MR-12, MR-20, MN-300, 1Ya2TA. Shumë nga këto modele u bazuan në zhvillimet ushtarake në raketat balistike ose anti-raketat. Gjatë viteve të eksplorimit aktiv të atmosferës së sipërme, numri i lëshimeve arriti në 600-700 raketa në vit.
Pas rënies së BRSS, numri i lëshimeve dhe llojeve të raketave u zvogëlua rrënjësisht. Për momentin, Roshydromet përdor dy komplekse-MR-30 me raketën MN-300 të zhvilluar nga NPO Typhoon / OKB Novator dhe raketën meteorologjike MERA të zhvilluar nga KBP SHA.
MR-30 (MN-300)
Raketa e kompleksit MR-30 siguron ngritjen e 50-150 kg pajisje shkencore në një lartësi prej 300 kilometrash. Gjatësia e raketës MN-300 është 8012 mm me një diametër prej 445 mm, pesha e lëshimit është 1558 kg. Kostoja e një lëshimi të raketës MN-300 vlerësohet në 55-60 milion rubla.
Në bazë të raketës MN-300, po shqyrtohet mundësia e krijimit të një automjeti lëshimi ultra të vogël IR-300 duke shtuar një fazë të dytë dhe një fazë të sipërme (në fakt, një fazë të tretë). Kjo është, në fakt, propozohet të përsëritet përvoja mjaft e suksesshme e zbatimit të automjetit lëshues ultra të lehtë japonez SS-520.
Në të njëjtën kohë, disa ekspertë shprehin mendimin se meqenëse shpejtësia maksimale e raketës MN-300 është rreth 2000 m / s, atëherë për të marrë shpejtësinë e parë kozmike prej rreth 8000 m / s, e cila është e nevojshme për të vënë mjetin lëshues në orbitë, mund të kërkojë një rishikim shumë serioz të projektit origjinal., i cili është në thelb zhvillimi i një produkti të ri, i cili mund të çojë në një rritje të kostos së lëshimit me një urdhër të madhësisë dhe ta bëjë atë jofitimprurës në krahasim me konkurrentët.
MASA
Raketa meteorologjike MERA është projektuar për të ngritur një ngarkesë me peshë 2-3 kg në një lartësi prej 110 kilometrash. Masa e raketës MERA është 67 kg.
Në shikim të parë, raketa meteorologjike MERA është absolutisht e papërshtatshme për t'u përdorur si bazë për krijimin e një automjeti lëshimi ultra të lehtë, por në të njëjtën kohë, ka disa nuanca që bëjnë të mundur sfidimin e këtij këndvështrimi.
Raketa meteorologjike MERA është një bikalber me dy faza, dhe vetëm faza e parë kryen funksionin e nxitimit, e dyta-pas ndarjes, fluturon me inerci, gjë që e bën këtë kompleks të ngjashëm me raketat e drejtuara kundërajrore (SAM) të Tunguska dhe Komplekset e raketave dhe topave kundër-ajror Pantsir (ZRPK). Në fakt, në bazë të raketave për sistemet e raketave të mbrojtjes ajrore të këtyre komplekseve, u krijua raketa meteorologjike MERA.
Faza e parë është një trup i përbërë me një ngarkesë të ngurtë shtytëse të vendosur në të. Në 2.5 sekonda, faza e parë përshpejton raketën meteorologjike në një shpejtësi prej 5M (shpejtësia e zërit), e cila është rreth 1500 m / s. Diametri i fazës së parë është 170 mm.
Faza e parë e raketës meteorologjike MERA, e bërë nga mbështjellja e një materiali të përbërë, është jashtëzakonisht e lehtë (në krahasim me strukturat e çelikut dhe aluminit të dimensioneve të ngjashme) - pesha e saj është vetëm 55 kg. Gjithashtu, kostoja e tij duhet të jetë dukshëm më e ulët se zgjidhjet e bëra nga fibra karboni.
Bazuar në këtë, mund të supozohet se në bazë të fazës së parë të raketës meteorologjike MERA, mund të zhvillohet një modul i unifikuar i raketave (URM), i krijuar për formimin e grupeve të fazave të automjeteve të lëshimit ultra të lehtë
Në fakt, do të ketë dy module të tilla, ato do të ndryshojnë në hundën e një motori rakete, të optimizuar, respektivisht, për operim në atmosferë ose në një vakum. Për momentin, diametri maksimal i zorrëve të prodhuara nga SHA KBP me metodën e mbështjelljes supozohet të jetë 220 mm. Shtë e mundur që ekziston një fizibilitet teknik i prodhimit të shtëpive të përbëra me diametër dhe gjatësi më të madhe.
Nga ana tjetër, është e mundur që zgjidhja optimale të jetë prodhimi i bykave, madhësia e të cilave do të unifikohet me çdo municion për sistemin e raketave të mbrojtjes ajrore Pantsir, raketat e drejtuara të kompleksit Hermes ose raketat meteorologjike MERA, të cilat do të zvogëloni koston e një produkti të vetëm duke rritur vëllimin e lëshimit serik të të njëjtit lloj produkti.
Fazat e automjetit të lëshimit duhet të rekrutohen nga URM, të fiksuara paralelisht, ndërsa ndarja e fazave do të kryhet në mënyrë tërthore - ndarja gjatësore e URM në fazë nuk sigurohet. Mund të supozohet se fazat e një mjeti të tillë lëshimi do të kenë një masë të madhe parazitare në krahasim me një trup monobllok me një diametër më të madh. Kjo është pjesërisht e vërtetë, por pesha e ulët e kutisë së bërë nga materiale të përbëra bën të mundur që të nivelizohet në masë të madhe ky pengesë. Mund të rezultojë se një kuti me diametër të madh, e bërë duke përdorur një teknologji të ngjashme, do të jetë shumë më e vështirë dhe e shtrenjtë për t’u prodhuar, dhe muret e saj do të duhet të bëhen shumë më të trasha për të siguruar ngurtësinë e nevojshme të strukturës sesa ajo e URM-ve të lidhura nga një paketë, në mënyrë që në fund të ketë shumë monoblock dhe zgjidhjet e paketave do të jenë të krahasueshme me një kosto më të ulët të kësaj të fundit. Dhe ka shumë të ngjarë që një kuti çeliku ose alumini të jetë më e rëndë se një e përbërë e paketuar.
Lidhja paralele e URM mund të kryhet duke përdorur elementë të bluar të përbërë të bluar, të vendosur në pjesët e sipërme dhe të poshtme të hapit (në pikat e ngushtimit të trupit të URM). Nëse është e nevojshme, mund të përdoren mallë shtesë nga materiale të përbëra. Për të zvogëluar koston në strukturën, materialet teknologjike dhe të lira industriale, ngjitësit me forcë të lartë duhet të përdoren sa më shumë që të jetë e mundur.
Në mënyrë të ngjashme, fazat LV mund të ndërlidhen me elementë të përbërë tubular ose përforcues, dhe struktura mund të jetë e pandashme, kur etapat të ndahen, elementët mbajtës të ngarkesës mund të shkatërrohen nga ngarkesat piro në një mënyrë të kontrolluar. Për më tepër, për të rritur besueshmërinë, ngarkesat piro mund të vendosen në disa pika të vendosura në mënyrë të njëpasnjëshme të strukturës mbështetëse dhe të fillojnë si nga ndezja elektrike ashtu edhe nga ndezja e drejtpërdrejtë nga flaka e motorëve të fazës më të lartë, kur ato ndizen (për të shtënat faza e poshtme nëse ndezja elektrike nuk funksiononte).
Automjeti i lëshimit mund të kontrollohet në të njëjtën mënyrë siç është bërë në automjetin japonez të lëshimit ultra të lehtë SS-520. Mundësia e instalimit të një sistemi të kontrollit të komandës radio, i ngjashëm me atë të instaluar në sistemin e raketave të mbrojtjes ajrore Pantsir, gjithashtu mund të konsiderohet për të korrigjuar lëshimin e automjetit të lëshimit të paktën në një pjesë të trajektores së fluturimit (dhe ndoshta në të gjitha fazat e fluturim). Potencialisht, kjo do të zvogëlojë sasinë e pajisjeve të shtrenjta në bordin e një rakete për një përdorim, duke e çuar atë në një makinë kontrolli "të ripërdorshme".
Mund të supozohet se, duke marrë parasysh strukturën mbështetëse, elementët lidhës dhe sistemin e kontrollit, produkti përfundimtar do të jetë në gjendje të japë një ngarkesë me peshë nga disa kilogramë në disa dhjetëra kilogramë te LEO (në varësi të numrit të moduleve të unifikuara të raketave në faza) dhe konkurrojnë me ultra të lehta japoneze SS-LV. 520 dhe automjete të tjera të ngjashme të lëshimit ultra të lehta të zhvilluara nga kompani ruse dhe të huaja.
Për komercializimin e suksesshëm të projektit, kostoja e vlerësuar e lëshimit të automjetit të lëshimit ultra të lehtë MERA-K nuk duhet të kalojë 3.5 milion dollarë (kjo është kostoja e lëshimit për automjetin lëshues SS-520).
Përveç aplikimeve komerciale, automjeti i lëshimit MERA-K mund të përdoret për tërheqjen emergjente të anijeve kozmike ushtarake, madhësia dhe pesha e të cilave gjithashtu gradualisht do të ulen.
Gjithashtu, zhvillimet e marra gjatë zbatimit të automjetit të lëshimit MERA-K mund të përdoren për të krijuar armë të përparuara, për shembull, një kompleks hipersonik me një kokë konvencionale në formën e një avioni kompakt, i cili bie pas lëshimit të lëshimit automjet në pikën e sipërme të trajektores.
