Besohet se teknologjitë gjithmonë zhvillohen gradualisht, nga e thjeshta në komplekse, nga thika prej guri në çelik - dhe vetëm atëherë në një makinë mulliri të programuar. Sidoqoftë, fati i raketave hapësinore doli të ishte më pak i drejtpërdrejtë. Krijimi i raketave të thjeshta, të besueshme me një fazë për një kohë të gjatë mbeti i paarritshëm për projektuesit. Kërkoheshin zgjidhje që as shkencëtarët e materialit dhe as inxhinierët e motorëve nuk mund të ofronin. Deri më tani, automjetet e lëshimit mbeten me shumë faza dhe të disponueshme: një sistem tepër kompleks dhe i shtrenjtë përdoret për disa minuta, pas së cilës hidhet
"Imagjinoni që para çdo fluturimi do të mblidhnit një aeroplan të ri: do të lidhnit avionin me krahët, do të vendosnit kabllo elektrikë, do të instalonit motorët dhe pas uljes do ta dërgonit në një landfill … Ju nuk do të fluturoni larg si atë, "na thanë zhvilluesit e Qendrës Shtetërore të Raketave. Makeeva. “Por kjo është pikërisht ajo që ne bëjmë çdo herë që dërgojmë ngarkesë në orbitë. Sigurisht, në mënyrë ideale të gjithë do të donin të kishin një "makinë" të besueshme me një fazë që nuk kërkon montim, por arrin në kozmodrom, furnizohet me karburant dhe lëshohet. Dhe pastaj kthehet dhe fillon përsëri - dhe përsëri "…
Në gjysmë të rrugës
Në përgjithësi, raketat u përpoqën të kalonin me një fazë nga projektet më të hershme. Në skicat fillestare të Tsiolkovsky, shfaqen struktura të tilla. Ai e braktisi këtë ide vetëm më vonë, duke kuptuar se teknologjitë e fillimit të shekullit XX nuk lejuan realizimin e kësaj zgjidhjeje të thjeshtë dhe elegante. Interesi për transportuesit me një fazë u shfaq përsëri në vitet 1960, dhe projekte të tilla po përpunoheshin në të dy anët e oqeanit. Deri në vitet 1970, Shtetet e Bashkuara po punonin në raketa me një fazë SASSTO, Phoenix dhe disa zgjidhje të bazuara në S-IVB, faza e tretë e automjetit të lëshimit të Saturn V, i cili dërgoi astronautët në Hënë.
"Një opsion i tillë nuk do të ndryshonte në kapacitetin mbajtës, motorët nuk ishin mjaft të mirë për këtë - por prapëseprapë do të ishte një fazë, mjaft e aftë për të fluturuar në orbitë," vazhdojnë inxhinierët. "Sigurisht, ekonomikisht do të ishte plotësisht e pajustifikuar." Përbërjet dhe teknologjitë për të punuar me ta janë shfaqur vetëm në dekadat e fundit, të cilat bëjnë të mundur që bartësi të bëhet një fazor dhe, për më tepër, i ripërdorshëm. Kostoja e një rakete të tillë "intensive shkencore" do të jetë më e lartë se ajo e një modeli tradicional, por do të "shpërndahet" në shumë lëshime, kështu që çmimi i lëshimit do të jetë shumë më i ulët se niveli i zakonshëm.
Reshtë ripërdorimi i mediave që është qëllimi kryesor i zhvilluesve sot. Sistemet Space Shuttle dhe Energia-Buran ishin pjesërisht të ripërdorshme. Përdorimi i përsëritur i fazës së parë po testohet për raketat SpaceX Falcon 9. SpaceX tashmë ka bërë disa ulje të suksesshme, dhe në fund të marsit ata do të përpiqen të nisin një nga fazat që fluturoi përsëri në hapësirë. "Sipas mendimit tonë, kjo qasje mund të diskreditojë vetëm idenë e krijimit të një media të vërtetë të ripërdorshme," vëren Byroja e Dizajnit Makeev. "Ju ende duhet të zgjidhni një raketë të tillë pas çdo fluturimi, të instaloni lidhje dhe përbërës të rinj të disponueshëm … dhe ne jemi përsëri atje ku kemi filluar."
Mediat plotësisht të ripërdorshme janë ende vetëm në formën e projekteve - me përjashtim të New Shepard të kompanisë amerikane Blue Origin. Deri më tani, raketa me një kapsulë të drejtuar është projektuar vetëm për fluturime suborbitale të turistëve hapësinorë, por shumica e zgjidhjeve të gjetura në këtë rast mund të shkallëzohen lehtësisht për një transportues orbital më serioz. Përfaqësuesit e kompanisë nuk i fshehin planet e tyre për të krijuar një opsion të tillë, për të cilin tashmë po zhvillohen motorë të fuqishëm BE-3 dhe BE-4. "Me çdo fluturim suborbital, ne po i afrohemi orbitës," siguroi Blue Origin. Por transportuesi i tyre premtues New Glenn gjithashtu nuk do të jetë plotësisht i ripërdorshëm: vetëm blloku i parë, i krijuar në bazë të modelit të testuar tashmë të New Shepard, duhet të ripërdoret.
Rezistenca materiale
Materialet CFRP të kërkuara për raketa plotësisht të ripërdorshme dhe me një fazë janë përdorur në teknologjinë e hapësirës ajrore që nga vitet 1990. Në të njëjtat vite, inxhinierët në McDonnell Douglas filluan shpejt zbatimin e projektit Delta Clipper (DC-X), dhe sot ata mund të mburren me një transportues të gatshëm dhe fluturues të fibrave të karbonit. Fatkeqësisht, nën presionin e Lockheed Martin, puna në DC-X u ndërpre, teknologjitë u transferuan në NASA, ku ata u përpoqën t'i përdorin ato për projektin e pasuksesshëm VentureStar, pas së cilës shumë inxhinierë të përfshirë në këtë temë shkuan për të punuar në Blue Origin, dhe vetë kompania u mor nga Boeing.
Në të njëjtat vitet 1990, SRC Makeev rus u interesua për këtë detyrë. Që atëherë, projekti KORONA ("Raketa hapësinore, transportues me një fazë e automjeteve [hapësinore]) ka pësuar një evolucion të dukshëm, dhe versionet e ndërmjetme tregojnë se si dizajni dhe paraqitja u bënë gjithnjë e më e thjeshtë dhe e përsosur. Gradualisht, zhvilluesit braktisën elementet komplekse - të tilla si krahët ose rezervuarët e jashtëm të karburantit - dhe arritën në kuptimin se materiali kryesor i trupit duhet të jetë fibër karboni. Së bashku me pamjen, pesha dhe kapaciteti mbajtës ndryshuan. "Duke përdorur edhe materialet më të mira moderne, është e pamundur të ndërtosh një raketë me një fazë që peshon më pak se 60-70 ton, ndërsa ngarkesa e saj do të jetë shumë e vogël," thotë një nga zhvilluesit. - Por ndërsa masa fillestare rritet, struktura (deri në një kufi të caktuar) ka një pjesë gjithnjë e më të vogël, dhe bëhet gjithnjë e më fitimprurëse ta përdorësh atë. Për një raketë orbitale, kjo optimale është rreth 160-170 ton, duke filluar nga kjo shkallë përdorimi i tij tashmë mund të justifikohet."
Në versionin më të fundit të projektit KORONA, masa e lëshimit është edhe më e lartë dhe i afrohet 300 ton. Një raketë e tillë e madhe me një fazë kërkon përdorimin e një motori avioni me efikasitet të lëngshëm shumë efikas që vepron në hidrogjen dhe oksigjen. Ndryshe nga motorët në faza të veçanta, një motor rakete me lëndë djegëse të lëngët duhet të jetë në gjendje të funksionojë në kushte shumë të ndryshme dhe në lartësi të ndryshme, përfshirë ngritjen dhe fluturimin jashtë atmosferës. "Një motor konvencional me lëndë djegëse të lëngshme me grykë Laval është efektiv vetëm në lartësi të caktuara të lartësive," shpjegojnë projektuesit e Makeevka, "prandaj, ne kemi ardhur në nevojën për të përdorur një motor rakete me pykë." Avioni i gazit në motorë të tillë përshtatet me presionin "jashtë bordit", dhe ata ruajnë efikasitetin si në sipërfaqe ashtu edhe të lartë në stratosferë.
Deri më tani, nuk ka asnjë motor pune të këtij lloji në botë, megjithëse ato janë marrë dhe po merren si në vendin tonë ashtu edhe në SHBA. Në vitet 1960, inxhinierët Rocketdyne testuan motorë të tillë në një stendë, por ata nuk erdhën në instalim në raketa. CROWN duhet të jetë i pajisur me një version modular, në të cilin gryka e ajrit me pykë është elementi i vetëm që ende nuk ka një prototip dhe nuk është testuar. Ekzistojnë gjithashtu të gjitha teknologjitë për prodhimin e pjesëve të përbëra në Rusi - ato janë zhvilluar dhe përdoren me sukses, për shembull, në Institutin Gjith -Rus të Materialeve të Aviacionit (VIAM) dhe në OJSC "Kompozit".
Përshtatshmëri vertikale
Kur fluturon në atmosferë, struktura plastike e përforcuar me fibra karboni të CORONA do të mbulohet me pllaka për mbrojtjen e nxehtësisë të zhvilluara nga VIAM për Burans dhe që atëherë janë përmirësuar dukshëm."Ngarkesa kryesore e nxehtësisë në raketën tonë është e përqendruar në" hundën "e saj, ku përdoren elementë të mbrojtjes termike me temperaturë të lartë, - shpjegojnë projektuesit. - Në këtë rast, anët zgjeruese të raketës kanë një diametër më të madh dhe janë në një kënd akut ndaj rrjedhës së ajrit. Ngarkesa termike mbi to është më pak, gjë që lejon përdorimin e materialeve më të lehta. Si rezultat, ne kemi kursyer më shumë se 1.5 ton. Masa e pjesës me temperaturë të lartë nuk kalon 6% të masës totale të mbrojtjes termike. Për krahasim, ajo përbën më shumë se 20% të Shuttles."
Dizajni i hollë i hollë i mediave është rezultat i provave dhe gabimeve të panumërta. Sipas zhvilluesve, nëse merrni vetëm karakteristikat kryesore të një transportuesi të mundshëm të ripërdorshëm me një fazë, do të duhet të merrni parasysh rreth 16,000 kombinime të tyre. Qindra prej tyre u vlerësuan nga projektuesit gjatë punës në projekt. "Ne vendosëm të braktisim krahët, si në Buran ose anijen hapësinore," thonë ata. - Në përgjithësi, në atmosferën e sipërme, ata ndërhyjnë vetëm në anijet kozmike. Anije të tilla hyjnë në atmosferë me shpejtësi hipersonike jo më mirë se një "hekur", dhe vetëm me shpejtësi supersonike ata kalojnë në fluturim horizontal dhe mund të mbështeten siç duhet në aerodinamikën e krahëve."
Forma e konit aksimetrik jo vetëm që lejon mbrojtje më të lehtë termike, por gjithashtu ka aerodinamikë të mirë kur ngasni me shpejtësi shumë të madhe. Tashmë në shtresat e sipërme të atmosferës, raketa merr një ngritje, e cila i lejon asaj jo vetëm të frenojë këtu, por edhe të manovrojë. Kjo, nga ana tjetër, bën të mundur kryerjen e manovrave të nevojshëm në lartësi të mëdha, duke u nisur për në vendin e uljes, dhe në fluturimin e ardhshëm, mbetet vetëm për të përfunduar frenimin, për të korrigjuar kursin dhe për t'u kthyer prapa poshtë, duke përdorur motorë të dobët manovrues.
Kujtoni si Falcon 9 ashtu edhe New Shepard: nuk ka asgjë të pamundur apo edhe të pazakontë në uljen vertikale sot. Në të njëjtën kohë, bën të mundur kalimin me shumë më pak forca gjatë ndërtimit dhe funksionimit të pistës - pista në të cilën të njëjtët Shuttles dhe Buran u ulën duhej të kishin një gjatësi prej disa kilometrash në mënyrë që të frenonin automjetin në një shpejtësi prej qindra kilometrash në orë. "CROWN, në parim, madje mund të ngrihet nga një platformë në det të hapur dhe të ulet në të," shton një nga autorët e projektit, "saktësia përfundimtare e uljes do të jetë rreth 10 m, raketa është ulur mbi amortizatorët pneumatikë të tërhequr.. " Mbetet vetëm për të kryer diagnostifikim, mbushur karburant, vendosur një ngarkesë të re - dhe ju mund të fluturoni përsëri.
KORONA është ende duke u zbatuar në mungesë të fondeve, kështu që zhvilluesit e Zyrës së Dizajnit Makeev arritën të arrijnë vetëm në fazat përfundimtare të projektit të projektit. "Ne e kemi kaluar këtë fazë pothuajse tërësisht dhe plotësisht në mënyrë të pavarur, pa mbështetje të jashtme. Ne kemi bërë tashmë gjithçka që mund të bëhet, - thonë projektuesit. - Ne e dimë se çfarë, ku dhe kur duhet të prodhohet. Tani ne duhet të kalojmë në hartimin praktik, prodhimin dhe zhvillimin e njësive kryesore, dhe kjo kërkon para, kështu që tani gjithçka varet prej tyre ".
Fillimi i vonuar
Raketa CFRP pret vetëm një lëshim në shkallë të gjerë; pas marrjes së mbështetjes së nevojshme, projektuesit janë gati të fillojnë testet e fluturimit në gjashtë vjet, dhe në shtatë deri në tetë vjet - për të filluar operacionin eksperimental të raketave të para. Ata vlerësojnë se kjo kërkon më pak se 2 miliardë dollarë - jo shumë sipas standardeve të raketave. Në të njëjtën kohë, një kthim në investim mund të pritet pas shtatë vjetësh të përdorimit të raketës, nëse numri i lëshimeve komerciale mbetet në nivelin aktual, apo edhe në 1.5 vjet - nëse rritet me ritmet e parashikuara.
Për më tepër, prania e motorëve manovrues, pajisjeve të takimit dhe ankorimit në raketë gjithashtu bën të mundur llogaritjen në skemat komplekse të lëshimit me shumë lëshime. Pasi të keni shpenzuar karburant jo për ulje, por për të përfunduar ngarkesën, është e mundur ta sillni atë në një masë prej më shumë se 11 ton. Pastaj CROWN do të ankorohet me të dytin, "cisternën", e cila do të mbushë rezervuarët e saj me karburant shtesë të nevojshëm për kthimin. Por akoma, shumë më e rëndësishme është ripërdorimi, i cili për herë të parë do të na çlirojë nga nevoja për të mbledhur media para çdo lansimi - dhe për ta humbur atë pas çdo nisjeje. Vetëm një qasje e tillë mund të sigurojë krijimin e një qarkullimi të qëndrueshëm të trafikut të dyanshëm midis Tokës dhe orbitës, dhe në të njëjtën kohë fillimin e një shfrytëzimi të vërtetë, aktiv, në shkallë të gjerë të hapësirës pranë Tokës.
Ndërkohë, CROWN mbetet në harresë, puna në New Shepard vazhdon. Një projekt i ngjashëm japonez RVT po zhvillohet gjithashtu. Zhvilluesit rusë thjesht mund të mos kenë mbështetje të mjaftueshme për një përparim. Nëse keni nja dy miliarda për të kursyer, ky është një investim shumë më i mirë sesa edhe jahti më i madh dhe më luksoz në botë.
