Siç e dini, dokumenti kryesor që përcakton interesat e shtetit, qëllimet kryesore, përparësitë dhe detyrat e Rusisë në fushën e kërkimit, eksplorimit dhe përdorimit të hapësirës së jashtme, është miratuar nga Presidenti i Federatës Ruse Vladimir Putin në Prill 2013 "Bazat e politikës shtetërore të Federatës Ruse në fushën e aktiviteteve hapësinore për periudhën deri në 2030 dhe më gjerë".
Në përputhje me këtë dokument, përparësitë kryesore janë sigurimi i aksesit të garantuar të Rusisë në hapësirë nga territori i saj me zhvillimin dhe përdorimin e teknologjisë hapësinore, teknologjive, punimeve dhe shërbimeve në interes të sferës socio-ekonomike dhe mbrojtjes së vendit, gjithashtu si siguri e shtetit; krijimi i aseteve hapësinore në interes të shkencës; aktivitetet që lidhen me zbatimin e fluturimeve të drejtuara me njerëz, përfshirë krijimin e një baze shkencore dhe teknike për zbatimin e fluturimeve të drejtuara drejt planetëve dhe trupave të tjerë të sistemit diellor në kuadrin e bashkëpunimit ndërkombëtar.
Zbatimi i këtyre qëllimeve sigurohet përmes përdorimit dhe zhvillimit të potencialit ekzistues shkencor, teknik dhe prodhues për krijimin e automjeteve premtuese të nisjes, tërheqjeve ndërorbitale, sistemeve të synuara dhe të shërbimit të anijeve kozmike (SC), anijeve kozmike të gjeneratës së re, elementeve të infrastrukturës për aktivitetet në hapësirën e thellë dhe teknologjitë e përparimit.për të zgjidhur problemet e synuara dhe teknologjitë e prodhimit.
Rezultati do të jetë ruajtja e statusit të Rusisë si një nga fuqitë kryesore hapësinore, konfirmimi i vetë-mjaftueshmërisë në mbështetjen e aktiviteteve të saj hapësinore në të gjithë spektrin e detyrave që kërkojnë krijimin e një plejade orbitale të anijeve kozmike bazuar në një ekonomikisht efikas flota e automjeteve të lëshimit rus.
Nevoja për të mbajtur një pozicion të qëndrueshëm dhe konkurueshmëri në tregun e shërbimeve të nisjes është një nxitje për të përmirësuar treguesit teknikë dhe ekonomikë të avionëve, kryesisht për të rritur aftësitë e tyre energjetike.
Të gjithë këta faktorë u shfaqën më qartë në shembullin e produktit më të suksesshëm ekonomikisht të kozmonautikës ruse - automjeti i lëshimit të klasës së rëndë "Proton". Ishte lëshimi i raketës Proton në tregun ndërkombëtar të shërbimeve të lëshimit dhe modernizimi i tij i vazhdueshëm që lejoi GKNPTs im. MV Khrunichev të mbijetojë në vitet '90 dhe "zero" dhe të ruajë bashkëpunimin industrial, duke siguruar mirëmbajtjen e grupit orbital rus të anijeve kozmike dhe pjesëmarrjen në projekte ndërkombëtare.
Ngarkesa në peshoren e konkurrencës
Për të përcaktuar se cilën SV do të zhvillohet në FKP-2025, duhet kuptuar që aftësitë energjetike të mjetit lëshues përcaktohen nga masa e ngarkesës së ngarkuar të nisur në orbitën e punës. Shpesh, edhe pse jo plotësisht i saktë, kur vlerësohet energjia LV, përdoret një orbitë e ulët e tokës me një lartësi prej 200 kilometrash dhe një prirje të barabartë me gjerësinë gjeografike të pikës së lëshimit. Për funksionimin e anijes kozmike, kjo orbitë nuk përdoret si një funksionuese, sepse, për shkak të ngadalësimit të atmosferës, koha e ekzistencës së anijes nuk kalon një javë. Ndër larminë e anijeve kozmike, tregu më i shtrenjtë dhe më intensiv i burimeve për anijet kozmike të telekomunikacionit që operojnë në orbitën gjeostacionare.
Ekzistojnë dy veçori të lëshimeve komerciale të anijeve kozmike të telekomunikacionit. Masa e anijeve kozmike komerciale po rritet më shpejt se ato të lëshuara sipas programeve federale. Por siç mund ta shihni në grafik, edhe masa e anijeve kozmike komerciale nuk është e pakufizuar dhe për lëshimin e tyre, një klasë super e rëndë LV (STK LV) e llojit SLS nuk kërkohet fare.
Ekzistojnë gjithashtu dallime në modelin balistik të lëshimeve komerciale. Ndodhi që anijet kozmike të huaja, ndryshe nga ato vendase, nuk vendosen menjëherë në një orbitë gjeostacionare, por në një "orbitë standarde gjeo-transferimi standard" me apogje të lartë. Anija kozmike, e ndarë nga LV në të, pas një pauze balistike prej rreth pesë orësh në apogjenin e orbitës, me ndihmën e sistemit të vet shtytës, përpunon një impuls që siguron formimin e një orbite gjeostacionare. Duke marrë parasysh konsumin e karburantit, masa e ngarkesës së nisur në orbitën e ndërmjetme të transferimit gjeosinkronik duhet të jetë afërsisht 1.6 herë më e madhe se në orbitën e punës, domethënë atë gjeostacionare.
Por le të kthehemi te Proton - vetëm nevoja për të ruajtur konkurrencën në tregun e shërbimeve të nisjes është bërë arsyeja për kryerjen e katër fazave të modernizimit të saj në kurriz të fondeve nga lëshimet komerciale të Proton LV - nga versioni fillestar i Proton -K tek Proton-M dhe zhvillimi për mjetin lëshues Proton të Fazës së Re të Sipërme (RB) Briz-M, i cili bëri të mundur rritjen e masës së ngarkesës së dërguar në orbitën gjeostacionare nga 2, 6 në 3.5 ton dhe në gjeostacionar orbita e transferimit - nga 4.5 në 6, 3 ton. Por, pavarësisht se sa i mirë është transportuesi Proton, lëshimet e tij nuk bëhen nga territori i Rusisë. Ekzistojnë gjithashtu probleme me furnizimin me karburant për Proton, një heptil shumë toksik i përdorur në raketat ushtarake dhe që i përket substancave të klasës së parë, më të lartë të rrezikut.
Udhëheqja e vendit i ka vendosur industrisë detyrën për të siguruar qasje të garantuar në hapësirë nga territori i saj - lëshimet e anijeve kozmike duhet të kryhen nga raketa të zhvilluara dhe prodhuara në Rusi. Përveç kësaj, është e nevojshme të përmirësohet siguria mjedisore e lëshimeve duke eleminuar përdorimin e karburantit toksik.
Këto detyra duhet të zgjidhen nga programi për krijimin e një automjeti lëshimi të klasit të rëndë "Angara", i cili do të sigurojë lëshimin e garantuar të anijeve dhe telekomunikacioneve telekomunikuese dhe meteorologjike në orbitën gjeostacionare, duke siguruar mbrojtjen dhe sigurinë e shtetit.
Fatkeqësisht, automjeti i nisjes "Angara" u krijua për një kohë mjaft të gjatë. Dekreti i qeverisë së Federatës Ruse për zhvillimin e një projekti të një kompleksi raketash hapësinorë (SRS) të një klase të rëndë u miratua bazuar në rezultatet e një konkursi të zhvilluar 22 vjet para fillimit të parë të LV. Financimi real për programin filloi pas vitit 2005. Ai bëri të mundur kryerjen e dy lëshimeve të suksesshme të provave në 2014 dhe planifikimin e nisjeve të LV me ngarkesa të synuara nga 2016. Kur niset nga kozmodromi Plesetsk, aftësitë energjike të mjetit lëshues Angara-A5 me një RB KVTK kriogjenike do të sigurojnë lëshimin e një ngarkese me peshë 4.5 ton në një orbitë gjeostacionare dhe 7.5 ton në një orbitë standarde gjeostacionare (kur përdorni Briz -M RB - 2, 9 dhe 5, 4 ton, respektivisht).
Kur anija kozmike Angara vendoset në kozmodromin Vostochny, aftësitë energjike të mjetit lëshues Angara-A5 me një RB oksigjen-hidrogjen të KBTK do të sigurojnë lëshimin e një ngarkese me peshë deri në pesë tonë në një orbitë gjeostacionare, dhe deri në tetë tonë në një orbitë gjeostacionare. Ky rezervë energjie është e mjaftueshme në të ardhmen e afërt për lëshimin e anijeve kozmike sipas programeve federale, por nuk lejon të konkurroni për lëshimin e anijeve kozmike të gamës së lartë të çmimeve me automjete të reja të huaja të klasës së rëndë me ngarkesë të shtuar-Delta-IVH, Ariane-5ECA dhe Atlas -5. Në veçanti, automjeti lëshues Atlas-5 i serisë 500 lëshon deri në 8, 7 ton në orbitën gjeo-transferuese, dhe më i fuqishmi nga automjetet e lëshimit të përdorur për të lëshuar anijen kozmike të Departamentit Amerikan të Mbrojtjes (Delta-IVH) siguron nisjen e një ngarkese me një masë deri në 13 në orbitën gjeo-transferuese. 1 ton.
Pas një analize gjithëpërfshirëse të përparësive dhe kërkesave për aftësitë energjetike të automjeteve tokësore, si dhe gjendjen e tregut për shërbimet hapësinore, STC e Roskosmos përcaktoi se për të zgjidhur problemet në hapësirën e jashtme, përfshirë lëshimin e anijeve kozmike premtuese me një masë prej të paktën shtatë tonë në një orbitë gjeostacionare dhe 12 tonë në një orbitë gjeostacionare, Një mjet lëshimi i aftë të vendosë të paktën 35 tonë ngarkesë në orbitën e tokës së ulët.
Një mjet i tillë lëshimi-"Angara-A5V" mund të krijohet duke zëvendësuar fazën e tretë të oksigjen-vajgurit të automjetit të lëshimit "Angara-A5" me fazën e oksigjen-hidrogjenit të një dizajni të ri. Automjeti i lëshimit "Angara-A5V" është unifikuar maksimalisht me automjetin e krijuar "Angara-A5", përfshirë në aspektin e objekteve të infrastrukturës së hapësirës tokësore. Për sa i përket aftësive energjetike, mjeti lëshues Angara-A5V do të korrespondojë me automjetet e lëshimit të huaj aktualisht të zhvilluar me ngarkesë të shtuar si Ariane-6 (Evropë), Vulcan (SHBA), CZ-5 (Kinë) dhe N-3 (Japoni) dhe do të sigurojë Në të ardhmen e afërt, konkurrueshmërinë e automjeteve hapësinore të klasës së rëndë ruse në tregun botëror të shërbimeve hapësinore.
Automjetet tona të lëshimit të rëndë "Proton-M" dhe "Angara-A5" me motorë raketë me lëndë djegëse të lëngëta (LPRE) janë në përpjesëtim me automjetet e huaja të lëshimit si në raportin shtytje ndaj peshës ashtu edhe në masat e ngarkesës të lëshuara në orbita të caktuara.
Gaz ose pa gaz
Aktualisht, flota e SV-ve vendase përbëhet nga automjeti i lëshimit të klasës së lehtë Rokot, automjeti i lëshimit të klasës së mesme Soyuz me lëshuesin e raketave Fregat dhe automjeti i lëshimit të klasës së rëndë Proton me lëshuesit e raketave DM dhe Briz-M.
Në të ardhmen e afërt, automjetet e lëshimit "heptyl" "Rokot" dhe "Proton" do të zëvendësojnë automjetet e nisjes miqësore me mjedisin e familjes "Angara". Në të njëjtën kohë, është parashikuar të përmirësohet teknologjia dhe të zvogëlohet kostoja e automjeteve të lëshimit serik Angara-A5. Workshtë planifikuar gjithashtu të zëvendësohet "heptyl" RB "Fregat" me një RB "ML" me madhësi të vogël duke përdorur përbërës miqësorë me mjedisin. Isshtë planifikuar gjithashtu të zëvendësohet veterani i raketave vendase të automjetit të nisjes Soyuz me një automjet premtues të klasës së mesme, i cili po krijohet si pjesë e punës së zhvillimit Phoenix. Gjatë zhvillimit të tij, është planifikuar të zbatohen teknologji premtuese që sigurojnë një rritje të karakteristikave operacionale, përfshirë përdorimin e gazit natyror të lëngshëm (LNG) si lëndë djegëse rakete.
Hapësirë e hapur
Pse është LNG interesante? Avantazhi kryesor është mundësia themelore e zvogëlimit të kostos së sistemit shtytës (PS) të automjetit lëshues për shkak të një rënie radikale të presionit të funksionimit në dhomën e djegies së motorit (nga 250-260 në 160-170 atmosfera) me një të vogël (≈4%) rritje në impulsin specifik të zbrazëtisë. Një rritje në parametrin e fundit lejon ruajtjen e nivelit të arritur të karakteristikave të energjisë dhe masës të fazave të LV, pavarësisht faktit se dendësia e LNG është gjysma e asaj të vajgurit. Një tipar i motorëve raketë me lëndë djegëse të lëngëta të karburantit nga LNG është mundësia e zhvillimit të një motori të një skeme të rimëkëmbjes, më pak të prirur ndaj zhvillimit të shpejtë shpërthyes të situatave emergjente. Në përgjithësi, vlerësimet paraprake teknike dhe ekonomike tregojnë se është e mundur të pritet një ulje e kostos së sistemeve shtytëse për LNG me rreth 1.5 herë në krahasim me sistemet shtytëse të bazuara në motorët ekzistues të raketave të vajgurit me presion të lartë, të cilat do të rrisin konkurrencën e brendshme automjetet e lëshimit.
Duke vlerësuar përvojën e krijimit të një automjeti lëshimi super të rëndë, duhet të theksohet se Energia - Buran është padyshim apogji i teknologjisë së raketave vendase, një program i jashtëzakonshëm për sa i përket organizimit, përqendrimit të burimeve, arritjeve në zhvillimin e strukturave të reja dhe nxehtësisë -shpërndarja e materialeve, zotërimi i teknologjive për krijimin e motorëve të fuqishëm të vajgurit dhe hidrogjenit, prodhimi dhe transportimi i vëllimeve të mëdha të hidrogjenit të lëngshëm, aerodinamika hipersonike, etj. I gjithë vendi punoi për të, por shteti nuk kishte mjetet, forcat dhe objektivat për t'u vendosur ky sistem hapësinor në orbitë. Në të njëjtën kohë, mbi 10 vjet punë në krijimin e kompleksit "Energia" - "Buran", u shpenzuan më shumë se një e treta e fondeve të ndara për aktivitetet hapësinore, të cilat ndikuan në efektivitetin e zbatimit të zonave të tjera të tij.
Gjatë kësaj periudhe, Agjencia Evropiane e Hapësirës (ESA) u zhvillua dhe filloi të lëshojë LV të klasës së mesme Ariane-4. Kompania Arianspace me këtë raketë zuri më shumë se gjysmën e tregut për lëshime komerciale në orbitën gjeotransfer dhe, pasi kishte fituar para, krijoi automjetin e lëshimit të klasës së rëndë Ariane-5, i cili ende siguron zbatimin e programeve hapësinore të ESA dhe mban mbi 40 përqind të tregut botëror për shërbimet e nisjes.
Gazeta "VPK" (Nr. 27) shkruante: "… Pentagoni duhet të ndiejë një ndjenjë kënaqësie të thellë, duke parë se si Rusia po largohet gjithnjë e më shumë nga krijimi i automjeteve moderne të lëshimit super të rëndë", por vlerëson tregojnë se të gjitha detyrat ushtarake në të ardhmen e parashikueshme do të zgjidhë Pentagoni, duke përdorur automjetet e lëshimit të një klase të rëndë të tipit Delta IVH dhe Atlas-5, dhe jo mjetin lëshues SLS, të krijuar për fluturime ndërplanetare. Incorrectshtë e pasaktë të krahasohen aftësitë energjetike të mjetit lëshues 25-tonësh Angara-A5 dhe automjetit lëshues SLS 130-tonësh-është si të thuash: "Një kamion hale 130-tonësh është më i ftohtë se KamAZ, dhe Gazelle nuk është një makinë në te gjitha ". Aspak: çdo automjet - një makinë apo një raketë, për të qenë efektiv, duhet të operohet pranë kufirit të sipërm të aftësive të tij energjetike. Nëse automjeti i lëshimit drejtohet bosh, kostoja për njësi e lëshimit të ngarkesës rritet, dhe ky është një nga treguesit kryesorë të efikasitetit të mjetit lëshues. Prandaj, shteti nuk ka nevojë për një mjet lëshimi super të fuqishëm, por një flotë optimale të balancuar të SV-ve të ngarkesave të ndryshme për ngarkesa të veçanta. Nëse nuk ka ngarkesa të tilla për LV, atëherë rrezikon të ndajë fatin e Energia. Nga rruga, është e rëndësishme që dy raketa Saturn-5 në fund të misionit në Hënë u dërguan nga NASA dhe Departamenti i Mbrojtjes i SHBA në një muze pa gjetur një ngarkesë për to.
Çështja e përdorimit të synuar të automjetit të lëshimit STK u konsiderua në STC të Roskosmos - ata arritën në përfundimin se nuk ka nevojë të lëshohen mono -ngarkesa që peshojnë 50-70 ton para 2030-2035. Prioritetet e industrisë hapësinore ruse, përsërisim, përcaktohen në "Bazat e politikës shtetërore në fushën e aktiviteteve hapësinore …" Detyrat kryesore janë zhvillimi i grupeve orbitale të anijeve kozmike për qëllime shkencore, socio-ekonomike dhe të dyfishta Me Kjo është arsyeja pse, në drejtim të zhvillimit të një automjeti lëshimi super të rëndë, Roskosmos NTS vendosi deri në vitin 2025 të kufizohej në krijimin e një baze shkencore dhe teknike dhe zhvillimin e teknologjive premtuese.
Duhet pranuar se tani gjendja e grupit orbital rus të anijeve kozmike, për ta thënë butë, nuk është më i begati. Në veçanti, një plejadë e anijes kozmike të Tokës (ERS) përbëhet nga vetëm shtatë anije kozmike dhe plotëson nevojat e konsumatorëve vendas në nivelin 20-30 përqind, ndërsa plejadat ERS të SHBA, vendeve evropiane dhe Kinës përbëhen nga më shumë se 35 anije kozmike secila, duke siguruar sipërfaqen globale të kontrollit të Tokës, përfshirë në rangun e radarit. Edhe në Indi, plejada satelitore ERS përfshin 17 satelitë. Kjo është ajo ku fondet FKP-2025 duhet të shkojnë para së gjithash-në zhvillimin e anijeve kozmike të komunikimit, navigimit, matjes në distancë, meteorologjisë, përfshirë anijet kozmike me një rezolucion të lartë të të gjitha motit, i cili është veçanërisht i rëndësishëm për Siberinë, Veriun e Largët, Arktiku dhe Lindja e Largët.
Siç tregohet nga llogaritjet balistike, kur niset nga kozmodromi Vostochny, versioni i optimizuar i Angara-A5V LV me një RB KBTK-V të përmirësuar kriogjenike do të sigurojë një ngarkesë me peshë deri në 11, 9 ton në një orbitë transferimi gjeostacionare dhe deri në 7, 2 ton në një orbitë gjeostacionare, dhe gjithashtu mundësinë e zbatimit të fazës fillestare të programit hënor të drejtuar duke përdorur një skemë me katër lëshime (shih Fig.): Dy lëshime të çiftuara të LV, duke siguruar shpërndarje të veçantë në orbitën hënore të Kompleksi i uljes dhe ngritjes hënore (LPVK) dhe automjeti i transportit me njerëz (PTK) me ankorimin e tyre në orbitën e satelitit artificial të Hënës (OISL) dhe uljen pasuese të LPVK me një ekuipazh në sipërfaqen e Hënës.
Një lëshim tipik në çift përfshin nisjen e një ngarkese në një trajektore balistike si pjesë e një PTC ose LPVK dhe një tërheqje të vogël ndërorbitale oksigjen-vajguri (MOB2), e krijuar në bazë të rimorkiatorit "DM" (MOB1), të zhvilluar në baza e rezervës për RB KVTK. MOB1 me një peshë lëshimi prej më shumë se 38 ton është nisur sipas skemës me lëshim shtesë deri në lëshimin e dytë të Angara-A5V LV. Pas ankorimit në orbitën e tokës së ulët dhe fazës, anija kozmike hënore e grumbulluar ndërorbitale së pari vendoset në një orbitë shumë eliptike për shkak të fuqisë së MOB1. Pas mbarimit të karburantit, hidrogjeni MOB1 ndahet dhe vajguri MOB2 përfundon formimin e trajektores së nisjes. Më tej, MOB2 siguron korrigjimin e trajektores në fluturimin për në Hënë dhe transferimin e ngarkesës në orbitën rrethujore. Projekti FKP-2025 parashikon punën në fondet e treguara.
Sigurisht, skema me shumë lëshime është mjaft e ndërlikuar, kërkon koordinimin më të lartë: ekipi i fillimit duhet të punojë njëkohësisht në dy lëshues, si një orë. Vlerësimet paraprake teknike dhe ekonomike tregojnë se përdorimi në fazën fillestare të programit të drejtuar nga hëna i një automjeti lëshimi me shumë qëllime të ngarkesës së shtuar të një klase 35-ton në vend të një automjeti të specializuar të lëshimit super-të rëndë 80-ton do të bëjë të mundur uljen kostot financiare më shumë se një renditje madhësie, dhe burimet e kursyera mund të përdoren në interes të zhvillimit të grupimit të brendshëm orbital të anijeve kozmike. socio-ekonomike, shkencore dhe të përdorimit të dyfishtë.
Sa i përket përdorimit të përforcuesve të ngurtë të shtytësit (TTU) si pjesë e mjetit të lëshimit, këtu duhet të theksohet se motorët e raketave me lëndë djegëse të ngurta (motorët e raketave me lëndë djegëse të ngurta), në krahasim me motorët e raketave me lëndë djegëse të lëngëta, kanë jo vetëm përparësi, por edhe disavantazhet - një impuls specifik i shtytjes i zvogëluar me – 10-30 për qind, përsosmëria më e keqe e modelit, rreziku nga zjarri dhe shpërthimi i prodhimit dhe pajisjeve të një ngarkese karburanti, kufizimi në kohën e funksionimit, kontrolli i tërheqjes, kushtet e temperaturës në fillimin, efektet e dëmshme të produkteve të djegies në mjedis. Për më tepër, është e nevojshme të merret parasysh kostoja 30-40 përqind më e lartë e një automjeti lëshimi me motorë rakete shtytëse të ngurtë në krahasim me një mjet lëshimi me motorë raketë shtytës të lëngshëm dhe nevojën për të investuar fonde të konsiderueshme në zhvillimin e prodhimit, teknologjik dhe objektet e testimit për krijimin e motorëve të mëdhenj të raketave shtytëse të ngurta.
Përdorimi i motorëve të mëdhenj të raketave shtytëse të ngurta si pjesë e mjetit lëshues është konsideruar në mënyrë të përsëritur në projektet vendase, por duke marrë parasysh faktorët e mësipërm, bazuar në krahasimin e alternativave, zgjedhja është bërë pa ndryshim në favor të motorëve të lëngët shtytës. Rusia është një udhëheqëse në zhvillimin dhe prodhimin e motorëve të raketave të lundrimit, të cilët blihen nga klientët, përfshirë ata nga Shtetet e Bashkuara. Në projektin FKP-2025, është planifikuar gjithashtu të testohet teknologjia për krijimin e një shtytësi të ngurtë lëshimi me një goditje prej rreth 100 ton. Mundësia e përdorimit të motorëve të raketave shtytëse të ngurta në automjetet premtuese të lëshimit, për shembull, në të njëjtin "Phoenix", do të përcaktohet më vonë, bazuar në rezultatet e një analize të hollësishme.
Si përfundim: është e qartë se projekti FKP-2025 mund të vazhdojë të përmirësohet, megjithatë, për sa i përket zhvillimit të automjeteve të lëshimit, ky dokument është mjaft i balancuar, ai pasqyron gjendjen reale të punëve dhe përcakton perspektivat për zhvillimin e ky sektor i industrisë deri në vitin 2025, duke marrë parasysh përparësitë e përcaktuara të aktiviteteve hapësinore dhe mundësitë e shtetit për financimin e tij.
