Орус космос

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Технологиялар ар дайым акырындык менен өнүгүп, жөнөкөйдөн татаалга, таш бычактан болотко чейин - жана андан кийин гана программаланган фрезердик станокко чейин өнүгөт деп ишенишет. Бирок, космостук ракетанын тагдыры анчалык ачык эмес болуп чыкты. Жөнөкөй, ишенимдүү бир баскычтуу ракеталарды түзүү узак убакыт бою дизайнерлер үчүн жеткиликсиз болгон.

Материал таануучулар да, инженерлер да сунуш кыла албаган чечимдер талап кылынган. Ушул убакка чейин ракета ташуучу аппараттар көп баскычтуу жана бир жолу колдонулуучу бойдон калууда: укмуштуудай татаал жана кымбат система бир нече мүнөткө колдонулуп, андан кийин ыргытылат.

«Элестеткиле, ар бир учуунун алдында жаңы учакты кураштырасың: фюзеляжды канаттарына туташтырасың, электр кабелдерин тартасың, моторлорду орнотуп, конгондон кийин аны таштанды таштоочу жайга жөнөтөсүң… Мынчалык алыс уча албайсың. », - деп билдирди бизге Мамлекеттик ракеталык борбордун иштеп чыгуучулары. Макеева. «Бирок биз орбитага жүк жөнөткөн сайын так ушундай кылабыз. Албетте, идеалдуу түрдө ар бир адам монтажды талап кылбаган, бирок космодромго келип, май куюп, ишке киргизген ишенимдүү бир баскычтуу «машинага» ээ болгусу келет. Анан кайра келип, кайра башталат - жана дагы …

Жарым жолдо

Жалпысынан, ракеталык техника эң алгачкы долбоорлордон бир этап менен өтүүгө аракет кылган. Циолковскийдин алгачкы эскиздеринде дал ушундай структуралар кездешет. Ал ХХ кылымдын башындагы технологиялар бул жөнөкөй жана жарашыктуу чечимди ишке ашырууга мүмкүндүк бербей турганын түшүнүп, кийинчерээк бул идеядан баш тартты. 1960-жылдары бир тепкичтүү жүк ташуучуларга болгон кызыгуу кайрадан пайда болуп, океандын эки тарабында мындай долбоорлор иштелип чыккан. 1970-жылдарга карата Америка Кошмо Штаттары бир баскычтуу SASSTO, Phoenix ракеталары жана астронавттарды Айга жеткирген Saturn V ракетасынын үчүнчү баскычы болгон S-IVB негизинде бир нече чечимдердин үстүндө иштеп жаткан.

CORONA робот болуп, башкаруу системасы үчүн интеллектуалдык программалык камсыздоону алышы керек. Программалык камсыздоо түз учуп келе жатканда жаңырта алат, ал эми өзгөчө кырдаалда автоматтык түрдө резервдик туруктуу версияга "кайра кайтат".

"Мындай вариант жүк көтөрүмдүүлүгү боюнча айырмаланбайт, кыймылдаткычтар бул үчүн жетиштүү эмес болчу, бирок ал дагы эле орбитага учууга жөндөмдүү бир этап болмок", - деп улантышат инженерлер. – Албетте, экономикалык жактан бул таптакыр негизсиз болмок. Композиттер жана алар менен иштөө технологиялары акыркы он жылдыктарда гана пайда болду, бул ташуучуну бир этаптуу жана андан тышкары көп жолу колдонууга мүмкүнчүлүк берет. Мындай «илимди талап кылуучу» ракетанын баасы салттуу конструкциядагыдан жогору болот, бирок ал көп учурулган учурга «жайылып» калат, ошентип учуруу баасы демейдегиден бир кыйла төмөн болот.

Бул бүгүнкү күндө иштеп чыгуучулардын негизги максаты медиа кайра колдонуу болуп саналат. Space Shuttle жана Energia-Buran системалары жарым-жартылай кайра колдонууга жарактуу болгон. Биринчи этапты кайталап колдонуу SpaceX Falcon 9 ракеталары үчүн сыналууда. SpaceX буга чейин бир нече ийгиликтүү конууларды жасаган жана марттын аягында алар кайрадан космоско учкан этаптардын бирин учурууга аракет кылышат. "Биздин оюбузча, бул ыкма чыныгы көп жолу колдонулуучу медианы түзүү идеясын жокко чыгарышы мүмкүн", - деп белгилейт Макеевдик конструктордук бюро. "Сиз дагы эле ар бир учкандан кийин мындай ракетаны сорттоп, байланыштарды жана жаңы бир жолу колдонулуучу компоненттерди орнотуп алышыңыз керек … жана биз баштаган жерибизге кайтып келдик."

Толугу менен кайра колдонууга жарамдуу медиа дагы эле долбоорлор түрүндө гана - америкалык Blue Origin компаниясы тарабынан New Shepard кошпогондо. Азырынча башкарылган капсуласы бар ракета космостук туристтердин суборбиталдык учуулары үчүн гана иштелип чыккан, бирок бул учурда табылган чечимдердин көбүн олуттуураак орбиталык алып жүрүүчү үчүн оңой эле масштабдаса болот. Компаниянын өкүлдөрү мындай вариантты түзүү пландарын жашырышпайт, ал үчүн БЕ-3 жана БЕ-4 кубаттуу кыймылдаткычтары азыртадан эле иштелип жатат. "Ар бир суборбиталдык учуу менен биз орбитага жакындайбыз" деп ишендирди Blue Origin. Бирок алардын келечектүү алып жүрүүчүсү, New Glenn да толугу менен кайра колдонулбайт: буга чейин сыналган New Shepard дизайнынын негизинде түзүлгөн биринчи блок гана кайра колдонулушу керек.

Материалдык каршылык

Толугу менен кайталануучу жана бир баскычтуу ракеталар үчүн зарыл болгон CFRP материалдары 1990-жылдардан бери аэрокосмостук технологияда колдонулуп келет. Ошол эле жылдары McDonnell Дугластын инженерлери Delta Clipper (DC-X) долбоорун тез арада ишке ашыра башташты жана бүгүнкү күндө даяр жана учуучу көмүртек була ташыгычы менен мактана алышат. Тилекке каршы, Lockheed Martinдин кысымы астында DC-X боюнча иш токтоп, технологиялар NASAга өткөрүлүп берилген, алар аларды ийгиликсиз VentureStar долбоору үчүн колдонууга аракет кылышкан, андан кийин бул темага катышкан көптөгөн инженерлер Blue Origin компаниясында иштөөгө кетишкен. ал эми компаниянын өзү Boeing тарабынан кабыл алынган.

Ошол эле 1990-жылдары бул ишке Орусиянын СРКсы Макеев кызыгып калган. Андан берки жылдар бою KORONA долбоору («Космостук ракета, бир баскычтуу ташуучу [космостук] унаалар») байкаларлык эволюцияга дуушар болду жана ортоңку версиялар дизайн жана макет кантип барган сайын жөнөкөй жана кемчиликсиз болуп калганын көрсөтүп турат. Бара-бара иштеп чыгуучулар татаал элементтерден баш тартышты - мисалы, канаттар же тышкы күйүүчү май бактары - жана негизги корпустун материалы көмүртек буласы болушу керек деген түшүнүккө келишти. Сырткы көрүнүшү менен бирге салмагы да, көтөрүү жөндөмдүүлүгү да өзгөргөн. "Заманбап эң мыкты материалдарды колдонуу менен, салмагы 60-70 тоннадан аз болгон бир баскычтуу ракетаны куруу мүмкүн эмес, ал эми анын жүктөө өтө аз болот", - дейт иштеп чыгуучулардын бири. - Бирок баштапкы масса өскөн сайын структура (белгилүү бир чекке чейин) барган сайын азыраак үлүштү ээлейт жана аны колдонуу көбүрөөк пайда алып келет. Орбиталык ракета үчүн бул оптималдуу болжол менен 160-170 тоннаны түзөт, бул масштабдан баштап аны колдонууну буга чейин эле актоого болот.

КОРОНА долбоорунун акыркы версиясында учуруу массасы андан да жогору жана 300 тоннага жакындайт Мындай ири бир баскычтуу ракета суутек менен кычкылтекте иштеген жогорку эффективдуу суюктук кыймылдаткычты колдонууну талап кылат. Айры-айры этапларда ишлейэн двигателлерден тапавутланып, шейле суюк двигателиц ракета двигатели атмосферадан дашары учуш ве учуш довамында тапавут-лы шертлерде ве дурли-дурли белентликлерде ишлэп билмелидир. «Лаваль саптары бар кадимки суюк кыймылдаткыч белгилүү бир бийиктикте гана эффективдүү болот, - деп түшүндүрүшөт Макеевкалык конструкторлор, - ошондуктан биз клин-аба ракетасынын кыймылдаткычын колдонуу зарылдыгына келдик». Мындай кыймылдаткычтардагы газ агымы автоматтык түрдө "борттон" басымга ыңгайлашат жана алар жер бетинде да, стратосферада да эффективдүү бойдон калууда.

Жүк ташуучу контейнер

Азырынча дүйнөдө мындай типтеги кыймылдаткычтар жок, бирок алар менен биздин өлкөдө да, АКШда да каралып келген. 1960-жылдары Rocketdyne инженерлери мындай кыймылдаткычтарды стендде сынашкан, бирок алар ракеталарга орнотууга келишкен эмес. CROWN модулдук версиясы менен жабдылышы керек, мында клин-аба сопло прототиби жок жана сынала элек жападан жалгыз элемент. Ошондой эле Россияда композиттик тетиктерди чыгаруунун бардык технологиялары бар – алар, мисалы, Бүткүл россиялык авиациялык материалдар институтунда (VIAM) жана «Композит» АКсында иштелип чыккан жана ийгиликтүү колдонулууда.

Вертикалдуу туура

Атмосферада учуп жүргөндө, KORONA көмүртек буласынан жасалган жүк көтөрүүчү конструкция VIAM тарабынан Burans үчүн иштелип чыккан жылуулуктан коргоочу плиткалар менен капталат жана ошондон бери байкаларлык жакшыртылды."Биздин ракетанын негизги жылуулук жүктөмү анын" мурдуна" топтолгон, мында жогорку температурадагы термикалык коргоо элементтери колдонулат, - деп түшүндүрүшөт дизайнерлер. - Бул учурда ракетанын кеңейген капталдары чоңураак диаметрге ээ жана аба агымына курч бурчта жайгашкан. Аларга жылуулук жүк азыраак, бул жеңил материалдарды колдонууга мүмкүндүк берет. Натыйжада 1,5 тоннадан ашык унемдедук. Жогорку темп-ралуу тетиктин массасы термикалык коргоонун жалпы массасынын 6 процентинен ашпайт. Салыштыруу үчүн, Шаттлдарда ал 20% дан ашыкты түзөт.

ЖМКнын жылмакай конус дизайны сансыз сыноолордун жана каталардын натыйжасы. Иштеп чыгуучулардын айтымында, эгер сиз мүмкүн болгон кайталануучу бир баскычтуу ташуучунун негизги мүнөздөмөлөрүн гана алсаңыз, алардын 16 000ге жакын комбинациясын карап чыгууга туура келет. Алардын жүздөгөнү долбоор үстүндө иштеп жатканда дизайнерлердин ыраазычылыгына ээ болушкан. «Биз «Буран» же «Космос Шатлындагы» сыяктуу канаттарды таштоону чечтик», - дешет алар. - Жалпысынан, атмосферанын жогорку катмарында алар космостук аппараттарга гана кийлигишет. Мындай кораблдер атмосферага «темирден» артык эмес гиперсондук ылдамдыкта киришет, ал эми үндөн жогору ылдамдыкта гана горизонталдык учууга өтөт жана канаттарынын аэродинамикасына туура таяна алат».

Аксисиметриялык конустун формасы жеңилирээк термикалык коргоону гана камсыз кылбастан, ошондой эле өтө жогорку ылдамдыкта айдоодо жакшы аэродинамикага ээ. Атмосферанын жогорку катмарларында азыртан эле ракета бул жерде тормоз кылууга гана эмес, ошондой эле маневр жасоого мумкундук берген лифт-ти кабыл алат. Бул, өз кезегинде, бийиктикте, конуу аянтчасын көздөй багыт алууда зарыл болгон маневрлерди жасоого мүмкүндүк берет, ал эми келечектеги учууда алсыз маневрди колдонуу менен тормозду бүтүрүү, багытты оңдоо жана артка ылдый бурулуу гана керек болот. кыймылдаткычтар.

Falcon 9 жана New Shepard экөөнү тең эстейли: бүгүнкү күндө вертикалдуу конууда мүмкүн эмес, атүгүл адаттан тыш эч нерсе жок. Ошол эле учурда учуу-конуу тилкесин курууда жана эксплуатациялоодо кыйла азыраак күч менен өтүүгө мүмкүндүк берет - ошол эле Шаттл жана Буран конгон учуу тилкеси унааны тормоздоо үчүн бир нече километрге созулушу керек эле. ылдамдыгы саатына жүздөгөн километр. «CROWN, негизи, ал тургай, деңиз платформасынан учуп, ага коно алат, - деп кошумчалайт долбоордун авторлорунун бири, - акыркы конуу тактыгы болжол менен 10 метрди түзөт, ракета тартылуучу пневматикалык амортизаторлорго түшүрүлөт. Болгону диагностика жүргүзүү, май куюу, жаңы жүктү жайгаштыруу гана калды - жана сиз кайра учуп кете аласыз.

КОРОНА каржылоонун жоктугунан дагы эле ишке ашырылып жатат, ошондуктан Макеев атындагы конструктордук бюронун иштеп чыгуучулары долбоордун акыркы этабына гана жетише алышты. «Биз бул этаптан дээрлик толугу менен жана толугу менен өз алдынча, тышкы колдоосуз өттүк. Колдонууга мүмкүн болгон нерселердин бардыгын жасап бүттүк, - дешет дизайнерлер. - Биз билебиз, эмнени, кайда жана качан чыгарыш керек. Эми биз практикалык долбоорлоого, өндүрүшкө жана негизги агрегаттарды иштеп чыгууга өтүшүбүз керек, бул үчүн акча талап кылынат, ошондуктан азыр бардыгы алардан көз каранды ».

Кечигип баштоо

CFRP ракетасы масштабдуу учурууну гана күтөт; зарыл болгон колдоону алгандан кийин, конструкторлор алты жылдан кийин учуу сыноолорун баштоого даяр, ал эми жети-сегиз жылдан кийин - биринчи ракеталардын эксперименталдык ишин баштоо үчүн. Алардын айтымында, бул 2 миллиард доллардан азыраак талап кылынат - ракета илиминин стандарттары боюнча көп эмес. Ошол эле учурда, эгерде коммерциялык учурулгандардын саны азыркы деңгээлде кала берсе, ал тургай 1,5 жылдан кийин - эгерде ал болжолдонгон темпте өссө, ракетаны жети жыл колдонуудан кийин инвестициянын кайтарымын күтүүгө болот.

Мындан тышкары, ракетада маневрлөөчү кыймылдаткычтардын, жолугушуу жана қонуу түзүлүштөрүнүн болушу татаал көп учуруу схемаларына ишенүүгө мүмкүндүк берет. Күйүүчү майды конууга эмес, пайдалуу жүктү кошууга жумшап, аны 11 тоннадан ашык массага жеткире аласыз. Андан кийин CROWN экинчи "танкер" менен түйүлөт, ал өз резервуарларын кайтып келүү үчүн зарыл болгон кошумча күйүүчү май менен толтурат. Бирок, дагы эле маанилүүрөөк, кайра колдонуу мүмкүнчүлүгү, бул биринчи жолу бизди ар бир учурулганга чейин медианы чогултуу зарылчылыгынан бошотот жана ар бир учурулгандан кийин аны жоготот. Ушундай мамиле гана Жер менен орбитанын ортосунда стабилдуу эки тараптуу транспорт агымын тузууну жана ошол эле мезгилде Жерге жакын мейкиндикти реалдуу, активдуу, масштабдуу эксплуатациялоонун башталышын камсыз кыла алат.

Ошол эле учурда, CROWN белгисиз бойдон калууда, New Shepard боюнча иш уланууда. Ушундай эле жапондук RVT долбоору да өнүгүп жатат. Орус иштеп чыгуучулар жөн гана ачылыш үчүн жетиштүү колдоого ээ эмес болушу мүмкүн. Эгер сизде бир нече миллиард доллар болсо, бул дүйнөдөгү эң чоң жана эң люкс яхтага караганда алда канча жакшы инвестиция.