Jeg tror at mange astronautikkentusiaster som er aktivt interessert i historien og dagens situasjon innen romforskning og leting allerede har gjenkjent raketten fanget i tittelfotoet.
Denne raketten, eller rettere sagt rakettforsterkeren, er den største raketten med fast drivstoff noensinne skapt av menneskeheten.
Vel, nå har det blitt enda mer.
Dette er sideforsterkeren til romfergen, som nå har blitt enda større etter å ha mottatt, i tillegg til de fire standarddelene som den lanserte med romfergen, en ekstra femte seksjon, som gjør at den kan bli en rakett forsterker det nye supertunge romfartssystemet NASA, kalt SLS (Space Launch System).
Det er dette systemet, ifølge NASAs ide, skal returnere USA i håndflaten i alle aspekter av romutforskning, samtidig som hele menneskeheten får muligheten til å vende tilbake til romgrensen og til slutt bryte den onde sirkelen av lav jord bane og sette spørsmålet om måneutforskning tilbake på dagsordenen. og … til og med Mars.
Hvor reelt og hvor gjennomførbart er dette ambisiøse programmet? La oss prøve å finne ut av det.
Sammenlignende størrelser på historiske, samtidige og utviklede amerikanske lanseringssystemer.
Etterfyllingsspørsmål: hvorfor er Delta IV større enn Falcon 9?
Den nåværende tilstanden til amerikansk kosmonautikk etter å ha forlatt arenaen for romfergelsystemet er ganske beklagelig: den tyngste oppskytningsbilen til USAs disposisjon når det gjelder sin nåværende status er Delta IV Heavy, som kan sette en last på 28 i lav Jordens bane (LEO), 4 tonn.
Delta IV -familien, til tross for massen av Boeings design, konstruksjon og kommersielle innsats for å skape og markedsføre sine avkom på markedet, viste seg å være "på feil tid og på feil sted": på bakgrunn av de lave kostnadene for lanseringer av den russiske Proton-raketten og For den ukrainske Zenit-3SL viste det seg å være rimelig å betale for å starte en nyttelast med Delta IV.
En enkelt lansering av "Delta IV" kostet 140-170 millioner dollar, mens kostnaden for en lignende nyttelast Proton var omtrent $ 100 millioner, og kostnaden for å lansere en mindre, men konkurransedyktig med "Delta IV" ukrainsk "Zenith-3SL" var enda lavere - bare 60 millioner dollar.
Så høye kostnader for å lansere Delta IV tvang Boeing til å søke utelukkende regjeringsordre for det, og som et resultat ble alle Delta -lanseringer, bortsett fra én, betalt av det amerikanske utenriksdepartementets budsjett.
Lansering av Delta IV lanseringsbil i Heavy -varianten. Lanseringsvekten er ca 733 tonn.
Til slutt, på midten av 2000 -tallet, falt Delta IV endelig ut av det kommersielle segmentet av romoppskytninger - og det var aldri i stand til å komme tilbake dit før i dag, da gutta fra den private butikken SpaceX, hvis Falcon -rakett, begynte for å tråkke i hælene. 9 kom også nær markedsnisjen til "Delta IV", og modifikasjonen av den samme raketten, kalt Falcon 9 Heavy, planlagt for oppskyting i 2015, overgikk den til og med.
Ved starten av Falcon 9 Heavy vil 27 Merlin -motorer med et trykk på 66 tonn hver, drevet av parafin og oksygen, slås på med en gang.
Dette hjernebarnet til Elon Musk bør bringe det "private" romprogrammet til SpaceX til en tidligere uoppnåelig høyde: for en engangsversjon av oppskytningsbilen vil massen av den transporterte lasten til LEO være opptil 53 tonn, på GPO - 21, 2 tonn og på en bane til Mars - 13, 2 tonn. Med tilbakelevering av sideforsterkerne og sentralenheten, vil bæreevnen ikke overstige 32 tonn per LEO - for gjenbruk av lanseringsbilen må du betale med ekstra drivstofforbruk og som et resultat av en reduksjon i nyttelasten.
Blant de tekniske innovasjonene under utviklingen av Falcon 9 Heavy, erklærte utvikleren en unik mulighet for overfylt drivstoff og oksydasjonsmiddel under flyging fra sideforsterkerne til første etappe av lanseringsbilen, som vil tillate å ha fulle drivstofftanker i sentralen seksjon på tidspunktet for separering av sideforsterkerne og forbedre ytelsen til nyttelasten plassert i bane. …
Montering av skrogene i de første stadiene av Falcon 9. -raketter. Nå er 8 motorer allerede installert i en sirkel, med en sentral. I overfylt, men ikke sint.
"Banen til Mars" nevnt i siste avsnitt er ikke en abstraksjon. Med en lanseringsmasse på 1 462 tonn, dobbelt så mye som den rekordstore Delta IV, er den tunge Falcon allerede det nødvendige trinnet som lar deg seriøst tenke på flyvninger til månen og Mars. Om enn i en konfigurasjon som ligner mer på sovjetiske eksperimenter med Probe-serien, enn på det kolossale amerikanske Saturn-Apollo-programmet.
Men i fremtiden begynner veien oppover konseptet "Delta IV" og Falcon 9 med sideforsterkere, som er "kloner" i deres første etapper, å gli som forventet.
Saken er at det er umulig å multiplisere de startende "sideveggene" som lar deg øke massen av lasteffekten til LEO til uendelig - to eller fire sideblokker kan fortsatt festes til den sentrale, men da kan kompleksiteten av montering og kontroll av en slik flerkomponentstruktur som bare vokser eksponentielt.
Det var generelt på dette at Korolev månerakett N-1 "sovnet", som hadde 30 NK-33 rakettmotorer på den første etappen, noe som, i forbindelse med femtrinnsopplegget til selve raketten, gjorde ikke tillate å utarbeide alle spørsmålene om den problemfrie lanseringen til slutten.
Den nåværende konfigurasjonen av Falcon 9, som starter umiddelbart med 27 motorer, er allerede nær grensen for kompleksitet, og ytterligere sannsynlig vil Elon Musks selskap allerede trenge å øke massen og størrelsen på en enkelt rakettenhet, noe som umiddelbart øker kravene langs hele kjeden av produksjon, transport og rakettoppskytning.
Den russiske lovende missilfamilien "Angara" vil sannsynligvis få lignende problemer. Den lille relative størrelsen på en enhetsblokk fører allerede til at Angara-A5-raketten med en startmasse på 733 tonn umiddelbart må sette fire booster "sider" (med en bæreevne på 24,5 tonn per LEO).
Angara-A5 før lansering 23. desember 2014. Ved starten kjører fem RD-191-motorer, hver med et trykk på 196 tonn.
En ytterligere økning i Angaras bæreevne hviler på det faktum at ikke fire, men seks rakettforsterkere må festes til basisseksjonen i den andre fasen, som kanskje allerede er en slags strukturell og teknisk grense for skalering av pakkesystemer, som grensen for Falcon 9-konseptet er 27 Merlin-1D-motorer på tre startblokker.
Det resulterende Angara-A7-prosjektet vil ifølge beregninger kunne, med egen lanseringsvekt på 1370 tonn, bringe en nyttelast på 50 tonn til LEO (ved bruk av hydrogenbrensel i andre etappe), noe som mest sannsynlig vil være den maksimale skaleringen av rakettkonseptet. av Angara -familien.
Sammenligning av "Angara A5" og begreper om "Angara A7" - med parafin og hydrogenbrensel. Samtidig er det svaret - hvorfor er "Delta IV" stor, og Falcon 9 - liten.
Generelt, uansett hva man måtte si, konsepter basert på en rakettblokk på 200 eller til og med 400 tonn - det viser seg likevel at den strukturelle og konstruksjonsmessige karachun -grensen for slike "pakke" -raketter har en oppskytningsvekt i området 1300- 1500 tonn, som tilsvarer den tilbaketrukne massen 45-55 tonn per LEO.
Men da er det allerede nødvendig å øke både kraften til en enkelt motor og størrelsen på rakettstadiet eller akseleratoren.
Og dette er nettopp veien SLS -prosjektet går i dag.
Først, med tanke på den negative opplevelsen av "Delta IV", prøvde SLS -utviklerne å få mest mulig ut av fortiden. Alt og alle ble brukt: Space Shuttle-rakettforsterkere, som ble forsterket med det formål å lage en tung rakett, og de gamle RS-25 hydrogen-oksygenmotorene til selve skyttelen, som ble installert i andre etappe, og…. (tilhengere av teorien om "månekonspirasjonen"-gjør deg klar!) lenge glemte hydrogen-oksygenmotorer J-2X, som stammer fra motorene i andre og tredje trinn i måneraketten "Saturn V" og som foreslås å brukes i de projiserte øvre trinnene SLS!
Videre innebærer de langsiktige planene for forbedring av SLS-akseleratorene to konkurrerende prosjekter som bruker rakettmotorer med flytende drivstoff i stedet for faste drivmidler: prosjektet til Aerojet-selskapet, som presenterte sin utviklede parafin-oksygenmotor i en lukket syklus AJ1E6 for fremtiden "tung" transportør, som stammer fra NK-33 Royal H-1 missiler- og et prosjekt av Pratt & Whitney Rocketdine, som foreslår … (og igjen, overraskelse, lunosceptics!) Å gjenopprette produksjonen av F i USA -1 motorer, som på en gang løftet den berømte Saturn V -raketten fra jorden.
Kanskje vil livet komme tilbake til disse testbenkene. Testing av den første fasen av "Saturn V" - "Saturn 1C" LV i august 1968 på den kyklopiske testbenken V -2. Vær oppmerksom på at trinnet transporteres på en lekter.
Deltar i utviklingen av en fremtidig lovende lanseringsakselerator og den nåværende produsenten av fastdrevne boostere som er ved den første monteringen av SLS -lanseringsvognen, Block I - ATK (Alliant Techsystems), som foreslo å ytterligere forstørre den eksisterende romfergen -booster ved å øke lengden og diameteren … Prosjektet med en lovende akselerator fra ATK kalles "Dark Knight".
Vel, som kirsebær på kaken - en av de fremtidige konfigurasjonene av SLS -systemet, Block Ib, innebærer bruk av en hydrogen -oksygen -enhet som den tredje fasen, lånt fra … Delta IV -raketten!
Dette er, du vet, "helvetes LEGO", der NASA prøvde å evaluere, kombinere og bruke all den eksisterende utviklingen innen tunge raketter.
Hva er SLS -mediefamilien? Tross alt, som vi allerede husker fra eksemplet med "Delta IV", "Hangars" og Falcon 9 - kan de generelle dimensjonene lure.
Så her er et enkelt diagram for å forstå hva som er meningen:
På venstre side av diagrammet er de tunge lanseringskjøretøyene som USA fortsatt hadde. Månen Saturn V, som kunne bringe en nyttelast på 118 tonn til LEO, og romfergen, som så ut til å ha satt selve gjenbruksbussen i en bane som veide fra 120 til 130 tonn, men samtidig kunne levere med den bare en veldig beskjeden nyttelast - bare 24 tonn nyttelast.
SLS -konseptet vil bli implementert i to hovedversjoner: bemannet (mannskap) og ubemannet (last).
I tillegg tvinger utilgjengeligheten av tre lovende rakettforsterkerprosjekter fra Aerojet, Rocketdine og ATK NASA til å bruke de "LEGO -rakettdelene" som er tilgjengelige - nemlig de fem forbedrede romskyttelboosterne.
En overgangs "ersatz-bærer" bygget på denne måten (offisielt kalt SLS Block I), vil imidlertid ifølge alle beregninger allerede ha en mye mer alvorlig bæreevne enn opererende "Delta IV" eller Falcon 9 Heavy, som er klar til lansering. Lanseringskjøretøyet SLS Block I vil kunne løfte en nyttelast på 70 tonn til LEO.
I sammenligning med SLS -konseptet vises NASAs stoppede utvikling under Constellation -programmet - Ares (Mars) lanseringsbil, som ennå ikke er blitt opprettet før slutten, som bare foretok en testflyging i 2009, i Ares 1X -design, som besto av den samme modifiserte firseksjon romferge-akseleratoren, som et testbelastende femte segment og en prototypelast av det andre trinnet var koblet til. Hensikten med den testflyvningen var å kontrollere driften av det første trinnet i drivstoffet i "single stick" ("log") arrangementet, men noe må ha skjedd under testene, da 1. og 2. etappe ble skilt, et uautorisert sprang frem til første etappe skjedde, sannsynligvis forårsaket av etterbrenning av drivstofffragmenter revet av støtet i den. Den faste drivstoffforsterkeren fulgte til slutt oppsettet med den andre etappen og rammet den.
Etter det ble et ganske mislykket forsøk på å montere en "ny LEGO" fra gamle deler innskrenket på NASA, Ares -prosjektet og selve stjernebildet ble lagt på hyllen med mislykkede konsepter, og fra det utviklede grunnarbeidet innenfor rammen av konstellasjonen, var bare et ganske vellykket orbitalbemannet romskip igjen. "Orion", som ble bygget i henhold til oppsettet for returkapslen som er vanlig for engangsskip, som til slutt satte en stopper for romferjens gjenbrukbare seilfly.
Orion -romfartøyet før den første oppskytingen på Delta IV -raketten. Desember 2014.
Diameteren på Orion -romfartøyet er 5,3 meter, romfartøyets vekt er omtrent 25 tonn. Det indre volumet til Orion vil være 2,5 ganger større enn det indre volumet til Apollo -romfartøyet. Volumet på skipets hytte er omtrent 9 m³. På grunn av en så imponerende masse for et orbital romfartøy og ledig internt volum, kan Orion under oppdrag nær jord i lave baner (for eksempel på en ekspedisjon til ISS) støtte 6 kosmonauter.
Imidlertid, som allerede nevnt i begynnelsen, er hovedoppgaven for Orion og bør sette den i baner utover lavreferanseoppskytningssystemet SLS USAs tilbakevending til oppgavene med å mestre det fjerne rom nær jorden og først og fremst, Månen og Mars.
Det er for flyvningen til månen og muligens til Mars at hovedinnsatsen fra USA og Russland er beregnet for å forbedre romskipene og lanseringskjøretøyene.
Her, i prinsippet, i en praktisk tabellform, analyseres forskjellen mellom det amerikanske "Orion" og det russiske PPTS -systemet.
For navnet PPKS PPTS må du selvfølgelig slå noen med en gang, men vel. Og generelt, dessverre, er alt veldig vanskelig med PPTS -prosjektet så langt.
Derfor, når det gjelder PPTS, har vi bare morsomme bilder fra utstillingen så langt. Men i virkeligheten har det hittil blitt gjort for å fornærme lite …
Det er bare en modell - mellom fortid og fremtid. Det er bare en modell - og hold på den …
I tillegg til finansieringsproblemer, misforståelse av konseptet og en rekke design- og ingeniørspørsmål, er fremtiden til PTS usikker og på grunn av mangel på et tilstrekkelig oppskytningsbil for noen av de planlagte oppgavene. Som jeg sa, så langt har Russland bare "Angara-A5" i metallet, som ikke kan bringe mer enn 24,5 tonn til LEO, noe som er ganske nok for oppdrag fra jorden, men absolutt ikke nok for et ytterligere angrep på månen eller Mars.
I tillegg var PPTS-konseptet basert på opprettelsen av et alternativ til "Angara" -missilet til "Rus-M" -familien, som arbeidet også har blitt stoppet med så langt.
Prosjekter av missiler fra "Rus" -familien i sammenligning med familiene "Soyuz" og "Angara".
Hovedformålet med Rus -familien av missiler var å tilby bemannede flyvninger, på grunn av hvilken raketten, alt annet likt, har en lavere nyttelast på LEO enn Angara -missilene. Dette skyldes det faktum at under bemannede flyvninger er et av kravene at lanseringskjøretøyets evne til å forlate lanseringen selv om en av motorene svikter og kravet om å sikre fortsettelsen av flyvningen i tilfelle en påfølgende feil av en av motorene - med fortsettelse av lanseringen av romfartøyet i en senket bane eller sørge for redning og en sikker landing.
Disse kravene, inkludert en spesiell oppskytningsbane, som skal gi en overbelastning på mannskapet på ikke mer enn 12 g for eventuelle nødssituasjoner og tilstedeværelsen av et nødredningssystem (SAS), fører til en betydelig reduksjon i bæreevnen til " Rus "i den bemannede versjonen.
I tillegg ble designdiameteren til basisblokken "Rus" på 3, 8 meter valgt basert på den tradisjonelle for Sovjetunionen og Russland transport av deler av oppskytingsbiler med jernbane.
I USA, med vilje, med Saturn-Apollo-programmet, ble de første stadiene av lanseringskjøretøyer basert på passende størrelse, med tanke på muligheten for transport med vann (kyst-sjø og elv), noe som sterkt forenklet kravene til dimensjonene til en egen rakettenhet …
Transport av den første etappen av Saturn V LV på Pearl river lekteren.
I dag er arbeidet med SLS og Orion, selv etter kollapsen av Constellation, i full gang.
Med ferdigstillelsen av SLS Block I, som nesten helt og holdent vil være basert på den eksisterende romfergen, planlegger NASA å gå videre til den neste, mye mer ambisiøse fasen - SLS Block II, med mellomliggende stopp i form av SLS Block Ia og SLS blokk Ib.
LEGO -byggemulighet hvis rakettforsterkere er klare før. Blokk I, blokk Ia, og deretter blokk II.
LEGO -byggealternativ hvis den endrede tredje etappen er klar tidligere. Blokk I, blokk Ib og deretter blokk II.
SLS Block Ia-oppskytningsbilen skal allerede motta en av de lovende rakettoppskytningsforsterkerne: enten fra Aerojet på en lukket syklus av parafin-oksygen AJ1E6, eller fra Rocketdyne på en modifisert F-1 åpen syklus fra Saturn V, eller det samme på den nye fast drivstoff "Black Knight" fra ATK.
Alle disse alternativene vil kunne gi Block Ia -strukturen en bæreevne i LEO -regionen på 105 tonn, som allerede er sammenlignbar med bæreevnen til Saturn V og romfergen (hvis vi teller det sammen med skyttelbussen)).
De samme oppgavene vil bli løst ved å opprette en storskala og tilpasset størrelsen på hele lanseringssystemet i det tredje kryogene stadiet, som vil kunne supplere totrinns Block I-systemet (lanseringsforsterkere og sentralstadiet på Space Shuttle -motorene) med et tredje trinn, som for Block Ia -varianten vil være som jeg allerede har nevnt, lånt fra Delta IV -raketten og også gi SLS en effekt på opptil 105 tonn nyttelast til LEO.
Til slutt bør det siste Block II-systemet allerede ha en tredje, fullstendig konstruert SLS-etappe som vil bruke fem avanserte J-2X-motorer, som Saturn V andre trinn, og levere 130 tonn nyttelast til LEO.
Men selv til tross for alle disse triksene, vil en slik "rom -LEGO" koste omtrent $ 500 millioner per oppskytning, noe som selvfølgelig er mindre enn kostnaden for å lansere romfergen (1,3 milliarder dollar), men likevel - sensitiv nok for NASAs budsjett.
Hvilke oppgaver bør SLS løse, og hvorfor tar NASA ikke hensyn til alternativet Falcon 9 Heavy, som skal gi en kostnad på 135 millioner dollar for et engangs drivstoffoverføringssystem og for 53 tonn nyttelast for LEO?
Saken er at NASA målrettet mot månen, Mars og til og med asteroider og satellitter fra Jupiter! Og Falcon 9 Heavy viser seg å være en for liten rakett for slike oppgaver …
Atomrakett til Mars!
Men dette er selvfølgelig et tema for en god egen artikkel …
PS. Etter å ha lest artikkelen min på nytt, rapporterer jeg.
Hvis jeg kritiserer moderne russiske tilnærminger til romforskning og roser amerikanerne, så er det gode grunner til det.
Tilbake i 2010 var tilstanden til det amerikanske romutforskningsprogrammet beklagelig: romfergen -programmet var allerede planlagt å stenge, Ares -oppskytningene viste fullstendig inkonsekvens av konstellasjonsideene, alle amerikanske aviser og blader skrev om det "russiske romslavet" for USA.
Men i løpet av de siste fem årene har den amerikanske romfartsindustrien omgruppert seg, fått nødvendig finansiering - og lært seg å leve under nye, mer tøffe forhold.
Vil den russiske kosmonautikken kunne skryte av dette om 5 år - spesielt mot bakgrunn av at dette året bringer oss ulykkelige nyheter om nedleggelsen av Rus -M og PPTS LV -programmene, utsettelsen av lanseringen av Vostochny -kosmodromet og den totale reduksjonen av Roscosmos -finansiering?
Vent og se. Jeg holder fingrene med et kryss.
