Hari ini, banyak dari kita tahu, atau setidaknya pernah mendengar, keluarga perusahaan swasta SpaceX dari kendaraan peluncuran yang dapat digunakan kembali sebagian. Berkat kesuksesan perusahaan, serta kepribadian pendiri, Elon Musk, yang sering menjadi pahlawan feed berita, roket Falcon 9, SpaceX, dan penerbangan luar angkasa pada umumnya tidak meninggalkan halaman pers internasional. Pada saat yang sama, Rusia memiliki dan masih memiliki perkembangannya sendiri dan proyek yang tidak kalah menarik dari rudal yang dapat digunakan kembali, yang lebih sedikit diketahui. Jawaban atas pertanyaan mengapa ini terjadi sudah jelas. Roket Ilona Mask secara teratur terbang ke luar angkasa, dan roket Rusia yang dapat digunakan kembali dan sebagian dapat digunakan kembali sejauh ini hanyalah proyek, gambar, dan gambar indah dalam presentasi.
Peluncuran luar angkasa hari ini
Saat ini, kita dapat dengan aman mengatakan bahwa Roskosmos di beberapa titik melewatkan topik rudal yang dapat digunakan kembali, memiliki pengembangan dan proyek di tangannya yang beberapa tahun di depan negara lain. Semua proyek rudal Rusia yang dapat digunakan kembali tidak pernah selesai, tidak diimplementasikan dalam logam. Misalnya, kendaraan peluncuran Korona satu tahap yang dapat digunakan kembali, yang dikembangkan dari tahun 1992 hingga 2012, tidak pernah dibawa ke kesimpulan logisnya. Kami sudah melihat hasil dari kesalahan perhitungan ini dalam pembangunan. Rusia telah kehilangan posisinya secara serius di pasar peluncuran ruang angkasa komersial dengan munculnya roket Falcon 9 Amerika dan variannya, dan juga sangat rendah dalam hal jumlah peluncuran luar angkasa yang dilakukan per tahun. Pada akhir 2018, Roscosmos melaporkan 20 peluncuran ruang angkasa (satu gagal), sementara pada April 2018, dalam sebuah wawancara dengan TASS, kepala Roscosmos, Igor Komarov, mengatakan bahwa pihaknya berencana untuk melakukan 30 peluncuran ruang angkasa oleh akhir tahun. Pemimpin pada akhir tahun lalu adalah Cina, yang melakukan 39 peluncuran luar angkasa (satu gagal), di tempat kedua adalah Amerika Serikat dengan 31 peluncuran luar angkasa (tidak ada yang gagal).
Berbicara tentang penerbangan luar angkasa modern, perlu dipahami bahwa dalam total biaya peluncuran kendaraan peluncuran modern (LV), item pengeluaran utama adalah roket itu sendiri. Tubuhnya, tangki bahan bakar, mesin - semua ini terbang selamanya, terbakar di lapisan atmosfer yang padat, jelas bahwa biaya yang tidak dapat diperbaiki seperti itu mengubah peluncuran kendaraan peluncuran menjadi kesenangan yang sangat mahal. Bukan pemeliharaan pelabuhan antariksa, bukan bahan bakar, bukan pekerjaan perakitan sebelum peluncuran, tetapi harga kendaraan peluncuran itu sendiri, adalah item pengeluaran utama. Produk teknologi yang sangat kompleks dari pemikiran rekayasa digunakan selama beberapa menit, setelah itu dihancurkan sepenuhnya. Tentu, ini berlaku untuk roket sekali pakai. Gagasan menggunakan kendaraan peluncuran yang dapat dipulihkan muncul di sini dengan sendirinya, sebagai peluang nyata untuk mengurangi biaya setiap peluncuran ruang angkasa. Dalam hal ini, bahkan pengembalian hanya tahap pertama membuat biaya setiap peluncuran lebih rendah.
Pendaratan tahap pertama yang dapat dikembalikan dari kendaraan peluncuran Falcon 9
Ini adalah skema serupa yang diterapkan oleh miliarder Amerika Elon Musk, membuat tahap pertama yang dapat dipulihkan dari kendaraan peluncuran berat Falcon 9. Sementara tahap pertama dari rudal ini sebagian dapat dipulihkan, beberapa upaya pendaratan berakhir dengan kegagalan, tetapi jumlah pendaratan gagal turun menjadi hampir nol pada 2017 dan 2018. Misalnya, tahun lalu hanya ada satu kegagalan untuk setiap 10 pendaratan yang berhasil pada tahap pertama. Bersamaan dengan itu, SpaceX juga membuka tahun baru dengan sukses mendaratkan tahap pertama. Pada 11 Januari 2019, roket Falcon 9 tahap pertama berhasil mendarat di platform terapung, apalagi digunakan kembali, dan sebelumnya meluncurkan satelit komunikasi Telestar 18V ke orbit pada September 2018. Saat ini, tahap pertama yang dapat dikembalikan seperti itu sudah menjadi fait accompli. Tetapi ketika perwakilan dari perusahaan ruang angkasa swasta Amerika hanya berbicara tentang proyek mereka, banyak ahli meragukan kemungkinan keberhasilan implementasinya.
Dalam kenyataan hari ini, tahap pertama roket Falcon 9 kelas berat dalam beberapa peluncuran dapat digunakan dalam versi masuk kembali. Mengambil tahap kedua roket ke ketinggian yang cukup, ia terpisah darinya pada ketinggian sekitar 70 kilometer, pelepasan terjadi sekitar 2,5 menit setelah peluncuran kendaraan peluncuran (waktu tergantung pada tugas peluncuran spesifik). Setelah pemisahan dari LV, tahap pertama, menggunakan sistem kontrol sikap yang terpasang, melakukan manuver kecil, menghindari nyala api mesin tahap kedua yang berfungsi, dan memutar mesin ke depan sebagai persiapan untuk tiga manuver pengereman utama. Saat mendarat, tahap pertama menggunakan motor sendiri untuk pengereman. Perlu dicatat bahwa tahap yang dikembalikan memberlakukan batasannya sendiri pada peluncuran. Misalnya, muatan maksimum roket Falcon 9 berkurang 30-40 persen. Ini karena kebutuhan untuk menyimpan bahan bakar untuk pengereman dan pendaratan berikutnya, serta bobot tambahan dari peralatan pendaratan yang dipasang (kemudi kisi, penyangga pendaratan, elemen sistem kontrol, dll.).
Keberhasilan Amerika dan serangkaian besar peluncuran yang sukses tidak luput dari perhatian dunia, yang memicu serangkaian pernyataan tentang dimulainya proyek yang menggunakan roket yang dapat digunakan kembali sebagian, termasuk kembalinya booster samping dan tahap pertama kembali ke Bumi. Perwakilan Roscosmos juga berbicara tentang skor ini. Perusahaan mulai berbicara tentang dimulainya kembali pekerjaan pembuatan rudal yang dapat digunakan kembali di Rusia pada awal 2017.
Luncurkan kendaraan "Korona" - tampilan umum
Roket Korona yang dapat digunakan kembali dan proyek sebelumnya
Perlu dicatat bahwa gagasan rudal yang dapat digunakan kembali dipelajari di Uni Soviet. Setelah runtuhnya negara, topik ini tidak hilang, pekerjaan ke arah ini berlanjut. Mereka mulai jauh lebih awal daripada yang baru saja dibicarakan Elon Musk. Misalnya, blok tahap pertama roket Soviet super-berat Energia harus dikembalikan, ini diperlukan karena alasan ekonomi dan untuk implementasi sumber daya mesin RD-170, yang dirancang untuk setidaknya 10 penerbangan.
Yang kurang terkenal adalah proyek kendaraan peluncuran Rossiyanka, yang dikembangkan oleh spesialis Pusat Roket Negara V. P. Akademisi Makeev. Perusahaan ini terutama dikenal karena perkembangan militernya. Misalnya, di sinilah sebagian besar rudal balistik domestik yang dimaksudkan untuk mempersenjatai kapal selam dibuat, termasuk rudal balistik R-29RMU Sineva yang saat ini digunakan oleh armada kapal selam Rusia.
Menurut proyek tersebut, Rossiyanka adalah kendaraan peluncuran dua tahap, tahap pertama yang dapat digunakan kembali. Pada dasarnya ide yang sama dengan para insinyur SpaceX, tetapi beberapa tahun sebelumnya. Roket itu seharusnya meluncurkan 21,5 ton kargo ke orbit referensi rendah - indikator yang dekat dengan roket Falcon 9. Kembalinya tahap pertama akan berlangsung di sepanjang lintasan balistik karena dimasukkannya kembali mesin tahap standar. Jika perlu, daya dukung roket bisa ditingkatkan menjadi 35 ton. Pada 12 Desember, Makeyev SRC mempresentasikan roket barunya di kompetisi Roscosmos untuk pengembangan kendaraan peluncuran yang dapat digunakan kembali, tetapi pesanan untuk pembuatan perangkat tersebut diberikan kepada pesaing Pusat Penelitian dan Produksi Negara Khrunichev dengan Baikal-Angara proyek. Kemungkinan besar, spesialis Makeev SRC akan memiliki kompetensi untuk mengimplementasikan proyek mereka, tetapi tanpa perhatian dan pendanaan yang memadai, hal itu tidak mungkin.
Proyek Baikal-Angara bahkan lebih ambisius; itu adalah versi pesawat dari tahap pertama kembali ke Bumi. Direncanakan bahwa setelah mencapai ketinggian kompartemen yang ditentukan, sayap khusus akan terbuka pada tahap pertama dan kemudian akan terbang di sepanjang pesawat terbang dengan pendaratan di lapangan terbang konvensional dengan roda pendarat diperpanjang. Namun, sistem seperti itu sendiri tidak hanya sangat kompleks, tetapi juga mahal. Kelebihannya yang tak terbantahkan termasuk fakta bahwa dia bisa kembali dari jarak yang lebih jauh. Sayangnya, proyek tersebut tidak pernah terealisasi, terkadang masih dikenang, tapi tidak lebih.
Sekarang dunia sedang memikirkan kendaraan peluncuran yang sepenuhnya dapat digunakan kembali. Elon Musk mengumumkan proyek Big Falcon Rocket. Roket semacam itu harus menerima arsitektur dua tahap yang tidak seperti biasanya untuk kosmonotika modern; tahap kedua adalah satu kesatuan dengan pesawat ruang angkasa, yang dapat berupa kargo atau penumpang. Direncanakan tahap pertama Superheavy akan kembali ke Bumi, melakukan pendaratan vertikal di kosmodrom melalui penggunaan mesinnya, teknologi ini telah dikembangkan dengan sempurna oleh para insinyur SpaceX. Roket tahap kedua, bersama dengan pesawat ruang angkasa (sebenarnya, ini adalah pesawat ruang angkasa untuk berbagai keperluan), yang diberi nama Starship, akan memasuki orbit Bumi. Tahap kedua juga akan memiliki cukup bahan bakar yang tersisa untuk melambat di lapisan atmosfer yang padat setelah menyelesaikan misi luar angkasa dan mendarat di platform lepas pantai.
Perlu dicatat bahwa SpaceX juga tidak memiliki ide seperti itu. Di Rusia, proyek kendaraan peluncuran yang dapat digunakan kembali telah dikembangkan sejak tahun 1990-an. Dan lagi, mereka mengerjakan proyek di Pusat Roket Negara yang dinamai Akademisi V. P. Makeev. Proyek roket Rusia yang dapat digunakan kembali memiliki nama indah "Korona". Roscosmos mengingat proyek ini pada tahun 2017, setelah itu berbagai komentar mengikuti dimulainya kembali proyek ini. Misalnya, pada Januari 2018, Rossiyskaya Gazeta menerbitkan berita bahwa Rusia telah melanjutkan pekerjaan pada roket luar angkasa yang dapat digunakan kembali. Itu tentang kendaraan peluncuran Korona.
Berbeda dengan roket Falcon-9 Amerika, Korona Rusia tidak memiliki tahapan yang dapat dilepas; pada kenyataannya, itu adalah pesawat ruang angkasa lepas landas dan pendaratan tunggal. Menurut Vladimir Degtyar, Perancang Umum Makeyev SRC, proyek ini harus membuka jalan bagi implementasi penerbangan berawak antarplanet jarak jauh. Direncanakan bahan struktural utama dari roket Rusia yang baru adalah serat karbon. Pada saat yang sama, "Korona" dirancang untuk meluncurkan pesawat ruang angkasa ke orbit rendah bumi dengan ketinggian 200 hingga 500 kilometer. Massa kendaraan peluncuran sekitar 300 ton. Massa muatan keluaran adalah dari 7 hingga 12 ton. Lepas landas dan pendaratan "Korona" harus dilakukan dengan menggunakan fasilitas peluncuran yang disederhanakan, selain itu, opsi untuk meluncurkan roket yang dapat digunakan kembali dari platform lepas pantai sedang dikerjakan. Kendaraan peluncuran baru akan dapat menggunakan platform yang sama untuk lepas landas dan mendarat. Waktu persiapan roket untuk peluncuran berikutnya hanya sekitar satu hari.
Perlu dicatat bahwa bahan serat karbon yang diperlukan untuk membuat roket satu tahap dan dapat digunakan kembali telah digunakan dalam teknologi kedirgantaraan sejak tahun 90-an abad terakhir. Sejak awal 1990-an, proyek Korona telah berkembang jauh dan telah berkembang secara signifikan, tidak perlu dikatakan bahwa awalnya itu adalah tentang roket satu kali. Pada saat yang sama, dalam proses evolusi, desain roket masa depan menjadi lebih sederhana dan lebih sempurna. Secara bertahap, pengembang roket meninggalkan penggunaan sayap dan tangki bahan bakar eksternal, setelah memahami bahwa bahan utama dari badan roket yang dapat digunakan kembali adalah serat karbon.
Dalam versi terbaru roket Korona yang dapat digunakan kembali hingga saat ini, massanya mendekati 280-290 ton. Kendaraan peluncuran satu tahap yang begitu besar membutuhkan mesin roket berbahan bakar cair yang sangat efisien yang menggunakan hidrogen dan oksigen. Tidak seperti mesin roket, yang ditempatkan pada tahap terpisah, mesin roket berbahan bakar cair seperti itu harus bekerja secara efektif dalam berbagai kondisi dan ketinggian yang berbeda, termasuk lepas landas dan terbang di luar atmosfer bumi. "Mesin roket propelan cair biasa dengan nozel Laval hanya efektif pada rentang ketinggian tertentu," kata desainer Makeevka. Jet gas di mesin roket semacam itu menyesuaikan diri dengan tekanan "ke laut", selain itu, mereka mempertahankan efisiensinya baik di permukaan Bumi dan cukup tinggi di stratosfer.
RN "Korona" dalam penerbangan orbit dengan kompartemen muatan tertutup, render
Namun, sejauh ini di dunia tidak ada mesin jenis ini yang berfungsi, meskipun mereka secara aktif dikembangkan di Uni Soviet dan AS. Para ahli percaya bahwa kendaraan peluncuran Korona yang dapat digunakan kembali harus dilengkapi dengan mesin versi modular, di mana nozzle wedge-air adalah satu-satunya elemen yang saat ini tidak memiliki prototipe dan belum diuji dalam praktiknya. Pada saat yang sama, Rusia memiliki teknologinya sendiri dalam produksi material komposit modern dan suku cadangnya. Pengembangan dan penerapannya cukup berhasil, misalnya, di JSC "Composite" dan Institut Bahan Penerbangan Seluruh Rusia (VIAM).
Untuk penerbangan yang aman di atmosfer Bumi, struktur serat karbon Korona akan dilindungi oleh ubin pelindung panas, yang sebelumnya dikembangkan di VIAM untuk pesawat ruang angkasa Buran dan sejak itu telah melalui jalur pengembangan yang signifikan. “Beban panas utama pada Korona akan terkonsentrasi pada haluannya, di mana elemen perlindungan termal suhu tinggi digunakan,” catat para desainer. “Pada saat yang sama, sisi yang melebar dari kendaraan peluncuran memiliki diameter yang lebih besar dan terletak pada sudut yang tajam terhadap aliran udara. Beban termal pada elemen-elemen ini lebih sedikit, dan ini, pada gilirannya, memungkinkan kita untuk menggunakan bahan yang lebih ringan. Akibatnya, penghematan sekitar 1,5 ton berat tercapai. Massa bagian suhu tinggi roket tidak melebihi 6 persen dari total massa perlindungan termal untuk Korona. Sebagai perbandingan, pesawat ulang-alik menyumbang lebih dari 20 persen."
Bentuk ramping dan runcing dari roket yang dapat digunakan kembali adalah hasil dari banyak percobaan dan kesalahan. Menurut pengembang, saat mengerjakan proyek, mereka meninjau dan mengevaluasi ratusan opsi berbeda. “Kami memutuskan untuk benar-benar meninggalkan sayap, seperti yang dimiliki Space Shuttle atau di pesawat ruang angkasa Buran,” kata para pengembang. - Pada umumnya, ketika berada di lapisan atas atmosfer, sayap hanya mengganggu pesawat ruang angkasa. Pesawat ruang angkasa seperti itu memasuki atmosfer dengan kecepatan hipersonik tidak lebih baik dari "besi", dan hanya dengan kecepatan supersonik mereka lolos ke penerbangan horizontal, setelah itu mereka dapat sepenuhnya mengandalkan aerodinamis sayap.
Bentuk kerucut aksisimetris roket memungkinkan tidak hanya untuk memfasilitasi perlindungan panas, tetapi juga untuk memberikan kualitas aerodinamis yang baik ketika bergerak pada kecepatan penerbangan tinggi. Sudah di lapisan atas atmosfer, "Korona" menerima gaya angkat, yang memungkinkan roket tidak hanya melambat, tetapi juga melakukan manuver. Hal ini memungkinkan kendaraan peluncur untuk bermanuver di ketinggian tinggi saat terbang ke lokasi pendaratan; di masa depan, ia hanya perlu menyelesaikan proses pengereman, memperbaiki jalurnya, berbelok ke belakang menggunakan mesin manuver kecil, dan mendarat di tanah.
Masalah dengan proyek ini adalah bahwa Korona masih dikembangkan dalam kondisi pendanaan yang tidak mencukupi atau sama sekali tidak ada. Saat ini, Makeyev SRC hanya menyelesaikan rancangan desain tentang topik ini. Menurut data yang diumumkan selama XLII Academic Readings on Cosmonautics pada tahun 2018, studi kelayakan dilakukan pada proyek pembuatan kendaraan peluncuran Korona dan jadwal pengembangan roket yang efektif disusun. Kondisi yang diperlukan untuk pembuatan kendaraan peluncuran baru telah diselidiki dan prospek serta hasil dari proses pengembangan dan pengoperasian roket baru di masa depan telah dianalisis.
Setelah ledakan berita tentang proyek Crown pada tahun 2017 dan 2018, keheningan mengikuti lagi … Prospek proyek dan implementasinya masih belum jelas. Sementara itu, SpaceX akan menghadirkan sampel uji Big Falcon Rocket (BFR) baru yang dapat digunakan kembali pada musim panas 2019. Mungkin diperlukan waktu bertahun-tahun dari pembuatan sampel uji hingga roket lengkap, yang akan memastikan keandalan dan kinerjanya, tetapi untuk saat ini kami dapat menyatakan: Elon Musk dan perusahaannya membuat hal-hal yang dapat dilihat dan disentuh dengan tangan. Pada saat yang sama, Roskosmos, menurut Perdana Menteri Dmitry Medvedev, harus mengakhiri proyeksinya dan mengobrol tentang ke mana kita akan terbang di masa depan. Anda perlu berbicara lebih sedikit dan berbuat lebih banyak.
