Program Bulan dan Mars Rusia membutuhkan kendaraan pengiriman super berat
Saat ini, penetrasi ke luar angkasa, yang dinyatakan dalam program luar angkasa canggih Rusia dan Amerika, bagaimanapun, seperti kegiatan di luar angkasa dekat bumi, terkait erat dengan penciptaan sistem transportasi multifungsi yang andal, ekonomis. Selain itu, mereka harus cocok untuk menyelesaikan berbagai tugas sipil dan militer yang sangat luas. Rupanya, Rusia harus memperhatikan penciptaan transportasi berat luar angkasa yang dapat digunakan kembali.
Hari ini, pemikiran ruang angkasa Rusia akhirnya mengorientasikan dirinya ke ekspedisi jarak jauh. Kita berbicara tentang eksplorasi bulan secara bertahap - sebuah program yang belum kembali selama 40 tahun. Di masa depan yang jauh - penerbangan berawak ke Mars. Dalam hal ini, kami tidak akan membahas program yang disebutkan di atas, tetapi perhatikan bahwa kami tidak dapat melakukannya tanpa kendaraan peluncur berat yang mampu meluncurkan ratusan ton muatan ke orbit rendah.
Angara dan Yenisei
Aspek militer juga tidak ke mana-mana. Elemen dasar dari sistem pertahanan rudal luar angkasa Amerika, yang telah menjadi kenyataan secara praktis, akan menjadi sistem transportasi yang mampu mengirimkan banyak platform tempur, satelit pengamatan dan kontrol ke orbit Bumi. Ini juga harus menyediakan pencegahan dan perbaikan kendaraan-kendaraan ini secara langsung di luar angkasa.
Secara umum, sistem potensi energi kolosal telah dirancang. Lagi pula, hanya satu platform tempur dengan laser hidrogen fluorida 60 megawatt yang diperkirakan memiliki berat 800 ton. Tetapi efektivitas senjata energi terarah hanya bisa tinggi jika beberapa platform semacam itu dikerahkan di orbit. Jelas bahwa total omset kargo dari seri "perang bintang" berikutnya akan berjumlah puluhan ribu ton, yang harus dikirim secara sistematis ke ruang dekat bumi. Tapi itu tidak semua.
Saat ini, kompleks pengintaian ruang angkasa memainkan peran kunci dalam penggunaan senjata presisi tinggi di Bumi. Ini memaksa Amerika Serikat dan Rusia untuk terus meningkatkan dan memperbaiki pengelompokan orbit mereka. Selain itu, sifat teknologi tinggi dari pesawat ruang angkasa pada saat yang sama membutuhkan perbaikan orbitnya.
Tapi kembali ke tema bulan. Pada akhir Januari, ketika rencana untuk studi komprehensif Bulan dengan prospek menyebarkan pangkalan berpenghuni di sana, kepala perusahaan ruang angkasa domestik Energia, Vitaly Lopota, berbicara tentang kemungkinan penerbangan ke Bulan dari sudut pandang kendaraan peluncuran.
Mengirim ekspedisi ke Bulan tidak mungkin tanpa penciptaan kendaraan peluncuran super berat dengan kapasitas muatan 74-140 ton, sedangkan roket Proton Rusia yang paling kuat menempatkan 23 ton ke orbit. “Untuk terbang ke Bulan dan kembali, Anda memerlukan peluncuran dua peluncuran - dua roket dengan daya angkut 75 ton, penerbangan peluncuran tunggal ke Bulan dan kembali tanpa pendaratan adalah 130-140 ton. Jika kita menggunakan roket seberat 75 ton sebagai pangkalan, maka misi praktis ke Bulan dengan pendaratan adalah skema delapan peluncuran. Jika roket memiliki daya dukung kurang dari 75 ton, seperti yang mereka sarankan - 25-30 ton, maka pengembangan bahkan Bulan menjadi tidak masuk akal,”kata Lopota, berbicara di Royal Reading di Universitas Teknik Negeri Bauman Moskow.
Denis Lyskov, Sekretaris Negara, Wakil Kepala Roscosmos, berbicara tentang perlunya memiliki kapal induk berat pada pertengahan Mei. Dia mengatakan bahwa saat ini Roskosmos, bersama dengan Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, sedang mempersiapkan program eksplorasi ruang angkasa, yang akan menjadi bagian integral dari Program Luar Angkasa Federal Rusia berikutnya untuk 2016–2025. “Untuk benar-benar berbicara tentang penerbangan ke bulan, kita membutuhkan kapal induk kelas super berat dengan daya dukung sekitar 80 ton. Sekarang proyek ini sedang dalam tahap pengembangan, dalam waktu dekat kami akan menyiapkan dokumen yang diperlukan untuk menyerahkannya kepada pemerintah,”tegas Lyskov.
Hingga saat ini, roket Rusia terbesar yang beroperasi adalah Proton, dengan muatan 23 ton di orbit rendah dan 3,7 ton di orbit geostasioner. Rusia saat ini sedang mengembangkan keluarga rudal Angara dengan kapasitas muatan 1,5 hingga 35 ton. Sayangnya, penciptaan teknologi ini telah berubah menjadi konstruksi jangka panjang yang nyata dan peluncuran pertama telah ditunda selama bertahun-tahun, termasuk karena ketidaksepakatan dengan Kazakhstan. Sekarang diharapkan "Angara" akan terbang pada awal musim panas dari kosmodrom Plesetsk dalam konfigurasi yang ringan. Menurut kepala Roscosmos, ada rencana untuk membuat versi berat Angara, yang mampu meluncurkan muatan 25 ton ke orbit rendah.
Tetapi indikator-indikator seperti itu, seperti yang kita lihat, masih jauh dari cukup untuk pelaksanaan program penerbangan antarplanet dan eksplorasi luar angkasa. Di Royal Readings, kepala Roscosmos, Oleg Ostapenko, mengatakan bahwa pemerintah sedang mempersiapkan proposal untuk mengembangkan roket super-berat yang mampu meluncurkan kargo dengan berat lebih dari 160 ton ke orbit rendah. “Ini adalah tantangan nyata. Dalam hal dan angka yang lebih tinggi, - kata Ostapenko.
Sulit untuk mengatakan seberapa cepat rencana ini akan menjadi kenyataan. Namun demikian, industri roket dalam negeri memiliki cadangan tertentu untuk penciptaan transportasi ruang angkasa yang berat. Pada akhir 1980-an, dimungkinkan untuk membuat kendaraan peluncuran propelan cair berat Energia, yang mampu meluncurkan muatan dengan berat hingga 120 ton ke orbit rendah. Jika kita berbicara tentang resusitasi lengkap dari program ini, itu belum diperlukan, maka pasti ada rancangan desain pengangkut berat berdasarkan Energia.
Bagian utama Energia dapat digunakan pada roket baru - LPRE RD-0120 yang berhasil dioperasikan. Sebenarnya, proyek roket berat menggunakan mesin ini ada di Pusat Antariksa Khrunichev, yang merupakan organisasi utama untuk produksi satu-satunya kendaraan peluncuran berat kami, Proton.
Kita berbicara tentang sistem transportasi Yenisei-5, yang pengembangannya dimulai pada tahun 2008. Diasumsikan bahwa roket dengan panjang 75 meter akan dilengkapi dengan tahap pertama dengan tiga oksigen-hidrogen LPRE RD-0120, yang produksinya diluncurkan oleh Biro Desain Otomasi Kimia Voronezh pada tahun 1976. Menurut spesialis Pusat Khrunichev, tidak akan sulit untuk memulihkan program ini, dan di masa depan dimungkinkan untuk menggunakan kembali mesin ini.
Namun, selain keunggulan yang jelas, Yenisei memiliki satu kelemahan yang signifikan, sejujurnya, saat ini - dimensi. Faktanya adalah bahwa menurut rencana, beban utama peluncuran di masa depan akan jatuh pada kosmodrom Vostochny yang sedang dibangun di Timur Jauh. Bagaimanapun, pembawa menjanjikan yang berat dan super berat seharusnya dikirim ke luar angkasa dari sana.
Diameter tahap pertama roket Yenisei-5 adalah 4, 1 meter dan tidak memungkinkan pengangkutannya dengan kereta api, setidaknya tanpa modernisasi infrastruktur jalan yang volumetrik dan sangat mahal. Karena masalah transportasi, pada suatu waktu perlu untuk memberlakukan batasan diameter tahap utama roket Rus-M, yang tetap ada di papan gambar.
Selain Khrunichev Space Center, Energia Rocket and Space Corporation (RSC) juga terlibat dalam pengembangan kapal induk berat. Pada tahun 2007, mereka mengusulkan proyek kendaraan peluncuran yang sebagian menggunakan tata letak roket Energia. Hanya muatan di roket baru yang ditempatkan di bagian atas, dan bukan di wadah samping, seperti pada pendahulunya.
Manfaat dan kelayakan
Orang Amerika, tentu saja, bukan keputusan bagi kita, tetapi transportasi berat mereka, yang perkembangannya telah memasuki rentang rumah, menyiratkan penggunaan sebagian yang dapat digunakan kembali. Musim panas ini, perusahaan swasta SpaceX berencana meluncurkan peluncuran pertama Falcon Heavy baru, roket terbesar yang diluncurkan sejak 1973. Yaitu, sejak saat program lunar Amerika dengan peluncuran kapal induk raksasa Saturn-5, yang dibuat oleh bapak kendaraan peluncuran Amerika, Wernher von Braun. Tetapi jika roket itu dimaksudkan khusus untuk pengiriman ekspedisi ke Bulan dan sekali pakai, maka yang baru sudah dapat digunakan untuk ekspedisi Mars. Selain itu, direncanakan untuk kembali ke tahap penopang Bumi seperti roket Falcon 9 v1.1 (R - Dapat digunakan kembali, dapat digunakan kembali).
Pesawat ulang-alik diminati lagi
Tahap pertama roket ini dilengkapi dengan landing struts yang digunakan untuk menstabilkan roket dan untuk soft landing. Setelah pemisahan, tahap pertama melambat dengan menyalakan tiga dari sembilan mesin untuk memastikan masuk ke atmosfer pada kecepatan yang dapat diterima. Sudah di dekat permukaan, mesin pusat dihidupkan, dan panggung siap untuk melakukan pendaratan lunak.
Massa muatan yang dapat diangkat oleh roket Falcon Heavy adalah 52.616 kilogram, yang kira-kira dua kali lebih banyak dari yang dapat diangkat oleh roket berat lainnya - American Delta IV Heavy, European Ariane dan China Long March -.
Dapat digunakan kembali, tentu saja, bermanfaat dalam hal pekerjaan ruang frekuensi tinggi. Penelitian telah menunjukkan bahwa penggunaan kompleks sekali pakai lebih menguntungkan daripada sistem transportasi yang dapat digunakan kembali dalam program dengan tingkat tidak lebih dari lima peluncuran per tahun, asalkan pemindahtanganan tanah untuk bidang jatuh dari bagian yang terpisah akan bersifat sementara, dan tidak permanen, dengan kemungkinan mengevakuasi penduduk, ternak dan peralatan dari daerah berbahaya. …
Penolakan ini disebabkan oleh kenyataan bahwa biaya pengadaan tanah tidak pernah diperhitungkan dalam perhitungan, karena sampai saat ini, kerugian dengan penolakan atau bahkan dengan evakuasi sementara tidak pernah dikompensasi dan tetap sulit untuk dihitung. Dan mereka merupakan bagian penting dari biaya pengoperasian sistem rudal. Dengan skala program lebih dari 75 peluncuran dalam 15 tahun, sistem yang dapat digunakan kembali memiliki keuntungan, dan efek ekonomi dari penggunaannya meningkat seiring dengan jumlah.
Selain itu, transisi dari kendaraan sekali pakai untuk meluncurkan muatan berat ke kendaraan yang dapat digunakan kembali menyebabkan pengurangan yang signifikan dalam produksi peralatan. Jadi, ketika dua sistem alternatif digunakan dalam satu program luar angkasa, jumlah blok yang diperlukan berkurang empat hingga lima kali, jumlah badan blok pusat - sebanyak 50, mesin cair untuk tahap kedua - sebanyak sembilan kali. Dengan demikian, penghematan dari pengurangan volume produksi saat menggunakan kendaraan peluncuran yang dapat digunakan kembali kira-kira sama dengan biaya pembuatannya.
Kembali di Uni Soviet, perhitungan dibuat dari biaya perawatan pasca-penerbangan dan pekerjaan perbaikan dan restorasi sistem yang dapat digunakan kembali. Kami menggunakan data faktual yang tersedia yang diperoleh oleh pengembang sebagai hasil dari bangku tanah dan uji terbang, serta pengoperasian badan pesawat ruang angkasa orbital Buran dengan lapisan pelindung panas, pesawat jarak jauh, mesin cair multiguna dari tipe RD-170 dan RD-0120. Menurut hasil penelitian, biaya perawatan dan perbaikan pasca-penerbangan kurang dari 30 persen dari biaya pembuatan unit roket baru.
Anehnya, gagasan dapat digunakan kembali memanifestasikan dirinya kembali pada tahun 1920-an di Jerman, dihancurkan oleh Perjanjian Versailles, yang menyatukan komunitas teknis Eropa, dicengkeram oleh demam roket. Di Third Reich pada tahun 1932-1942, di bawah kepemimpinan Eigen Zenger, proyek pembom rudal berhasil dikembangkan. Itu seharusnya membuat pesawat terbang yang, menggunakan kereta peluncuran kereta api, akan berakselerasi ke kecepatan tinggi, kemudian menyalakan mesin roketnya sendiri, keluar dari atmosfer, dari mana ia akan memantul melalui lapisan atmosfer yang padat dan mencapai ketinggian. jarak jauh. Perangkat itu seharusnya mulai dari Eropa Barat dan mendarat di wilayah Jepang, itu dimaksudkan untuk membombardir wilayah Amerika Serikat. Laporan terakhir dari proyek ini terputus pada tahun 1944.
Pada tahun 50-an di Amerika Serikat, ia menjadi pendorong pengembangan proyek pesawat luar angkasa yang mendahului pesawat roket Dyna-Sor. Di Uni Soviet, proposal untuk pengembangan sistem semacam itu dipertimbangkan oleh Yakovlev, Mikoyan dan Myasishchev pada tahun 1947, tetapi tidak menerima pengembangan karena sejumlah kesulitan yang terkait dengan implementasi teknis.
Dengan perkembangan pesat peroketan di akhir 40-an - awal 50-an, kebutuhan untuk menyelesaikan pekerjaan pada pembom roket berawak menghilang. Dalam industri rudal, arah rudal jelajah tipe balistik dibentuk, yang, berdasarkan konsep umum penggunaannya, menemukan tempatnya dalam sistem pertahanan umum USSR.
Namun di Amerika Serikat, penelitian pada pesawat roket didukung oleh militer. Pada saat itu, diyakini bahwa pesawat konvensional atau pesawat proyektil dengan mesin jet udara adalah cara terbaik untuk mengirimkan muatan ke wilayah musuh. Proyek untuk program rudal luncur Navajo lahir. Bell Aircraft terus meneliti pesawat luar angkasa untuk menggunakannya bukan sebagai pembom, tetapi sebagai kendaraan pengintai. Pada tahun 1960, sebuah kontrak ditandatangani dengan Boeing untuk pengembangan pesawat roket pengintai suborbital Daina-Sor, yang seharusnya diluncurkan dengan roket Titan-3.
Namun, Uni Soviet kembali ke gagasan pesawat luar angkasa pada awal 60-an dan meluncurkan pekerjaan di Biro Desain Mikoyan pada dua proyek kendaraan suborbital sekaligus. Yang pertama membayangkan pesawat pendorong, yang kedua - roket Soyuz dengan bidang orbit. Sistem kedirgantaraan dua tahap disebut Spiral atau Proyek 50/50.
Kapal roket orbital diluncurkan dari belakang pesawat pengangkut Tu-95K yang kuat di ketinggian. Pesawat roket "Spiral" pada mesin roket propelan cair mencapai orbit dekat bumi, melakukan pekerjaan yang direncanakan di sana dan kembali ke Bumi, meluncur di atmosfer. Fungsi pesawat ruang angkasa pesawat terbang kompak ini jauh lebih luas daripada sekadar bekerja di orbit. Model skala penuh dari pesawat roket melakukan beberapa penerbangan di atmosfer.
Proyek Soviet menyediakan pembuatan peralatan dengan berat lebih dari 10 ton dengan konsol sayap lipat. Versi eksperimental perangkat pada tahun 1965 siap untuk penerbangan pertama sebagai analog subsonik. Untuk mengatasi masalah efek termal pada struktur dalam penerbangan dan pengendalian kendaraan pada kecepatan subsonik dan supersonik, model terbang dibuat, yang diberi nama "Bor". Tes mereka dilakukan pada 1969-1973. Studi mendalam tentang hasil yang diperoleh mengarah pada kebutuhan untuk membuat dua model: "Bor-4" dan "Bor-5". Namun, kecepatan kerja yang dipercepat pada program Pesawat Ulang-alik, dan yang paling penting, keberhasilan Amerika yang tak terbantahkan di bidang ini, memerlukan penyesuaian pada rencana Soviet.
Secara umum, teknologi kedirgantaraan yang dapat digunakan kembali untuk pengembang dalam negeri bukanlah sesuatu yang baru dan tidak dikenal. Mempertimbangkan percepatan program untuk membangun sistem satelit, komunikasi antarplanet, dan eksplorasi luar angkasa, kami dengan yakin dapat berbicara tentang perlunya menciptakan kendaraan peluncuran yang dapat digunakan kembali secara tepat, termasuk kendaraan peluncuran berat.
Secara keseluruhan, rencana pengembangan rudal berat Rusia cukup optimis. Pada pertengahan Mei, Oleg Ostapenko mengklarifikasi bahwa Program Luar Angkasa Federal untuk 2016–2025 masih akan menyediakan desain kendaraan peluncuran super berat dengan kapasitas muatan 70–80 ton. “FKP belum disetujui, sedang dibentuk. Kami akan menerbitkannya dalam waktu dekat,”menekankan kepala Roscosmos.
