Roket dan sistem luar angkasa yang dapat digunakan kembali di lokasi peluncuran. Grafik Institut Penelitian Suhu Tinggi
Dasar dari kosmonotika Rusia modern adalah roket Soyuz dan Proton, yang dibuat pada pertengahan abad terakhir. Hampir semua yang diluncurkan ke luar angkasa dari kosmodrom Rusia dimasukkan ke orbit oleh mesin yang andal, tetapi cukup ketinggalan zaman ini. Untuk memperbarui armada roket dan memastikan akses tanpa syarat Rusia ke semua segmen aktivitas luar angkasa, kompleks roket Angara terbaru memasuki tahap uji terbang. Ini mungkin satu-satunya kompleks roket luar angkasa di dunia yang memiliki berbagai kemampuan untuk mengirimkan pesawat ruang angkasa seberat 4 hingga 26 ton ke luar angkasa.
Prinsip super berat
Kebutuhan kendaraan luar angkasa dalam waktu dekat akan dipenuhi oleh roket Soyuz dan Angara, tetapi daya dukungnya tidak mencukupi untuk menyelesaikan masalah penjelajahan Bulan, Mars, dan planet lain di tata surya. Selain itu, mereka memperumit situasi ekologis di Wilayah Amur karena tahapan yang mereka habiskan akan jatuh ke dalam taiga Amur atau ke wilayah perairan Laut Okhotsk. Jelas bahwa situasi ini dipaksakan, ini adalah pembayaran untuk memastikan kedaulatan ruang angkasa Rusia. Berapa pembayaran ini jika keputusan dibuat untuk membuat roket super berat untuk penerbangan berawak ke bulan?
Sudah ada rudal seperti itu dalam sejarah kita: Energia dan N-1. Prinsip-prinsip dasar roket super-berat ditetapkan dan diterapkan lebih dari 50 tahun yang lalu, jadi hanya uang yang dibutuhkan untuk membuatnya. Dan jika roket super-berat dibuat untuk ketiga kalinya, maka tambahan 320 ton limbah logam dengan residu bahan bakar akan terakumulasi setiap tahun di Wilayah Amur.
Keinginan untuk membuat roket ramah lingkungan dan hemat biaya telah memunculkan ide untuk mengembalikan roket tahap pertama ke lokasi peluncuran dan menggunakannya kembali. Setelah menyelesaikan waktu yang ditentukan, anak tangga harus turun di atmosfer dan saat pesawat kembali ke lokasi peluncuran. Menurut prinsip ini, sistem roket dan ruang angkasa yang dapat digunakan kembali (MRKS) akan dioperasikan.
MRKS apa adanya
Roket dan sistem ruang angkasa yang dapat digunakan kembali dipresentasikan kepada para spesialis dan publik di Moscow Aerospace Show pada tahun 2011. Sistem ini terdiri dari empat kendaraan peluncuran yang dapat digunakan kembali (MRN) dengan rakitan rudal yang dapat digunakan kembali (VRB). Seluruh jajaran MRN dengan daya dukung 25 hingga 70 ton dapat dilengkapi dengan berbagai kombinasi dua modul utama: modul pertama adalah unit roket yang dapat digunakan kembali (tahap pertama), modul kedua adalah tahap roket sekali pakai kedua.
Dalam konfigurasi dengan daya dukung hingga 25 ton (satu VRB dan satu modul tahap ke-2), roket yang dapat digunakan kembali ini dapat meluncurkan semua pesawat ruang angkasa berawak dan tak berawak yang modern dan menjanjikan. Dalam dimensi 35 ton (dua VRB dan satu modul tahap ke-2), MRN memungkinkan peluncuran dua satelit telekomunikasi ke orbit per peluncuran, mengirimkan modul stasiun orbital yang menjanjikan ke luar angkasa dan meluncurkan stasiun otomatis berat, yang akan digunakan di tahap pertama penjelajahan bulan dan penjelajahan Mars.
Keuntungan penting dari MRN adalah kemampuan untuk melakukan peluncuran berpasangan. Untuk meluncurkan dua satelit telekomunikasi modern menggunakan roket Angara, perlu membeli sepuluh mesin roket masing-masing seharga 240 juta rubel. setiap. Saat meluncurkan dua satelit yang sama menggunakan MRN, hanya satu mesin yang akan dikonsumsi, yang biayanya diperkirakan 400 juta rubel. Penghematan biaya untuk mesin saja adalah 600%!
Studi pertama tentang unit roket yang dapat dipulihkan dilakukan pada awal abad ini dan dipresentasikan di pertunjukan kedirgantaraan Le Bourget dalam bentuk tiruan dari tahap masuk kembali Baikal.
Kemudian, pada tahap desain awal, pekerjaan dilakukan pada pemilihan komponen bahan bakar, memecahkan masalah pemanasan termal, pendaratan otomatis, dan banyak masalah lainnya. Puluhan varian VRB telah dianalisis secara rinci, analisis teknis dan ekonomi menyeluruh telah dilakukan, dengan mempertimbangkan berbagai skenario untuk pengembangan kosmonotika domestik. Akibatnya, varian MRKS ditentukan, yang paling memenuhi seluruh rangkaian tugas modern dan menjanjikan.
Pendaratan kendaraan peluncuran yang dapat digunakan kembali dengan unit roket yang dapat digunakan kembali. Grafik Institut Penelitian Suhu Tinggi
Pada gas biru
Diusulkan untuk memecahkan masalah mesin yang dapat digunakan kembali dengan menggunakan gas alam cair (LNG) sebagai bahan bakar. Gas alam adalah bahan bakar yang murah dan ramah lingkungan yang paling cocok untuk digunakan pada mesin yang dapat digunakan kembali. Ini dikonfirmasi oleh Biro Desain Khimmash yang dinamai A. M. Isaev pada September 2011, ketika mesin roket gas alam berbahan bakar cair pertama di dunia diuji. Mesin telah berjalan selama lebih dari 3000 detik, yang setara dengan 20 kali start. Setelah membongkar dan memeriksa kondisi unit, semua ide teknis baru dikonfirmasi.
Diusulkan untuk memecahkan masalah pemanasan struktur dengan memilih lintasan optimal di mana aliran panas mengecualikan pemanasan struktur yang intens. Ini menghilangkan kebutuhan akan perlindungan termal yang mahal.
Diusulkan untuk memecahkan masalah pendaratan dua VRB secara otomatis dan mengintegrasikannya ke wilayah udara Rusia dengan memasukkan sistem navigasi GLONASS dan sistem pengawasan dependen otomatis, yang tidak digunakan dalam peroketan, dalam lingkaran kontrol.
Mempertimbangkan kompleksitas teknis dan kebaruan peralatan yang dibuat, berdasarkan pengalaman domestik dan asing, perlunya membuat demonstran penerbangan, yang merupakan salinan VRB yang diperkecil, dibuktikan. Demonstran dapat diproduksi dan dilengkapi dengan semua sistem on-board standar tanpa persiapan khusus untuk produksi. Pesawat semacam itu akan memungkinkan pengujian dalam kondisi penerbangan nyata semua solusi teknis utama yang tergabung dalam produk ukuran penuh, mengurangi risiko teknis dan keuangan saat membuat produk standar.
Biaya demonstran dapat dibenarkan karena kemampuannya yang unik untuk meluncurkan benda dengan berat lebih dari 10 ton ke ketinggian 80 km di sepanjang lintasan balistik, mempercepatnya ke kecepatan melebihi kecepatan suara sebanyak 7 kali, dan kembali ke lapangan terbang untuk peluncuran kedua. Produk yang dapat digunakan kembali yang dibuat atas dasar itu mungkin sangat penting tidak hanya bagi pengembang pesawat hipersonik.
Filosofi fleksibilitas
Tahap pertama adalah bagian terbesar dan termahal dari roket. Dengan mengurangi produksi tahap-tahap ini karena penggunaannya yang berulang, dimungkinkan untuk secara signifikan mengurangi biaya agen federal untuk peluncuran pesawat ruang angkasa. Perkiraan awal menunjukkan bahwa untuk keberhasilan implementasi semua program luar angkasa yang ada dan menjanjikan, termasuk pengiriman stasiun tak berawak ke Bulan dan Mars, cukup untuk memiliki armada hanya 7-9 blok roket masuk kembali.
MRCS memiliki filosofi fleksibilitas dalam kaitannya dengan konjungtur program luar angkasa. Setelah membuat MRN dengan daya dukung 25 hingga 35 ton, Roskosmos akan menerima sistem yang akan secara efektif menyelesaikan masalah saat ini dan dalam waktu dekat. Jika ada kebutuhan untuk mengerahkan kendaraan yang lebih berat untuk penerbangan ke Bulan atau Mars, pelanggan akan memiliki MRN dengan daya dukung hingga 70 ton, yang pembuatannya tidak memerlukan biaya yang signifikan.
Satu-satunya program yang MRKS tidak cocok adalah program penerbangan berawak ke Mars. Tetapi penerbangan ini secara teknis tidak layak di masa mendatang.
Saat ini ada pertanyaan mendasar yang penting tentang prospek pengembangan kendaraan peluncuran. Apa yang harus dibuat: roket super-berat sekali pakai, yang hanya akan digunakan dalam program Lunar dan Mars dan, jika dihentikan, biaya akan dihapuskan lagi; atau untuk membuat MRCS, yang tidak hanya memungkinkan implementasi program peluncuran saat ini dengan harga satu setengah kali lebih murah dari hari ini, tetapi juga dapat digunakan dengan modifikasi minimal dalam program Lunar dan program eksplorasi Mars?
