Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. 2011. N 40. С. 1, 6 Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов



Скачать 69.99 Kb.
Дата07.09.2014
Размер69.99 Kb.
ТипДокументы
http://eutg.net/ru/article/3546

Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. -2011. -N 40. - С. 1, 6

Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов.

Международная космическая станция (март 2011 года)

В планах НАСА, «Роскосмоса» и ESA — пилотируемые полеты на Марс, создание постоянной базы на Луне, строительство орбитальных заправочных станций и тому подобные масштабные проекты. Уже разработан ряд концепций, но для их реализации нужно решить множество технически сложных задач. Одна из самых проблемных на сегодняшний день — вывод на околоземную орбиту грузов большой массы.

Рекорды в этой области принадлежат ракетоносителям, разработанным и испытанным еще в середине прошлого века в период космической гонки супердержав — США и СССР. В ту пору за любым проектом стояла политика, и потому средств не жалели. Аппараты строились один грандиознее другого. Именно тогда создали ракету-носитель «Сатурн-5» — детище выдающегося конструктора Вернера фон Брауна, которая и по сей день остается наиболее мощной из числа совершивших реальные полеты. Она могла вывести на низкую околоземную орбиту 140 т полезной нагрузки. «Сатурн-5» использовалась для выполнения программы американских лунных миссий. С ее помощью осуществили первую высадку человека на Луну. Высота аппарата на старте составляла 110,6 м, диаметр — 10,1 м, количество ступеней — 3, стартовая масса — 2965 т, а масса полезной нагрузки — 140,9 т. Всего с 1969 по 1973 год произведено 13 успешных запусков.

Было бы странно, если бы Страна советов не попробовала найти адекватный ответ. Собственно говоря, полет на Луну замышлялся в КБ Королева даже раньше, практически с 1960 года. Тогда стартовало и создание сверхтяжелой ракеты Н-1. Первоначально она предназначалась для вывода на околоземную орбиту тяжелой (до 75 т) орбитальной станции с перспективой обеспечения сборки межпланетного корабля для полетов к Венере и Марсу. Но СССР опоздало с высадкой человека на Луну. Тогда форсировали создание Н-1 и стали позиционировать его как носитель для экспедиционного космического корабля Л3.

Н-1 был выполнен по последовательной схеме расположения и работы 5 ступеней, на которых использовались кис­ло­род­но-ке­ро­си­но­вые дви­гатели. Первый старт ракеты-носителя Н-1 состоялся в 12 часов 18 минут 07 секунд 21 февраля 1969 года с беспилотным кораблем «Зонд-М» в качестве полезной нагрузки, но закончился аварией. Всего произвели четыре пробных запуска, все они закончились не­удачей, и программу свернули.

Следующим монстром эпохи развитого социализма стала сверхтяжелая ракета-носитель «Энергия-М», известная запуском советского челнока «Буран» в беспилотном режиме. Но она была наименьшей ракетой в семействе «Энергий». Ее грузоподъемность — 105 т.

В 1989—1991 годах система проходила комплексные испытания, планировался запуск в 1994 году. Важной особенностью «Энергии» стало ее построение на базе блока второй ступени и унифицированных модулей первой ступени. Это придавало системе гибкость и позволяло создать ряд перспективных носителей тяжелого и сверхтяжелого классов в зависимости от числа разгонных модулей. Характерно, что модификация «Урагана» с четырьмя ускорителями позволяла возвращать на Землю все элементы системы «Энергия» — «Буран». Центральный блок «Бурана» должен был входить в атмо­сферу, планировать и садиться на обычный аэродром. Однако в 1993 году «Энергия-М» проиграла государственный конкурс на создание новой тяжелой ракеты-носителя.

В число модификаций входил и сверхтяжелый носитель «Энергия-Вулкан» грузоподъемностью до 200 т, с восемью удлиненными разгонными блоками, стартовой массой 4747 т и увеличенным центральным блоком «Ц» для возможной пилотируемой экспедиции на Марс. Это была бы самая мощная ракета-носитель за всю историю освоения космоса, однако она так и не была испытана.



Существующая ситуация

На сегодняшний день ракетоносители большой мощности используются очень экономно, да и таковыми (относительно мощности) их назвать трудно. Ракета-носитель «Протон-М» (Россия), запущенная в эксплуатацию, — модернизированный вариант «Протона-К». Обладает улучшенными энерго-массовыми, эксплуатационными и экологическими характеристиками.

Первый запуск модели состоялся 7 апреля 2001 года. Стартовая масса РКН – 702 т при 3 ступенях. Масса полезной нагрузки на опорной орбите ≈ 22 т. Это достаточно скромные показатели. Из реально работающих ракет-носителей стоит назвать также американскую Delta IV (22,9 т) и европейскую Ariane (21 т). И та и другая очень технологичны и хорошо подходят для запусков коммерческих или военных спутников, но не будут эффективны при выводе на орбиту модулей межпланетного корабля.

Перспективы

Falcon Heavy компании Space-X

Не собираясь реанимировать проекты прошлых лет, Россия и США готовятся к запуску более современных разработок. Среди российских проектов наиболее заметен «Русь-МТ-50» грузоподъемностью 50 т, в трехступенчатом варианте. В первой ступени планируется использовать связку из четырех УРБ (универсальных ракетных блоков) с РД 180, на второй — один УРБ (центральный) с дросселированным РД 180, а в качестве третьей — кислородно-водородную ступень с четырьмя двигателями РД 0146. В ракете, предназначенной для пилотируемых полетов к Луне и Марсу, применены УРБ и криогенная верхняя ступень с увеличенной заправкой. Стартовая масса носителя — около 1433 т, а выводимый на околоземную орбиту полезный груз — 53—54 т, диаметр ракеты — 11,6 м. Альтернативный проект — семейство ракет-носителей «Ангара» — включает в себя носители от легкого до тяжелого класса в диапазоне грузоподъемности от 1,5 до 25 т.

Американцы в данном вопросе выглядят сильнее, но преимущество их не так велико, как можно было ожидать. Компания Space-X готовит к испытаниям самую мощную на сегодняшний день ракету в мире — Falcon Heavy. Она способна выводить на низкую опорную орбиту (около 200 км) до 53 т полезной нагрузки. Это, конечно, не рекорд. Falcon уступает американской Saturn-5 (140 т) и советской «Энергии» (105 т), однако оба эти аппарата в настоящее время не используются. По словам представителей компании, первая ракета этого типа будет запущена в конце 2012 года. Последующие старты намечены на 2013 и 2014 годы соответственно.

Подчеркивается, что стоимость вывода груза на орбиту на новой ракете станет рекордно низкой — чуть больше $2 тыс. за килограмм. Для примера: цена вывода одного килограмма груза на орбиту существующими средствами составляет около $10 тыс. за килограмм. При этом ракета может вывести на орбиту в два раза больше полезной нагрузки, чем шаттл, а затраты на запуск в три раза меньше. Стартовая тяга носителя 1700 т, что равно тяге 15 самолетов Boeing-747 на полной мощности.

Но и это еще не все. Недавно НАСА представило проект самой мощной ракеты за всю историю космонавтики. Проект получил название Space Launch System (SLS), он преду­­сматривает создание двух вариантов ракеты-носителя: для пилотируемого корабля и для доставки грузов. Новая ракета сможет выводить космические корабли как на орбиту Земли, так и к другим планетам Солнечной системы. Пилотируемая и грузовая модификации SLS на 10% и 20% соответственно превосходят по тяге самую мощную на данный момент ракету Saturn-5, которая более 40 лет назад доставила астронавтов на Луну. Она во многом превысит ныне работающую РН «Арес-5».

Сначала создадут «пассажирскую» модификацию ракеты специально под новый корабль Multi-Purpose Crew Vehicle грузоподъемностью 70 т. Она будет оснащаться твердотопливным ускорителем и системой спасения экипажа при авариях на старте. Это, как обещал директор НАСА Чарльз Болден, позволит запустить первую ракету уже в конце 2017 года.

Вторая модификация — грузовая мощностью до 130 т. Ускорители могут быть на твердом или жидком топливе. Важно, что в SLS применен модульный принцип. Модификации построят из стандартных модулей — ступеней, ускорителей, двигателей — в зависимости от поставленной задачи, что позволит сэкономить значительные средства при подготовке запусков. По словам сенатора Билла Нельсона, участвовавшего в презентации программы SLS, в ближайшие пять лет на нее потратят $18 млрд. Эти деньги предназначены только на разработку и испытания ракеты, не включая производство.



Цели и средства

«Сатурн-5»

Несмотря на большую экономическую эффективность готовящихся к реализации проектов, говорить о решении проблемы вывода на орбиту масштабных грузов пока не приходится, ведь масса полезной нагрузки в 100—130 или даже 200 т не решает проблемы. Основной недостаток заключается в предельно низкой эффективности реактивного привода. По самым скромным подсчетам, космический аппарат, который понесет человека, скажем, к Марсу, при существующем типе двигателей и топлива должен иметь массу не менее девятисот тонн. И это при том, что масса его полезного груза едва ли достигнет 20%. То есть топливо будет в основном везти «само себя» и лишь во вторую очередь — экипаж и оборудование. Чтобы собрать из модульных блоков такой корабль для экспедиции к Марсу, потребуется не менее десятка запусков сверхтяжелой ракеты.

С реализацией российских разработок еще сложнее. Подготовленный в РФ проект марсианского пилотируемого комплекса (МПК) предполагает массу в 1630 т. Собрать его на низкой околоземной орбите даже при новых носителях возможно за 20—25 запусков ракеты-носителя. Как видим, существующие технологии едва ли позволят собрать на орбите межпланетный корабль. Орбитальные станции «Мир» и МКС, собранные на орбите, не идут ни в какое сравнение по массе с межпланетным кораблем. Станция «Мир» весила всего 124,3 т и имела внутренний объем около 100 м3. МКС значительно больше, после завершения строительства будет весить 470 т и иметь внутренний объем около 370 м3. Расчет корабля на долгий полет потребует куда большего объема на одного космонавта, чтобы обеспечить оптимальные условия для отдыха. Предел полезной нагрузки носителей в 100—130 т вынудит строить корабль по модульному принципу, что жестко ограничит структуру межпланетных кораблей и орбитальных станций, снизит полезный объем станции и сделает всю конструкцию менее надежной.



Альтернативные решения

космический лифт



Сегодня существуют и проекты альтернативных, так сказать, безракетных технологий доставки грузов на орбиту. Это космический лифт и космический мост. Что касается космического лифта, то эта идея высказывалась еще Константином Циолковским в 1895 году. А детальную разработку проводил Юрий Арцутанов. Идея основана на применении троса, протянутого от поверхности планеты к орбитальной станции, находящейся на ГСО. Такой способ в перспективе может стать на порядки дешевле использования ракет-носителей. При подъеме груз будет ускоряться за счет вращения Земли, что позволит на достаточно большой высоте отправлять его за пределы тяготения Земли.

Космический мост — это проект астроинженерного сооружения, предполагающий обустройство вокруг планеты жесткого или полужесткого кольца, обезвешивающегося за счет вращения вокруг земного экватора. К сожалению, и первый, и особенно второй проект при существующих технологиях нереалистичны. И к их воплощению можно будет приступить не ранее чем через 50—70 лет при существующих темпах развития отрасли.

Похожие:

Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. 2011. N 40. С. 1, 6 Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов iconСеть доставки содержимого(cdn) Windows Azure
Сеть доставки содержимого Windows Azure (cdn) предназначена для доставки содержимого больших двоичных объектов Windows Azure. Сеть...
Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. 2011. N 40. С. 1, 6 Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов iconФилиал в городе Усть-Илимске
Он перевозит более 80% народнохозяйственных грузов, что обусловлено высокой маневренностью автомобильного транспорта, возможностью...
Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. 2011. N 40. С. 1, 6 Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов iconЮ. А. Гагарин-первый космонавт
Двадцатый век навсегда войдет в историю человечества, как век освоения космического пространства. Еще в начале века русский ученый...
Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. 2011. N 40. С. 1, 6 Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов iconКолонизация космоса при жизни текущего поколения
...
Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. 2011. N 40. С. 1, 6 Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов iconВыпуск 3, апрель 2011 Учебная школьная газета
Рф д. А. Медведев. Полет летчика-испытателя Юрия Гагарина в космос состоялся 12 апреля 1961 года. Гагарин отправился на орбиту Земли...
Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. 2011. N 40. С. 1, 6 Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов iconСтоимость в рублях, с учетом ндс и сроки доставки на отправления корреспонденции и грузов из Москвы

Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. 2011. N 40. С. 1, 6 Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов iconЛидеры в области безопасности лидерам бизнеса. Современные мировые технологии обеспечения безопасности компании
«Лидеры в области безопасности лидерам бизнеса. Современные мировые технологии обеспечения безопасности компании»
Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. 2011. N 40. С. 1, 6 Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов icon«Эскадрон смерти» из космоса. Звездные каратели (Механический Солдат – 1)
Основанная на базе разрабатываемой в 1980ые года системе сои, эта система была предназначена для перехвата баллистических ракет,...
Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. 2011. N 40. С. 1, 6 Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов iconКривая1 и Нелёгкая
Ные выражения, как «нелёгкая» и «кривая», они стали у меня персонажами. Представьте, человек встретился с Нелёгкой, и она занесла...
Егоров, Константин Нелегкая ноша сверхтяжелых ракет // Українська технічна газета. 2011. N 40. С. 1, 6 Мировые лидеры освоения космоса решают проблему создания ракетоносителя для доставки на орбиту больших грузов iconКурьерСервисЭкспресс
КурьерСервисЭкспресс это надежный партнер для тысяч компаний, сделавший свой выбор в пользу удобных и современных услуг. Основной...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org