Texnologiyaların tədricən, sadədən mürəkkəbə, daş bıçaqdan poladadək - və yalnız bundan sonra proqramlaşdırılmış freze maşınına qədər inkişaf etdiyinə inanılır. Ancaq kosmik raketçiliyin taleyi daha az sadə oldu. Sadə, etibarlı bir mərhələli raketlərin yaradılması uzun müddət dizaynerlər üçün əlçatmaz qaldı. Nə maddi elm adamlarının, nə də mühəndis mühəndislərinin təklif edə bilmədiyi həllər tələb olunurdu. İndiyə qədər buraxılış vasitələri çox mərhələli və birdəfəlik olaraq qalır: inanılmaz dərəcədə mürəkkəb və bahalı sistem bir neçə dəqiqə ərzində istifadə olunur, sonra atılır
"Təsəvvür edin ki, hər uçuşdan əvvəl yeni bir təyyarə yığacaqsınız: gövdəni qanadlara bağlayacaqsınız, elektrik kabelləri çəkəcəksiniz, mühərrikləri quraşdıracaqsınız və enişdən sonra onu poliqona göndərəcəksiniz … Kimi uzaqlara uçmayacaqsınız. Dövlət Raket Mərkəzinin inkişaf etdiriciləri bizə dedi. Makeeva. “Ancaq hər dəfə orbitə yük göndərəndə etdiyimiz şey budur. Əlbəttə ki, ideal olaraq hər kəs montaj tələb etməyən, lakin kosmodroma gələn, yanacaq dolduran və buraxılan etibarlı bir mərhələli "maşın" a sahib olmaq istərdi. Sonra geri qayıdır və yenidən başlayır - və yenidən "…
Yarım yolda
Ümumiyyətlə, raket sənayesi ilk layihələrdən bir mərhələ keçməyə çalışdı. Tsiolkovskinin ilkin eskizlərində məhz belə strukturlar görünür. XX əsrin əvvəlindəki texnologiyaların bu sadə və zərif həll yolunu həyata keçirməyə imkan vermədiyini anlayaraq bu fikirdən yalnız sonra imtina etdi. Bir mərhələli daşıyıcılara maraq 1960-cı illərdə yenidən yarandı və bu cür layihələr okeanın hər iki tərəfində işlənirdi. 1970-ci illərə qədər ABŞ, Astronavtları Aya çatdıran Saturn V raketinin üçüncü mərhələsi olan S-IVB-ə əsaslanan bir mərhələli SASSTO, Phoenix raketləri və bir neçə həlli üzərində işləyirdi.
"Belə bir seçim, daşıma qabiliyyətinə görə fərqlənməzdi, mühərriklər bunun üçün kifayət qədər yaxşı deyildi - amma yenə də orbitə çıxa biləcək bir mərhələ olardı" deyə mühəndislər davam edir. "Əlbəttə ki, iqtisadi cəhətdən tamamilə əsassız olardı." Onlarla işləmək üçün kompozitlər və texnologiyalar yalnız son onilliklərdə ortaya çıxdı ki, bu da daşıyıcını bir mərhələli və üstəlik təkrar istifadə etməyə imkan verir. Belə bir "elm tutumlu" raketin qiyməti ənənəvi dizayndan daha yüksək olacaq, lakin bir çox buraxılış üzərində "yayılacaq", belə ki, buraxılış qiyməti adi səviyyədən xeyli aşağı olacaq.
Bu gün inkişaf etdiricilərin əsas məqsədi medianın təkrar istifadə edilməsidir. Space Shuttle və Energia-Buran sistemləri qismən təkrar istifadə edilə bilərdi. Birinci mərhələnin təkrar istifadəsi SpaceX Falcon 9 raketləri üçün sınaqdan keçirilir. SpaceX artıq bir neçə uğurlu eniş edib və martın sonunda yenidən kosmosa uçan mərhələlərdən birini işə salmağa çalışacaqlar. Makeev Dizayn Bürosu qeyd edir: "Fikrimizcə, bu yanaşma yalnız təkrar istifadə edilə bilən bir media yaratmaq fikrini gözdən sala bilər". "Hər uçuşdan sonra hələ də belə bir raket ayırmaq, əlaqələr və yeni birdəfəlik komponentlər qurmaq lazımdır … və başladığımız yerə qayıtdıq."
Tamamilə təkrar istifadə edilə bilən media hələ də yalnız layihələr şəklindədir - Amerikanın Blue Origin şirkətinin Yeni Shepardı istisna olmaqla. İndiyə qədər insan kapsullu raket yalnız kosmos turistlərinin suborbital uçuşları üçün hazırlanmışdır, lakin bu vəziyyətdə tapılan həllərin əksəriyyəti daha ciddi bir orbital daşıyıcı üçün asanlıqla ölçeklendirilebilir. Şirkətin nümayəndələri BE-3 və BE-4 güclü mühərriklərinin artıq hazırlandığı belə bir seçim yaratmaq planlarını gizlətmirlər. Blue Origin "Hər suborbital uçuşla orbitə yaxınlaşırıq" dedi. Lakin onların perspektivli daşıyıcısı New Glenn də tam istifadə olunmayacaq: yalnız artıq sınaqdan keçirilmiş New Shepard dizaynı əsasında yaradılan ilk blok yenidən istifadə olunmalıdır.
Material müqaviməti
Tamamilə təkrar istifadə edilə bilən və bir mərhələli raketlər üçün lazım olan CFRP materialları 1990-cı illərdən bəri aerokosmik texnologiyada istifadə olunur. Eyni illərdə, McDonnell Douglas mühəndisləri Delta Clipper (DC-X) layihəsini sürətlə həyata keçirməyə başladılar və bu gün hazır və uçan karbon lif daşıyıcısı ilə öyünə bilərlər. Təəssüf ki, Lockheed Martinin təzyiqi altında DC-X üzərində iş dayandırıldı, texnologiyalar NASA-ya köçürüldü və uğursuz VentureStar layihəsi üçün istifadə etməyə çalışdılar, bundan sonra bu mövzuda iştirak edən bir çox mühəndis Blue Origin-də işə getdi, və şirkətin özü Boeing tərəfindən alındı.
Eyni 1990 -cı illərdə rus SRC Makeev bu vəzifə ilə maraqlandı. O vaxtdan bəri, KORONA layihəsi ("Kosmik raket, [kosmos] vasitələrinin tək mərhələli daşıyıcısı") nəzərəçarpacaq bir təkamül keçirdi və aralıq versiyalar dizaynın və planın getdikcə daha sadə və mükəmməl hala gəldiyini göstərir. Tədricən, inkişaf etdiricilər qanadlar və ya xarici yanacaq çənləri kimi kompleks elementlərdən imtina edərək əsas gövdə materialının karbon lifi olması lazım olduğunu başa düşdülər. Görünüşlə birlikdə həm çəkisi, həm də daşıma qabiliyyəti dəyişdi. "Ən yaxşı müasir materiallardan belə istifadə edərək, ağırlığı 60-70 tondan az olan bir mərhələli bir raket qurmaq mümkün deyil, halbuki yükü çox az olacaq",-proqramçılardan biri deyir. - Ancaq başlanğıc kütlə artdıqca, quruluşun (müəyyən bir həddə qədər) getdikcə daha kiçik bir payı olur və ondan istifadə etmək getdikcə daha sərfəli olur. Bir orbital raket üçün bu optimal təxminən 160-170 tondur, bu miqyasdan başlayaraq istifadəsi artıq əsaslandırıla bilər."
KORONA layihəsinin son versiyasında, buraxılış kütləsi daha da yüksəkdir və 300 tona yaxınlaşır. Belə böyük bir tək mərhələli raket hidrogen və oksigen üzərində işləyən yüksək səmərəli maye yanacaqlı reaktiv mühərrikin istifadəsini tələb edir. Ayrı-ayrı mərhələlərdəki mühərriklərdən fərqli olaraq, belə bir maye yanacaqlı raket mühərriki çox fərqli şəraitdə və atmosfer xaricində uçuş da daxil olmaqla müxtəlif yüksəkliklərdə işləyə bilməlidir. Makeevka dizaynerləri, "Laval nozzleli adi bir maye itələyici mühərrik yalnız müəyyən yüksəkliklərdə təsirli olur" deyə izah etdilər. Bu cür mühərriklərdəki qaz jeti özünü "xaricdəki" təzyiqə uyğunlaşdırır və həm səthdə, həm də stratosferdə yüksək səmərəliliyi qoruyur.
İndiyə qədər dünyada bu tip işləyən bir mühərrik yoxdur, baxmayaraq ki, həm ölkəmizdə, həm də ABŞ -da onlarla məşğul oluruq. 1960 -cı illərdə Rocketdyne mühəndisləri bu cür mühərrikləri stenddə sınaqdan keçirsələr də, raketlərin quraşdırılmasına gəlməmişdilər. CROWN, modelləşdirilmiş bir versiya ilə təchiz olunmalıdır, burada paz-hava nozzle hələ prototipi olmayan və sınaqdan keçirilməmiş yeganə elementdir. Rusiyada kompozit hissələrin istehsalı üçün bütün texnologiyalar mövcuddur - bunlar, məsələn, Ümumrusiya Aviasiya Materialları İnstitutunda (VIAM) və ASC "Kompozit" də inkişaf etdirilmiş və uğurla istifadə edilmişdir.
Şaquli uyğunluq
Atmosferdə uçarkən, CORONA-nın karbon lifli möhkəmləndirilmiş plastik quruluşu, VIAM tərəfindən Buranlar üçün hazırlanmış istilik qoruyucu plitələrlə örtüləcək və o vaxtdan etibarən nəzərəçarpacaq dərəcədə təkmilləşdirilmişdir."Raketimizdəki əsas istilik yükü, yüksək temperaturlu termal qoruma elementlərinin istifadə edildiyi" burnuna "cəmləşmişdir", - dizaynerlər izah edirlər. - Bu halda, raketin genişlənən tərəfləri daha böyük bir diametrə malikdir və hava axınının kəskin bucağındadır. Üzərindəki istilik yükü daha azdır, bu da daha yüngül materialların istifadəsinə imkan verir. Nəticədə 1,5 tondan çox qənaət etdik Yüksək temperaturlu hissənin kütləsi istilik qorunmasının ümumi kütləsinin 6% -ni keçmir. Müqayisə üçün, Servislərin 20% -dən çoxunu təşkil edir."
Kütləvi informasiya vasitələrinin zərif dizaynı saysız -hesabsız sınaq və səhvlərin nəticəsidir. Yaradıcılara görə, təkrar istifadə oluna bilən bir mərhələli daşıyıcının yalnız əsas xüsusiyyətlərini götürsəniz, təxminən 16.000 birləşməsini nəzərə almalı olacaqsınız. Yüzlərlə layihə üzərində işləyərkən dizaynerlər tərəfindən bəyənildi. "Buran və ya Kosmik Gəmidə olduğu kimi qanadları tərk etmək qərarına gəldik" deyirlər. - Ümumiyyətlə, yuxarı atmosferdə yalnız kosmik gəmilərə müdaxilə edirlər. Belə gəmilər atmosferə "dəmirdən" yaxşı olmayan hipersəs sürətlə daxil olur və yalnız səsdən yüksək sürətlə üfüqi uçuşa keçir və qanadların aerodinamikasına düzgün etibar edə bilir."
Eksenimmetrik koni forması nəinki daha asan istilik qorunmasına imkan verir, həm də çox yüksək sürətlə hərəkət edərkən yaxşı aerodinamikaya malikdir. Artıq atmosferin yuxarı qatlarında olan raket, təkcə burada əyləc etməməsinə, həm də manevr etməsinə imkan verən bir lift alır. Bu, öz növbəsində, eniş sahəsinə doğru irəliləyərək yüksək hündürlükdə lazımi manevrlər etməyə imkan verir və gələcək uçuşda yalnız zəif manevr mühərriklərindən istifadə edərək əyləci tamamlamaq, yolu düzəltmək və geriyə çevirmək qalır.
Həm Falcon 9, həm də Yeni Shepard -ı xatırlayın: bu gün şaquli enişdə qeyri -mümkün və hətta qeyri -adi bir şey yoxdur. Eyni zamanda, uçuş -enmə zolağının inşası və istismarı zamanı xeyli az qüvvə ilə keçməyi mümkün edir - eyni Servislərin və Buranın endiyi uçuş -enmə zolağının maşını əyləc etməsi üçün bir neçə kilometr uzunluğunda olması lazım idi. saatda yüzlərlə kilometr sürət. "CROWN, prinsipcə, hətta bir dəniz platformasından havaya çıxa bilər və üzərinə enə bilər", - layihənin müəlliflərindən biri əlavə edir, "son eniş dəqiqliyi təxminən 10 m olacaq, raket geri çəkilə bilən pnevmatik amortizatorlara endirilir..” Diaqnostika aparmaq, yanacaq doldurmaq, yeni bir yük yerləşdirmək qalır - və yenidən uçmağa gedə bilərsiniz.
KORONA hələ də maliyyə olmadıqda tətbiq olunur, buna görə Makeev Dizayn Bürosunun inkişaf etdiriciləri dizayn layihəsinin yalnız son mərhələlərinə keçə bildilər. "Bu mərhələni demək olar ki, tamamilə və tamamilə müstəqil şəkildə, xarici dəstək olmadan keçdik. Dizaynerlər deyirlər ki, biz artıq edilə biləcək hər şeyi etdik. - Nə, harada və nə vaxt istehsal olunmalı olduğunu bilirik. İndi praktiki dizayn, əsas qurğuların istehsalı və inkişafına keçməliyik və bunun üçün pul lazımdır, ona görə də indi hər şey onlardan asılıdır ".
Gecikmiş başlanğıc
CFRP raketi yalnız irimiqyaslı bir atış gözləyir; lazımi dəstəyi aldıqdan sonra dizaynerlər altı ildən sonra və yeddi ilə səkkiz ildən sonra ilk raketlərin sınaq işlərinə başlamağa hazırdırlar. Hesab edirlər ki, bunun üçün 2 milyard dollardan az vəsait lazımdır - raket standartlarına görə o qədər də çox deyil. Eyni zamanda, kommersiya buraxılışlarının sayı indiki səviyyədə qalsa və ya hətta 1,5 ildən sonra - proqnozlaşdırılan sürətlə artarsa, raketdən yeddi il istifadə etdikdən sonra investisiyaların qaytarılacağını gözləmək olar.
Üstəlik, raketdə manevr edən mühərriklərin, görüş və yerləşdirmə qurğularının olması da kompleks çoxlu buraxılış sxemlərinə etibar etməyə imkan verir. Eniş üçün deyil, faydalı yükü bitirmək üçün yanacaq sərf edərək, onu 11 tondan çox kütləyə çatdırmaq mümkündür. Sonra CROWN, tanklarını geri qayıtmaq üçün lazım olan əlavə yanacaqla dolduracaq ikinci "tanker" ilə yanaşacaq. Ancaq yenə də daha vacib olan təkrar istifadə etməkdir ki, bu da bizi ilk dəfə hər buraxılışdan əvvəl medianı toplamaq ehtiyacından azad edəcək - və hər buraxılışdan sonra onu itirəcəyik. Yalnız belə bir yanaşma, Yerlə orbit arasında sabit ikitərəfli nəqliyyat axınının yaradılmasını və eyni zamanda Yerə yaxın kosmosun həqiqi, aktiv, genişmiqyaslı istismarının başlanğıcını təmin edə bilər.
Bu vaxt, CROWN məhdud vəziyyətdədir, New Shepard üzərində işlər davam edir. Bənzər bir Yapon layihəsi olan RVT də inkişaf edir. Rus inkişaf etdiricilərinin bir sıçrayış üçün kifayət qədər dəstəyi olmaya bilər. Ehtiyacınız olacaq bir neçə milyardınız varsa, bu, dünyanın ən böyük və ən lüks yaxtasından belə daha yaxşı bir sərmayədir.
