Последние статьи

Проанализировав лунные породы, которые, как сообщается в журнале Science, были доставлены...
Американские ученые провели компьютерное моделирование, показавшее, что спиралевидная структура...
24 октября 1960 года. Р-16. Байконур. "Первая ракета Р-16, именуемая "изделие 8К64", не покидая...

Космические челноки опять востребованы: Лунные и марсианские программы России нуждаются в сверхтяжелых средствах доставки, страница: 3 из 4

Выгода и целесообразность

Американцы, конечно, нам не указ, но их тяжелый транспорт, разработка которого уже вышла на финишную прямую, подразумевает частичное многоразовое использование. Уже этим летом частная компания SpaceX планирует произвести первый запуск новой ракеты-носителя тяжелого класса Falcon Heavy, которая будет самой большой ракетой, запущенной с 1973 года. То есть со времени американской лунной программы с запусками гигантского носителя «Сатурн-5», созданного отцом американских средств выведения Вернером фон Брауном. Но если та ракета предназначалась исключительно для доставки экспедиций на Луну и была одноразовой, то новая может уже использоваться и для марсианских экспедиций. Кроме того, планируется возвращение на Землю маршевых ступеней наподобие ракеты Falcon 9 v1.1 (R – Reusable, повторно используемая).

Первая ступень этой ракеты оснащена посадочными стойками, используемыми для стабилизации ракеты и мягкой посадки. После разделения первая ступень осуществляет торможение путем кратковременного включения трех из девяти двигателей, чтобы обеспечить вход в плотные слои атмосферы на приемлемой скорости. Уже возле поверхности включается центральный двигатель, и ступень готова осуществить мягкую посадку.

Масса полезного груза, который способна поднять ракета Falcon Heavy, составляет 52 616 килограммов, и это приблизительно в два раза больше, чем могут поднять другие тяжелые ракеты – американская Delta IV Heavy, европейская Ariane и китайская Long March.

Многоразовость, разумеется, выгодна при условии высокочастотной космической работы. Исследования показали, что использование одноразовых комплексов выгоднее многоразовой транспортной системы в программах с темпом не более пяти пусков в год при условии, что отчуждение земель под поля падения отделяющихся частей будет временным, а не постоянным, с возможностью эвакуации населения, скота и техники из опасных районов.

Эта оговорка связана с тем, что стоимость отчуждения земель никогда в расчетах не учитывалась, потому что до последнего времени потери с отторжением или даже с временной эвакуацией никогда не компенсировались и остаются трудно считаемыми. А они составляют существенную часть затрат на эксплуатацию ракетных систем. При масштабах программы более 75 пусков за 15 лет преимуществом обладают многоразовые системы, причем экономический эффект от их использования возрастает с увеличением числа.

Кроме того, переход от одноразовых средств выведения тяжелых полезных нагрузок к многоразовым приводит к существенному сокращению объемов производства техники. Так, при использовании в одной космической программе двух альтернативных систем потребное количество блоков сокращается в четыре-пять раз, корпусов центрального блока – в 50, жидкостных двигателей для второй ступени – в девять раз. Таким образом, экономия за счет сокращения объемов производства при использовании многоразовой ракеты-носителя примерно равна затратам на ее создание.

Еще в Советском Союзе произвели расчеты затрат на послеполетное обслуживание и ремонтно-восстановительные работы многоразовых систем. Использовались имеющиеся фактические данные, полученные разработчиками в результате наземных стендовых и летных испытаний, а также эксплуатации планера орбитального корабля «Буран» с теплозащитным покрытием, самолетов дальней авиации, жидкостных двигателей многократного применения типа РД-170 и РД-0120. По результатам исследований затраты на обслуживание и послеполетный ремонт составляют менее 30 процентов от затрат на изготовление новых ракетных блоков.

Как ни странно, идея многоразовости проявилась еще в 20-е годы в придавленной Версальским договором Германии, которая объединила охваченную ракетной лихорадкой европейскую техническую общественность. В Третьем рейхе в 1932–1942 годах под руководством Эйгена Зенгера успешно разрабатывался проект ракетного бомбардировщика. Предполагалось создать самолет, который, используя рельсовую стартовую тележку, разгонялся бы до высокой скорости, затем включал собственный ракетный двигатель, поднимался за пределы атмосферы, откуда совершал рикошетирующий полет в плотных слоях атмосферы и достигал большой дальности действия. Аппарат должен был стартовать из Западной Европы и приземляться на территории Японии, он предназначался для бомбардировки территории США. Последние сообщения об этом проекте прервались в 1944 году.

В 50-х годах в США он послужил толчком к разработке проекта космического самолета, который предшествовал ракетоплану «Дайна-Сор». В Советском Союзе предложения о разработке такого рода систем рассматривались Яковлевым, Микояном и Мясищевым в 1947 году, но развития не получили из-за ряда трудностей, связанных с технической реализацией.