Авиаторы и их друзья

79 096 подписчиков

Свежие комментарии

  • Сергей Цыбин
    Одна любопытная деталь про "Салют-6". Как сама станция, так и все транспортные и грузовые корабли впервые (после поле...Этот день в авиац...
  • виктор м
    Аккумуляторы для силовых агрегатов ЛА - нонсенс.Британцы разработ...
  • виктор м
    "Атмосферный воздух, попадая в эти отсеки, нагревается до нескольких тысяч градусов, его вытекание создает тягу." - Н...Крылатая ракета с...

Каждому свое

Россия просит помощи у США, а SpaceX запускает ракету на Марс

Каждому свое

Сверхтяжелая ракета-носитель Falcon Heavy
Фото: SpaceX / AP

Последний раз сверхтяжелая ракета стартовала почти 30 лет назад, когда советская «Энергия» вывела на околоземную орбиту многоразовый корабль «Буран». В ближайшие несколько лет должны полететь еще несколько носителей такого класса, что позволит человеку по-настоящему начать освоение дальнего космоса. Похоже, американская SpaceX и тут станет первой. «Лента.ру» рассказывает о том, как компания Илона Маска опередила всю российскую космонавтику и почему «Роскосмос» просит помощи США.

Традиционно тяжелыми ракетами считаются носители, способные доставлять на низкую околоземную орбиту (от 160 до 2 000 километров над уровнем моря) от 20 до 50 тонн полезной нагрузки. Средства выведения, отправляющие в космос более 50 тонн, относятся к сверхтяжелым. В мире всего четыре страны — США, Россия, Франция (фактически ЕС) и Китай — располагают тяжелыми ракетами, и только две — США и СССР — запускали сверхтяжелые носители.

Исторически потребность в сверхтяжелых носителях возникла в годы холодной войны, когда США и СССР участвовали в космической гонке. Победителем в ней стали Соединенные Штаты, которые после запуска первого искусственного спутника Земли и полета Юрия Гагарина решили первыми доставить человека на поверхность Луны.

Вызов принял СССР, который ранее рассматривал более амбициозные проекты, прежде всего полеты к Венере и Марсу.

Первой в мире сверхтяжелой ракетой стал американский Saturn V, который до сих пор остается самым высоким (110,6 метра), тяжелым (около 3000 тонн при старте), грузоподъемным (выводил до 140 тонн полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту) и мощным (по развиваемой тяге) носителем, когда-либо запускавшимся человеком. Конструктивно Saturn V состоял из трех ступеней, первая оснащался пятью двигателями F-1.

Каждому свое
Пуск Saturn V с миссией Apollo 8
Фото: AP

Всего с 1967 по 1973 год Saturn V запускали тринадцать раз. Все старты, кроме последнего (запуска первой американской орбитальной станции Skylab), проходили в рамках лунной программы Apollo. Из этих двенадцати пусков всего два старта (беспилотная миссия Apollo 6 и пилотируемая Apollo 13) считаются частично удачными. Всего при помощи Saturn V астронавты девять раз летали к Луне, в том числе совершили шесть высадок на спутник Земли.

Стоит отметить, что работы над однокамерным F-1 были начаты компанией Rocketdyne (сегодня входит в Aerojet Rocketdyne) по заказу ВВС США еще в 1955 году, в результате чего первые огневые испытания двигателя состоялись уже в 1959 году. Первоначально в камере сгорания двигателя наблюдалось нарушение режима стабильного горения, с чем к 1961 году успешно удалось справиться. К моменту пилотируемых пусков Saturn V технология двигателей F-1 была отработана практически идеально.

В СССР работы над двигателями НК-15 для первой ступени пятиступенчатой (в лунном варианте) сверхтяжелой ракеты Н-1 начались только в 1962 году, на семь лет позже, чем в США. К 1967 году, когда куйбышевскому ОКБ-276 (часть современного ПАО «Кузнецов») удалось завершить разработку НК-15, США уже запустили Saturn V. В период с 1969 по 1972 год было проведено четыре пуска советской сверхтяжелой ракеты, рассчитанной на выведение на околоземную орбиту до 90 тонн полезной нагрузки, все они оказались неудачными. Проблемы возникали из-за неотлаженной одновременной работы 30 двигателей НК-15, устанавливаемых на первую ступень носителя.

Альтернативой Н-1 с тридцатью куйбышевскими НК-15 на первой ступени могла бы стать ракета УР-700 с девятью РД-270, созданными в 1962-1967 годах химкинским ОКБ-456 (современное НПО «Энергомаш»). РД-270, в отличие от НК-15, работавших на кислороде и керосине, использовали токсичные гептил и тетраоксид диазота, а ОКБ-456, в отличие от ОКБ-276, отказалось разрабатывать для сверхтяжелой ракеты более экологичные агрегаты.

Хотя фактически причина отказа сводилась к личному конфликту конструкторов Валентина Глушко из ОКБ-456 с Сергеем Королевым из ОКБ-1 (данное бюро занималось советской лунной ракетой), формально свою позицию первый объяснил невозможностью ОКБ-456 в сжатые сроки разработать для сверхтяжелой ракеты мощный двигатель на кислороде и керосине. Доля правды в этом есть, экологический двигатель РД-170 КБ «Энергомаш» разработал только к 1981 году.
Каждому свое
Ракетно-космическая система «Энергия-Буран»
Фото: Александр Моклецов / РИА Новости

С другой стороны, агрегат НК-33, созданный ОКБ-276 в 1968-1972 годах на основе НК-15, разработан с использованием передовых технологий, которые получили широкое распространение только несколько десятилетий спустя. Это привело к тому, что даже сегодня тяговооруженность экологичного НК-33 уступает только токсичным двигателям РД-253 (созданы к 1963 году тем же ОКБ-456) и современным агрегатам Merlin 1D (компания SpaceX).

Стоит отметить, что СССР, в отличие от США, так и не удалось решить задачу стабильного горения топлива в камере двигателя. По этой причине РД-170 оказался четырехкамерным, а не однокамерным, как F-1, который так и остался самым крупным и мощным в мире однокамерным ракетным двигателем, работающим на жидком топливе. С другой стороны, именно РД-170 и РД-171 (модификация РД-170 для ракет семейства «Зенит»), созданные почти 20 лет спустя после F-1, оттеснили последний на третье место в рейтинге самых мощных жидкостных ракетный двигателей.

По одному РД-170 получили четыре боковых ускорителя (нулевая ступень) сверхтяжелой ракеты «Энергия», рассчитанной на запуск до 100 тонн на низкую околоземную орбиту. Носитель запускался в 1987-1988 годах всего дважды —, оба раза успешно. В ходе второго пуска также был успешно отправлен в автономный полет (первый и единственный раз) многоразовый корабль «Буран», который стал советским ответом на американскую программу Space Shuttle. Как и в случае с Н-1, СССР снова догонял США, которые свой первый шаттл запустили еще в 1981 году.

В 1990-е и 2000-е годы после завершения космической гонки интерес к сверхтяжелым ракетам упал, для обслуживания околоземных станций и запуска спутников и межпланетных миссий хватало тяжелых носителей. Дорогие проекты сверхтяжелых ракет в лучшем случае разрабатывались слишком медленно либо, в худшем, существовали только на бумаге. В итоге в ближайшее время стоит ожидать запуска коммерческой Falcon Heavy.

Глава компании SpaceX Илон Маск 28 января 2018 года заявил, что Falcon Heavy полетит 6 февраля. Ракета должна доставить личный автомобиль бизнесмена Tesla Roadster на околомарсианскую орбиту, хотя скорее всего полезная нагрузка пролетит мимо Красной планеты на минимальном расстоянии 80 миллионов километров и станет одним из искусственных спутников Солнца. Маск отдельно подчеркивает, что ему нравится мысль о том, что спустя миллионы лет Tesla Roadster может быть обнаружен инопланетянами.

Конструктивно первая ступень Falcon Heavy состоит из центрального блока и пары боковых ускорителей, представляющих собой модернизированные первые ступени тяжелой ракеты Falcon 9. На низкую околоземную орбиту носитель способен выводить 63,8 тонны груза, стоимость пуска в зависимости от полезной нагрузки составит 90-120 миллионов долларов. Как и в случае Falcon 9, после старта Falcon Heavy компания планирует посадить центральный блок и боковые ускорители.

Между тем ранее Маск сомневался в успешности первого пуска Falcon Heavy, требующего синхронной работы 27 двигателей Merlin 1D (девять агрегатов стоят на первой ступени Falcon 9). Никто в мире, кроме СССР, никогда не пытался запускать ракеты, содержащие такое большое число двигателей на первой ступени. В случае, если старт носителя SpaceX пройдет успешно, свернутый советский эксперимент полувековой давности, запуски Н-1 с 30 двигателями на первой ступени, перестанет казаться таким уж бесперспективным, а двигатели типа РД-170 — уникальными и безальтернативными.

Каждому свое
Сверхтяжелая ракета-носитель SLS
Изображение: NASA / MSFC / Reuters

После Falcon Heavy в 2019-2020 годах стоит ожидать запуска американской лунно-марсианской сверхтяжелой ракеты SLS (Space Launch System). Разработанная компанией Boeing ракета рассматривается в качестве основного средства выведения модулей планируемой международной окололунной станции DSG (Deep Space Gateway). В 2022 году Маск пообещал запустить сверхтяжелый носитель BFR (Big Falcon Rocket), хотя наверняка сроки существенно сдвинутся вправо. К 2025 году Китай пообещал запустить свой первый сверхтяжелый носитель Long March 9. Эскиз российской сверхтяжелой ракеты должен быть готов к 2019 году, ее летные испытания запланировано начать к 2027 году. Также в 2020-х не исключено создание сверхтяжелого носителя New Armstrong американской компании Blue Origin.

Ракета SLS практически готова, носитель Long March 9, учитывая интерес Поднебесной к космосу, также скорее всего будет создан. Тем временем финансирование российской сверхтяжелой ракеты пока даже не прописано в Федеральной космической программе на 2016-2025 годы. Поэтому неясно что будет делать Россия если не успеет создать собственный сверхтяжелый носитель.

Выход был найден в ходе собрания многостороннего координационного совета по разработке международной лунной станции DSG в Токио. «Роскосмос» предложил создать для проекта многоцелевой модуль стоимостью 706 миллионов долларов, но запускать его не на чем. Поэтому, за неимением собственных агрегатов, была выдвинута идея отправить его к Луне на американской SLS, тогда как Россия займется лишь разработкой.

Андрей Борисов

Ссылка на первоисточник

Картина дня

наверх