Технополис завтра
Самое важное. Самое полезное. Самое интересное...
Новости Интересное

Цель: Орбита!

7.04.2015

Оригинал взят у alex_anpilogov

Вначале, как и положено, о России. И о Марсе, лунной базе и тяжёлых ракетах-носителях.

Можно, как вариант, почитать интервью ведущего конструктора проекта «Энергия — Буран» Владимира Бугрова, опубликованное в газете «Завтра», которое призывает к созданию своей программы освоения дальнего космоса, а можно узнать, что, со своей стороны, «Роскосмос» по-прежнему говорит о сотрудничестве с НАСА как в деле продолжения проекта МКС, так и в деле разработки некоей «дорожной карты» для осуществления планируемого полёта на Марс.

Насколько же сейчас самостоятельны Россия и США в деле создания собственных проектов по освоению дальнего космоса? И что требуется на сегодняшнем этапе развития космонавтики и космических технологий, чтобы сделать эти проекты реальностью?

Первым компонентом для освоения дальнего космоса, расположенного от достаточно близкой к нам лунной орбиты и до самых отдалённых пределов Солнечной системы, безусловно, является сверхтяжёлая ракета-носитель.
Уже даже ракеты-носители современного «тяжёлого» класса («Протон», «Ангара А5», «Дельта IV», «Ариан-5»), могущие легко закинуть на геостационарную орбиту груз в 4-7 тонн, оказываются сугубо недостаточными для целей освоения «настоящего», дальнего космоса.

Специфику нынешнего этапа работ по сверхтяжёлым носителям в США и, отчасти, в России я рассмотрел в недавней статье, приведу здесь лишь основные выводы.

Россия, при варианте совершенствования ракеты «Ангара А5», может получить носитель, способный выводить на низкую околоземную орбиту (НОО) груз в 35 тонн, а в перспективе, возможно, даже 50 тонн — в случае осуществления возврата к криогенным компонентам топлива (кислород-водород), которые использовались в комплексе «Энергия — Буран».

США, в случае осуществления своей амбициозной программы SLS, смогут обеспечить выведение на НОО груза в 70 тонн, а при проведении совершенствования системы SLS — и до 130 тонн.

Хочу сказать, что и возможные высоты российской «Ангары», и проекты по американской системе SLS — не более чем попытка нового штурма уже давным-давно достигнутых вершин в ракетостроении. Вот и не верь после этого в «белых слонов», которых «трудно найти, легко потерять и невозможно забыть».


Создававшаяся в 1960-е годы в США для штурма Марса сверхтяжёлая ракета «Нова» должна была иметь 8 двигателей F-1 на первой ступени и выводить на НОО полезную нагрузку в 210 тонн.

Нынешние 130 тонн перспективного и модернизированного SLS — это всё те же 130 тонн «Сатурна V» родом из седых 1960-х. Ну а если вы сторонник «луносрача», то 50 тонн пока что запроектированной «Ангары А7» — это гораздо меньше 100 тонн королёвской Н-1Ф или глушковской «Энергии».

Говорить о принципиально осуществимых ракетах «Нова» («Сатурн VIII»), УР-700 или «Вулкан» даже не буду — иначе нынешние «успехи» НАСА и «Роскосмоса» на фоне тех задумок покажутся уж совсем жалкими...


Проект советского ракета-носителя «Вулкан» предполагал оснащение «Энергии» восемью разгонными блоками и позволял бы выводить на НОО груз в 170 тонн.

Хорошо, скажет настойчивый читатель. А зачем нам эти клятые 100 тонн на низкой околоземной?
Мы как-нибудь потихоньку, помаленьку — да и соберём наш утлый кораблик для полёта к Луне или на Марс. Запуская по 20-30 тонн за один раз!

Отвечаю.

Различные концепты освоения окололунного пространства, Луны и Марса требуют для своего осуществления, согласно самым скромным оценкам, массы на околоземной орбите от 150 и до 1600 тонн. Как говорится — не навозишься и не настыкуешься.

Даже самые скромные 150 тонн лунной возвращаемой экспедиции требуют для своей сборки на орбите 20-тонными ракетами 7-8 пусков (часть топлива будет неизбежно потрачена на коррекции орбиты, а часть полезной нагрузки надо будет отвести на двигательную установку и на стыковочное устройство).

При этом каждый пуск ракеты-носителя требует сложных и затратных по времени операций по его сборке и проверке — монтажно-испытательный корпус (МИК), как и стартовый стол на космодроме у нас обычно один (иногда МИКи и столы дублируются, но это тоже влечёт за собой неизбежное удвоение капитальных расходов и увеличение операционных бюджетов), что не позволяет запускать ракеты «пачками».

Стандартный цикл работы любого космодрома — инспекция и восстановление стартового стола, сборка новой ракеты, проверка её в МИКе, вывоз на позицию, старт. И так — раз за разом.


Циклопическое здание МИКа американской ракеты «Сатурн V» — на заднем плане фотографии.
Американцы любили собирать ракеты «стоя», СССР и Россия — «лёжа».

Сделать этот цикл равным дням обычно не получается — на все операции необходимы недели а иногда — и месяцы.
В итоге сборка даже достаточно простого лунного корабля, даже если не учитывать все вопросы надёжности самих стыковок и сборочных процедур на орбите, затягивается на месяцы, а то и на годы.

Напомню, что процесс создания самого крупного современного искусственного спутника Земли — международной космической станции, несмотря на отработанность процедур стыковки и запуска стандартными ракетами, всё равно затянулся на три года (1998-2001 год), а окончательно был завершён только в 2006-2007 годах, через девять лет после запуска первых модулей МКС.

В результате чего уже к моменту начала полёта к Луне или к Марсу, в условиях сборки межпланетного корабля на орбите, несмотря на многочисленные проверки, что-то на наиболее старых модулях корабля может отвалится/деградировать/выйти из строя, после чего на надёжности миссии можно будет поставить жирный крест.
Тем более, что в отличии от МКС, быстро доставить к Луне или к Марсу вышедшую из строя деталь будет уже не так уж просто, как в случае МКС.


Модель корабля «Мавр», который разрабатывали в 1960-х годах в СССР для осуществления облёта Марса и Венеры.
Масса корабля — около 75 тонн. С учётом современных поправок — до 150 тонн.

Приведу пример, взяв в качестве иллюстрации проект межпланетного пролётного корабля ТМК, который в нескольких вариантах разрабатывался в СССР в 1960-е годы.

Тогда в качестве необходимой массы для такой, достаточно простой экспедиции предполагалась весьма скромная оценка в 75 тонн. Срок экспедиции планировался от 680 до 1100 суток, в зависимости от выбранной схемы полёта.
Наименьшее время полёта мог обеспечить корабль «Мавр» («МАрс-ВенеРа»), который бы обеспечивал возвращение на Землю за счёт дополнительного гравитационного манёвра в поле тяготения Венеры, после пролёта Марса.
Высадка на Венере или Марсе предусмотрена не была, экипаж ТМК состоял из трёх человек.

С учётом нынешних знаний о солнечной активности, безопасности и резервирования систем и требований к длительным космическим полётам в состоянии невесомости — достаточно оптимистическая оценка потребной массы ТМК должна была бы увеличина как минимум вдвое.

Такую массу можно было бы обеспечить одним-единственным запуском сверхтяжёлой ракеты «Вулкан».
А вот для сборки такого корабля на орбите «Протонами» потребовалось бы в современных условиях не меньше года и 8 пусков ракет. И это в варианте, если «Протоны» будут запускать в космос только элементы межпланетного корабля — и ничего более, забыв о спутниках связи или других грузах на НОО.

В случае же начальных прикидок касательно межпланетного корабля с возможностью посадки спускаемого аппарата на Марсе — или же создания постоянной обитаемой базы на Луне, потребная масса корабля и топлива для него (или же материалов для постойки базы на Луне) очень быстро карабкалась в район сотен, а то и тысяч тонн груза на околоземной орбите, что сразу же ставило перед «обычными» ракетами практически невыполнимую задачу: обеспечить десятки и сотни пусков таких немаленьких ракет за год оказывалось достаточно сложной задачей.

Лучше всё-таки было «расшить» игольное ушко вывода грузов в космос с поверхности Земли. Тем более, что особой альтернативы надоевшим хуже горькой редьки, но по-прежнему единственным пригодным для старта с Земли химическим ракетам как не было, так и нет.

Как я уже сказал выше, 130 тонн американской SLS (или же 50 тонн российской «Ангары А7») остаются пока что максимально возможным достижением, которым может похвастаться человечество в начале XXI века, спустя почти что 60 лет после начала освоения космического пространства.


Химические монстры-переростки типа концепта Boeing LEO так и остались лишь в чертежах.
Ну и слава богу.

Стартовать они должны были из искусственных озёр диаметром в 5 километров — ракету весом в 10 000 тонн не выдержал бы ни один стартовый стол.

И, следовательно, в рамках этого ограничения и надо будет планировать создание будущих космических кораблей для освоения дальнего космоса — надеяться на значительное увеличение мощности ракет-носителей уже не приходится.

Поскольку строить ракету под одну-единственную задачу сейчас становится неподъёмной роскошью даже для ведущих космических держав.

И, как следствие, к жизни пробуждаются проекты полётов на Луну и на Марс, основанные на ином прочтении межпланетного полёта — и посадки и взлёта с Марса.

Которые могли бы легко уложится в массу всего лишь нескольких сотен тонн, что уже будет достижимым весом для современных и перспективных сверхтяжёлых ракет.

Продолжение следует.

Комментарий

vladimir_krm

Замечу, что создание МКС тормозил не только вывод в космос, но и создание самих модулей: разные страны, разные финансовые и технологические возможности, и т.д.

О концепции в комментариях у автора разговор зашёл. Довольно давно уже было озвучено: цель номер один - лунная база, как с роботами, так и с людьми. А уже оттуда - Марс и т.д. Все телодвижения по поводу сотрудничества с НАСА, ЕКА, Китаем и кем угодно ещё - попытки (подозреваю, что бесплодные) поделить затраты, а не отказ от основной цели.

 
Социальные комментарии Cackle
Loading...

© 2009 Технополис завтра

Перепечатка  материалов приветствуется, при этом гиперссылка на статью или на главную страницу сайта "Технополис завтра" обязательна. Если же Ваши  правила  строже  этих,  пожалуйста,  пользуйтесь при перепечатке Вашими же правилами.