Лента новостей

17:50
Студенты ГИТИСа выступили в Минске с песнями Победы
17:36
ГБР выдвинуло подозрение нацгвардейцу, забившему насмерть жителя Шостки
17:34
Арестович: реинтеграция Донбасса уже идёт
17:32
Министр инфраструктуры против введения полного локдауна на Украине
17:30
Премьер Венгрии назвал Сороса преступником и призвал Европу к сопротивлению
17:28
В России утром сообщили, что Навального проверяют на экстремизм. Вечером опровергли
17:24
Из-за колпинского захватчика от его супруги отвернулась вся семья
17:22
Илья Любимов раскритиковал жалующихся на отсутствие работы артистов
17:16
Названы самые невостребованные профессии 2020 года
17:12
Снижение тройской унции до $1700 вызовет инвестиционный спрос на золото
17:10
ЦБ РФ установил официальные курсы валют на 2 декабря
17:08
ЕК отреагировала риторикой КПСС на проблемы Шенгена
17:06
Внутренний туризм и сельское хозяйство спасли доходы россиян
17:00
Обнищавшие россияне рекордно сократили свои траты
17:00
Одну дурь курят, или Как США мобилизуются на фоне усиления позиций РФ в Нагорном Карабахе и Белоруссии
16:56
В НАТО заявили о намерении усилить группировку в Черном море
16:54
Избранная президент Молдавии Санду затеяла двухходовку с Путиным
16:52
Никак иначе: Лавров рассказал, на каких условиях Москва продолжит работать с Вашингтоном
16:52
Экономикой США при Байдене выбраны рулить три женщины: кто они
16:46
Прибалтийские рыбаки повесили сети на гвоздь
16:38
Sea Venom: вертолёты будут топить корабли
16:34
Ереван передал Баку Лачинский район НКР при посредничестве РФ
16:32
Сирия считает выполненными обязательства по ликвидации химоружия
16:30
Бюджетом США будет управлять требовавшая с Ливии компенсации политтехнолог
16:28
«Турецкий поток» вышел на рекордный уровень за 11 месяцев эксплуатации газопровода
16:18
Военная операция в Тыграе закончена, но партизаны сбивают истребитель МиГ-23 ВВС Эфиопии
15:56
Xiaomi обогнала Apple по продажам смартфонов
15:50
Лавров взвесит и оценит многовекторную политику Армении
15:48
Байден не поможет Польше заблокировать «Северный поток – 2»
15:44
Сказочка «Дональд и Новый Мировой Хаос». Александр Роджерс
15:26
В Бундестаге призвали ответить на американские санкции против «СП-2»
15:24
Украинско-венгерская «война»: на кону контроль за контрабандными потоками 
15:18
Санду назвала нечестным требование к Молдавии погасить долг за газ Приднестровья
15:16
Россия и Турция договорились по Карабаху
15:14
В США назвали вероятные причины убийства иранского физика-ядерщика
15:08
Следователи рассказали о числе жертв задержанного «поволжского маньяка»
15:06
Мишустин: Пренебрегать здоровьем людей ради выгоды — недопустимо
15:04
Официальные курсы доллара и евро вновь повышены
15:00
«Не хотят, чтобы я вернулся»: Навальный обратился к Путину
14:58
Адвокат экс-президента Кочаряна обвинил Пашиняна в давлении на судей, которых он «собирает по звонку»
14:56
На Украине обещают за год вакцинировать от коронавируса всех желающих
14:54
Эксперт объяснил, кому выгоден Лачинский коридор
14:52
Шведка 28 лет держала сына взаперти — к 40 годам пленник потерял зубы и оказался на грани безумия
14:46
Apple M1 оказался почти вдвое быстрее ноутбучного процессора Qualcomm при работе в Windows 10 для ARM
14:44
ELSA оснастила видеокарты GeForce RTX 3090/3080 Erazor X длинными системами охлаждения
Все новости

Архив публикаций

«    Декабрь 2020    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031 


Мировое обозрение » Технологии » Наша «Корона»: как отечественные инженеры обогнали время

Наша «Корона»: как отечественные инженеры обогнали время


Мы много знаем об американских разработках многоразовых ракет-носителей, Илон Маск и SpaceX не сходят с газетных страниц. В то же время в России есть не менее интересные проекты многоразовых ракет, остающиеся малоизвестными и, увы, нереализованными. «Известия» разбираются в их истории.

Тренд на многоразовость

В общей цене космического запуска современной ракеты-носителя большую часть стоимости занимает сама ракета. Двигатели, корпус, рули управления, топливные баки, всё это улетает навсегда и, увы, сгорает в плотных слоях атмосферы, делая космический запуск очень и очень дорогим. Не топливо, не монтажные работы и обслуживание космодрома, а именно стоимость самой ракеты — основная статья расходов. Невероятно сложная и дорогостоящая система используется считанные минуты, после чего выбрасывается.

Поэтому самый напрашивающийся способ сократить затраты на космические запуски — это возвращаемые ракеты-носители. Даже частичное возвращение первой ступени, несмотря на транспортные расходы, а также расходы и время на проверку двигателей и других устройств делает запуск дешевле. Насколько? Это сильно зависит от количества запусков и того, насколько отработана система.

Первым реализовал эту возможность американский миллиардер Илон Маск, реализовав частичную возвращаемость первой ступени ракеты-носителя Falcon 9. Сейчас это уже свершившийся факт, а до того, как компании SpaceX удалось задуманное, очень многие специалисты сомневались в возможности реализации этого решения. Первая ступень выводит вторую ступень на достаточную высоту, после чего возвращается и осуществляет посадку, используя для торможения собственные двигатели.


Запуск ракеты-носителя Falcon 9   Фото: Global Look Press/SpaceX

Только череда удачных запусков ракеты и посадок первой ступени показали всему миру, что многоразовость ракет «классической» схемы — это не фантастика и может быть реализована при современном уровне развития техники. Уже в 2017 году. После чего началась череда заявлений и новостей по всему миру о начале проектов с использованием частичной многоразовости и возвращении боковых ускорителей и первой ступени на землю обратно. Не остался в стороне и «Роскосмос».

Самое интересное, что идеи многоразовых ракет-носителей высказывались в советской, а затем и российской космонавтике гораздо раньше, чем это начал реализовывать Илон Маск. Практическую реализацию этого предполагалось сделать уже на блоках первой ступени сверхтяжелой ракеты-носителя «Энергия». Их предполагалось возвращать на землю как парашютным, так и «самолетным способом». Соответственно испытывались и сертифицировались двигатели РД-170, ресурс которых должен был составлять 25 полетов.

Была и другая российская разработка, мало известная широкой публике. Это проект «Россиянка» , за авторством ОАО «Государственный ракетный центр имени академика В. П. Макеева», в основном известного своими военными разработками в ракетной отрасли. Именно они разработали большинство баллистических ракет для подводных лодок, включая и стоящие на вооружении сейчас Р-29РМУ «Синева».

Фото: Государственный ракетный центр имени В.П. Макеева/makeyev.ru

Макет двухступенчатой ракетной системы «Россиянка»

«Россиянка» — это двухступенчатая ракетная система, в которой первая ступень многоразовая. Всё практически так же, как и у SpaceX, только на несколько лет раньше. Даже выводить на НОО она должна была близкие к показателям Falcon 9 — 21,5 тонны полезной нагрузки. Краткое резюме проекта можно и до сих пор увидеть на сайте центра.

Что еще более обидно, у центра имени Макеева наверняка хватило бы компетенций и возможностей для создания этого проекта. Основная проблема одна — отсутствие финансирования. 12 декабря 2011 года ГРЦ им. Макеева представил РН «Россиянка» на конкурсе «Роскосмоса» по созданию многоразовых носителей (да, и даже конкурс проводился раньше Маска). Но увы, по результатам конкурса заказ ушел ГКНПЦ им. Хруничева с проектом «Байкал-Ангара».

Это самолетный вариант возвращения первой ступени. Предполагается, что после вывода на высоту и отделения у первой ступени будет открываться специальное крыло, ступень будет осуществлять полет по самолетному и садиться на аэродром при помощи выпущенных шасси, как и положено самолету. Система очень сложная и дорогая. У нее лишь один серьезный плюс: она может вернуться с большого расстояния. Увы, к настоящему времени проект не реализован, иногда его вспоминают, говоря о возможном использовании в разрабатываемой сейчас ракете «Союз-5», но не более того.

Но увы, как обычно и получается — нет пророка в своем отечестве. Многоразовые наработки советской и российской космонавтики не получили достаточного внимания и финансирования, не были доведены до конца, и первенство в реализации досталось американской частной компании.

Полная многоразовость

Сейчас ситуация в мире повторяется на новом технологическом витке. Илон Маск занимается разработкой сверхтяжелой ракеты-носителя Big Falcon Rocket. Она будет иметь нехарактерную для современной космонавтики двухступенчатую архитектуру, при этом вторая ступень представляет собой одно целое с космическим кораблем, пассажирским или грузовым.

Предполагается, что первая ступень Superheavy будет выводить всю конструкцию на высоту, после чего отделяться от нее и возвращаться обратно на космодром, совершая вертикальную посадку при помощи своих двигателей. Вторая же ступень вместе с космическим кораблем, называемая Starship, будет выходить на орбиту. При этом топлива и окислителя в ней будет оставаться еще достаточно для того, чтобы после завершения космической миссии затормозить в плотных слоях атмосферы, а затем сесть на морскую платформу.

Первая ступень Superheavy Фото: instagram/Kimi_Talvitie

Получится это или нет, пока непонятно. Но в случае полной реализации это станет первой полностью возвращаемой космической системой в мире. Предполагается, что время между полетами первой ступени Superheavy будет сокращено всего до суток, за счет полета прямо на космодром и уменьшения времени на послеполетную проверку. Фантастика? Да нет, когда-то считалось, что после каждого полета самолета с реактивным двигателем придется тратить уйму времени на проверку работоспособности перед следующим полетом. Сейчас же эта проблема решена.

По итогу, в случае реализации Big Falcon Rocket между запусками останется только поставить на севшую на место ступень Superheavy новый Starship, проверить работоспособность всех систем и заправить баки жидким метаном и кислородом. Этот проект станет гораздо ближе к самой давней и главной мечте всех космических конструкторов — одноступенчатой возвращаемой ракетной системе.

Именно так, как рисовали и мечтали в 40-х годах прошлого века — ракета взлетает с космодрома, выходит на орбиту, после чего возвращается и садится на собственные двигатели.Очень красивую иллюстрацию этих мечтаний можно увидеть в советском фильме 1959 года «Небо зовет».

Увы, но для этого требовались решения, недоступные в те времена. Недостаточная мощность и эффективность двигателей, отсутствие требуемых композиционных материалов, невозможность создания бортовой аппаратуры системы управления, способной на возвращение и точную посадку в требуемой точке. Лишь в 90-е годы прошлого века конструкторы вновь стали прикидывать возможность создания одноступенчатой возвращаемой ракеты-носителя. И опять сейчас речь идет о Государственном ракетном центре имени академика В. П. Макеева.

За свои деньги, без внешнего финансирования они создали проект возвращаемой одноступенчатой ракеты, если быть точнее, то это уже многоразовый космический корабль. Предполагается, что КОРОНА («Космическая одноразовая ракета, одноступенчатый носитель аппаратов» сможет выводить на низкую околоземную орбиту до 7 тонн полезной нагрузки и возвращаться обратно как одно целое, без сложнейшего разделения ступеней.

К такому решению разработчики шли достаточно долго. Тут как никогда работает одно из следствий «формулы Циолковского». В упрощенном виде его можно сформулировать так: «Чем больше итоговый вес, выводимый на орбиту, тем больший требуется запас топлива, больше размеры и масса емкостей для его хранения, больше масса несущих элементов конструкции, мощнее (следовательно, массивнее) двигательная установка». В случае с обычными многоступенчатыми ракетами на орбиту выходит лишь последняя ступень и полезная нагрузка. В случае с одноступенчатой ракетой выводить придется всё вместе, да еще и с запасом топлива на возвращение.

Фото: commons.wikimedia.org/LightLinAl

Одноступенчатая многоразовая РН КОРОНА на взлетно-посадочной площадке космодрома

Именно поэтому начальная масса такой конструкции будет велика. Как говорят сами создатели, используя даже лучшие современные материалы, невозможно построить одноступенчатую ракету массой менее 60−70 тонн, при этом полезная нагрузка у нее будет совсем невелика. Последние версии КОРОНЫ предполагают массу ракеты около 300 тонн, при этом вывод на орбиту всего 7 тонн, что очень немного по современным меркам.

Предполагается, что подобная система может стать экономически эффективной только за счет большого количества запусков и посадок. Кроме прочего, в КОРОНе должна быть реализована сложная двигательная система. Разработчики предлагают использование высокоэффективного жидкостного реактивного двигателя, работающего на водороде и кислороде. Ведь он должен работать на разных высотах и в очень разных условиях, как в нижних слоях атмосферы, так и в космосе.

Увы, к настоящему времени КОРОНА так и не вышла за рамки проекта. В 2018 году в январе был всплеск внимания к проекту, связанный с выступлением разработчиков на научных королевских чтениях, где они представили доклад, посвященный своей разработке. Как говорилось в тезисах к докладу: «Проведены технико-экономические исследования и разработан эффективный график разработки ракеты-носителя. Исследованы необходимые условия создания ракеты-носителя и проанализированы перспективы и результаты как разработки, так и эксплуатации предлагаемого средства выведения».

Фото: commons.wikimedia.org/LightLinAl

Одноступенчатая многоразовая РН КОРОНА — общий вид

После этого вновь тишина, и судя по всему, отсутствие финансирования. В то же время Илон Маск, пусть и не с первого раза (в первый раз конструкцию разрушило ветром) создает Starhopper — макет второй ступени будущей ракеты Big Falcon Rocket, с помощью которого компания сможет отработать использование двигателей во взлетном и посадочном режиме. Starhopper будет совершать небольшие атмосферные «подпрыгивания», а затем садиться при помощи своих двигателей.

В случае прохождения удачных испытаний ожидается, что уже летом 2019 года SpaceX покажет строящийся тестовый образец ракеты. Впереди у американцев очень длинная и сложная, полная проблем и вызовов дорога. Но если они пройдут ее, то нам, как и в прошлый раз, останется только разводить руками и обиженно говорить, что спроектировали-то мы раньше, только не хватило денег и сил реализовать. И это будет очень обидно.

Михаил Котов

Фото: commons.wikimedia.org/LightLinAl



Опубликовано: legioner     Источник

Подпишись:




Вам может быть интересно:


4 комментария

  1. Рядовой
    ДиТон

    Про эту ракету впервые я прочитал в журнале "Техника молодёжи", будучи школяром средней школы (6-7 класс). У нас сейчас трудно найти эту информацию. Кому интересно - прошу ознакомиться. Источник указан.

     

    Неизвестные космические проекты. МГ-19. 30.04.2015 | Техника и технологии.

    В СССР создавались такие полуфантастические проекты, которые и сейчас кажутся малореальными, а ведь тогда подобные проекты вполне могли быть реализованы, и космос был не так далёк.

    "Проект одноступенчатого воздушно-космического самолета, прорабатывавался в НИИ-4 (затем ЦНИИ-50) Министерства обороны группой под руководством Олега Гурко. Первоначальный проект аппарата был оборудован силовой установкой, состоящих из нескольких комбинированных прямоточных жидкостных ракетных двигателей, использующих на этапах атмосферного полета (взлет и посадка) атмосферный воздух в качестве рабочего тела.

    Основное отличие прямоточных ЖРД от классических ПВРД (прямоточных воздушно-реактивных двигателей) заключалось в том, что если в ПВРД набегающий поток воздуха сначала сжимается за счет кинетической энергии набегающего потока, а затем разогревается при сжигании топлива и выполняет полезную работу, истекая через сопло, то в прямоточном ЖРД воздух разогревается струей ЖРД, помещенного в воздушный тракт прямоточного двигателя. Помимо многорежимности (и возможности работы в безвоздушном пространстве как обычный ЖРД) комбинированный ЖРД на атмосферном участке создает дополнительную тягу за счет возникновения инжекционного эффекта. В качестве топлива предусматривался жидкий водород.

    В 1974 году у Гурко возникла новая техническая идея, позволяющая существенно снизить расход топлива за счет размещения в воздушном тракте теплообменника, нагревающего воздух теплом от бортового ядерного реактора. Благодаря такому техническому решению появилась возможность в принципе исключить расход топлива при полете в атмосфере и соответствующие выбросы в атмосферу продуктов сгорания.

    Окончательный вариант аппарата, получивший обозначение МГ-19 (Мясищев-Гурко, М-19, "гурколет"), был выполнен по схеме несущий корпус, обеспечивающей высокое весовое совершенство аппарата, и был оснащен комбинированной двигательной установкой в составе ядерного реактора и комбинированного прямоточного водородного ЖРД.

    В первой половине 1970-х годов МГ-19 рассматривался как серьезный конкурент МКС "Энергия-Буран", однако ввиду меньшей степени проработки и большей степени технического риски при реализации, а также из-за отсутствия зарубежного аналога, проект МГ-19 дальнейшего развития не получил. Тем не менее этот проект до сих пор не рассекречен, и информация о нем и по сей день крайне скудна."

    Источник: www.diary.ru

     

    Моё-же мнение не совпадает с авторами обеих этих статей. Я считаю, что тот вырвется вперёд в деле освоения космоса, кто первым придумает, как использовать гравитационную постоянную при изготовлении нового ракетного движителя. Для начала, нужно обнулить массу корабля относительно окружающего гравиполя!

    Пусть возьмут за основу юлу/волчёк, а лучше 2. Раскрутят их в противоположные стороны, и с помощью разделения магнитных потенциалов создадут локальное гравитационно-магнитное поле, которое сделает любой корабль невесомым.

    После этого любой вектор тяги (локальное снятие силовых экранов либо просто использование того-же ЖРД) придаст данному кораблю любое необходимое ускорение, не обременённое силой тяжести и сопротивления.

    При этом, ограничение скорости данного летательного аппарата скоростью двигателя, ограниченному скоростью света, становится весьма и весьма условным, так как гравитационная постоянная нашей вселенной весьма и весьма условна, т.е. не везде одинакова.

    Ведь инопланетяне-то не веками-же до нас добираются, а за очень короткие интервалы времени. Они же не дураки, чтобы жизнь на таких, как мы, тратить))).

     

    Кстати, про парадокс времени.

    Приведу небольшой пример: если медленно на картонку давить пальцем, то палец можно сломать. При резком ударе палец остаётся цел, а в листике картонки появляется дырочка.

    Так и со временем - чем быстрее преодолеваешь/пробиваешь временной барьер, тем меньше на тебя влияние самого парадокса времени. Главное - вовремя затормозить, то-есть - правильно остановиться.

    Впрочем, как и во всём...

    1. Лейтенант
      R4HBL

      Антигравитация в космосе не работает. В свободном пространстве влияние тяготеющих масс практически отсутствует.

      А т.н. "парадокс времени" не более, чем математическое "извращение".

      Например, в книге д.ф-м.н. А.Д.Чернина "Физика времени" довольно популярно описан этот "парадокс".

      Но, только в одну сторону, грубо говоря, т.е. без учета торможения и обратного пути. Что происходит в полном цикле пока никто не может сказать. Даже математическую модель не удается построить.

       

  2. Лейтенант
    R4HBL

    "...Предполагается, что время между полетами первой ступени Superheavy будет сокращено всего до суток, за счет полета прямо на космодром и уменьшения времени на послеполетную проверку. Фантастика?..."

    Может быть и не фантастика, но до первого "Большого Бум"!

    А он, при таком подходе, последует всенепременно.

    Сравнивать самолет с ракетой - это, извиняюсь, как хрен с пальцем.

    Гоняться за американцами в осуществлении бредовых проектов - самое глупое и дорогое занятие, какое только можно придумать.

    Да и вообще целесообразность многоразового использования носителя сомнительна. Сами "железки" и электроника управления стоят относительно недорого.

    А двигатель с гидросистемами так или иначе надо "продувать" перед использованием, что полноценно сделать в "полевых" условиях нереально.

    Значит - поверхностный осмотр без рентгено- и спектроскопии.

    Риск аварии в таком случае возрастает многократно.

     

  3. Ст. прапорщик
    Искандер

    какая-то статья "путанная" или сам автор путается...то восхваление Маска(а Маск хвалит русские двигатели)с его многоразовостью...то порочность многоразовости ...в конце статьи.но американцев автор любит...

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Новости партнеров

Наверх