Inaaminika kuwa teknolojia kila wakati huendeleza polepole, kutoka rahisi hadi ngumu, kutoka kisu cha jiwe hadi chuma - na kisha tu kwa mashine ya kusaga iliyowekwa. Walakini, hatima ya roketi ya nafasi ikawa sio ya moja kwa moja. Uundaji wa makombora rahisi, ya kuaminika ya hatua moja kwa muda mrefu ilibaki kupatikana kwa wabuni. Suluhisho zilihitajika ambazo sio wanasayansi wa vifaa wala wahandisi wa injini wangeweza kutoa. Hadi sasa, uzinduzi wa magari unabaki kuwa mengi na yanayoweza kutolewa: mfumo ngumu sana na wa gharama kubwa hutumiwa kwa dakika chache, baada ya hapo hutupwa mbali
"Fikiria kwamba kabla ya kila ndege ungekusanya ndege mpya: ungeunganisha fuselage kwenye mabawa, kuweka nyaya za umeme, kufunga injini, na baada ya kutua ungeipeleka kwenye taka … Hautaruka kama hiyo,”watengenezaji wa Kituo cha kombora la Serikali walituambia. Makeeva. "Lakini ndivyo tunavyofanya kila wakati tunapotuma mizigo kwenye obiti. Kwa kweli, kwa kweli kila mtu angependa kuwa na "mashine" ya hatua moja ambayo haiitaji mkusanyiko, lakini inafika kwenye cosmodrome, imejaa mafuta na kuzinduliwa. Na kisha inarudi na kuanza tena - na tena "…
Kwenye nusu
Kwa jumla, roketi ilijaribu kupata hatua moja kutoka kwa miradi ya mwanzo. Katika michoro za mwanzo za Tsiolkovsky, miundo kama hiyo inaonekana. Aliacha wazo hili baadaye tu, akigundua kuwa teknolojia za karne ya ishirini mapema haziruhusu kutambua suluhisho hili rahisi na la kifahari. Nia ya wabebaji wa hatua moja iliibuka tena katika miaka ya 1960, na miradi kama hiyo ilikuwa ikifanywa kazi pande zote za bahari. Kufikia miaka ya 1970, Merika ilikuwa ikifanya kazi kwa roketi za hatua moja SASSTO, Phoenix na suluhisho kadhaa kulingana na S-IVB, hatua ya tatu ya gari la uzinduzi wa Saturn V, ambalo lilipeleka wanaanga kwa mwezi.
"Chaguo kama hilo halitatofautiana katika kubeba uwezo, injini zilikuwa hazitoshi kwa hii - lakini bado ingekuwa hatua moja, yenye uwezo wa kuruka kwa obiti," wahandisi wanaendelea. "Kwa kweli, kiuchumi itakuwa haina haki kabisa." Mchanganyiko na teknolojia za kufanya kazi nao zimeonekana tu katika miongo ya hivi karibuni, ambayo inafanya uwezekano wa kumfanya carrier huyo kuwa hatua moja na, zaidi ya hayo, kutumika tena. Gharama ya roketi hiyo "kubwa ya sayansi" itakuwa kubwa kuliko ile ya muundo wa jadi, lakini "itaenea" juu ya uzinduzi mwingi, ili bei ya uzinduzi iwe chini sana kuliko kiwango cha kawaida.
Ni reusability ya media ambayo ndio lengo kuu la watengenezaji leo. Mifumo ya Kuhamisha Anga na Energia-Buran ilikuwa sehemu inayoweza kutumika tena. Matumizi ya mara kwa mara ya hatua ya kwanza yanajaribiwa kwa roketi za SpaceX Falcon 9. SpaceX tayari imefanya kutua kadhaa kwa mafanikio, na mwishoni mwa Machi watajaribu kuzindua moja ya hatua ambazo ziliruka angani tena. "Kwa maoni yetu, njia hii inaweza tu kudhalilisha wazo la kuunda media ya kweli inayoweza kutumika tena," inabainisha Ofisi ya Designev ya Makeev. "Bado lazima utatue roketi kama hiyo kila baada ya ndege, kusanikisha unganisho na vifaa vipya vinavyoweza kutolewa … na tumerudi pale tulipoanza."
Vyombo vya habari vinavyoweza kutumika tena bado viko katika mfumo wa miradi - isipokuwa New Shepard ya kampuni ya Amerika ya Blue Origin. Kufikia sasa, roketi iliyo na kibonge cha maned imeundwa tu kwa ndege za suborbital za watalii wa nafasi, lakini suluhisho nyingi zinazopatikana katika kesi hii zinaweza kupunguzwa kwa urahisi kwa mbebaji mzito wa orbital. Wawakilishi wa kampuni hawaficha mipango yao ya kuunda chaguo kama hilo, ambayo injini zenye nguvu za BE-3 na BE-4 tayari zinaundwa. "Kwa kila ndege ndogo ndogo, tunakaribia obiti," Blue Origin ilihakikishiwa. Lakini carrier wao anayeahidi New Glenn pia hataweza kutumika tena: ni kizuizi cha kwanza tu, kilichoundwa kwa msingi wa muundo uliopimwa wa New Shepard, ndiye anayepaswa kutumiwa tena.
Upinzani wa nyenzo
Vifaa vya CFRP vinavyohitajika kwa maroketi yanayoweza kutumika tena na ya hatua moja yametumika katika teknolojia ya anga tangu miaka ya 1990. Katika miaka hiyo hiyo, wahandisi huko McDonnell Douglas walianza kutekeleza mradi wa Delta Clipper (DC-X), na leo wangeweza kujivunia mtoaji wa nyuzi ya kaboni iliyotengenezwa tayari. Kwa bahati mbaya, chini ya shinikizo kutoka kwa Lockheed Martin, kazi ya DC-X ilikomeshwa, teknolojia zilihamishiwa NASA, ambapo walijaribu kuzitumia kwa mradi wa VentureStar ambao haukufanikiwa, baada ya hapo wahandisi wengi waliohusika katika mada hii walifanya kazi Blue Origin, na kampuni yenyewe ilichukuliwa na Boeing.
Katika miaka hiyo hiyo ya 1990, SRC wa Urusi Makeev alivutiwa na kazi hii. Tangu wakati huo, mradi wa KORONA ("Roketi ya angani, mbebaji wa hatua moja ya magari ya nafasi") umepata mageuzi dhahiri, na matoleo ya kati yanaonyesha jinsi muundo na mpangilio ulivyozidi kuwa rahisi na kamilifu. Hatua kwa hatua, watengenezaji waliacha vitu ngumu - kama mabawa au mizinga ya nje ya mafuta - na wakaelewa kwamba nyenzo kuu ya mwili inapaswa kuwa nyuzi za kaboni. Pamoja na kuonekana, uzito na uwezo wa kubeba ulibadilika. "Kutumia hata vifaa bora vya kisasa, haiwezekani kujenga roketi ya hatua moja yenye uzito chini ya tani 60-70, wakati malipo yake yatakuwa kidogo sana," anasema mmoja wa watengenezaji. - Lakini wakati misa ya kuanza inakua, muundo (hadi kikomo fulani) una sehemu ndogo zaidi, na inakuwa faida zaidi na zaidi kuitumia. Kwa roketi ya orbital, optimum hii ni kama tani 160-170, kuanzia kiwango hiki matumizi yake tayari yanaweza kuhesabiwa haki."
Katika toleo la hivi karibuni la mradi wa KORONA, misa ya uzinduzi iko juu zaidi na inakaribia tani 300. Roketi kubwa kama hiyo ya hatua inahitaji matumizi ya injini ya ndege yenye nguvu sana inayofanya kazi kwa haidrojeni na oksijeni. Tofauti na injini katika hatua tofauti, injini hiyo ya roketi inayotumia kioevu lazima iweze kufanya kazi katika hali tofauti sana na kwa urefu tofauti, pamoja na kuruka na kuruka nje ya anga. "Injini ya kawaida inayoshawishi kioevu na midomo ya Laval inafanya kazi tu katika upeo fulani wa urefu," kwa hivyo wabuni wa Makeevka, "kwa hivyo, tulipata hitaji la kutumia injini ya roketi ya angani." Ndege ya gesi katika injini kama hizo hujirekebisha kwa shinikizo "baharini", na hudumisha ufanisi wote juu na juu katika stratosphere.
Kufikia sasa, hakuna injini ya kufanya kazi ulimwenguni, ingawa imekuwa ikishughulikiwa na katika nchi yetu na huko USA. Katika miaka ya 1960, wahandisi wa Rocketdyne walijaribu injini kama hizo kwenye standi, lakini hawakufika kwenye ufungaji kwenye makombora. TAJI inapaswa kuwa na toleo la moduli, ambalo bomba la hewa-kabari ndio kitu pekee ambacho bado hakina mfano na hakijajaribiwa. Pia kuna teknolojia zote za utengenezaji wa sehemu zenye mchanganyiko huko Urusi - zimetengenezwa na hutumiwa kwa mafanikio, kwa mfano, katika Taasisi ya All-Russian Institute of Anga Materials (VIAM) na OJSC "Kompozit".
Wima inafaa
Wakati wa kuruka angani, muundo wa plastiki uliosimamishwa wa kaboni-fiber wa CORONA utafunikwa na vigae vya kuzuia joto vilivyotengenezwa na VIAM kwa Burans na tangu wakati huo vimeboreshwa sana."Mzigo mkuu wa joto kwenye roketi yetu umejilimbikizia" pua "yake, ambapo vitu vya joto vya juu vya joto hutumiwa, - wabunifu wanaelezea. - Katika kesi hii, pande zinazopanuka za roketi zina kipenyo kikubwa na ziko kwenye pembe kali kwa mtiririko wa hewa. Mzigo wa mafuta juu yao ni kidogo, ambayo inaruhusu matumizi ya vifaa vyepesi. Kama matokeo, tumeokoa zaidi ya tani 1.5. Uzito wa sehemu ya joto la juu hauzidi 6% ya jumla ya misa ya ulinzi wa mafuta. Kwa kulinganisha, inachukua zaidi ya 20% ya Shuttles."
Ubunifu mzuri wa media ni matokeo ya jaribio na makosa mengi. Kulingana na waendelezaji, ikiwa unachukua tu sifa muhimu za anayeweza kuchukua hatua ya moja tu, itabidi uzingatie juu ya mchanganyiko wao 16,000. Mamia yao yalithaminiwa na wabunifu wakati wa kufanya kazi kwenye mradi huo. "Tuliamua kuacha mabawa, kama vile Buran au Space Shuttle," wanasema. - Kwa jumla, katika anga ya juu, wanaingilia tu vyombo vya angani. Meli kama hizo huingia angani kwa kasi ya hypersonic sio bora kuliko "chuma", na kwa kasi ya juu tu hubadilika kwenda kwa usawa na wanaweza kutegemea vizuri angani ya mabawa."
Sura ya koni ya axisymmetric hairuhusu tu ulinzi rahisi wa mafuta, lakini pia ina aerodynamics nzuri wakati wa kuendesha gari kwa kasi kubwa sana. Tayari katika tabaka za juu za anga, roketi inapokea lifti, ambayo hairuhusu kuvunja hapa tu, bali pia kuendesha. Hii, kwa upande wake, inafanya uwezekano wa kufanya ujanja unaohitajika kwa urefu wa juu, ukielekea kwenye tovuti ya kutua, na katika safari ya baadaye, inabaki tu kumaliza kusimama, kusahihisha kozi na kuzima chini, kwa kutumia injini dhaifu za kuendesha.
Kumbuka Falcon 9 na New Shepard: hakuna kitu kisichowezekana au kisicho kawaida katika kutua wima leo. Wakati huo huo, inafanya uwezekano wa kusonga mbele na nguvu kidogo wakati wa ujenzi na uendeshaji wa barabara - barabara ambayo Shuttles sawa na Buran zilitua zilipaswa kuwa na urefu wa kilomita kadhaa ili kuvunja gari huko kasi ya mamia ya kilomita kwa saa. "Taji, kwa kanuni, inaweza hata kuondoka kwenye jukwaa la pwani na kutua juu yake," anaongeza mmoja wa waandishi wa mradi huo, "usahihi wa mwisho wa kutua utakuwa juu ya m 10, roketi imeshushwa kwenye vichomozi vya mshtuko wa nyumatiki..” Kilichobaki ni kufanya uchunguzi, kuongeza mafuta, kuweka mzigo mpya - na unaweza kuruka tena.
KORONA bado inatekelezwa kwa kukosekana kwa fedha, kwa hivyo watengenezaji wa Ofisi ya Ubunifu wa Makeev waliweza kufika tu katika hatua za mwisho za muundo wa rasimu. “Tumepita hatua hii karibu kabisa na kwa kujitegemea, bila msaada wa nje. Tayari tumefanya kila kitu ambacho kingeweza kufanywa, - wabunifu wanasema. - Tunajua nini, wapi na wakati gani inapaswa kuzalishwa. Sasa tunahitaji kuendelea na muundo wa vitendo, uzalishaji na ukuzaji wa vitengo muhimu, na hii inahitaji pesa, kwa hivyo sasa kila kitu kinategemea wao."
Kuchelewa kuanza
Roketi ya CFRP inatarajia uzinduzi mkubwa tu; baada ya kupata msaada muhimu, wabunifu wako tayari kuanza majaribio ya kukimbia kwa miaka sita, na katika miaka saba hadi nane - kuanza operesheni ya majaribio ya makombora ya kwanza. Wanakadiria kuwa hii inahitaji chini ya dola bilioni 2 - sio sana kwa viwango vya roketi. Wakati huo huo, kurudi kwa uwekezaji kunaweza kutarajiwa baada ya miaka saba ya kutumia roketi, ikiwa idadi ya uzinduzi wa kibiashara unabaki katika kiwango cha sasa, au hata katika miaka 1.5 - ikiwa inakua kwa viwango vilivyotabiriwa.
Kwa kuongezea, uwepo wa injini zinazoendesha, vituo vya kukusanyika na kuweka kwenye roketi pia inafanya uwezekano wa kutegemea miradi tata ya uzinduzi wa anuwai. Baada ya kutumia mafuta sio kwa kutua, lakini kwa kumaliza malipo, inawezekana kuileta kwa uzito wa zaidi ya tani 11. Kisha TAJI itapanda kizimbani na "tanker" ya pili, ambayo itajaza matangi yake na mafuta ya ziada muhimu kwa kurudi. Lakini bado, muhimu zaidi ni reusability, ambayo kwa mara ya kwanza itatupunguzia hitaji la kukusanya media kabla ya kila uzinduzi - na kuipoteza kila baada ya uzinduzi. Njia kama hiyo tu ndio inaweza kuhakikisha kuundwa kwa mtiririko thabiti wa njia mbili kati ya Dunia na obiti, na wakati huo huo mwanzo wa unyonyaji halisi, wa kazi, na mkubwa wa nafasi ya karibu-Dunia.
Wakati huo huo, taji inabaki limbo, kazi ya New Shepard inaendelea. Mradi kama huo wa Kijapani RVT pia unaendelea. Waendelezaji wa Kirusi wanaweza kuwa hawana msaada wa kutosha kwa mafanikio. Ikiwa una mabilioni kadhaa ya kuokoa, huu ni uwekezaji bora zaidi kuliko hata meli kubwa na ya kifahari zaidi ulimwenguni.
