ПЕРВОЕ ВОПЛОЩЕНИЕ. ПРЕДЫСТОРИЯ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ.
И всё же идея многоразовости ракетно-космической техники оказалась живучей. К концу 1960-х годов в США и несколько позднее в СССР и Европе был накоплен изрядный задел в области гиперзвуковой аэродинамики, новых конструкционных и теплозащитных материалов.
В1969 году NASA заключило первые аэрокосмические контракты с США на исследование облика перспективной космической системы Space Shuttle (англ. – «космический челнок»).
Шаттлам предстояло ежегодно совершать 50 – 60 полётов, доставляя на околоземную орбиту космические аппараты разного назначения, а также экипажи и грузы для орбитальных станций. При этом от космического челнока требовались умения возвращаться с орбиты.
В СССР, ещё да полёта Юрия Гагарина, рассматривалось несколько вариантов крылатых пилотируемых аппаратов многоразового использования, таких как ВКА-23 (главный конструктор В. М. Мясищев), «136» (А. Н. Тополев), а также проект П. В, Цыбина, известный как «лапоток», разработанный по заказу С. П. Королёва.
Во второй половине 1960-х годов в СССР в ОКБ А. И. Микояна, под руководством Г. Е. Лозино-Лозинского, велась работа над многоразовой авиационно-космической системой «Спираль», которая состояла из сверх звукового самолёта-разгонщика и орбитального самолёта, выводимого на орбиту с помощью двухступенчатого ракетного ускорителя.
Орбитальной самолёт по размерности и по назначению в общих чертах повторял Dyna Soar, однако отличался формой и техническими деталями. Рассматривался и вариант запуска «Спираль» в космос с помощью ракеты-носителя «Союз».
|
|
|
Из-за недостаточного технического уровня тех лет ни один из многочисленных проектов многоразовых крылатых аппаратов 1950 – 1960 годов не вышли из стадии проектирования.
Полномасштабная разработка Space Shuttle, порученная фирме North American Rockwell (позднее Rockwell International), началась в 1972 году. К моменту ввода системы в эксплуатацию (а первый полет «Колумбии» состоялся 12 апреля 1981 года – ровно через 20 лет после Гагарина) это был во всех отношениях технологический шедевр. Но у этого шедевра были свои недостатки.
Во-первых, не оправдались прогнозы по объемам грузопотока – он оказался на порядок меньше ожидавшегося. Во-вторых, компромисс между инженерами и финансистами не пошел на пользу эффективности челнока: стоимость ремонтно-восстановительных работ для ряда агрегатов и систем достигло половины стоимости их производства! Особенно дорого обходилось обслуживание уникальной керамической теплозащиты. Наконец, для повторного использования твердотопливных ускорителей пришлось организовать дорогостоящие поисково-спасательные операции.
|
|
|
Кроме того, Шаттл мог работать только в пилотируемом режиме. Кабина с астронавтами не отделяется от корабля, из-за чего на некоторых участках полета любая серьезная авария чревата катастрофой с гибелью экипажа и потерей челнока. Это случилось уже дважды – с «Челленджером» (28 января 1986 года) и «Колумбией» (1 февраля 2003 года). Последняя катастрофа изменила отношение к программе Space Shuttle: после 2010 года челнок будет выведен из эксплуатации. На смену им придут «Орионы» (смотри приложение 10), внешне весьма напоминающие своего дедушку – корабль «Апполон» - и обладающие многоразовой спасаемой капсулой экипажа.
ЧЕЛНОКИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
С момента начала реализации программы Space Shuttle в мире неоднократно принимались попытки создания новых многоразовых кораблей. Проект «Гермес» начали разрабатывать во Франции в конце 1970-х годов, а потом продолжали в рамках Европейского космического агентства. Этот не большой космический самолет, сильно напоминавший разрабатываемый в России «Клипер», должен был выводиться на орбиту одноразовой ракетой «Ариан-5», доставляя к орбитальной станции несколько человек экипажа и до трех тон грузов. Несмотря на достаточно консервативную конструкцию, «Гермес» оказался Европе не по силам. В 1994 году проект, на который израсходовали около 2 миллиардов долларов был, был закрыт. (смотри приложение 10)
|
|
|
Куда более фантастично выглядел проект беспилотного воздушно-космического самолета с горизонтальными влетами и посадкой HOTOL (Horizontal Take-Off and Landing), (смотри приложение 11) предложенный в 1984 году фирмой British Aerospace. По замыслу, этот одноступенчатый крылатый аппарат предполагалось оснастить уникальной двигательной установкой, сжижающий в полете кислород из воздуха и использующий его в качестве окислителя. Горючим служит водород. Финансовые работы со стороны государства (три миллиона фунтов стерлингов) через три года прекратилось из-за необходимость огромных затрат на демонстрацию концепции необычного двигателя. Промежуточное положение между «революционным» HOTOL и консервативным «Гермесом» занимает проект воздушно-космической системы «Зенгер» (Sanger) (смотри приложение № 11), разработанный в середине 1980-х годов в ФРГ. Первой ступенью в нем служил гиперзвуковой самолет-разгонщик с комбинированными турбопрямоточными двигателями. После достижения 4 – 5 скоростей звука с его спины стартовали либо пилотируемый воздушно-космический самолет «Хорус», либо одноразовая грузовая ступень «Каргус». Однако и этот проект вышел из «бумажной» стадии, в основном по финансовым причинам.
|
|
|
Американский проект NASP был предоставлен президентом Рейганом в 1986 году как национальная программа воздушно-космического самолета. Этот одноступенчатый аппарат, который в прессе часто называли «Восточным экспрессом», имел фантастические летные характеристики. Их обеспечивали прямоточные воздушно-реактивные двигатели со сверхзвуковым горением, которые, по утверждению специалистов, могли работать при числах Маха от 6 до 25. Однако проект столкнулся с техническими проблемами, и в начале 90-х годов его закрыли.
Советский «Буран» подавался в отечественной (да и в зарубежной) печати как безусловный успех. Однако, совершив единственный беспилотный полет, 15 ноября 1988 года, этот корабль канул в Лету. Справедливости ради надо сказать, что «Буран» оказался, не менее совершенен, чем Space Shuttle. А в отношении безопасности и универсальности применения даже превосходил заокеанского конкурента. В отличие от американцев советские специалисты не питали иллюзий по поводу экономичности многоразовой системы – расчеты показывали, что одноразовая ракета эффективнее. Но при создании «Бурана» основным был иной аспект – советский челнок разрабатывался как военно-космическая система. С окончанием «холодной войны» этот аспект отошел на второй план, чего не скажешь про экономическую целесообразность. А с ней у «Бурана» было плохо: его пуск обходился, как одновременный старт пары сотен носителей «Союз». Судьба «Бурана» была решена.
ЗА И ПРОТИВ
Не смотря на то, что новые программы разработки многоразовых кораблей появляются как грибы после дождя, до сих пор не одна из них не принесла успеха. Ничем окончились упомянутые выше проекты Hermes (Франция, EKA), HOTOL (Великобритания) и Sanger (ФРГ). «Завис» между эпохой МАКС – советско-российская многоразовая авиационно-космическая система. Потерпели неудачу и программы NASP (национальный аэрокосмический самолет) и RLV (многоразовая ракета-носитель) – очередные попутки США создать МТКС второго поколения на замену Space Shuttle. В чем же причина такого не завидного постоянства?
По сравнению с одноразовой ракетой-носителем создание «классической» многоразовой транспортной системой обходится крайне дорого. Сами по себе технические проблемы многоразовых систем решаемы, но стоимость их решений очень велика. Повышение кратности использования требует порой весьма значительного увеличения массы, что ведет к повышению стоимости. Для компенсации роста массы берутся (а зачастую изобретаются с нуля) сверхлегкие и сверхпрочные (и более дорогие) конструкционные и теплозащитные материалы, а так же двигатели с уникальными параметрами. А применение многоразовых систем в области мало изученных гиперзвуковых скоростей требует значительных затрат на аэродинамические исследования.
И все же это вовсе не значит, что многоразовые системы в принципе не могут окупаться. Положение меняется при большом количестве пусков. Допустим, стоимость разработки системы составляет 10 миллиардов долларов. Тогда, при 10 полетах (без затрат на межполётное обслуживание), на один запуск будет отнесена стоимость разработки в один миллиард долларов, а при 1000 полетов – только 10 миллионов! Однако из-за общего сокращения «космической активности человека» о таком числе пусков остается только мечтать. Значит, на многоразовых системах можно поставить крест? Я так не думаю.
Во-первых, не исключен рост «космической активности цивилизации». Определенные надежды дают новый рынок космического туризма. Возможно, на первых порах, окажутся востребованными корабли малой и средней размерности «комбинированного» типа (многоразовые версии «классических» одноразовых), такие как европейские «Гермес» или, что нам ближе, российский «Клипер». Они относительно просты, могут выводиться в космос обычными (в том числе, возможно, уже имеющимися) одноразовыми ракетоносителями. Да, такая схема не сокращает затраты на доставку грузов в космос, но позволяет сократить расходы на миссию в целом (в том числе снять с промышленности бремя серийного производства кораблей). К тому же крылатые аппараты позволяют резко уменьшить перегрузки, действующие на космонавтов при спуске, что является несомненным достоинством.
Во-вторых, что особенно важно для России, применение многоразовых крылатых ступеней позволяет сократить затраты на зоны, выделяемые под поля падения фрагментов ракет-носителей.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 228; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!