Industria spațială este una dintre cele mai înalte tehnologii, iar starea sa caracterizează în mare măsură nivelul general de dezvoltare a industriei și tehnologiei din țară. Realizările spațiale existente ale Rusiei se bazează în principal pe realizările URSS. În momentul prăbușirii Uniunii Sovietice, capacitățile URSS și ale Statelor Unite în spațiu erau aproximativ comparabile. Ulterior, situația cu astronautica din Federația Rusă a început să se deterioreze treptat.
În afară de serviciile de livrare a astronauților americani către Stația Spațială Internațională (ISS), care au apărut din cauza refuzului Statelor Unite din costisitorul program de navetă spațială, Rusia este inferioară Statelor Unite în toate: practic nu există proiecte științifice de mari dimensiuni, comparabile cu expedierea rover-urilor, desfășurarea telescoapelor orbitale sau prin trimiterea de nave spațiale către obiecte îndepărtate din sistemul solar. Dezvoltarea rapidă a companiilor comerciale private a dus la o scădere semnificativă a ponderii Roskosmos pe piața de lansare spațială. Motoarele rusești RD-180 furnizate SUA vor înlocui în curând americanul BE-4 de la Blue Origin.
Cu o mare probabilitate, în anul următor, Statele Unite vor refuza serviciile Rusiei ca „cabină spațială”, după ce au finalizat testele propriei nave spațiale cu echipaj (trei nave spațiale cu echipaj sunt dezvoltate simultan).
Ultimul punct de contact dintre Statele Unite și Rusia este ISS, care se apropie de sfârșit. Dacă nu este implementat vreun proiect intern sau internațional cu participare rusă, șederea cosmonauților ruși pe orbită va deveni extrem de episodică.
Principala tendință stabilită, care în viitorul apropiat ar trebui să ducă la o reducere semnificativă a costului lansării unei sarcini utile pe orbită, este crearea de rachete reutilizabile. Într-o anumită măsură, acest lucru se întâmplă deja: obiectivul declarat al SpaceX este de a reduce costul lansării încărcăturii pe orbită de zece ori și în acest moment a fost posibil să scadă prețul de aproximativ o dată și jumătate.
Ar trebui să înțelegem că racheta reutilizabilă în forma sa actuală (odată cu revenirea primei etape) se află în stadiul inițial de dezvoltare. Judecând după interesul manifestat de alte companii comerciale în această direcție, direcția poate fi considerată extrem de promițătoare. O descoperire în această direcție ar putea fi apariția unui vehicul de lansare în două etape (LV) BFR cu reutilizarea completă a ambelor etape și fiabilitatea așteptată a zborului la nivelul avioanelor moderne.
Industria spațială rusă are, de asemenea, mai multe proiecte de vehicule de lansare reutilizabile de diferite grade de sofisticare.
„Baikal”
Unul dintre cele mai active proiecte de rachete refolosibile este Baikal-Angara. Modulul promițător „Baikal” este un accelerator reutilizabil (MRU) al primei etape a vehiculului de lansare Angara, dezvoltat la GKNPTs im. Khrunichev.
În funcție de clasa rachetei (ușoară, medie, grea), ar trebui să se utilizeze unul, două sau patru boostere reutilizabile Baikal. În versiunea sa ușoară, acceleratorul Baikal este, de fapt, prima etapă, care aduce conceptul rachetei Angara în această versiune mai aproape de conceptul Falcon-9 de la SpaceX.
O caracteristică a acceleratorului reutilizabil „Baikal” este revenirea efectuată de aeronave. După debarcare, „Baikal” desfășoară o aripă rotativă în partea superioară a corpului și aterizează pe aerodrom, în timp ce se pot efectua manevre la o distanță de aproximativ 400 km.
Designul a fost criticat pentru că este mai complex și potențial mai puțin eficient în comparație cu plantarea verticală utilizată în proiectele de peste mări. Potrivit lui Roskosmos, este necesar un model orizontal de aterizare pentru a asigura posibilitatea revenirii la locul de lansare, dar aceeași posibilitate a fost declarată și pentru vehiculul de lansare BFR. Iar primele etape ale vehiculului de lansare Falcon-9 se află la cel mult 600 km distanță de locul de lansare, adică locurile de aterizare pentru acestea pot fi ușor echipate la o distanță relativ mică de cosmodrom.
Un alt dezavantaj al conceptului de vehicul de lansare Baikal MRU + Angara poate fi considerat că în versiunea medie și grea se întorc doar acceleratoarele, prima etapă (unitate centrală) a vehiculului de lansare se pierde. Iar aterizarea a patru MRU-uri în același timp la lansarea unei versiuni grele a vehiculului de lansare poate provoca dificultăți.
Pe fondul elaborării proiectului Baikal-Angara, declarațiile proiectantului general al rachetelor Angara, Alexander Medvedev, par ciudate. În opinia sa, racheta poate ateriza cu ajutorul motoarelor cu reacție pe suporturi retractabile, precum vehiculul de lansare Falcon-9. Remodelarea primelor etape ale vehiculelor de lansare Angara-A5V și Angara-A3V cu suporturi de aterizare, un sistem de control al aterizării, sisteme de protecție termică suplimentare și combustibil suplimentar vor crește greutatea lor cu aproximativ 19%. După revizuire, Angara-A5V va putea retrage 26-27 de tone din cosmodromul Vostochny și nu 37 de tone, ca într-o versiune unică. Dacă acest proiect este implementat, costul ridicării încărcăturii folosind „Angara” ar trebui să scadă cu 22-37%, în timp ce numărul maxim admis de lansări ale primelor etape ale vehiculului de lansare nu este indicat.
Luând în considerare declarațiile reprezentanților Roscosmos despre posibilitatea de a crea un vehicul de lansare Soyuz-7 în cooperare cu S7 Space într-o versiune reutilizabilă, se poate concluziona că proiectul unui vehicul de lansare reutilizabil nu a fost încă decis definitiv în Rusia. Cu toate acestea, proiectul Baikal MRU este elaborat treptat. Fabrica experimentală de construcție de mașini numită după V. M. Myasishchev este angajată în dezvoltarea sa. Un zbor orizontal de încercare al demonstrantului este planificat pentru 2020, apoi ar trebui atinsă o viteză de aproximativ 6,5 m. În viitor, MRU va fi lansat dintr-un balon, de la o altitudine de 48 km.
Soyuz-7
În septembrie 2018, Igor Radugin, primul proiectant general adjunct - proiectant șef al vehiculelor de lansare ale Energia Rocket and Space Corporation, care a condus dezvoltarea noului vehicul de lansare rusesc Soyuz-5 și a rachetei super-grele Yenisei, și-a părăsit postul și s-a dus la muncă.la firma privată S7 Space. Potrivit acestuia, S7 Space intenționează să creeze o rachetă Soyuz-7 bazată pe racheta de unică folosință Soyuz-5 dezvoltată de Roscosmos, care, la rândul său, este succesorul ideologic al rachetei Zenit sovietice de succes.
La fel ca în racheta Falcon-9, vehiculul de lansare Soyuz-7 este planificat să revină în prima etapă folosind manevra dinamică a rachetei și aterizarea verticală folosind motoare rachetă. Este planificată dezvoltarea unei versiuni Soyuz-7SL pentru platforma Sea Launch. Este planificată utilizarea motorului dovedit RD-171 (cel mai probabil modificarea acestuia RD-171MV) ca motor Soyuz-7 LV, care poate fi reutilizat de până la douăzeci de ori (10 zboruri și 10 arsuri). S7 Space intenționează să își implementeze dezvoltarea în 5-6 ani. În prezent, vehiculul de lansare Soyuz-7 poate fi considerat cel mai realist proiect al unui vehicul de lansare reutilizabil din Rusia.
Teia
Compania „Lin Industrial” proiectează o rachetă suborbitală ultra-mică „Teia”, concepută pentru a decola până la limita spațială condiționată de 100 km și apoi a reveni.
În ciuda caracteristicilor modeste ale proiectului, acesta poate furniza tehnologiile necesare pentru a crea în viitor un vehicul de lansare cu caracteristici mai ridicate, mai ales că Lin Industrial lucrează simultan la proiectul unui vehicul de lansare ultra-mic de unică folosință Taimyr.
Coroană
Unul dintre cele mai interesante și inovatoare proiecte poate fi considerat racheta de decolare și aterizare verticală reutilizabilă cu o singură etapă „Korona”, care a fost dezvoltată de Centrul de Rachete de Stat (GRT) numit după V. I. Makeev între 1992 și 2012. Pe măsură ce proiectul s-a dezvoltat, multe variante ale vehiculului de lansare Korona au fost luate în considerare până la formarea celei mai optime versiuni finale.
Versiunea finală a vehiculului de lansare Korona este concepută pentru a lansa o sarcină utilă cântărind 6-12 tone pe o orbită de pământ cu o altitudine de aproximativ 200-500 km. Se presupune că masa de lansare a vehiculului de lansare este de aproximativ 280-290 de tone. Motorul trebuia să utilizeze un motor rachetă cu propulsie lichid-aer (LRE) pe o pereche de combustibil hidrogen + oxigen. Protecția termică îmbunătățită a navei spațiale orbitante "Buran" ar trebui să fie utilizată ca protecție termică.
Forma conică aximetrică a corpului are o aerodinamică bună atunci când se deplasează la viteze mari, ceea ce permite vehiculului de lansare Korona să aterizeze în punctul de lansare. La rândul său, acest lucru face posibilă lansarea Korona LV atât de pe platforme terestre, cât și de pe offshore. Când coboară în straturile superioare ale atmosferei, vehiculul de lansare efectuează frânări și manevre aerodinamice, iar în etapa finală, când se apropie de locul de aterizare, se întoarce înapoi în jos și aterizează folosind un motor rachetă pe amortizoare încorporate. Probabil, vehiculul de lansare Korona poate fi folosit de până la 100 de ori, cu înlocuirea elementelor structurale individuale la fiecare 25 de zboruri.
Potrivit dezvoltatorului, vor dura aproximativ 7 ani și 2 miliarde de dolari pentru a intra în etapa operațiunii de încercare, nu atât pentru posibilitatea obținerii unui astfel de complex revoluționar.
În acest moment, GRT-urile lor. Makeev poate fi considerată una dintre cele mai competente întreprinderi în domeniul rachetei, care și-a păstrat potențialul cât mai mult posibil după prăbușirea URSS. Aceștia au creat una dintre cele mai eficiente rachete balistice intercontinentale (ICBM), Sineva, și li s-a încredințat crearea Sarmat ICBM, care va înlocui faimosul satan. Finalizarea creației Sarmat ICBM în 2020-2021 deschide o oportunitate de a atrage SRC numit după Makeev pentru proiecte spațiale.
Vorbind despre neajunsurile proiectului Korona, se poate presupune că acestea vor fi în primul rând nevoia de a crea o infrastructură pentru livrarea și stocarea hidrogenului lichid, precum și toate problemele și riscurile asociate cu utilizarea acestuia. Este posibil ca cea mai bună soluție să fie abandonarea schemei cu o singură etapă a vehiculului de lansare Korona și implementarea unui complex alimentat cu metan în două etape, complet reutilizabil. De exemplu, pe baza motorului dezvoltat oxigen-metan RD-169 sau a modificărilor sale. În acest caz, prima etapă ar putea fi utilizată separat pentru a aduce o sarcină utilă specifică la o altitudine de aproximativ 100 km.
Pe de altă parte, hidrogenul lichid, ca combustibil pentru rachete, cel mai probabil nu poate fi evitat. În multe proiecte, în funcție de faptul dacă prima etapă este pe metan sau pe kerosen, motoarele cu hidrogen-oxigen sunt utilizate în a doua etapă. În acest context, este adecvat să reamintim motoarele cu trei componente, care, de exemplu, este motorul bicomponent cu trei componente RD0750 dezvoltat de Biroul de proiectare a automatizării chimice (KBKhA). În primul mod, motorul RD0750 funcționează cu oxigen și kerosen cu adăugarea de 6% hidrogen, în al doilea - cu oxigen și hidrogen. Un astfel de motor poate fi implementat și pentru combinația hidrogen + metan + oxigen și este posibil ca acest lucru să se dovedească a fi chiar mai simplu decât în versiunea cu kerosen.
Baikal-Angara, Soyuz-7 sau Korona?
Care dintre aceste proiecte ar putea fi prima rachetă reutilizabilă a Rusiei? Proiectul Baikal-Angara, în ciuda popularității sale, poate fi considerat cel mai puțin interesant. În primul rând, agitația pe termen lung cu vehiculele de lansare „Angara” își lasă deja amprenta și, în al doilea rând, conceptul de returnare a MRU prin aer ridică, de asemenea, multe întrebări. Dacă vorbim despre opțiunea ușoară, când MRU este de fapt prima etapă, atunci oriunde a mers, dar dacă vorbim despre opțiuni medii și grele cu două / patru MRU și pierderea primei și celei de-a doua etape, atunci ideea arată foarte ciudat. Discuțiile despre aterizarea verticală a vehiculului de lansare „Angara” vor rămâne probabil sau vor fi realizate atunci când restul lumii zboară deja pe antigravitație sau antimaterie.
Crearea unei versiuni reutilizabile a vehiculului de lansare Soyuz-7 de către o companie privată S7 Space în cooperare cu Roskosmos pare mai optimistă, mai ales că proiectatul vehicul de lansare super-grea Yenisei va fi construit pe aceleași motoare, ceea ce va permite potențial transferul tehnologiile „reutilizabile”. Cu toate acestea, amintind epopeea cu „Yo-mobile”, iar acest proiect poate merge la coșul de gunoi al istoriei. O altă problemă este utilizarea inițială a motoarelor oxigen-kerosen în proiectele vehiculelor de lansare Soyuz-5, Soyuz-7 și Yenisei. Avantajele și perspectivele metanului ca combustibil pentru rachete sunt evidente și este necesar să se concentreze eforturile asupra tranziției către această tehnologie - crearea unui motor rachetă metan reutilizabil, în loc să creeze următorul oxigen „cel mai puternic din lume” -motor cu kerosen, care va înceta să mai fie relevant în 5-10 ani …
Proiectul „Coroana” în această situație poate fi privit ca un „cal întunecat”. După cum sa menționat mai sus, SRC le. Makeeva are competențe ridicate și, cu finanțarea adecvată, ar fi putut crea un vehicul de lansare reutilizabil, în o etapă sau în două etape, în perioada 2021-2030, după finalizarea lucrărilor la Sarmat ICBM. Dintre toate opțiunile posibile, proiectul Korona poate deveni cel mai inovator, capabil să creeze o bază pentru următoarele generații de vehicule de lansare.
Apariția vehiculului de lansare reutilizabil Falcon-9 a arătat că a început o nouă bătălie pentru spațiu și că am căzut rapid în urmă în această bătălie. Nu există nicio îndoială că, după ce a primit avantaje unilaterale în spațiu, Statele Unite și, probabil, China o vor urma, își vor începe militarizarea rapidă. Costul redus al lansării încărcăturilor utile pe orbită, oferit de vehiculele de lansare reutilizabile, va face din spațiu o investiție atractivă pentru sectorul comercial, alimentând în continuare cursa spațială.
În legătură cu cele de mai sus, aș dori să sper că conducerea țării noastre își dă seama de importanța dezvoltării tehnologiei spațiale în contextul, dacă nu civil, a aplicațiilor cel puțin militare, și va investi fondurile necesare în dezvoltarea spațiului promițător tehnologii și nu în construcția unui alt stadion sau parc de distracții, asigurând un control adecvat asupra utilizării lor intenționate.
