Când vă uitați la fotografiile navei spațiale Burana și Shuttle, s-ar putea să aveți impresia că sunt destul de identice. Cel puțin nu ar trebui să existe diferențe fundamentale. În ciuda similitudinii externe, aceste două sisteme spațiale sunt încă fundamental diferite.
Shuttle și Buran
„Navetă”
Naveta este o navă spațială reutilizabilă (MTKK). Nava are trei motoare cu rachetă cu propulsie lichidă (LPRE), care funcționează cu hidrogen. Agent oxidant - oxigen lichid. Intrarea pe orbita pământului scăzut necesită o cantitate imensă de combustibil și oxidant. Prin urmare, rezervorul de combustibil este cel mai mare element al sistemului de navetă spațială. Nava spațială este situată pe acest rezervor imens și este conectată la acesta printr-un sistem de conducte prin care combustibilul și oxidantul sunt furnizate motoarelor Shuttle.
Și totuși, cele trei motoare puternice ale navei cu aripi nu sunt suficiente pentru a merge în spațiu. La rezervorul central al sistemului sunt atașate două boostere cu combustibil solid - cele mai puternice rachete din istoria omenirii până în prezent. Cea mai mare putere este necesară tocmai la început pentru a muta nava de mai multe tone și a o ridica la primele patru zeci și jumătate de kilometri. Boosterele rachete solide preiau 83% din sarcină.
Un alt „Shuttle” decolează
La o altitudine de 45 km, rapelurile cu combustibil solid, după ce au consumat tot combustibilul, sunt separate de navă și, cu parașuta, se stropesc în ocean. Mai departe, la o altitudine de 113 km, „naveta” se ridică cu ajutorul a trei motoare rachete. După separarea rezervorului, nava zboară încă 90 de secunde prin inerție și apoi, pentru o perioadă scurtă de timp, sunt pornite două motoare orbitale de manevră alimentate cu combustibil auto-aprins. Iar „naveta” intră pe o orbită funcțională. Și rezervorul intră în atmosferă, unde arde. Părți din el cad în ocean.
Departamentul de boostere de combustibil solid
Motoarele de manevră orbitală sunt proiectate, după cum sugerează și numele lor, pentru diverse manevre în spațiu: pentru schimbarea parametrilor orbitali, pentru andocarea către ISS sau către alte nave spațiale pe orbita joasă a Pământului. Deci, "navetele" au făcut mai multe vizite la telescopul orbitant Hubble pentru service.
Și, în cele din urmă, aceste motoare servesc la crearea unui impuls de frânare la întoarcerea pe Pământ.
Etapa orbitală este realizată conform configurației aerodinamice a unui monoplan fără coadă cu aripă deltă joasă, cu o dublă mătură a marginii de frunte și cu o coadă verticală a schemei obișnuite. Pentru controlul atmosferic, se utilizează o cârmă din două piese pe chilă (aici este o frână cu aer), elevonii pe marginea din spate a aripii și o clapetă de echilibrare sub fuselajul din spate. Șasiu retractabil, triciclu, cu roată din față.
Lungime 37, 24 m, anvergură 23, 79 m, înălțime 17, 27 m. Greutatea "uscată" a vehiculului este de aproximativ 68 t, greutatea la decolare - de la 85 la 114 t (în funcție de sarcină și sarcină utilă), aterizând cu un sarcina de retur la bord - 84, 26 t.
Cea mai importantă caracteristică de proiectare a aeronavei este protecția termică.
În cele mai stresate locuri de temperatură (temperatura de proiectare până la 1430 ° C), se utilizează un compozit multistrat carbon-carbon. Există puține astfel de locuri, este în principal nasul fuselajului și marginea anterioară a aripii. Suprafața inferioară a întregului aparat (încălzire de la 650 la 1260 ° C) este acoperită cu plăci dintr-un material pe bază de fibră de cuarț. Suprafețele superioare și laterale sunt parțial protejate de plăci de izolație la temperatură scăzută - unde temperatura este de 315-650 ° C; în alte locuri, unde temperatura nu depășește 370 ° С, se folosește material de pâslă acoperit cu cauciuc siliconic.
Greutatea totală a tuturor celor patru tipuri de protecție termică este de 7164 kg.
Etapa orbitală are o cabină dublă pentru șapte astronauți.
Puntea superioară a navetei
În cazul unui program extins de zbor sau la efectuarea operațiunilor de salvare, până la zece persoane pot fi la bordul navetei. În cabină, există comenzi de zbor, locuri de muncă și de dormit, o bucătărie, o cameră de depozitare, un compartiment sanitar, un blocaj de aer, posturi de control al operațiunilor și sarcinii utile și alte echipamente. Volumul total sub presiune al cabinei este de 75 de metri cubi. m, sistemul de susținere a vieții menține o presiune de 760 mm Hg în el. Artă. și temperatura în intervalul 18, 3 - 26, 6 ° С.
Acest sistem este realizat într-o versiune deschisă, adică fără utilizarea regenerării aerului și a apei. Această alegere se datorează faptului că durata zborurilor de transfer a fost stabilită la șapte zile, cu posibilitatea de a o aduce până la 30 de zile folosind fonduri suplimentare. Cu o autonomie atât de nesemnificativă, instalarea echipamentelor de regenerare ar însemna o creștere nejustificată a greutății, a consumului de energie și a complexității echipamentelor de la bord.
Alimentarea cu gaze comprimate este suficientă pentru a restabili atmosfera normală din cabină în cazul unei depresurizări complete sau pentru a menține o presiune de 42,5 mm Hg în ea. Artă. în termen de 165 de minute când se formează o gaură mică în corp la scurt timp după start.
Compartimentul de marfă măsoară 18, 3 x 4, 6 m și un volum de 339, 8 metri cubi. m este echipat cu un manipulator „cu trei genunchi” de 15, lungime de 3 m. Când ușile compartimentului sunt deschise, radiatoarele sistemului de răcire se transformă în poziția de lucru împreună cu ele. Reflectivitatea panourilor radiatorului este de așa natură încât rămân reci chiar și atunci când soarele strălucește pe ele.
Ce poate face naveta spațială și cum zboară
Dacă ne imaginăm un sistem asamblat zburând orizontal, vom vedea un rezervor extern de combustibil ca element central; un orbitator este ancorat la el de sus, iar acceleratoarele sunt pe laterale. Lungimea totală a sistemului este de 56,1 m, iar înălțimea este de 23,34 m. Lățimea totală este determinată de anvergura aripilor etapei orbitale, adică este de 23,79 m. Greutatea maximă de lansare este de aproximativ 2.041.000 kg.
Este imposibil să se vorbească atât de clar despre dimensiunea sarcinii utile, deoarece depinde de parametrii orbitei țintă și de punctul de lansare al navei spațiale. Iată trei opțiuni. Sistemul de navetă spațială este capabil să afișeze:
- 29.500 kg atunci când este lansat spre est de la Cape Canaveral (Florida, coasta de est) pe o orbită cu o altitudine de 185 km și o înclinație de 28 °;
- 11 300 kg când este lansat de la Space Flight Center. Kennedy pe o orbită cu o altitudine de 500 km și o înclinație de 55 °;
- 14.500 kg la lansarea de la baza forțelor aeriene Vandenberg (California, coasta de vest) pe o orbită circumpolară cu o altitudine de 185 km.
Pentru navete, au fost echipate două benzi de aterizare. Dacă naveta ar ateriza departe de locul de lansare, s-ar întoarce acasă cu un Boeing 747
Boeing 747 duce naveta către cosmodrom
În total, au fost construite cinci navete (două dintre ele au murit în accidente) și un prototip.
La dezvoltare, s-a avut în vedere ca navetele să facă 24 de lansări pe an și fiecare dintre ele să efectueze până la 100 de zboruri în spațiu. În practică, au fost folosite mult mai puțin - până la sfârșitul programului în vara anului 2011, au fost făcute 135 de lansări, dintre care Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 …
Echipajul navei este format din doi astronauți - comandantul și pilotul. Cel mai mare echipaj al navei este opt astronauți (Challenger, 1985).
Reacția sovietică la crearea Navetei
Dezvoltarea „navetei” a făcut o mare impresie asupra liderilor URSS. S-a considerat că americanii dezvoltă un bombardier orbital înarmat cu rachete spațiu-sol. Dimensiunea uriașă a navetei și capacitatea sa de a returna o încărcătură de până la 14,5 tone pe Pământ au fost interpretate ca o amenințare clară a răpirii sateliților sovietici și chiar a stațiilor spațiale militare sovietice, cum ar fi Almaz, care a zburat în spațiu sub numele de Salyut.. Aceste estimări au fost eronate, deoarece Statele Unite au abandonat ideea unui bombardier spațial în 1962 în legătură cu dezvoltarea cu succes a unui submarin nuclear și a rachetelor balistice de la sol.
Soyuz se putea încadra cu ușurință în cala de marfă a navetei
Experții sovietici nu au putut înțelege de ce erau necesare 60 de lansări de navetă pe an - o lansare pe săptămână! De unde a venit multitudinea de sateliți și stații spațiale pentru care ar fi trebuit naveta? Oamenii sovietici care trăiesc într-un alt sistem economic nu și-au putut imagina nici măcar că conducerea NASA, care împingea intens un nou program spațial în guvern și Congres, era ghidată de teama de a nu fi șomeri. Programul lunar se apropia de finalizare și mii de specialiști cu înaltă calificare au rămas fără muncă. Și, cel mai important, executivii respectați și foarte bine plătiți ai NASA s-au confruntat cu perspectiva dezamăgitoare de despărțire de birourile lor locuite.
Prin urmare, a fost pregătit un studiu de fezabilitate economică cu privire la marele beneficiu financiar al navelor spațiale de transport reutilizabile în cazul abandonării rachetelor de unică folosință. Dar pentru poporul sovietic era absolut de neînțeles faptul că președintele și congresul puteau cheltui fonduri la nivel național numai cu o mare atenție la opinia alegătorilor lor. În această privință, opinia a domnit în URSS că americanii creează un nou QC pentru unele sarcini viitoare de neînțeles, cel mai probabil militare.
Nave spațiale reutilizabile „Buran”
În Uniunea Sovietică, inițial a fost planificată crearea unei copii îmbunătățite a Shuttle - un avion orbital OS-120, cântărind 120 de tone. (Shuttle-ul american cântărea 110 tone la încărcare maximă). Spre deosebire de Shuttle, era planificat să echipeze Buranul cu o cabină de ejecție pentru doi piloți și motoare cu turboreactor pentru aterizarea în aeroport.
Conducerea forțelor armate ale URSS a insistat asupra copierii aproape complete a „navetei”. În acest moment, informațiile sovietice au reușit să obțină o mulțime de informații despre nava spațială americană. Dar s-a dovedit a nu fi atât de simplu. Motoarele rachete cu hidrogen-oxigen interne s-au dovedit a fi mai mari ca dimensiuni și mai grele decât cele americane. Mai mult, în termeni de putere, ei erau inferiori față de peste mări. Prin urmare, în loc de trei motoare rachete, a fost necesar să se instaleze patru. Dar în planul orbital pur și simplu nu era loc pentru patru motoare de propulsie.
La navetă, 83% din sarcină la pornire a fost transportată de două boostere cu combustibil solid. În Uniunea Sovietică, nu a fost posibil să se dezvolte astfel de rachete puternice cu combustibil solid. Rachetele de acest tip au fost utilizate ca purtători balistici de încărcături nucleare maritime și terestre. Dar nu au atins puterea necesară foarte, foarte mult. Prin urmare, proiectanții sovietici au avut singura ocazie - să folosească rachete cu combustibil lichid ca acceleratori. În cadrul programului Energia-Buran, au fost create cu succes kerosen-oxigen RD-170, care au servit ca alternativă la stimulatorii de combustibil solid.
Amplasarea cosmodromului Baikonur i-a obligat pe designeri să crească puterea vehiculelor lor de lansare. Se știe că, cu cât rampa de lansare este mai aproape de ecuator, cu atât sarcina poate fi mai mare și aceeași rachetă poate fi pusă pe orbită. Cosmodromul american de la Cape Canaveral are un avantaj de 15% față de Baikonur! Adică, dacă o rachetă lansată de la Baikonur poate ridica 100 de tone, atunci va lansa 115 tone pe orbită atunci când este lansată de la Cape Canaveral!
Condițiile geografice, diferențele de tehnologie, caracteristicile motoarelor create și o abordare de proiectare diferită - toate au influențat apariția „Buran”. Pe baza tuturor acestor realități, au fost dezvoltate un nou concept și un nou vehicul orbital OK-92, cântărind 92 de tone. Patru motoare cu oxigen-hidrogen au fost transferate în rezervorul central de combustibil și a fost obținută a doua etapă a vehiculului de lansare Energia. În loc de două propulsoare cu combustibil solid, s-a decis utilizarea a patru rachete pe combustibil lichid kerosen-oxigen cu motoare RD-170 cu patru camere. Patru camere înseamnă patru duze; o duză cu un diametru mare este extrem de dificil de fabricat. Prin urmare, proiectanții merg la complicația și ponderarea motorului proiectându-l cu mai multe duze mai mici. Există atât de multe duze câte camere de ardere cu o grămadă de conducte de alimentare cu combustibil și oxidant și toate „acostările”. Această legătură a fost făcută în conformitate cu schema tradițională „regală”, similară cu „alianțele” și „estul”, a devenit prima etapă a „Energiei”.
„Buran” în zbor
Nava de croazieră Buran în sine a devenit a treia etapă a vehiculului de lansare, similar cu Soyuz. Singura diferență este că Buran a fost situat pe partea a doua etapă, în timp ce Soyuz se afla chiar în vârful vehiculului de lansare. Astfel, s-a obținut schema clasică a unui sistem spațial de unică folosință în trei etape, cu singura diferență că nava orbitală era reutilizabilă.
Reutilizarea a fost o altă problemă a sistemului Energia-Buran. Pentru americani, navetele au fost proiectate pentru 100 de zboruri. De exemplu, motoarele orbitale de manevră ar putea rezista până la 1000 de ture. După întreținerea preventivă, toate elementele (cu excepția rezervorului de combustibil) au fost potrivite pentru lansarea în spațiu.
Rapel de propulsie solid preluat de un vas special
Impulsorii cu combustibil solid au fost parașutați în ocean, preluați de nave speciale ale NASA și livrați la fabrica producătorului, unde au fost supuși unei întrețineri preventive și au fost umpluți cu combustibil. De asemenea, naveta a fost verificată, prevenită și reparată cu atenție.
Ministrul apărării, Ustinov, a cerut într-un ultimatum ca sistemul Energia-Buran să fie maxim reciclabil. Prin urmare, designerii au fost obligați să abordeze această problemă. În mod oficial, amplificatoarele laterale au fost considerate reutilizabile, potrivite pentru zece lansări. Dar, de fapt, nu a ajuns la aceasta din mai multe motive. Luați cel puțin faptul că acceleratoarele americane au căzut în ocean, iar cele sovietice au căzut în stepa kazahă, unde condițiile de aterizare nu erau la fel de benigne ca apele calde ale oceanului. Iar o rachetă cu combustibil lichid este o creație mai delicată. decât propulsorul solid. „Buran” a fost proiectat și pentru 10 zboruri.
În general, sistemul reutilizabil nu a funcționat, deși realizările au fost evidente. Nava orbitală sovietică, eliberată de motoare mari de propulsie, a primit motoare mai puternice pentru manevrarea pe orbită. Ceea ce, în cazul utilizării sale ca spațiu „luptător-bombardier”, i-a conferit mari avantaje. Plus turboreactoare pentru zbor și aterizare atmosferică. În plus, a fost creată o rachetă puternică cu prima etapă pe combustibil kerosen și a doua pe hidrogen. A fost o rachetă atât de mare încât URSS a lipsit pentru a câștiga cursa lunară. În ceea ce privește caracteristicile sale, Energia a fost practic echivalentă cu racheta americană Saturn-5 care a trimis Apollo-11 pe Lună.
„Buran” are o mare accesibilitate externă cu „Shuttle” american. Korabl poctroen Po cheme camoleta tipa bechvoctka» c treugolnym krylom peremennoy ctrelovidnocti, imeet aerodinamicheckie organy upravleniya, rabotayuschie at pocadke pocle vozvrascheniya in plotnye cloi atmocfery and wheel napravleniya. A reușit să facă o coborâre controlată în atmosferă cu o manevră laterală de până la 2000 de kilometri.
Lungimea „Buren” este de 36,4 metri, anvergura aripilor este de aproximativ 24 de metri, înălțimea navei de pe șasiu este mai mare de 16 metri. Vechea masă a navei este mai mare de 100 de tone, din care 14 tone sunt folosite pentru combustibil. In nocovoy otcek vctavlena germetichnaya tselnocvarnaya kabina for ekipazha and bolshey chacti apparatury for obecpecheniya poleta in coctave raketno-kocmicheckogo komplekca, avtonomnogo poleta nA orbite, cpucka and pocadki. Volumul cabinei este de peste 70 de metri cubi.
When vozvraschenii in plotnye cloi atmocfery naibolee teplonapryazhennye uchactki poverhnocti korablya rackalyayutcya do graducov 1600, zhe teplo, dohodyaschee nepocredctvenno do metallicheckoy konctruktsii korablya, ne dolzhov prevyshat. Prin urmare, „BURAN” și-a distins protecția termică puternică, oferind condiții normale de temperatură pentru proiectarea unei nave în timpul zborului în aeronavă
Husă rezistentă la căldură din peste 38 de mii de plăci, realizată din materiale speciale: fibră de cuarț, miez performant, fără miez Lemnul ceramic are capacitatea de a acumula căldură, fără a o trece la corpul navei. Masa totală a acestei armuri a fost de aproximativ 9 tone.
Lungimea compartimentului de marfă BURANA este de aproximativ 18 metri. În compartimentul său extins de marfă, este posibil să găzduiți o sarcină utilă cu o masă de până la 30 de tone. Acolo a fost posibil să se amplaseze vehicule spațiale mari - sateliți mari, blocuri de stații orbitale. Masa de debarcare a navei este de 82 de tone.
„BURAN” a fost utilizat cu toate sistemele și echipamentele necesare atât pentru zborul automat, cât și pentru cel pilotat. Acesta și mijloacele de navigație și control, precum și sistemele radiotecnice și de televiziune, precum și comenzile automate pentru căldură și putere
Cabana lui Buran
Instalația principală a motorului, două grupuri de motoare pentru manevrare, sunt situate la capătul secțiunii de coadă și în partea din față a cadrului.
În total, era planificată construirea a 5 nave orbitale. Pe lângă Buran, Tempest era aproape gata și aproape jumătate din Baikal. Încă două nave care se aflau în etapa inițială de producție nu au primit nume. Sistemul Energia-Buran nu a avut noroc - sa născut într-un moment nefericit pentru el. Economia sovietică nu mai era capabilă să finanțeze programe spațiale costisitoare. Și un fel de soartă i-a urmărit pe cosmonauții care se pregăteau pentru zboruri pe „Buran”. Piloții de testare V. Bukreev și A. Lysenko au murit în accidente de avion în 1977, chiar înainte de a se alătura grupului cosmonaut. În 1980, pilotul de testare O. Kononenko a murit. 1988 a luat viața lui A. Levchenko și A. Shchukin. După zborul lui "Buran" R. Stankevichus, copilotul pentru zborul cu echipaj al navei spațiale înaripate, a murit într-un accident de avion. I. Volk a fost numit primul pilot.
Nici „Buranul” nu a avut noroc. După primul și singurul zbor de succes, nava a fost ținută într-un hangar la cosmodromul Baikonur. La 12 mai 2002, suprapunerea atelierului în care se afla modelul Buran și modelul Energia s-a prăbușit. Pe această coardă tristă, s-a încheiat existența navei spațiale înaripate, care arătase atât de mari speranțe.
După prăbușirea podelei
