Средства выведения на орбиту.

Главная задача - создание действительно дешевых многоразовых средств выведения космических аппаратов на орбиты.

Стоимость выведения космических аппаратов пока очень велика. Это объясняется высокой стоимостью ракетных двигателей, сложной системой управления, дорогими материалами, используемыми в конструкции ракет и их двигателей и главным образом их одноразовым использованием Естественным образом, еще в семидесятых годах возникла идея создания многоразовой системы выведения.

Первым опытом реализации этой идеи было создание системы "Шаттл". Несмотря на прекрасно выполненную работу, этот опыт едва ли можно назвать удачным По первоначальному проекту стоимость запуска системы не должна была превышать суммы порядка 10 млн долл. Но это была слишком оптимистическая оценка за прошедшие годы стоимость пусков системы колебалась в пределах 150-350 млн. долл. Главные причины такого результата - применение в конструкции значительного количества одноразовых элементов, очень сложная конструкция и соответственно сложная подготовка к запуску, в которой вынуждены участвовать большое количество специалистов. Следует, конечно, сказать, что аналогичная советская система "Буран" не отличается от "Шаттла" в лучшую сторону.

Поэтому задача создания действительно многоразовой и действительно дешевой системы выведения космических аппаратов на орбиту стала еще более актуальной. Тут возможны два направления поиска решения.

Первый - достаточно тривиальный: создание многоразовой одноступенчатой ракеты на кислородно-водородном топливе с очень высоким конструктивным совершенством. Эта ракета выходила бы на орбиту, оставляла там космический аппарат, затем сходила с орбиты, тормозилась в плотных слоях атмосферы и совершала бы посадку в районе старта. Это было бы возможно, если бы удалось создать такую конструкцию, в которой масса баков, двигателей, тепловой защиты, системы посадки возвращающейся на Землю ракеты, системы управления и самого выводимого космического аппарата составила бы в сумме не более 10-11% от стартовой массы. Для этого требуются сверхпрочные и сверхлегкие материалы, очень легкие двигатели, тепловая защита и система приземления. Задача очень трудная, есть ряд конструктивных идей, но они требуют дополнительных исследований и проработок.

Другой путь - революционный. Он определяется основным недостатком современных ракет: в их баках размещается не только горючее, но и окислитель (и его приходится тоже разгонять), хотя часть полета проходит в плотных слоях атмосферы, где кислорода вполне достаточно и его вроде бы логично использовать. Но это не случайно - для использования кислорода воздуха на ракете, помимо жидкостных ракетных двигателей (большая часть полета все же проходит вне плотных слоев атмосферы), нужно установить воздушно-реактивные двигатели. А они гораздо тяжелее жидкостных. Но здесь сейчас появляются новые возможности. Сегодня представляется реальным создание комбинированных двигателей, которые в начале полета до скорости порядка 1500-1700 м/с работают в режиме воздушно-реактивных, а затем в режиме жидкостных реактивных двигателей. Это может дать существенный выигрыш в массе и размерах носителя.

Эти идеи, по-видимому, и легли в основу английского проекта многоразового воздушно-космического самолета "Хотол". Предполагалось, что этот самолет взлетает с аэродрома с помощью специального стартового шасси, остающегося на земле, и затем совершает разгон до высоты около 25 км при работе двигателя с забором кислорода из атмосферы. К этому моменту он должен был бы набрать скорость около 1600 м/с. Далее полет должен был совершаться с использованием бортовых запасов кислорода. В качестве горючего на обоих участках полета предполагалось использовать жидкий водород. По проекту при стартовой массе порядка 200 т "Хотол" должен был бы выводить на орбиту полезный груз порядка 7 т, а затем возвращаться на Землю. Судя по сообщениям печати, работа над проектом сейчас прекращена - нет финансирования. О реальности проекта судить трудно, так как практически она целиком определяется реальностью предложений по созданию легкого комбинированного двигателя, способного работать и в режиме воздушно-реактивного, и в режиме жидкостного реактивного двигателя, об устройстве которого практически никаких материалов не было опубликовано. Разработку двигателя вела известная английская фирма "Роллс-Ройс".

Ведутся работы еще по нескольким перспективным направлениям. Немецкий проект "Зенгер" предусматривает создание также полностью многоразовой двухступенчатой системы. На первой ступени предполагалось использовать воздушно-реактивные двигатели, а на второй - жидкостные. После выработки топлива первая ступень должна была бы возвращаться на аэродром. Вторая ступень после выведения полезного груза на орбиту должна была бы возвращаться на Землю и готовиться, так же как и первая, к следующему полету. Но данные по оценкам массовых характеристик составляющих системы, которые приводились в печати, вызывали сомнения в их обоснованности.

Еще более революционное направление работ развивается в настоящее время в Соединенных Штатах. Оно исходит из идеи создания прямоточного воздушно-реактивного двигателя, способного работать до скорости порядка 7,5 км/с, т.е. практически весь процесс разгона самолета-ракеты вести в атмосфере и почти не везти в ракете окислителя. Поисковые работы, насколько можно понять, и направлены на исследование возможности создания такого двигателя.

Средства выведения на орбиту.

СОДЕРЖАНИЕ

Средства выведения на орбиту.