俄罗斯可重复使用的运载火箭项目:他们有未来吗?
航天工业是最高科技之一,其条件在很大程度上体现了该国工业和技术的总体发展水平。 俄罗斯现有的太空成就在很大程度上取决于苏联的成就。 在苏联解体时,苏联和美国在太空的能力大致相当。 在未来,俄罗斯联邦的空间局势开始逐渐恶化。
除了由于美国拒绝昂贵的航天飞机计划而产生的将美国宇航员运送到国际空间站(ISS)的服务之外,俄罗斯在所有方面都不如美国:几乎没有成功的大型科学项目可与发送探测器和部署轨道望远镜相媲美或者将太空船送到太阳系中的远处物体。 私营商业公司的快速发展导致Roscosmos在航天发射市场的份额大幅减少。 俄罗斯在美国提供的RD-180发动机将很快取代Blue Origin的美国BE-4。
在未来一年,美国很可能通过完成自己的载人航天器测试(三个载人航天器正在同时开发)拒绝俄罗斯作为“太空驾驶室”的服务。
美国和俄罗斯之间的最后接触点仍然是国际空间站,它的生命即将结束。 如果俄罗斯参与的任何国内或国际项目没有实施,那么俄罗斯宇航员在轨道上的停留将变得非常偶然。
主要的既定趋势是在不久的将来导致将有效载荷送入轨道的成本显着降低,这是可重复使用的火箭的产生。 在某种程度上,这已经发生了:SpaceX的既定目标是降低货物进入轨道的成本十倍,而目前它已经成功降低了一倍半的价格。
必须理解的是,目前形式的可重复使用的火箭科学(第一阶段的回归)正处于发展的初始阶段。 从该领域其他商业公司的兴趣来看,该地区可被视为极具前景。 这方面的突破可能是两级运载火箭(LV)BFR的出现,它具有两个阶段的完全可重复使用性和现代客机水平的飞行预期可靠性。
俄罗斯航天工业也有几个不同程度复杂的可重复使用的运载火箭项目。
贝加尔 - 安加拉是最积极推广的可重复使用的导弹项目之一。 有希望的模块“贝加尔湖”是安加拉运载火箭第一阶段的可重复使用的加速器(MRU),由GKNPC开发。 赫鲁尼切夫。
根据火箭的类别(轻型,中型,重型),应使用一个,两个或四个可重复使用的贝加尔湖助推器。 事实上,在轻型版本中,贝加尔加速器是第一步,它使Angara火箭概念在这个版本中更接近SpaceX Falcon-9概念。
可重复使用的贝加尔加速器的一个特征是飞机返回。 脱离后,贝加尔湖在船体上部展开一个旋转翼并落在机场上,同时可以在大约400 km的距离内进行机动。
介绍贝加尔湖项目
该项目受到批评,因为与国外项目中使用的垂直着陆相比,该项目更加复杂,效率可能更低。 根据Roscosmos的说法,水平着陆模式对于确保返回发射场的可能性是必要的,但BFR也有相同的可能性。 Falcon-9 LV的第一阶段距离发射场不超过600 km,也就是说,它们的着陆点可以在离发射场相对较短的距离内进行装备。
贝加尔MRU +安加拉运载火箭概念的另一个缺点是,在中型和重型只有加速器返回时,LV的第一级(中央单元)丢失。 并且同时登陆四个MRU时,启动重型运载火箭可能会造成困难。
在贝加尔 - 安加拉项目的发展背景下,安加拉火箭家族亚历山大梅德韦杰夫的总设计师的声明看起来很奇怪。 据他介绍,火箭可以使用喷气发动机降落在可伸缩的支架上,比如Falcon-9。 通过着陆支撑,着陆控制系统,额外的热保护系统和额外的燃料改造Angara-A5В和Angara-A3ВLV的第一级将使其重量增加大约19%。 经过改进,Angara-A5B将能够从Vostochny Cosmodrome中移除大量的26-27吨,而不是一次性版本中的37吨。 在实施该项目的情况下,使用“机库”的货物移除成本应减少22-37%,而未指示运载火箭第一级的最大允许发射次数。
考虑到Roscosmos代表关于在可重复使用版本中与S7 Space公司合作创建Soyuz-7运载火箭的可能性的声明,我们可以得出结论,可重复使用的运载火箭在俄罗斯的最终设计尚未确定。 尽管如此,贝加尔开关设备项目正在逐步发展。 它的开发是以V. M. Myasishchev命名的实验性机器制造厂进行的。 演示者的测试水平飞行计划在2020中,然后应该达到6,5 M的速度。未来,MRU将从气球发射,从48 km的高度开始。
在2018的9月份,Energia火箭和太空公司的第一副总设计师和运载火箭的首席设计师Igor Radugin辞职并开始工作,他领导了新俄罗斯Soyuz-5运载火箭和叶尼塞超重型火箭的开发。到私营公司S7 Space。 据他介绍,S7太空公司计划在Roscosmos开发的Soyuz-7一次性火箭的基础上制造一个联盟-5火箭,后者又是成功苏联泽尼特火箭的意识形态继承人。
与Falcon-9火箭一样,在Soyuz-7火箭中,计划使用火箭动力机动和使用火箭发动机的垂直着陆来执行第一阶段的返回。 计划为Sea Launch平台开发Soyuz-7SL版本。 计划使用经过验证的RD-7发动机(很可能是它的改装RD-171МВ),它可以重复使用20次(171飞行和10燃烧)作为Soyuz-10 LV发动机。 S7 Space计划在5-6年期间实施其开发。 目前,Soyuz-7运载火箭可被认为是俄罗斯最现实的可重复使用运载火箭项目。
林工业公司正在设计Teiya超小型亚轨道火箭,旨在起飞到有条件的100 km空间边界,随后返回。
尽管该项目具有适度的特点,但它可以提供未来创造更高性能运载火箭所需的技术,尤其是林工业同时为Taimyr一次性超小型运载火箭开发项目。
其中一个最有趣和最具创新性的项目可以被认为是一种可重复使用的单级运载火箭,具有垂直起飞和降落“Corona”,由国家火箭中心(GRC)开发,以其命名 Makeev在从1992到2012年的时期。 随着项目的开发,考虑了Korona LV的许多选项,直到最优化的最终版本形成。
Korona火箭的最终版本旨在将6-12吨质量的有效载荷发射到200-500 km高的低地球轨道。 预计运载火箭的发射质量为280-290吨。 作为发动机,建议使用使用氢+氧燃料对的楔形空气液体火箭发动机(LRE)。 作为热保护,它应该使用Buran轨道航天器的改进的热保护。
船体的轴对称圆锥形状在高速行驶时具有良好的空气动力学性能,这使得Korona运载火箭能够在发射点着陆。 反过来,这允许从陆地和海上平台发射Korona运载火箭。 在高层大气下降期间,车辆进行空气动力制动和机动,并且在最后阶段,当接近着陆点时,它向后转向并使用内置减震器上的火箭发动机着陆。 据推测,每次100航班更换单个结构元件时,Korona LV最多可使用25次。
根据开发商的说法,进入试运营阶段将需要大约7年和2十亿美元,而不是获得这样一个革命性的复杂的可能性。
目前,GRTS他们。 Makeev可以被认为是火箭科学领域最有能力的企业之一,在苏联解体后保留了其最大的潜力。 正是他们创造了最有效的Sineva洲际弹道导弹(ICBM)之一,他们被委托创建了Sarmat ICBM,取代了着名的撒旦。 在2020-2021年度完成Sarmat ICBM的创建,为吸引他们提供了机会。 Makeeva参与太空项目。
谈到Corona项目的缺点,我们可以假设这主要是需要为液态氢的输送和储存创建基础设施,以及与其使用相关的所有问题和风险。 最好的解决方案可能是放弃Korona LV的一阶段方案,并实施两阶段,完全可重复使用的甲烷燃料复合物。 例如,基于正在开发或修改的RD-169氧气 - 甲烷发动机。 在这种情况下,可以单独使用第一级以将特定有效载荷输出到100 km量级的高度。
另一方面,液态氢,如火箭燃料,很可能无处可去。 在许多项目中,根据第一阶段是甲烷还是煤油,在第二阶段使用氢氧发动机。 在这种情况下,召回三组分发动机是适当的,例如化学自动化设计局 (KBKhA) 正在开发的双模式三组分发动机 RD0750。 在第一种模式下,RD0750 发动机在添加 6% 氢气的情况下使用氧气和煤油运行,在第二种模式下,它使用氧气和氢气运行。 这种发动机也可以用于氢气+甲烷+氧气的组合,并且可能会比使用煤油的版本更简单。
哪些项目可能是俄罗斯第一枚可重复使用的导弹? “贝加尔 - 安加拉”项目虽然受到宣传,但可以被认为是最不有趣的。 首先,与Angara家族运载火箭本身的长期大惊小怪已经离开了它的标志,其次,飞机返回MRS的概念也引发了许多问题。 如果我们谈论简易版本,当MDI实际上是第一阶段时,它仍然在任何地方,如果我们谈论具有两个/四个MRI的中型和重型变体以及第一和第二阶段的丢失,这个想法看起来很奇怪。 谈论安加拉运载火箭的垂直着陆很可能仍然存在,或者当世界其他地方已经开始使用反重力或反物质时将会实现。
私人公司S7 Space与Roscosmos合作创建可重复使用的Soyuz-7 LV版本似乎更加乐观,特别是因为设计的超重型Yenisei LV将在相同的引擎上创建,这可能允许将可重复使用的技术转移到它。 然而,用“电子移动”回忆史诗,这个项目可以去垃圾填埋场 故事。 另一个问题是在Soyuz-5,Soyuz-7和Yenisei LV项目中最初使用氧气 - 煤油发动机。 甲烷作为火箭燃料的优势和前景是显而易见的,有必要集中精力过渡到这项技术 - 创造一个节流可再填充的甲烷火箭发动机,而不是创造下一个“世界上最强大的”氧气 - 煤油发动机,这将通过5-10年停止相关。
在这种情况下,“皇冠”项目可以被视为“黑马”。 如上所述,GRC他们。 Makeeva具有很高的竞争力,在完成Sarmat ICBM的工作之后,凭借适当的资金,她可以在2021到2030期间创建一个可重复使用的单级或两级运载火箭。 在所有可能的选择中,Corona项目有可能成为最具创新性的项目,能够为下一代运载火箭创造储备。
可重复使用的Falcon-9助推火箭的出现表明,一场新的太空战已经开始,在这场战斗中我们开始迅速落后。 毫无疑问,在美国领域获得了单方面的优势,中国也有可能在他之后开始迅速的军事化。 由可重复使用的运载火箭提供的有效载荷进入轨道的低成本将使空间对商业部门投资具有吸引力,这将进一步推动太空竞赛。
关于上述情况,我希望我国领导层认识到在即使不是民用,也至少是军事用途的情况下发展空间技术的重要性,并投入必要的资金用于发展先进的空间技术,而不是建造另一个体育场或游乐园,适当控制其预期用途。
除了由于美国拒绝昂贵的航天飞机计划而产生的将美国宇航员运送到国际空间站(ISS)的服务之外,俄罗斯在所有方面都不如美国:几乎没有成功的大型科学项目可与发送探测器和部署轨道望远镜相媲美或者将太空船送到太阳系中的远处物体。 私营商业公司的快速发展导致Roscosmos在航天发射市场的份额大幅减少。 俄罗斯在美国提供的RD-180发动机将很快取代Blue Origin的美国BE-4。
俄罗斯RD-180发动机和美国BE-4,用于甲烷+氧气燃料对
在未来一年,美国很可能通过完成自己的载人航天器测试(三个载人航天器正在同时开发)拒绝俄罗斯作为“太空驾驶室”的服务。
有希望的美国载人航天器SpaceX Dragon V2,波音CST-100和内华达山脉追逐者(后者退出NASA竞赛,但可能会主动实施)
美国和俄罗斯之间的最后接触点仍然是国际空间站,它的生命即将结束。 如果俄罗斯参与的任何国内或国际项目没有实施,那么俄罗斯宇航员在轨道上的停留将变得非常偶然。
主要的既定趋势是在不久的将来导致将有效载荷送入轨道的成本显着降低,这是可重复使用的火箭的产生。 在某种程度上,这已经发生了:SpaceX的既定目标是降低货物进入轨道的成本十倍,而目前它已经成功降低了一倍半的价格。
必须理解的是,目前形式的可重复使用的火箭科学(第一阶段的回归)正处于发展的初始阶段。 从该领域其他商业公司的兴趣来看,该地区可被视为极具前景。 这方面的突破可能是两级运载火箭(LV)BFR的出现,它具有两个阶段的完全可重复使用性和现代客机水平的飞行预期可靠性。
俄罗斯航天工业也有几个不同程度复杂的可重复使用的运载火箭项目。
“贝加尔湖”
贝加尔 - 安加拉是最积极推广的可重复使用的导弹项目之一。 有希望的模块“贝加尔湖”是安加拉运载火箭第一阶段的可重复使用的加速器(MRU),由GKNPC开发。 赫鲁尼切夫。
MRU“贝加尔湖”
根据火箭的类别(轻型,中型,重型),应使用一个,两个或四个可重复使用的贝加尔湖助推器。 事实上,在轻型版本中,贝加尔加速器是第一步,它使Angara火箭概念在这个版本中更接近SpaceX Falcon-9概念。
LV Angara A1-V基于贝加尔MRU
可重复使用的贝加尔加速器的一个特征是飞机返回。 脱离后,贝加尔湖在船体上部展开一个旋转翼并落在机场上,同时可以在大约400 km的距离内进行机动。
介绍贝加尔湖项目
该项目受到批评,因为与国外项目中使用的垂直着陆相比,该项目更加复杂,效率可能更低。 根据Roscosmos的说法,水平着陆模式对于确保返回发射场的可能性是必要的,但BFR也有相同的可能性。 Falcon-9 LV的第一阶段距离发射场不超过600 km,也就是说,它们的着陆点可以在离发射场相对较短的距离内进行装备。
贝加尔MRU +安加拉运载火箭概念的另一个缺点是,在中型和重型只有加速器返回时,LV的第一级(中央单元)丢失。 并且同时登陆四个MRU时,启动重型运载火箭可能会造成困难。
在贝加尔 - 安加拉项目的发展背景下,安加拉火箭家族亚历山大梅德韦杰夫的总设计师的声明看起来很奇怪。 据他介绍,火箭可以使用喷气发动机降落在可伸缩的支架上,比如Falcon-9。 通过着陆支撑,着陆控制系统,额外的热保护系统和额外的燃料改造Angara-A5В和Angara-A3ВLV的第一级将使其重量增加大约19%。 经过改进,Angara-A5B将能够从Vostochny Cosmodrome中移除大量的26-27吨,而不是一次性版本中的37吨。 在实施该项目的情况下,使用“机库”的货物移除成本应减少22-37%,而未指示运载火箭第一级的最大允许发射次数。
考虑到Roscosmos代表关于在可重复使用版本中与S7 Space公司合作创建Soyuz-7运载火箭的可能性的声明,我们可以得出结论,可重复使用的运载火箭在俄罗斯的最终设计尚未确定。 尽管如此,贝加尔开关设备项目正在逐步发展。 它的开发是以V. M. Myasishchev命名的实验性机器制造厂进行的。 演示者的测试水平飞行计划在2020中,然后应该达到6,5 M的速度。未来,MRU将从气球发射,从48 km的高度开始。
MRU“贝加尔湖”测试仪器的概念
«-7联盟”
在2018的9月份,Energia火箭和太空公司的第一副总设计师和运载火箭的首席设计师Igor Radugin辞职并开始工作,他领导了新俄罗斯Soyuz-5运载火箭和叶尼塞超重型火箭的开发。到私营公司S7 Space。 据他介绍,S7太空公司计划在Roscosmos开发的Soyuz-7一次性火箭的基础上制造一个联盟-5火箭,后者又是成功苏联泽尼特火箭的意识形态继承人。
Soyuz-5运载火箭
与Falcon-9火箭一样,在Soyuz-7火箭中,计划使用火箭动力机动和使用火箭发动机的垂直着陆来执行第一阶段的返回。 计划为Sea Launch平台开发Soyuz-7SL版本。 计划使用经过验证的RD-7发动机(很可能是它的改装RD-171МВ),它可以重复使用20次(171飞行和10燃烧)作为Soyuz-10 LV发动机。 S7 Space计划在5-6年期间实施其开发。 目前,Soyuz-7运载火箭可被认为是俄罗斯最现实的可重复使用运载火箭项目。
“忒伊亚”
林工业公司正在设计Teiya超小型亚轨道火箭,旨在起飞到有条件的100 km空间边界,随后返回。
可重复使用的亚轨道运载火箭Teia
尽管该项目具有适度的特点,但它可以提供未来创造更高性能运载火箭所需的技术,尤其是林工业同时为Taimyr一次性超小型运载火箭开发项目。
运载车Taimyr
皇冠
其中一个最有趣和最具创新性的项目可以被认为是一种可重复使用的单级运载火箭,具有垂直起飞和降落“Corona”,由国家火箭中心(GRC)开发,以其命名 Makeev在从1992到2012年的时期。 随着项目的开发,考虑了Korona LV的许多选项,直到最优化的最终版本形成。
Korona运载火箭的开发版本
Korona火箭的最终版本旨在将6-12吨质量的有效载荷发射到200-500 km高的低地球轨道。 预计运载火箭的发射质量为280-290吨。 作为发动机,建议使用使用氢+氧燃料对的楔形空气液体火箭发动机(LRE)。 作为热保护,它应该使用Buran轨道航天器的改进的热保护。
船体的轴对称圆锥形状在高速行驶时具有良好的空气动力学性能,这使得Korona运载火箭能够在发射点着陆。 反过来,这允许从陆地和海上平台发射Korona运载火箭。 在高层大气下降期间,车辆进行空气动力制动和机动,并且在最后阶段,当接近着陆点时,它向后转向并使用内置减震器上的火箭发动机着陆。 据推测,每次100航班更换单个结构元件时,Korona LV最多可使用25次。
可重复使用的Corona运载火箭的概念
根据开发商的说法,进入试运营阶段将需要大约7年和2十亿美元,而不是获得这样一个革命性的复杂的可能性。
目前,GRTS他们。 Makeev可以被认为是火箭科学领域最有能力的企业之一,在苏联解体后保留了其最大的潜力。 正是他们创造了最有效的Sineva洲际弹道导弹(ICBM)之一,他们被委托创建了Sarmat ICBM,取代了着名的撒旦。 在2020-2021年度完成Sarmat ICBM的创建,为吸引他们提供了机会。 Makeeva参与太空项目。
谈到Corona项目的缺点,我们可以假设这主要是需要为液态氢的输送和储存创建基础设施,以及与其使用相关的所有问题和风险。 最好的解决方案可能是放弃Korona LV的一阶段方案,并实施两阶段,完全可重复使用的甲烷燃料复合物。 例如,基于正在开发或修改的RD-169氧气 - 甲烷发动机。 在这种情况下,可以单独使用第一级以将特定有效载荷输出到100 km量级的高度。
另一方面,液态氢,如火箭燃料,很可能无处可去。 在许多项目中,根据第一阶段是甲烷还是煤油,在第二阶段使用氢氧发动机。 在这种情况下,召回三组分发动机是适当的,例如化学自动化设计局 (KBKhA) 正在开发的双模式三组分发动机 RD0750。 在第一种模式下,RD0750 发动机在添加 6% 氢气的情况下使用氧气和煤油运行,在第二种模式下,它使用氧气和氢气运行。 这种发动机也可以用于氢气+甲烷+氧气的组合,并且可能会比使用煤油的版本更简单。
RD0750双模三组件引擎
“Baikal-Angara”,“Soyuz-7”或“Crown”?
哪些项目可能是俄罗斯第一枚可重复使用的导弹? “贝加尔 - 安加拉”项目虽然受到宣传,但可以被认为是最不有趣的。 首先,与Angara家族运载火箭本身的长期大惊小怪已经离开了它的标志,其次,飞机返回MRS的概念也引发了许多问题。 如果我们谈论简易版本,当MDI实际上是第一阶段时,它仍然在任何地方,如果我们谈论具有两个/四个MRI的中型和重型变体以及第一和第二阶段的丢失,这个想法看起来很奇怪。 谈论安加拉运载火箭的垂直着陆很可能仍然存在,或者当世界其他地方已经开始使用反重力或反物质时将会实现。
私人公司S7 Space与Roscosmos合作创建可重复使用的Soyuz-7 LV版本似乎更加乐观,特别是因为设计的超重型Yenisei LV将在相同的引擎上创建,这可能允许将可重复使用的技术转移到它。 然而,用“电子移动”回忆史诗,这个项目可以去垃圾填埋场 故事。 另一个问题是在Soyuz-5,Soyuz-7和Yenisei LV项目中最初使用氧气 - 煤油发动机。 甲烷作为火箭燃料的优势和前景是显而易见的,有必要集中精力过渡到这项技术 - 创造一个节流可再填充的甲烷火箭发动机,而不是创造下一个“世界上最强大的”氧气 - 煤油发动机,这将通过5-10年停止相关。
由KBHA开发的RD0162 Methane LPRE,计划在此基础上创建RD-169
在这种情况下,“皇冠”项目可以被视为“黑马”。 如上所述,GRC他们。 Makeeva具有很高的竞争力,在完成Sarmat ICBM的工作之后,凭借适当的资金,她可以在2021到2030期间创建一个可重复使用的单级或两级运载火箭。 在所有可能的选择中,Corona项目有可能成为最具创新性的项目,能够为下一代运载火箭创造储备。
可重复使用的Falcon-9助推火箭的出现表明,一场新的太空战已经开始,在这场战斗中我们开始迅速落后。 毫无疑问,在美国领域获得了单方面的优势,中国也有可能在他之后开始迅速的军事化。 由可重复使用的运载火箭提供的有效载荷进入轨道的低成本将使空间对商业部门投资具有吸引力,这将进一步推动太空竞赛。
关于上述情况,我希望我国领导层认识到在即使不是民用,也至少是军事用途的情况下发展空间技术的重要性,并投入必要的资金用于发展先进的空间技术,而不是建造另一个体育场或游乐园,适当控制其预期用途。
- 安德烈米特罗法诺夫
- topwar.ru,topcor.ru,habr.com,s7space.ru,linkspace.com.cn,spacelin.ru,popmech.ru,kbkha.ru
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