Continuará Primera parte aquiEn esta parte, consideraremos nuestra misión a la luna. Para simplificar la tarea, decidí desmontar solo las misiones tripuladas.
Para comprender mejor la opción actual, veamos un montón de bloques diseñados para ser enviados a la luna, pero en órbita terrestre.
Aquí se presentan: la Federación de naves espaciales tripuladas, bloque D para ingresar a la órbita de la luna y la etapa superior (tentativamente KVTK-2), que es necesaria para enviar el complejo a la luna.
Si reemplaza la Federación en este ligamento con un módulo de aterrizaje lunar, entonces se puede entregar con éxito a la órbita de la luna. Bueno, después de atracarlo en la órbita lunar con la "Federación" obtenemos un complejo completo para el aterrizaje de los astronautas.
Además, es en este caso que estamos siguiendo el camino de Sergei Pavlovich Korolev. Si bien no se vio obligado a cambiar a un esquema de vuelo de lanzamiento único a la luna, consideró opciones con varias conexiones durante mucho tiempo. Luego, todo se colocó convenientemente debajo del cohete H1 con una capacidad de carga de 75 toneladas. Cuando decidieron cambiar a un lanzamiento, era urgente forzar el cohete a 92 toneladas, y aún así el complejo era muy difícil de amarrar hasta el final, tenía problemas con la masa.
La versión rusa actual está en parte cerca del "Esquema 2" de las propuestas de Korolyov.
Korolev estaba seguro de que era el ensamblaje en órbita de la Tierra o la Luna que el futuro debería estar en esta dirección, y que los elementos pronto se ensamblarían en órbita, tanto por acoplamiento desde módulos separados, como por ensamblaje manual de estructuras de gran tamaño por astronautas. Si nos fijamos en la EEI, Korolev tenía toda la razón.
Fue él quien luego puso mucho esfuerzo en el desarrollo de sistemas de acoplamiento automático, superando la poderosa resistencia durante su creación, gracias a lo cual tuvimos un sistema similar en 1967. ¡Este es el hecho de que era para la misión lunar de lanzamiento único que ya no era necesaria! Por ejemplo, en los Estados Unidos apareció solo en el año actual 2019.
Esto es lo que el propio Korolev dijo en una ocasión similar en 1965:
Registro de la conferencia previa al vuelo "Sunrise-2".Volveremos en nuestro tiempo. Determinamos que para un vuelo a la luna, es necesario tener un complejo que pese aproximadamente 90 toneladas en la órbita de la Tierra. ¿Cómo entregarlo allí? Puede, por ejemplo, ensamblar en órbita. Si tuviéramos un transportista con una capacidad de carga de 50 toneladas, sería posible lanzar un barco con el bloque "D" en órbita con un lanzamiento, un bloque acelerador con otro, y atracarlos en órbita, obteniendo el complejo deseado.
Se ve que en esta realización, la capacidad de carga máxima del portador está determinada por la masa máxima de la barra de caramelo. En este caso, la etapa superior. Si la masa es menor, entonces, en teoría, es posible repostar en la órbita de la Tierra, pero la complejidad general de la misión ya está creciendo de manera desproporcionada y la confiabilidad está disminuyendo.
Un medio más pequeño tiene un precio más bajo y una mayor demanda en otros programas. Debido a esto, durante mucho tiempo, estuvimos considerando solo un esquema con un acoplamiento en la órbita de la Tierra. Las ventajas de tal esquema se desglosaron por un simple hecho: ¿dónde puedo obtener un transportista con una capacidad de carga de 45-50 toneladas?
HangarEstoy seguro de que ahora muchos han recordado a nuestro transportista "Angara", que acaba de prometer una amplia gama de cargas debido a la modularidad del diseño.
Y fue ella quien a veces fue pintada en esta cita. Un ejemplo:
Justo a la izquierda está la "Federación" con el bloque "D", y luego el bloque de refuerzo de hidrógeno para llevar el ligamento a la luna. Obviamente, una opción para atracar en la órbita de la Tierra. Por desgracia, esto era solo una estimación. Pronto quedó claro que el Angara-A5, incluso con una etapa especial, no era adecuado para esto.
Desafortunadamente, este cohete comenzó a desarrollarse en un momento muy difícil, cuando se tomaron muchas decisiones sobre la base de ciertas restricciones, que ahora son de poca relevancia, y resultó estar muy lejos de ser ideal.
La idea principal de un enfoque modular en el diseño de la familia de vehículos de lanzamiento de Angara era tratar de hacer varios módulos universales para recolectar los transportistas de diferentes cargas útiles.
Relativamente hablando, si un cohete de un solo módulo puede poner una tonelada en órbita, entonces al conectar tres cohetes obtenemos tres toneladas, cinco cohetes, cinco toneladas. La evaluación es condicional, ya que es mejor tener la última etapa para cada medio, pero en una primera aproximación muestra la línea de portadores.
La idea no es nueva ni siquiera única. Mucho antes del primer lanzamiento de Angara, Delta-4 voló al espacio, construido utilizando este enfoque, y ahora el pesado Halcón se ha agregado a dichos transportistas.
El problema es qué dimensión específica elegir para los medios de un solo módulo. Por desgracia, este problema no se resolvió de la mejor manera al desarrollar el Angara. Los desarrolladores querían cerrar el tamaño del cohete con todos los nichos disponibles en el mercado, pero usar la mayor cantidad de equipo terminado posible. Mucho más tarde logró cambiar, pero los parámetros que se establecieron en los años 90 se mantuvieron.
El resultado fue una línea de este tipo: "Angara-A1", "Angara-A3", "Angara-A5", "Angara-A7"
¡Sería bueno si el Angara-1.2 ligero fuera el más demandado, y el Angara-A5 pesado pudiera ensamblarse a pedido a partir de elementos usados! Por desgracia, ahora solo se necesita mucho más Angara-A5: solo que puede reemplazar completamente a Proton en una dirección tan importante como los lanzamientos en GSO. Además, es el más complejo, y hasta ahora mucho más caro de fabricar que Proton.
Recuerdo bien el triste comentario sobre la primera comida para llevar "A5" (a la izquierda está el vehículo de lanzamiento Zenit para comparar).
"Eh. Tomaron un RD-171 del Zenith, lo cortaron en cuatro partes, los pusieron en su bloque y ensamblaron un cohete con ellos ”.
Por supuesto, según las especificaciones técnicas, el Angara es mucho más perfecto que el Zenith. En particular, el Zenit PN corresponde al "A3" con tres motores, pero aún así el misil es innecesariamente complejo en términos de la cantidad de bloques, el diagrama de secuencia y mucho más. Eso significa, y menos confiable.
Lo que es peor, el "A5" es prácticamente el medio máximo posible para este diseño. Parece que el máximo en espera "A7". Si recuerda la geometría, es fácil entender que se puede colgar un máximo de seis bloques del mismo diámetro en un bloque. Pero técnicamente esto ya es difícil de hacer. La unidad central es demasiado pequeña en comparación con la primera etapa. Si observa el diagrama de arriba, verá que el bloque central ya está dibujado con un diámetro mayor. Entonces, no hay unificación, y necesitamos desarrollar una unidad central desde cero. Debido a lo que se cerró el proyecto A7, se propuso reemplazar el Angara-A5V LV con la última etapa de hidrógeno, pero también se queda corto de la carga requerida para las misiones tripuladas lunares.
Soyuz-5 y portador súper pesadoEn realidad, la idea yace en la superficie. ¿Qué pasa si desarrollamos un medio universal, pero con un bloque de un tamaño diferente? Es absolutamente ideal si el bloque más pequeño posible tuviera la dimensión de "Protón", como el más popular. Luego, cuando ensamblamos los módulos, digamos, en tres elementos, ya obtenemos 66-69 toneladas en órbita de la Tierra. Para el ensamblaje en la órbita de la Tierra, esto ya es suficiente. Y si reúne cinco módulos, no tiene que preocuparse por el ensamblaje: todo se muestra de una vez, con un margen. Eso es exactamente lo que hizo SpaceX al desarrollar Falcon Heavy: tomaron el operador más popular y se volvieron súper pesados.
Para nosotros estaba claro, así como los problemas del Angara, por lo que estuvo en el limbo durante tanto tiempo. Al mismo tiempo, realizamos muchos proyectos de investigación diferentes dedicados a la elección de un nuevo operador dentro del marco de las restricciones iniciales, durante el cual se consideraron muchas opciones diferentes. Estas son algunas de las opciones del centro comercial que llevan el nombre de Makeev.
Aquí del centro a ellos. Khrunicheva.
Después de eso, para un estudio más detallado, se seleccionó una oferta de RSC Energia, donde un cohete de un solo bloque recibió el índice Soyuz-5, y todo el resto se ensambló sobre una base con un alto nivel de unificación. Un grupo de seis bloques en la primera etapa (cinco laterales y centrales) le proporcionó al transportista una capacidad de carga de aproximadamente 88 toneladas, y cuando usó hidrógeno en la etapa superior, la carga útil aumentó a 108 toneladas. Se suponía que estas opciones llevarían directamente a la "Federación" y al barco de aterrizaje a la luna, seguidos de atracar en órbita.
Esta opción se consideró en 2018, cuando se decidió aumentar tanto el peso inicial como la capacidad de carga de la versión básica.
El vehículo de lanzamiento Soyuz-5 seguía siendo la base, pero un aumento en el número de bloques laterales de cinco a seis obligó a cambiar la unidad central. El motor en él fue cambiado de RD-171 a RD-180. En términos generales, la tracción se cambió dos veces, lo que redujo la unificación entre los bloques laterales y centrales, sin embargo, esta necesidad se debió al esquema en sí. Después de esta versión, la capacidad de la versión básica aumentó a 100 toneladas, y con una etapa superior de hidrógeno, hasta 140 toneladas. Fue esta opción, expresada a finales de abril de 2019, y fue adoptada como base. Este es realmente un punto importante, ya que las opciones para cinco y seis bloques son muy diferentes geométricamente, y antes de comenzar a diseñar el complejo de lanzamiento, debe saber exactamente cuál se seleccionará.
En nuestras realidades, hay una advertencia que debería mencionarse. El hecho es que una etapa del tamaño de la primera etapa del Zenith es casi el tamaño máximo posible que podemos entregar al puerto espacial.
A lo largo de los años, se han hecho muchas sugerencias sobre la entrega de elementos de tecnología espacial y espacial a los puertos espaciales. Sugirieron hacer rafting en el agua, entregar en transporte con ruedas, crear un sistema de entrega de aire. Pero los planes permanecieron en el papel, los aviones pesados eran propiedad de otro estado y la única forma confiable era la entrega por ferrocarril. Existen restricciones en las dimensiones de la carga: 3900 mm sin detener el tráfico que se aproxima y 4100 con una parada. "Protón" se inscribió en 4100 mm, Zenith en 3900. No se puede caminar mucho. Quizás el proyecto Soyuz-5 ganó porque todos los bloques decidieron empacarse en el medidor ferroviario. Si observa otros proyectos, verá pasos con diámetros grandes: cuatro metros para medios pesados es realmente pequeño. Me gustaría al menos cinco.
Esto ha sido claro por mucho tiempo. En base a estos criterios, el cohete Zenit también se ensambló; en particular, desarrollaron un motor RD-171 muy eficiente, que originalmente se planeó para un nuevo transportista. Por desgracia, su empuje comenzó a limitar la masa máxima de un transportista de un solo bloque.
Como resultado de estas restricciones, Soyuz-5 pudo aumentar de 12 toneladas, que tenía Zenit, a 17. Aunque esto no da tanto miedo. Este medio cayó exactamente entre Soyuz-2 (10 toneladas) y Angara-A5 (25 toneladas). Sin ella, daríamos un paso demasiado grande entre los operadores de RF disponibles. Las cargas que con cierta carga insuficiente fueron implementadas por Proton también pueden transferirse a ella. Además, si logramos mantener el lanzamiento marítimo, Soyuz-5 evitará la carga útil incluso del Angara-A5 de Vostochny debido a la mejor geografía del punto de lanzamiento en el GPO / GSO.
Por cierto, si estoy seguro de eso, es que Soyuz-5 definitivamente se criará y, posiblemente, incluso se lanzará en el año acordado 2022. Ya hay mucho para crear. Planean lanzarlo desde Baikonur, desde el complejo de lanzamiento Zenith, para que al menos para los primeros lanzamientos no sea necesario cambiarlo notablemente. No olvidemos que el complejo de lanzamiento es hasta el 60% del trabajo en el sistema de cohetes espaciales. Se planea crear el complejo de lanzamiento en Vostochny para Soyuz-5 más adelante, como parte de la construcción de un cohete portador superpesado.
El motor de la primera etapa también está disponible, y esta suele ser la parte más difícil. El diámetro se gasta. Si algo puede ser un problema, es con un motor de segunda etapa. Entre los seriales, por desgracia, no tenemos una tracción adecuada. No coloque el antiguo RD-108 del comienzo de la era espacial? El resto son demasiado débiles o demasiado poderosos. Por ejemplo, sería bueno poner RD-191 en la etapa superior (desarrollo basado en RD-171). ¡Grande sería la unificación! Pero tiene un empuje de 200 toneladas, y se necesitan alrededor de 100.
Si bien se planea colocar un motor muy modificado de la tercera etapa de Soyuz-2 en el escalón superior, su impulso específico alto claramente soborna. Pero está tan bien optimizado para Soyuz que se escala mal para medios más pesados. Recientemente, se anunció sobre la restauración por parte de Energomash de la producción de RD-120. Este motor se situó en la segunda etapa del Zenith y se produjo anteriormente en Ucrania. Es muy posible que se estén recuperando precisamente con la vista puesta en Soyuz-5. Al menos como opción, si Voronezh no puede hacer frente.
Como se puede ver en el diagrama, sobre la base de Soyuz-5, ya es posible recolectar super-tractores de 88 y 108 toneladas. El primero para lanzar un bloque de la Federación a la Luna con un bloque de freno, el segundo para enviar una nave de aterrizaje lunar a la órbita de la Luna.
¿Qué más tenemos para esto y qué hay que crear? Cabe señalar que para un transportista de 88 toneladas, los motores necesarios ya están disponibles o aparecerán en el proceso de desarrollo de Soyuz-5.
En primer lugar, es el motor de aceleración RD-0146D.
El RD-0146 básico no voló, pero pasó todas las pruebas. RD-0146D debe distinguirse de la versión básica por un alto impulso específico y encendido repetido. Si se implementa, este motor se convertirá en el campeón en impulsos específicos (470 s) entre los análogos de oxígeno-hidrógeno.
El único motor que debe desarrollarse desde cero aquí es el motor de etapa superior para una supertracción de 140 toneladas. El diseño del producto bajo el índice RD-0150 comenzó hace unos cinco años.
Se ha hecho aún más por la "Federación", hasta el desarrollo de componentes individuales. Puede organizar una exposición completa para mostrar lo que está listo. Al igual que las exposiciones organizadas por la NASA en los años 60 bajo el programa Apollo. Ya sea estacionaria o móvil, en tren, recientemente ha estado de moda. En mi opinión, una exposición de este tipo sería muy útil para popularizar esta área, ya que prácticamente no hay soporte informativo ahora. Sería realmente genial si Roscosmos hiciera algo similar.
Programa de lanzamiento actualAhora intentaré describir cómo se ve nuestro programa Lunar ahora. Una especie de corte en este momento. Creo que será interesante ver todos estos maravillosos planes en diez años.
Tentativamente 2021-2024El desarrollo del vehículo de lanzamiento Soyuz-5 está a punto de finalizar y sus primeros lanzamientos desde el cosmódromo de Baikonur están en marcha. El año pasado, el modelo de la "Federación" figuraba como PN de los primeros lanzamientos (lo cual no fue un problema), pero este año parece que apretaron los tornillos y ya dicen que los lanzamientos se realizarán ya con el barco "Federación", aunque en una versión de prueba. . La ISS promete que uno de los vuelos de la "Federación" se llevará a cabo.
Al mismo tiempo, la construcción de los circuitos integrados Angara-A5 y A5V en Vostochny está terminando. Además, planearon usarlo para la luna, pero de una manera peculiar. El hecho es que nuestro método de entrega a la órbita de la Luna usando la etapa superior es bueno porque el RB no es particularmente importante qué poner en esta órbita. Como resultado, con la presencia de "A5B", con relativamente poco esfuerzo, podremos entregar "Progresos" en la órbita de la Luna, cerca de los que vuelan a la ISS.
Los lanzamientos de tal "Progress-L" se llevaron a cabo como parte de nuestras propuestas para la estación lunar internacional Getaway. No son muy necesarios para nuestros planes. Tras el reciente anuncio de Trump, los planes para el programa lunar estadounidense también han cambiado drásticamente. ¿En qué versión será la estación lunar y si será, la gran pregunta ahora? Además, si Rusia participará en el mismo proyecto con Estados Unidos, a la luz de las últimas declaraciones del Pentágono sobre la prohibición de la cooperación durante los lanzamientos conjuntos, la pregunta es aún mayor.
También durante este período, nuestra misión automática Luna-25 debería volar, y si tienes suerte, entonces Luna-26. Espero tener éxito.
Estoy seguro de que en estos años todo estará relativamente cerca de mi pronóstico. No veo trampas. Una gran cantidad de hardware está en un alto grado de preparación. En particular, la fabricación de tanques del primer Soyuz-5 ya ha
comenzadoLa pregunta es el éxito de estas misiones. Depende de lo que sucederá después.
2024-2027El trabajo principal que debe llevarse a cabo durante estos años es la construcción de un complejo de lanzamiento de cohetes superpesado en el puerto espacial Vostochny. Paralelamente, deberían desarrollarse las estadísticas de la Federación y Soyuz-5, y si nos fijamos seriamente en la Luna, debería comenzar el desarrollo del módulo de aterrizaje. Quizás este es el único elemento que no se mueve notablemente.
Para este período, hubo el lanzamiento en Angara de nuestro módulo de puerta de enlace a Getvey y, posiblemente, Progress-L, pero, como escribí anteriormente, ahora parece que incluso en los EE. UU. No saben en qué versión estará la estación.
Bueno, de nuevo, son posibles varios aterrizajes de vehículos automáticos lunares si los anteriores tienen éxito.
2028-2032Diez años después, solo tenemos que terminar de construir un nuevo complejo de lanzamiento y comenzar a volar a la luna. Personalmente, realmente me gustaría ver esto. Espero que aunque los planes se pospongan (siempre se transfieren), sin embargo, se implementarán con éxito.
En diez años lo sabremos con seguridad.