قررت الابتعاد قليلاً عن الرحلات التاريخية والتحدث عن قضية ملحة أخرى. علاوة على ذلك ، فإن مشاريعنا القمرية تنتقل ببطء إلى مرحلة التنفيذ ، وبالتالي فإن السؤال ذو الصلة حقًا.
نعم ، سنتحدث عن مشروعنا لرحلة مأهولة إلى القمر. أي حول مشروع لا يؤمن به الكثيرون ، وغالبًا ما يتم الاستهزاء به ؛ ومع ذلك ، فقد تم تطوير كل هذه السنوات وعلى محمل الجد. أي تغييرات مرئية فقط في الوقت المناسب. لن أزعم أنه سيتم تنفيذ المشروع تمامًا - يعتمد على العديد من العوامل. ومع ذلك ، هناك تطور ، وسيتعين علينا أن نرى الكثير في الأجهزة في السنوات المقبلة. ولا يمكنني حتى إلقاء اللوم على المشككين ، لأنه لم يكن هناك أي أوصاف معقولة بعد. يتم توزيع جميع المعلومات ، على الرغم من أنها مفتوحة ، بين عدد كبير جدًا من العروض والمقابلات.
أود أن أشير إلى أن جميع الصعود والهبوط تستحق كتابًا منفصلاً قد أكتبه.
لذلك بدأت القصة قبل حوالي عشر سنوات. يتذكر رئيس مركز البرامج المأهولة بمعهد البحوث المركزي للهندسة الميكانيكية ، دكتوراه في العلوم التقنية جورجي كارابادزاك ، هذه النقطة الأساسية:
"في TsNIImash ، عقدنا مؤتمرا علميا وفنيا كبيرا ، واستشرنا لأكثر من 8 ساعات مع ممثلين عن 13 منظمة حول موضوع الطيران - إلى القمر أو إلى المريخ. نتيجة لذلك ، قرروا التوقف في الاتجاه القمري ".
كانت أول نتيجة واضحة لهذا القرار هي إغلاق مشروع كليبر. المشروع مثير للاهتمام ، لكن تم تحسينه لعمليات النقل في مدار الأرض. حاولت RSC Energia أيضًا إنشاء نسخة بين الكواكب استنادًا إلى ذلك ، ولكن سرعان ما أصبح من الواضح أنه من الأفضل البدء في تطوير سفينة جديدة من نقطة الصفر. علاوة على ذلك ، فإن نسخة الكبسولة أقرب إلى حد ما إلى تجربة هذه المنظمة من تلك ذات الجناحين مع الهبوط في المطار.
الآن نحن نعرف هذه السفينة (على ما يبدو ليست طويلة) تحت اسم "الاتحاد". ووفقًا للتقارير الأخيرة ، تم بالفعل إصلاح رسوماته وبدأ إنتاج مثيل الرحلة الأول. لكن خلال عشر سنوات ، لم نقم بتطوير هذه السفينة فقط. كان هناك المزيد من البحث والتطوير المختلفة.
كان هناك مثل هذا الفيلم السوفيتي القديم ، "أنا ذاهب للبحث". في ذلك ، يظهر المبتدئ للمهندس المتمرس رسمه:
"ليس سيئًا ... الخيار السابع؟"
- كيف خمنت؟
- في السابع والعشرين سوف تفهم.
هذا هو برنامجنا القمري - قد لا يكون هذا هو الخيار السابع والعشرون ، ولكن في مكان ما من العشرين. لقد تم تجاهل الكثير بالفعل ، وتم تحديد العناصر الرئيسية. وإذا كنت لا تنظر إلى جوهر المشروع ومراقبته في التنمية ، لا يمكنك فهم هذا.
كيف يبدو برنامجنا القمري اليوم؟ دعونا معرفة ذلك. أولاً ، سنحاول فهم سبب حاجتنا إلى "الاتحاد" ، لأن لدينا بالفعل سفينة Soyuz.
المدار القمري
أولاً ، عليك أن تفهم أن جميع المشاريع الجارية - التطوير والبحث على حد سواء - ترتبط بإطلاق المحطات في مدار قمر القمر الصناعي. مهمات الطيران الجادة هي شيء من الماضي. إنه من المدار القمري أنه مناسب لدراسة سطحه. في المدار القمري ، من المريح تجميع محطة مدارية. في المدار القمري ، من المريح بشدة انتظار سفينة الهبوط بعد إقلاعها من القمر. من خلال المدار القمري ، طار أبولو إلى القمر.
مثال على مخطط الطيران. يمكن للمرء أن يرى البداية على الأرض ، والوصول إلى المدار القمري ، وفك الارتباط مع وحدة الهبوط ، والالتحام بها بعد الإقلاع من القمر والبدء في الأرض.
بمعنى آخر ، من أجل إكمال المهام المأهولة بنجاح ، من المستحسن أن تكون قادرًا على دخول مدار قمر القمر الصناعي والبدء من هذا المدار إلى الأرض.
الميزات البالستية للرحلة من الأرض إلى القمر هي التي تتطلب حوالي 800 م / ث للكبح المطلوب لدخول مدار القمر من مسار الرحلة. المهمة ليست متماثلة تمامًا ، ولكن ستكون هناك حاجة إلى نفس الدافع تقريبًا للبدء من المدار عند العودة إلى الأرض.
وبعبارة أخرى ، ينبغي أن يكون الزخم الكلي للسفينة في مكان ما حوالي 1600 م / ث. يمكنك أيضًا أن تتذكر التصحيحات سواء على مسار الأرض - القمر أو في مدار القمر. يُنظر إلى المدار القطبي أولاً وقبل كل شيء ، ومن الصعب الدخول إليه.
لسوء الحظ ، فإن الأرقام لا تذكر إلا القليل عن نمط المهمة. هناك عدة طرق لاكتساب هذه السرعة. حتى الآن ، تم تطوير مخططين للهروب إلى القمر ، على الرغم من أنهما حلا مشكلة واحدة ، إلا أنهما كانا مختلفين أيديولوجيًا عن بعضهما البعض. سوف نسمي خيارات الرحلة هذه بمخطط من نوع Apollo و H1-L3.
مخطط أبولو
في هذا المخطط ، كان المدار ، ما يسمى وحدة القيادة والخدمة (CSM) ، مسؤولاً عن الكبح عندما دخل القمر إلى مدار القمر وعند الإطلاق من مداره المحدد. علاوة على ذلك ، كان عليه أن يضع نفسه في المدار ليس فقط ، ولكن أيضًا وحدة الهبوط الثقيلة التي تزن حوالي 14.5 طن. يظهر هذا بوضوح في الرسم البياني المقدم:
ولهذا السبب ، كانت سرعته المميزة (السرعة القصوى التي يمكن أن يكسبها) عالية جدًا ، أكثر بكثير من اللازم عند 1600 م / ث. السفينة نفسها ، في الواقع ، كانت تتألف من الوقود. بوزن إجمالي يبلغ 28 طنًا ، تم إنفاق 18 طنًا على الوقود: الإمداد كبير جدًا لدرجة أنه من غير المرجح أن تكون سفينة مأهولة متاحة في المستقبل القريب والتي يمكن مقارنتها بها من حيث الطاقة.
هنا هو قصه. خزانات الوقود الأسطوانية الكبيرة واضحة للعيان.
مخطط "N1-L3"
على عكس Apollo ، في مخططنا ، كانت الكتلة المنفصلة "D" مسؤولة بالفعل عن التباطؤ والدخول إلى مدار القمر.
في هذا الرسم التخطيطي ، تكون الحزمة الكاملة مرئية. علاوة على ذلك: كانت الكتلة "D" مسؤولة أيضًا عن احتمال تشغيلها في الطريق إلى القمر ، والوصول إلى المدار القمري وتطور معظم الدوافع لهبوط المركبة LC.
كان على السفينة المدارية (التي دخلت تحت اختصار LOC) أن تعمل فقط على الدافع للذهاب إلى مسار الرحلة إلى الأرض. ومع ذلك ، فإن الحد الأدنى للسرعة المميزة 800 م / ث ليست مزحة ، وكانت LOC بطل بين سفننا من حيث احتياطيات الوقود. إجمالي كتلة السفينة 9.8 طن ، منها 3.1 طن من الوقود.
السفن الحديثة
الآن دعنا نقارن Apollo و LOC مع طاقة السفن الحديثة المصممة للسفر إلى القمر. وهي "أوريون" و "الاتحاد".
أود أن ألفت انتباهكم إلى حقيقة أن اختيار أحد المخططات المذكورة أعلاه مهم للغاية. كان ينبغي أن يكون هذا الاختيار قد تم في المرحلة الأولى من تصميم المهمة ، وكان ينبغي تصميم جميع الأنظمة خصيصًا لمثل هذه المخططات. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه: نظرًا لحقيقة أن السفن لم تطير بعد ، وخلال تطورها قد تغير كثيرًا ، من الصعب جدًا العثور على البيانات الدقيقة. على سبيل المثال ، أثناء تطوير أوريون ، تم تغيير المقصورة الإجمالية مع الوقود بشكل جذري. لقد قام حتى بتغيير بلد الصنع: إذا كان من المقرر تصنيعه في البداية في الولايات المتحدة الأمريكية ، فإن أوروبا الآن تصنعه.
نتيجة لذلك ، فإن العديد من الأرقام "تطفو" ، على ما يبدو ، تشير إلى أوقات مختلفة. على سبيل المثال ، يشار إلى كتلة أوريون من 25 طنا في كل مكان. عندما لخصت كل شيء ، حصلت على 24 طناً. أو الكوليسترول الكلي في السفينة - 1800 م / ث ، في حين حصلت على 1500.
ربما الحقيقة هي أن العديد من الأرقام مبينة في جولات. على سبيل المثال ، من غير المحتمل أن تحتوي خزانات أوريون على 9 أطنان بالضبط من الوقود ، كما هو موضح في المصادر التي درستها.
هناك مشاكل أكثر مع الاتحاد: إنه أبعد من الإطلاق ، وقد تغير الكثير في ذلك أيضًا. على سبيل المثال ، فإن الحيز الكلي ، على الرغم من أنه لم يغير الشركة المصنعة ، إلا أن تصميمه ، حسب مخططات السنوات المختلفة ، قد تغير بشكل كبير.
لكن بشكل عام هناك ما يكفي من البيانات والطاقة يمكن تقديرها. في التقريب الأول.
حصلت على مثل هذا المخطط
مرة أخرى ، أكرر: هذا مجرد تقييم عام لفهم مستوى الأرقام. في الواقع ، كل شيء أكثر تعقيدًا بقليل. على سبيل المثال ، من المخطط استخدام Orion ، مثل Apollo ، لتسليم كتل المحطة إلى مدار القمر مع تجميع لاحق. فقط مدار العمل في المحطة ليس دائريًا منخفضًا ، ولكنه بيضاوي الشكل للغاية. الطاقة للوصول إليها أقل.
لكن حتى وفقًا لهذا المخطط ، يُرى بوضوح أنه إذا اختارت الولايات المتحدة مخطط Apollo للتنفيذ ، فبالنسبة للاتحاد ، اخترنا مخطط N1-L3. يجب أن يتم تسليم سفينتنا إلى مدار القمر بواسطة وحدة متخصصة. بالطبع ، هذا ليس سرا خاصا. ولكن نظرًا لأن البيانات الموجودة على السفينة مبعثرة بين عدد كبير من العروض التقديمية ، فمن الصعب للغاية فهم هذه النقطة. على الرغم من أنها تشير في بعض الأحيان بشكل مباشر في بعض الأحيان إلى أن كتلة السفينة 20 طنًا ، إلا أنها أيضًا كتلة في مدار القمر الصناعي المصطنع. وفي التصميم ، توجد وحدة فرامل منفصلة. ومع ذلك ، فإن الكثيرين لا يفهمون هذه النقطة البسيطة ولكن الأساسية. والآن أصبح من المستحيل بالفعل التبديل إلى مخطط آخر ...
إن مسألة تحديد كتلة المكابح المخططة للاتحاد لدخول المدار القمري أمر مثير للاهتمام. ومع ذلك ، لا يوجد الكثير من الخيارات ، وليس من الصعب تخمينها. هذا يجب أن يكون كتلة "D". نعم ، نفس الشيء الذي كان لدى N1-L3 لغرض مماثل. علاوة على ذلك ، إذا حدث ذلك ، فسوف يفعل ما تم إنشاؤه لأكثر من خمسين عامًا بعد التطوير. طوال هذه السنوات ، لم يطير للغرض المقصود. استنتج المركبات بين الكواكب إلى الكواكب والأقمار الصناعية على مدار ...
ومع ذلك ، في بعض الأحيان يتم رسمها كتل أخرى. لكن كتلة "D" مناسبة تمامًا لكل من التخطيط والطاقة.
"الاتحاد" في مدار القمر
يمكن أن نلاحظ من الرسم التخطيطي أن سويوز الحديثة غير قادر على دخول مدار القمر أو ترك مداره إذا ألقيت الكتلة D عليه. Soyuz لديه القليل جدا من مساحة الرأس. وهذا أمر مفهوم: بالنسبة للرحلات الجوية إلى المحطة الفضائية الدولية ، لا يلزم وجود احتياطيات كبيرة السرعة.
لذلك ، هناك حاجة إلى تعديل خاص من "الاتحاد". علاوة على ذلك ، هناك سؤال منفصل هو كم سيكون وزنه. من ناحية ، كان وزن LOK لعام 1968 حوالي 10 أطنان - وليس هذا الرقم الكبير ، أي ضعف وزن الاتحاد. ولكن تم تحقيق هذا الرقم من خلال الضحايا ، والتي من غير المرجح أن تذهب الآن. على سبيل المثال ، لم يكن هناك محطة لرسو السفن كاملة مع مقصورة الانتقال. أو نفس مشكلة نظام دعم الحياة.
تم تصميم LOC لشخصين ، بحد أقصى 13 رحلة طيران. تقريبا الحد الأدنى للرحلات إلى القمر. لدى الاتحاد أربعة أشخاص ووقت طيران مستقل لمدة تصل إلى شهر. "النقابات" تطير الآن لمدة ثلاثة أيام وشخصين - هذا لا يكفي الآن.
مع درجة عالية من الاحتمال ، وحتى باستخدام مواد حديثة ، فإن كتلة السفينة في مدار القمر سوف تزيد عن 10 أطنان. كخيار ، يمكنك إلقاء نظرة على هذا التصميم الذي رسمته أناتولي زاك في عام 2006. يتم تسليم هذا الإصدار من "الاتحاد" إلى مدار القمر ، أيضًا باستخدام الكتلة "D". ولكن للبدء ، يتم استخدام معززة الفرقاطة.
من خلال معرفة كتلة Soyuz و Frigate ، يمكننا تقدير الكتلة الكلية للنظام بـ 14-15 طن. 5-6 طن أقل من "الاتحاد". لكن مثل هذا المخطط سيكون له قدرات أقل بكثير وسيتطلب أيضًا تحسينات كبيرة. على سبيل المثال ، يتم تقدير الاستقلالية الحالية لشركة Frigate لمدة يومين ، ولن يتمكن Soyuz ، مع الحفاظ على تصميم Soyuz-MS الحالي ، من الإرساء بنجاح. توجد بعض محركات الإرساء والتوجيه في Soyuz على تنورة الذيل ، وفي هذا المخطط يتم إغلاقها بواسطة الفرقاطة.
عند تقدير الوقت اللازم لتطوير مقصورة تجميعية جديدة وتعديل Soyuz ، لست متأكدًا من أن إنشاء هذا الخيار أسرع من العمل على "الاتحاد". التي لديها إمكانات أكبر بكثير.
"الاتحاد-L"
هذا هو ، ليست هناك حاجة إلى "الاتحاد" القمري؟ هذا سؤال صعب. يعني فقط بهذا الاسم خيارًا آخر ليس منافسة لـ "الاتحاد". في الواقع ، أعلاه نظرنا بالتحديد في خيار سفينة جادة قادرة على دخول مدار قمر القمر الصناعي. لكن في رحلة إلى القمر ، هذه اللحظة اختيارية تمامًا. يمكنك أن تطير حول القمر دون الذهاب إلى المدار. علاوة على ذلك ، كانت هذه المهمة بالتحديد التي أدركناها في الستينيات. لم تأتِ إلى الرحلات المأهولة ، لكن السلاحف السوفيتية كانت أول كائنات حية تطير حول القمر.
ومع ذلك ، إذا قاموا بعد ذلك بتقديم تضحيات كبيرة من أجل تجميع Soyuz مع الكتلة D في بروتون واحد ، فمن غير المحتمل أن يتم تحديد ذلك الآن. الطيران بدون مظلة احتياطية ، كما فعلوا بعد ذلك ، سيكون الآن مغامرة كاملة. يوفر المشروع الحالي تجميع المجمع في مدار الأرض باستخدام الالتحام. لحسن الحظ ، على مدار الخمسين عامًا الماضية ، تم تطويره جيدًا معنا. وقد يبدو مثل هذا:
وهذا يتطلب إطلاق بروتون واحد وإطلاق سويوز واحد. والالتحام في المدار.
يمكن لمشروع مماثل أن يطير حول القمر فقط ، ولكن إذا تم تنفيذه بنجاح ، فسوف يستعيد تجربتنا في العمل مع السفن القريبة من القمر - سواء من حيث الاتصالات ، أو تحديد مسارات ومستويات التصحيح المطلوبة. سوف نتذكر مرة أخرى كيفية إرجاع الكائنات بسرعة كونية ثانية ، وما هي خوارزميات التحكم في SA التي ستلزم للعودة إلى أراضينا ، وأكثر من ذلك بكثير.
تبدو هذه المهمة أرخص بكثير من الإطلاق الفردي لـ "الاتحاد" وستتيح لك الحصول على تجربة جيدة قبل إطلاقها ، وربما تقلل من الوقت اللازم لتطويرها. إنه على الأقل أن تبدأ اختبارات الطيران الخاصة بـ "الاتحاد" في عام 2022 ، إنها رحلتها إلى القمر والتي من المقرر أن تنتهي في العشرين. عندما تظهر وسائل الإعلام المناسبة.
ومع ذلك ، في حين أن هذا "Soyuz-L" ليس في الخطط. لكن "روسكوسموس" وضعت بجدية أنظارها على إنشاء "الاتحاد" ، وبالتالي ، على الإطلاقات إلى القمر.
هذه فقط السفينة - هذا ليس كل شيء. السؤال الذي يطرح نفسه: كيف نأتي به إلى القمر؟
حول هذا الموضوع سيكون الجزء الثاني.