👩🏽‍🚒 🥝 👩🏿‍🚀 Der neue Beginn der Riesen 👨🏿‍🔧 ✋🏻 🧝🏻

Wir leben in einer interessanten Zeit, in der die Anzahl der aktiven Projekte von superschweren Trägerraketen bereits die Anzahl der Finger an einer Hand überschritten hat. Staatliche Raumfahrtagenturen und private Unternehmen kündigen ihre Pläne für die Schaffung superschwerer Raketen an, und obwohl die meisten in den 2020er Jahren fliegen müssen, haben wir die Chance, den ersten Start im nächsten Jahr zu sehen. In der Geschichte der Astronautik gingen jedoch immer wieder superschwere Raketen verloren, und diese Projekte wurden abgeschlossen. Was erwartet sie jetzt?

Formale Definition

Jetzt als superschwere Rakete angesehen, die mehr als 50 Tonnen in die Erdumlaufbahn bringen kann.

Alles für den Mond

Die ersten superschweren Raketen hatten ein Ziel - den Mond - und wurden für die amerikanischen und sowjetischen Mondprogramme entwickelt. Die Verwendung ähnlicher technischer Lösungen mit einem separaten Mondmodul und das Andocken in der Mondumlaufbahn führten dazu, dass sich die Raketen als ziemlich ähnlich herausstellten.

"Saturn V" und "N-1"

Mit einem Durchmesser von mehr als 10 m ("Saturn V" 10,1 "N-1" - ein Kegel mit einer Basis von 16,9 m) und einem Startgewicht von dreitausend Tonnen ("Saturn V" 2970) t, "N-1" 2735 t) Diese Raketen waren so groß, dass es jetzt sogar Menschen gibt, die an ihrer wirklichen Existenz zweifeln.

In den Vereinigten Staaten gelang es ihnen, Sauerstoff-Wasserstoff-Motoren zu entwickeln und sie in die zweite und dritte Stufe zu versetzen. Daher war die Tragfähigkeit des Saturn V etwa eineinhalb Mal höher als die des N-1 (~ 140 Tonnen gegenüber ~ 90 Tonnen). Saturn V war so auf Mondmissionen spezialisiert, dass es sogar schwer zu sagen ist, wie viele Tonnen es in die niedrige Erdumlaufbahn bringen würde - die dritte Stufe wurde zweimal eingeschaltet, zuerst selbst und die Nutzlast in eine niedrige Umlaufbahn gebracht und dann zum zweiten Mal eingeschaltet und beschleunigt Apollo zum Mond. Ohne die dritte Stufe erwies sich die Tragfähigkeit des Saturn V als bescheidener - die Masse der SkyLab-Station, die in die erdnahe Umlaufbahn gebracht wurde, beträgt etwa 77 Tonnen.

"N-1" in der Mondversion war bereits eine fünfstufige Rakete. Drei Stufen brachten ungefähr 90 Tonnen in die erdnahe Umlaufbahn. Die vierte Stufe wurde für die Beschleunigung von etwa 40 Tonnen zum Mond aufgewendet, und die fünfte verlangsamte ~ 15 Tonnen der Orbital- und Landungsschiffe in der Umlaufbahn des Mondes.

Nichts für die Erde?

Das N-1-Programm für superschwere Raketen wurde 1974 nach vier erfolglosen Starts eingestellt. Zusätzlich zu technischen Problemen wurde die Rakete auch von einem Politiker getötet, der V.P. Glushko konnte sich nicht gut auf eine Rakete beziehen, für die er sich zehn Jahre zuvor geweigert hatte, Motoren herzustellen. S.P. Korolev war gezwungen, sich an Nikolai Kuznetsov zu wenden, und die Beziehungen zu Glushko verschlechterten sich für immer. Auf die Frage, ob es möglich war, die N-1-Rakete erfolgreich einzusetzen, wenn es einen politischen Willen gab, ist es jetzt unmöglich, eine Antwort zu geben. Einerseits wurden die NK-33-Triebwerke nach Dokumenten recht erfolgreich fertiggestellt und getestet, andererseits verlief der Antares-Unfall 2014, bei dem sich der NK-33 aus den "Mond" -Reserven befand, nach dem N-1-Unfallszenario und jetzt Sie können nicht sagen, dass das Design des Motors nicht erfolgreich ist oder nicht lange gespeichert werden kann. Aber wenn die Motoren nicht schuld sind,und in den 70er Jahren hätte die UdSSR den politischen Willen, eine asymmetrische Antwort auf den amerikanischen Sieg im Mondrennen zu geben. "N-1" könnte schwere Orbitalstationen, wissenschaftliche oder interplanetare Fahrzeuge starten.

"Saturn V" -Politik zusätzlich zum Erfolg getötet. Die Idee, eine Orbitalstation zu starten, schloss Apollo-20, und um 71 ereignete sich das gleiche Schicksal bei -19 und -18. Die Budgetkürzung war so scharf, dass die bereits gebauten Raketen und Schiffe nichts zu starten hatten, und statt Platz gingen sie in Museen. Vor dem Hintergrund der Idee eines wiederverwendbaren Shuttles, das auf dem Papier so gut aussah, hatte Saturn V wahrscheinlich keine wirkliche Überlebenschance. "Saturn V" machte 13 Flüge - zwei Tests, zehn mit Menschen zum Mond und einer mit einer Umlaufbahn im erdnahen Orbit.

Oh nochmal, wieder

Die konventionelle zweite Generation superschwerer Raketen dreht sich um die Idee der Wiederverwendbarkeit. Und wenn das Space Shuttle nur 27 Tonnen Nutzlast in die Umlaufbahn bringen kann, wiegt der Orbiter selbst mit Flügeln, Hitzeschutz und sieben Astronauten mit Nahrung, Wasser und Sauerstoff weniger als hundert Tonnen - die maximale Masse des Shuttles und der Nutzlast betrug 122,5 Tonnen. Es wäre logisch, ein einmaliges Frachtmodul für besonders schwere Lasten zu erstellen, und das Shuttle-C-Projekt war geboren. Anstelle eines großen und schweren Shuttles würde ein kleineres und viel leichteres unbemanntes Modul gestartet, mit dem jedoch Hunderte Tonnen in der Region gestartet werden könnten.

Das Projekt lief gut, es gelang sogar, ein Layout in voller Größe zu erstellen, aber 1986 schlug die Challenger-Katastrophe ein. Danach ließen die Ambitionen des Shuttle-Programms drastisch nach - das Shuttle-Startprogramm wurde vom Vanderberg-Kosmodrom in die polare Umlaufbahn geschlossen und einige technische Verbesserungen wurden abgebrochen. Das Shuttle-C-Projekt hat es geschafft, dies zu überleben, und in den 90er Jahren plante die NASA, 80-Tonnen-Module des Marsschiffs darauf zu starten. Aber dann passierte die Columbia-Katastrophe und das Space-Shuttle-Programm verlor jede Zukunft. Die Tatsache, dass die geplanten Flüge für weitere acht Jahre durchgeführt wurden, spielte keine Rolle mehr. Im Prinzip hatte Shuttle-C eine Chance ungleich Null, ein Ersatz für bemannte Schiffe zu werden - eine unbemannte Version hätte in denselben Werken hergestellt werden können und das Risiko eines Besatzungsverlusts nicht tragen können, aber es scheint, dass die Politik sich mit nichts anlegen wollte.das hätte den Namen "Shuttle".

In der UdSSR machten sie erneut eine universellere Option - die Energia-Trägerrakete konnte normalerweise ohne Änderungen eine einmalige Nutzlast oder ein wiederverwendbares buranisches Schiff tragen.

Aber hier wird es nicht funktionieren, Chancen für eine alternative Entwicklung von Ereignissen zu finden. Energie und viele andere komplexe technische Systeme wurden durch die Trümmer der Sowjetunion abgedeckt, und zwei erfolgreiche Flüge (einer mit der Polyus-Plattform, der andere mit dem unbemannten Buran) konnten nicht fortgesetzt werden, und die für das Programm erstellte Hardware ging nicht einmal in Museen - Zwei zusammengebaute Raketen in Baikonur erwiesen sich plötzlich als Eigentum Kasachstans, standen neun Jahre in einem Hangar und starben unrühmlich unter einem eingestürzten Dach.

Zombies werden es nicht sein

Ist es möglich, Saturn V oder Energie wiederzubeleben? Wenn Sie ein wenig nachdenken, wird die Antwort klar. Die Leute, die diese Raketen entworfen und hergestellt haben, kannten einige technische Merkmale, im Ruhestand oder in einem Grab. Die Dokumentation geht größtenteils verloren. Die Ausrüstung der Fabriken, in denen Hunderttausende verschiedener Komponenten hergestellt wurden, war kaputt oder hoffnungslos veraltet und wurde weggeworfen. Und die Fabriken selbst sind nicht mehr die der 60er oder 80er Jahre. Wir als Menschheit auf beiden Seiten des Ozeans haben nicht vergessen, wie man Raketen herstellt, aber wenn wir eine superschwere Trägerrakete bauen wollen, auch wenn wir die Erfahrung alter Projekte nutzen, werden wir immer noch etwas Neues bekommen. Wir haben gelernt, wie man andere Materialien herstellt, noch fortschrittlichere Elektronik, und alte Entscheidungen blind zu wiederholen ist dumm, vieles kann verbessert werden.Daher können einige neue superschwere Raketen modernisierte alte Komponenten verwenden und werden gewissermaßen Nachkommen einer glorreichen Vergangenheit sein.

Die Kurve wird herausgenommen

Als nach der Katastrophe in Columbia klar wurde, dass das Space-Shuttle-Projekt geschlossen werden würde, stellte sich die Frage, was mit den an dem Projekt beteiligten Fabriken, Unternehmen und Arbeitern zu tun ist. Außerdem entstand die Idee, mit dem ultimativen Ziel - einer Expedition zum Mars - zum Mond zurückzukehren. Und für all dies ist eine extra schwere Rakete wünschenswert, um Teile des Schiffes nicht viele Male zu starten und sie nicht in der Erdumlaufbahn anzudocken. So wurde das Constellation-Projekt ("Constellation") mit einer 188 Tonnen schweren superschweren Ares V-Rakete in eine niedrige Umlaufbahn gebracht.

In der Anordnung der Rakete können Sie das Erbe des Space Shuttles leicht erkennen - seitliche Festbrennstoff-Booster und eine charakteristische hitzebeständige Beschichtung des Tanks der ersten Stufe in Orange. RS-25-Triebwerke des Shuttles sollten sich auf der ersten Stufe und auf der zweiten Stufe befinden - eine aktualisierte Version der J-2-Mondprogramm-Triebwerke - J-2X.

Das Programm lief recht gut, aber nach den nächsten Wahlen zur Republikaner wurde Bush durch den Demokraten Obama ersetzt. Und das Constellation-Programm wurde 2009 geschlossen. Das Problem der Schließung von Fabriken und der Verluste von Unternehmen verschwand jedoch nicht, sodass das Projekt bereits 2010 eröffnet wurde, jedoch unter einem anderen Namen. Jetzt ist es als Space Launch System, SLS bekannt geworden. Auf den Bildern für die Verschwörung haben sie sogar den Panzer der ersten Stufe in Weiß neu gestrichen.

Aber die Zeit verging, das Programm entwickelte sich und es wurde möglich, die Verschwörung nicht zu beobachten - der Panzer auf den Bildern wurde neu gestrichen.

Im Allgemeinen ist SLS Ares V sehr ähnlich - die gleichen Festbrennstoff-Booster an den Seiten, die gleichen RS-25-Motoren aus dem Shuttle in der ersten Stufe. In den oberen Stufen wurde der J-2X-Motor jedoch durch einen RL-10 aus der Centaur-Booster-Einheit ersetzt.

Einerseits befindet sich SLS in einem der am besten vorbereiteten Staaten aller Projekte. Die Arbeiten sind im Gange, Geld wird zugewiesen, der nächste Start ist für November 2018 geplant, und selbst wenn er, wie es normalerweise bei der Technologie der Fall ist, ein oder zwei Jahre vorankommt, kann er immer noch der erste unter den Wettbewerbern sein. Andererseits stehen in den USA Neuwahlen vor der Tür, und es ist völlig unbekannt, wie der neue Präsident das Raumfahrtprogramm entwickeln wird. Darüber hinaus kann SLS allein durch die politische Motivation des Projekts negativ beeinflusst werden - diese Rakete kann nicht reduziert und für kommerzielle Starts verwendet werden, sie ist nur für große und teure Missionen zu einem Asteroiden oder Mond geeignet. Und der zweite Start wird erst im Jahr 2022 erwartet. Je größer der Abstand zwischen den Starts ist, desto mehr zusätzliche Probleme und Risiken werden die nächsten Nachrichten negativ auf das Programm auswirken.

Zwei schreiben, drei im Sinn

Die private Firma SpaceX hat bereits zwei Projekte für superschwere Raketen, und aufgrund offensichtlicher technischer Überlegungen können es überhaupt drei sein. Das Falcon Heavy-Projekt ist in höchster Bereitschaft. Die aus den ersten drei Stufen des Falcon 9 zusammengebaute Trägerrakete sollte nach Schätzungen von SpaceX 54 Tonnen in eine niedrige Umlaufbahn bringen können.

Der große Vorteil des Falcon Heavy ist, dass er nur ein Minimum an neuen Teilen enthält - die ersten Schritte des Falcon 9 unterscheiden sich auch bei Modifikationen nicht wesentlich von den regulären, die bereits fliegen. Der zweite Vorteil ist, dass die Markteinführung von Falcon Heavy bereits kommerzielle Bestellungen angekündigt hat. Hier gibt es jedoch eine sehr interessante Situation: Eine extra schwere Trägerrakete, die, wie SpaceX schreibt, bis zu 22 Tonnen in eine Geo-Übergangsbahn starten kann, die für ganz normale Satelliten unter Vertrag steht, wird nach offenen Informationen bei 6 Tonnen starten, dh von dort aus starten große Unterlast. Der wirtschaftliche Nutzen eines solchen Starts ist eine Frage, die nur SpaceX beantworten kann, die sie aber noch nicht wollten.

Das Hauptproblem des Falcon Heavy kann als ständige Verschiebung bezeichnet werden, sein erster Start war zunächst bereits 2013 geplant. Es gab einige Hoffnungen auf einen ersten Start im Jahr 2016, aber der jüngste Absturz von Falcon 9 hat diesen Plänen ein Ende gesetzt. Man kann nur hoffen, dass der Start nicht bis 2018 weitergeht.

Aber Musk hielt nicht bei einem Projekt einer vollständig realisierbaren superschweren Rakete an. Auf dem jüngsten Internationalen Kongress für Astronautik kündigte er ein völlig monströses Projekt der Mars-Trägerrakete für 550 Tonnen Nutzlast in einer einmaligen Version und 300 Tonnen in einer wiederverwendbaren Version an.

Die Machbarkeit eines solchen Projekts geht über den Rahmen der heutigen Möglichkeiten der Maske hinaus - es ist zu teuer dafür und es gibt keine realen Szenarien für die kommerzielle Nutzung (die Lieferung von Waren mit Raketen ist der Traum von Pionieren der Raketenwissenschaft, die sich nicht mit der Wirtschaftlichkeit der Logistik verbinden). Gleichzeitig hat SpaceX kürzlich den neuen Raptor-Methanmotor mit dreihundert Tonnen Schub erfolgreich getestet. Obwohl Sie es nicht einfach auf den Falcon 9 anstelle des Sauerstoff-Kerosin-Merlin setzen können, bestimmen andere Komponenten unterschiedliche Tankgrößen, und bei einer Rakete mit einem Durchmesser von 3,7 Metern steht der Motor mit einem Durchmesser von 2 Metern nicht auf. Und hier für Mask ist eine sehr rationale Option festgefahren - mit vier Motoren in der ersten Stufe und einem Durchmesser von beispielsweise 4,5 Metern erhalten wir eine hervorragende Trägerrakete mit einer Startmasse im Bereich von 1000 Tonnen und einer Nutzlast von etwa 30-40 Tonnen in einer niedrigen Umlaufbahn.Eine Rakete mit drei solchen Blöcken wird 70 bis 100 Tonnen und fünf Raketen im Bereich von 150 bis 200 Tonnen zurückziehen. Alle Zahlen sind sehr ungefähr angegeben, da es viele Unbekannte gibt, aber die resultierenden Parameter sind beeindruckend. Mit einem Monoblock können Sie viel Geld verdienen, indem Sie Satelliten in die geostationäre Umlaufbahn bringen. Schwerere Optionen eignen sich für die Ambitionen oder Verträge von Mask mit der NASA. Aber aus irgendeinem Grund entschied sich Musk für die Ankündigung anstelle einer realistischen Rakete.Aber aus irgendeinem Grund entschied sich Musk für die Ankündigung anstelle einer realistischen Rakete.Aber aus irgendeinem Grund entschied sich Musk für die Ankündigung anstelle einer realistischen Rakete.beeindruckend, aber unrealistisch .

Dunkles Pferd

Ein anderes privates Unternehmen, Blue Origin, das erfolgreich eine Rakete und ein Schiff für den suborbitalen Tourismus entwickelt, war ebenfalls überrascht von der Ankündigung der Entwicklung eines ultraschweren New Glenn-Trägerraketen. Die offizielle Tragfähigkeit wurde noch nicht bekannt gegeben, daher muss ich raten. Mit einem Durchmesser von 7 Metern und einem Schub von Motoren der ersten Stufe von 1.700 Tonnen kann eine solche Trägerrakete in eine niedrige Umlaufbahn im Bereich von 100 Tonnen Fracht gebracht werden. Die Hauptfrage ist, warum und warum Bezos eine so große Rakete gewählt hat, weil nicht klar ist, wie er damit Geld verdienen wird.

Ale ist im Osten

Ein weiteres dunkles Pferd ist China. Es ist bekannt, dass an einem bemannten Mondprogramm gearbeitet wird, und dementsprechend benötigen sie eine extra schwere Rakete. Es ist bekannt, dass sein Arbeitsname „Großer 9. März“ lautet, der erste Flug in den 2020er Jahren erwartet wird und die Tragfähigkeit ungefähr 130 Tonnen betragen sollte. Eine solche Trägerrakete für China, die wahrscheinlich die erste Volkswirtschaft der Welt ist, zu machen, ist grundsätzlich möglich, die Frage ist im politischen Wunsch.

Native Penates

Mit uns wird an der Schaffung einer extra schweren Trägerrakete gearbeitet. Von der "Angara" funktioniert die superschwere Rakete in keiner Weise - die Größe der Module ist gering. Daher würde ein mögliches Mondprogramm mindestens 4 Starts erfordern. Dies ist nicht sehr effektiv, daher hängt das Projekt der Trägerrakete an schwereren Universalmodulen seit langem in der Luft. Darüber hinaus sind die Technologien des leistungsstärksten Flüssigkeits-Treibstoff-Raketentriebwerks RD-170 im RD-171 für die Zenit-Rakete ziemlich lebendig. In den letzten fünfundzwanzig Jahren wurde das Leben von Zenit durch politische Probleme vergiftet, und es ist höchstwahrscheinlich vorbei. Aber Raketen ähnlicher Dimension, jetzt Phoenix und Sunkar genannt, sehen sehr interessant aus. Ein Tonnenblock bei 17,Die Drei-Block-Version von 40 Tonnen und die Fünf-Block-Version mit einem großen Wasserstoffschritt von 100 Tonnen ermöglichen es im Prinzip, mit einem Start der superschweren Version einen Flug zum Mond zu realisieren.

Warum?

Werden überhaupt superschwere Raketen benötigt? Sie haben einen einzigartigen Vorteil - das Fehlen der Notwendigkeit, das Schiff mit einer großen Anzahl von Starts zum Mond oder Mars zusammenzubauen. Aber in der Vergangenheit haben alle superschweren Trägerraketen verloren und ihre Projekte wurden eingestellt. Warum - es ist leicht zu verstehen. Wenn Sie einen Bergbau-LKW haben, können Sie natürlich Hunderte Tonnen Land auf einer Fahrt transportieren, aber es ist nicht bequem für Sie, ihn jeden Tag zur Arbeit zu fahren. Es wird nicht funktionieren, mit einer superschweren Rakete Geld zu verdienen - Satelliten in einer geostationären Umlaufbahn, obwohl sie wachsen, tun dies nicht so schnell.

Ja, Sie sagen, wenn eine extra schwere Rakete auftaucht, können wir beim GSO riesige Satelliten mit mehreren zehn Tonnen starten. Aber superschwere Raketen flogen vor und während ihrer oft langen Lebensdauer, aus irgendeinem Grund überlebte keiner von ihnen den Vertrag für einen solchen Satelliten. Es scheint mir, dass es eher eine langsame als eine krampfhafte Entwicklung geben wird. Und das bedeutet, dass die superschwere Rakete universell sein und in einer leichteren Version Geld verdienen kann.

Der neue Beginn der Riesen