À suivre. Première partie iciDans cette partie, nous considérerons notre mission sur la lune. Pour simplifier la tâche, j'ai décidé de ne démonter que les missions habitées.
Pour mieux comprendre l'option actuelle, regardons un tas de blocs conçus pour être envoyés sur la lune, mais en orbite terrestre.
Ici sont présentés: la Fédération des engins spatiaux habités, le bloc D pour entrer dans l'orbite de la lune et l'étage supérieur (provisoirement KVTK-2), qui est nécessaire pour envoyer le complexe sur la lune.
Si vous remplacez la Fédération dans ce ligament par un atterrisseur lunaire, alors il peut être livré avec succès sur l'orbite de la lune. Eh bien, après l'avoir amarré en orbite lunaire avec la Fédération, nous obtenons un complexe à part entière pour l'atterrissage des astronautes.
C'est d'ailleurs dans ce cas que nous suivons la voie de Sergei Pavlovich Korolev. Bien qu'il n'ait pas été contraint de passer à un plan de vol à lancement unique vers la lune, il a longtemps envisagé des options avec plusieurs connexions. Ensuite, tout a été commodément disposé sous la fusée H1 avec une capacité de charge de 75 tonnes. Quand ils ont décidé de passer à un seul lancement, il était urgent de forcer la fusée à 92 tonnes, et malgré tout le complexe était très difficile à attacher jusqu'au bout, il avait des problèmes de masse.
La version russe actuelle est en partie proche du «schéma 2» des propositions de Korolyov.
Korolev était sûr que c'était l'assemblage en orbite de la Terre ou de la Lune que l'avenir devait être dans cette direction, et que les éléments seraient bientôt assemblés en orbite - à la fois par l'amarrage de modules séparés et par l'assemblage manuel de structures de grande taille par des astronautes. Si vous regardez l'ISS, Korolev avait absolument raison.
C'est lui qui a alors mis beaucoup d'efforts dans le développement de systèmes d'arrimage automatiques, surmontant la puissante résistance lors de sa création, grâce à laquelle nous avions un système similaire en 1967. C'est le fait que c'était pour la mission lunaire à lancement unique qu'elle n'était plus nécessaire! Par exemple, aux États-Unis, il n'est apparu que dans l'année en cours, 2019.
Voici ce que Korolev lui-même a dit à une occasion similaire en 1965:
Enregistrement de la conférence pré-vol "Sunrise-2".Nous reviendrons dans notre temps. Nous avons déterminé que pour un vol vers la lune, il est nécessaire d'avoir un complexe pesant environ 90 tonnes sur l'orbite de la Terre. Comment le livrer là-bas? Vous pouvez, par exemple, vous assembler en orbite. Si nous avions un porteur d'une capacité de charge de 50 tonnes, il serait possible de lancer un vaisseau avec le bloc "D" en orbite avec un lancement, un bloc accélérant avec un autre, et de les amarrer en orbite, obtenant le complexe souhaité.
On voit que dans ce mode de réalisation, la capacité de charge maximale du support est déterminée par la masse maximale de la barre chocolatée. Dans ce cas, l'étage supérieur. Si la masse est moindre, alors en théorie, il est possible d’aller faire le plein dans l’orbite de la Terre, mais la complexité globale de la mission augmente déjà de manière disproportionnée et la fiabilité diminue.
Un support plus petit a un prix inférieur et une demande plus importante dans d'autres programmes. Pour cette raison, pendant longtemps, nous avons envisagé un schéma avec un amarrage sur l'orbite de la Terre. Les avantages d'un tel système ont été brisés par un simple fait: où puis-je obtenir un transporteur d'une capacité de charge de 45 à 50 tonnes?
HangarJe suis sûr que beaucoup se souviennent maintenant de notre transporteur «Angara», qui vient de promettre une gamme de charges assez large en raison de la modularité de la conception.
Et c'était elle qui était parfois peinte dans ce rendez-vous. Un exemple:
Juste à gauche se trouve la «Fédération» avec le bloc «D», puis le bloc booster d'hydrogène pour amener le ligament sur la lune. De toute évidence, une option d’arrimage dans l’orbite de la Terre. Hélas, ce n’était qu’une estimation. Il est vite devenu évident que l'Angara-A5, même avec une spéciale, n'était pas adaptée à cela.
Malheureusement, cette fusée a commencé à se développer dans une période très difficile, lorsque de nombreuses décisions ont été prises sur la base de certaines restrictions, qui sont désormais peu pertinentes, et elles se sont avérées très loin d'être idéales.
L'idée principale d'une approche modulaire dans la conception de la famille de lanceurs Angara était d'essayer de fabriquer plusieurs modules universels à partir desquels collecter des porteurs de différentes charges utiles.
Relativement parlant, si une fusée à module unique peut mettre une tonne en orbite, alors en connectant trois fusées, nous obtenons trois tonnes, cinq roquettes - cinq tonnes. L'évaluation est conditionnelle, car il est préférable d'avoir la dernière étape pour chaque support, mais dans une première approximation, elle montre la ligne des porteurs.
L'idée n'est pas nouvelle ni même unique. Bien avant le premier lancement d'Angara, Delta-4 a volé dans l'espace, construit selon cette approche, et maintenant le lourd Falcon a déjà été ajouté à ces transporteurs.
Le problème est quelle dimension spécifique choisir pour les supports mono-module? Hélas, ce problème n'a pas été résolu de la meilleure façon lors du développement de l'Angara. Les développeurs voulaient fermer la taille de la fusée avec toutes les niches disponibles sur le marché, mais utiliser autant d'équipements finis que possible. Beaucoup plus tard ont réussi à changer, mais les paramètres fixés dans les années 90 sont restés.
Le résultat était une telle ligne: "Angara-A1", "Angara-A3", "Angara-A5", "Angara-A7"
Ce serait bien si l'Angara-1.2 léger était le plus demandé, et l'Angara-A5 lourd pouvait être assemblé à la demande à partir d'éléments utilisés! Hélas, juste Angara-A5 est maintenant bien plus nécessaire: seulement il peut remplacer complètement Proton dans une direction aussi importante que les lancements sur GSO. De plus, il est le plus complexe et jusqu'à présent beaucoup plus cher à fabriquer que Proton.
Je me souviens bien du triste commentaire du premier "A5" à emporter (à gauche, le lanceur Zenit à titre de comparaison).
«Eh. Ils ont pris un RD-171 au Zénith, l'ont scié en quatre parties, les ont mis sur son bloc et y ont assemblé une fusée. »
Bien sûr, selon les spécifications techniques, l'Angara est beaucoup plus parfait que le Zenith. En particulier, le Zenit PN correspond à l '«A3» à trois moteurs, mais le missile reste inutilement complexe en termes de nombre de blocs, de cyclogramme, etc., c'est-à-dire moins fiable.
Pire encore, le "A5" est pratiquement le support maximum possible pour cette mise en page. Il semblerait que le maximum stalby "A7". Si vous vous souvenez de la géométrie, il est facile de comprendre qu'un maximum de six blocs de même diamètre peuvent être accrochés sur un bloc. Mais techniquement, c'est déjà difficile à faire. L'unité centrale est trop petite par rapport au premier étage. Si vous regardez le diagramme ci-dessus, vous verrez que le bloc central est déjà dessiné avec un plus grand diamètre. Il n'y a donc pas d'unification et nous devons développer une unité centrale à partir de zéro. En raison de la fermeture du projet A7, l'Angara-A5V LV avec le dernier étage à hydrogène a été proposé pour remplacement, mais il est également inférieur à la charge requise pour les missions habitées lunaires.
Soyouz-5 et porteur super lourdEn fait, l'idée se trouve à la surface. Et si nous développions un support universel, mais avec un bloc de taille différente? Il est absolument idéal que le plus petit bloc possible ait la dimension de "Proton" - comme le plus populaire. Ensuite, lors de l'assemblage des modules, disons, en trois éléments, nous obtenons déjà 66 à 69 tonnes en orbite terrestre. Pour l'assemblage sur l'orbite de la Terre, cela suffit déjà. Et si vous assemblez cinq modules, vous n'avez pas à vous soucier de l'assemblage: tout est affiché en une fois, avec une marge. C'est exactement ce que SpaceX a fait lors du développement de Falcon Heavy - ils ont pris le transporteur le plus populaire et sont devenus très lourds.
C'était clair pour nous, ainsi que les problèmes de l'Angara, à cause desquels il était dans les limbes depuis si longtemps. Dans le même temps, nous sommes passés par de nombreux projets de recherche différents consacrés au choix d'un nouveau transporteur dans le cadre des restrictions initiales, au cours desquels de nombreuses options différentes ont été envisagées. Voici quelques-unes des options du centre commercial nommé d'après Makeev.
Ici du centre à eux. Khrunicheva.
Après cela, pour une étude plus détaillée, une offre a été sélectionnée auprès de RSC Energia, où une fusée à bloc unique a reçu l'indice Soyouz-5, et tout le reste a été assemblé sur sa base avec un haut niveau d'unification. Un tas de six blocs dans le premier étage (cinq latéraux et centraux) a fourni au transporteur une capacité de charge d'environ 88 tonnes, et lors de l'utilisation d'hydrogène dans l'étage supérieur, la charge utile est passée à 108 tonnes. Ces options étaient censées amener directement la "Fédération" et le navire de débarquement sur la lune, suivies de l'amarrage en orbite.
Cette option a été envisagée en 2018, lorsqu'il a été décidé d'augmenter à la fois le poids de départ et la capacité de charge de la version de base.
Le lanceur Soyouz-5 restait toujours la base, mais une augmentation du nombre de blocs latéraux de cinq à six a forcé le changement de l'unité centrale. Le moteur a été changé de RD-171 à RD-180. En gros, la traction a été modifiée deux fois, ce qui a réduit l'unification entre les blocs latéraux et centraux, mais ce besoin était dû au schéma lui-même. Après cette version, la capacité de la version de base est passée à 100 tonnes, et avec un étage supérieur à hydrogène - jusqu'à 140 tonnes. C'est cette option, exprimée fin avril 2019, qui a été retenue comme base. C'est vraiment un point important, car les options pour cinq et six blocs sont très différentes géométriquement, et avant de commencer à concevoir le complexe de lancement, vous devez savoir exactement lequel sera sélectionné.
Dans nos réalités, une mise en garde s'impose. Le fait est qu'une étape de la taille de la première étape du Zenith est presque la taille maximale possible que nous pouvons livrer au port spatial.
Au fil des ans, de nombreuses suggestions ont été faites sur la livraison d'éléments de fusée et de technologie spatiale aux ports spatiaux. Ils ont suggéré le rafting sur l'eau, la livraison par transport à roues, la création d'un système de distribution d'air. Mais les plans sont restés sur papier, les avions lourds étaient la propriété d'un autre État et le seul moyen fiable était la livraison par chemin de fer. Il y a des restrictions sur les dimensions de la cargaison: 3900 mm sans arrêter la circulation venant en sens inverse et 4100 avec un arrêt. "Proton" était inscrit en 4100 mm, Zenith en 3900. On ne peut pas beaucoup se promener. Peut-être que le projet Soyouz-5 a gagné parce que tous les blocs ont décidé de se regrouper dans l'écartement ferroviaire. Si vous regardez d'autres projets, vous verrez des étapes de grands diamètres: quatre mètres pour les supports lourds, c'est vraiment petit. J'en voudrais au moins cinq.
Cela est clair depuis longtemps. Sur la base de ces critères, la fusée Zenit a également été assemblée - en particulier, ils ont développé un moteur RD-171 très efficace, initialement prévu pour un nouveau porte-avions. Hélas, sa poussée a commencé à limiter la masse maximale d'un porteur monobloc.
Grâce à ces restrictions, Soyouz-5 a pu passer de 12 tonnes, ce que Zenit possédait, à 17. Bien que ce ne soit pas si effrayant. Ce milieu se situait exactement entre Soyouz-2 (10 tonnes) et Angara-A5 (25 tonnes). Sans cela, nous obtiendrions un trop grand pas entre les porteuses RF disponibles. Les charges qui avec une certaine sous-charge ont été implémentées par Proton peuvent également y être transférées. De plus, si nous parvenons à maintenir le lancement de la mer, Soyouz-5 contournera même la charge utile de l'Angara-A5 de Vostochny en raison de la meilleure géographie du point de lancement au GPO / GSO.
Soit dit en passant, si j'en suis sûr, c'est que Soyouz-5 sera définitivement mis au point et, peut-être, même lancé au cours de l'année convenue 2022. Il y a déjà beaucoup à créer. Ils prévoient de le lancer depuis Baïkonour, depuis le complexe de lancement du Zénith, de sorte qu'au moins pour les premiers lancements, il n'a pas besoin d'être sensiblement modifié. N'oublions pas que le complexe de lancement représente jusqu'à 60% du travail sur le système de fusée spatiale. Le complexe de lancement sur Vostochny pour Soyouz-5 devrait être créé ultérieurement, dans le cadre de la construction d'un porte-avions ultra-lourd.
Le moteur du premier étage est également disponible, et c'est généralement la partie la plus difficile. Le diamètre est passé. Si quelque chose peut être un problème, c'est avec un moteur de deuxième étage. Parmi les séries, hélas, nous n'avons pas de traction adéquate. Ne mettez pas l'ancien RD-108 du début de l'ère spatiale? Les autres sont soit trop faibles soit trop puissants. Par exemple, il serait bon de placer le RD-191 à l'étage supérieur (développement basé sur le RD-171). Grande serait l'unification! Mais il a une poussée de 200 tonnes, et environ 100 sont nécessaires.
Bien qu'il soit prévu de mettre un moteur fortement modifié du troisième étage de Soyuz-2 à la plus haute marche, son impulsion spécifique élevée soudoie clairement. Mais il est si bien optimisé pour Soyouz qu'il évolue mal pour les supports plus lourds. Récemment, il a été annoncé la restauration par Energomash de la production de RD-120. Ce moteur se trouvait au deuxième étage du Zenith et était auparavant produit en Ukraine. Il se pourrait bien qu'ils se rétablissent précisément avec un œil sur Soyouz-5. Au moins en option, si Voronezh ne peut pas faire face.
Comme le montre le schéma, sur la base de Soyouz-5, il est déjà possible de collecter des super tracteurs de 88 et 108 tonnes. Le premier pour lancer un bloc de la Fédération sur la Lune avec un bloc de frein, le second pour envoyer un vaisseau de débarquement lunaire en orbite de la Lune.
Qu'avons-nous d'autre pour cela et que devons-nous créer? Il est à noter que pour un porteur de 88 tonnes, les moteurs nécessaires sont déjà disponibles ou apparaîtront en cours de développement de Soyouz-5.
Tout d'abord, c'est le moteur d'accélération RD-0146D.
Le RD-0146 de base n'a pas volé, mais a réussi tous les tests. Le RD-0146D doit être distingué de la version de base par une impulsion spécifique élevée et une mise sous tension répétée. S'il est mis en œuvre, ce moteur deviendra le champion de l'impulsion spécifique (470 s) parmi les analogues oxygène-hydrogène.
Le seul moteur qui doit être développé à partir de zéro ici est le moteur de l'étage supérieur pour une super traction de 140 tonnes. La conception des produits selon l'indice RD-0150 a commencé il y a environ cinq ans.
Beaucoup plus a été fait pour la "Fédération", jusqu'au développement de composants individuels. Vous pouvez organiser une exposition entière pour montrer ce qui est prêt. Tout comme les expositions organisées par la NASA dans les années 60 dans le cadre du programme Apollo. Stationnaires ou mobiles, en train - récemment, c'est à la mode. À mon avis, une telle exposition serait très utile pour vulgariser ce domaine, car il n'y a pratiquement plus de support informationnel actuellement.Ce serait vraiment génial si Roscosmos faisait quelque chose comme ça.
Calendrier de lancement actuelMaintenant, je vais essayer de décrire à quoi ressemble notre programme lunaire maintenant. Une sorte de coupure en ce moment. Je pense qu'il sera intéressant de regarder tous ces merveilleux plans dans dix ans.
Provisoirement 2021-2024Le développement du lanceur Soyouz-5 est en voie d'achèvement et ses premiers lancements depuis le cosmodrome de Baïkonour sont en cours. L'année dernière, le modèle de la «Fédération» a été répertorié comme le PN des premiers lancements (ce qui n'était pas un problème), mais cette année, il semble qu'ils aient serré les vis et disent déjà que les lancements auront déjà lieu avec le navire «Fédération», bien que dans une version de test . L'un des vols de la "Fédération" devrait être détenu par l'ISS.
Dans le même temps, la construction des circuits intégrés Angara-A5 et A5V sur Vostochny se termine. De plus, ils prévoyaient de l'utiliser pour la lune, mais d'une manière particulière. Le fait est que notre méthode de livraison à l'orbite de la Lune en utilisant l'étage supérieur est bonne parce que le RB n'est pas particulièrement important que mettre dans cette orbite. En conséquence, avec la présence de «A5B», avec relativement peu d'efforts, nous serons en mesure de livrer des «Progrès» en orbite de la Lune, proches de ceux qui volent vers l'ISS.
Des lancements de ce "Progress-L" ont été effectués dans le cadre de nos propositions pour la station lunaire internationale Getaway. Ils ne sont pas très nécessaires à nos plans. Suite à la récente annonce de Trump, les plans du programme lunaire américain ont également radicalement changé. Dans quelle version sera la station lunaire et si elle le sera, la grande question maintenant. De plus, si la Russie participera au même projet avec l'Amérique, à la lumière des dernières déclarations du Pentagone sur l'interdiction de la coopération lors des lancements conjoints, la question est encore plus grande.
Pendant cette période également, notre mission automatique Luna-25 devrait voler, et si vous êtes chanceux, alors Luna-26. J'espère réussir.
Je suis sûr qu'au cours de ces années, tout sera relativement proche de mes prévisions. Je ne vois pas d'embûches. Beaucoup de matériel est très prêt. En particulier, la fabrication des réservoirs du premier Soyouz-5 a déjà
commencéLa question est le succès de ces missions. Cela dépend de ce qui se passera ensuite.
2024-2027Le principal travail qui devrait être effectué au cours de ces années est la construction d'un complexe de lancement de fusées ultra-lourdes au port spatial de Vostochny. En parallèle, les statistiques de la Fédération et de Soyouz-5 devraient être développées, et si nous visons sérieusement la Lune, le développement du module d'atterrissage devrait commencer. C'est peut-être le seul élément qui ne bouge pas de façon notable.
Pendant cette période, il y a eu le lancement sur Angara de notre module de passerelle vers Getvey et, éventuellement, Progress-L, mais, comme je l'ai écrit ci-dessus, il semble maintenant que même aux États-Unis, ils ne savent pas dans quelle version la station sera.
Eh bien, encore une fois, plusieurs atterrissages de véhicules lunaires automatiques sont possibles si les précédents réussissent.
2028-2032Dix ans plus tard, nous devons juste terminer la construction d'un nouveau complexe de lancement et commencer à voler vers la lune. Personnellement, j'aimerais vraiment voir ça. J'espère que même si les plans seront reportés (ils sont toujours reportés), ils seront néanmoins mis en œuvre avec succès.
Dans dix ans, nous le saurons avec certitude.