Kata "astronotika" dari zaman Korolev dan Gagarin berarti ruang angkasa besar dan roket sekali pakai. Ya, tidak selalu dapat dibuang - tetapi bahkan tahap roket yang dapat digunakan kembali dari Elon Mask setiap kali Anda perlu membawa, berkumpul di bengkel khusus, pasang di landasan peluncuran khusus, pengisian bahan bakar, periksa - dan baru kemudian jalankan. Tidak mengherankan bahwa astronot adalah kesenangan yang sangat mahal dan pengembangan industri besar-besaran atas sumber daya luar angkasa bahkan sekarang tampak seperti prospek yang samar-samar untuk waktu dekat.
Apa yang bisa menggantikan rudal? Sistem aerospace yang dapat digunakan kembali. Gagasan ini bukanlah hal baru: setelah kemunculan pesawat An-225 Mriya, banyak sistem aerospace dirancang berdasarkannya, seperti yang dapat dipelajari dari
memoar Anatoly Vovnyanko , yang berpartisipasi dalam penciptaannya. Yang paling menarik dari mereka adalah MAKS-M:
Keuntungan paling penting dari opsi ini adalah usabilitas penuh. Pesawat bertindak sebagai tahap pertama. Ini menghilangkan kebutuhan untuk pelabuhan antariksa khusus - itu bisa berupa bandara apa pun yang dapat mengambil An-225. Pesawat itu sendiri dapat melakukan puluhan ribu peluncuran pesawat ruang angkasa di seluruh siklus hidupnya.
Pesawat ruang angkasa, yang dirancang untuk digunakan dengan An-225, dapat memiliki berat hingga 275 ton.
Menurut perhitungan awal , versi yang sepenuhnya dapat digunakan kembali dapat membawa orbit Bumi rendah dari 5,5 ton pada garis lintang 51 ° hingga 7 ton di garis khatulistiwa. Dalam hal pemuatan yang tidak lengkap, Anda dapat meluncurkan pesawat ruang angkasa di dekat aerodrome peluncuran (misalnya, di wilayah Ukraina atau di Laut Hitam), dan jika Anda harus membawa tepat 7 ton ke orbit, pesawat dapat terbang ke garis katulistiwa dan meluncurkannya di sana.
Pemisahan pesawat dan pesawat ruang angkasa terjadi pada ketinggian 10 km dan kecepatan 236 m / s (850 km / jam). Untuk memisahkan pesawat ruang angkasa berat yang terletak di bagian belakang pesawat dengan mulus, Anda perlu membuat muatan negatif kecil. Sebuah pesawat untuk ini membuat sesuatu seperti "slide" ini:
dan di atasnya spaceplane dipisahkan. Setelah itu, pesawat kembali ke lapangan terbang, dan pesawat ruang angkasa, yang memiliki kecepatan awal, memulai akselerasi horizontal. Itu horisontal: pesawat ruang angkasa memiliki kualitas aerodinamis dan semakin tinggi kecepatan horizontal di atmosfer, semakin besar liftnya. Selain itu, untuk memasuki orbit, perlu untuk mengembangkan kecepatan
horizontal 8 km / s. Energi kinetik untuk kecepatan:
Tetapi pada ketinggian 10 km Anda tidak bisa memasuki orbit: atmosfer di jalan. Untuk orbit rendah yang stabil, Anda perlu mendapatkan 200 km. Energi potensial untuk ketinggian (mengabaikan gradien g di atas ketinggian, karena penting bagi kami hanya memperkirakan urutannya):
Mari kita evaluasi rasio energi akselerasi horizontal dan kenaikan vertikal:
Jika kita mengganti angka-angkanya, kita mendapatkan bahwa energi untuk mendaki 200 km adalah sekitar 16 kali lebih sedikit daripada untuk mendaki kecepatan horizontal 8 km / s. Jadi yang paling penting adalah akselerasi horisontal, di mana aerodinamika akan melakukan sebagian besar pekerjaan pengangkatan.
Pada pesawat ruang angkasa, Anda dapat menempatkan yang biasa, lama didirikan dan diproduksi oleh industri roket, mesin roket oksigen-minyak tanah. Pada saat yang sama, tekanan mesin jauh lebih kecil daripada roket lepas landas vertikal konvensional: gravitasi tidak perlu diatasi secara langsung, spaceplane memiliki kualitas aerodinamis dan didukung oleh pengangkatan di udara. Sekali lagi, semakin besar kecepatan horizontal (yang harus Anda ambil sudah) - semakin kuat atmosfer akan mendorong pesawat ruang angkasa ke ruang angkasa.
Begitu berada di luar angkasa, pesawat ruang angkasa itu pergi mengorbit sebuah wadah berisi barang. Lebih jauh di luar angkasa, yang terbaik adalah mengangkut kargo di kapal tunda orbital di
reaktor nuklir dengan reaktor nuklir . Dengan dorongan urutan 1-2 Newton, hanya cocok untuk akselerasi dalam gravitasi nol dan ruang hampa udara, mereka memberikan impuls spesifik yang sangat tinggi. Jika mesin kimia memberikan jet hingga 5 km / s, maka akselerator elektroreaktif dapat mempercepat ion
hingga 300 km / s - yaitu 60 kali lebih efisien. Namun, apa yang harus dilakukan di luar angkasa itu sendiri adalah topik untuk artikel terpisah, dan bukan satu.
Setelah menyelesaikan tugas, pesawat ruang angkasa meninggalkan orbitnya dan kembali ke atmosfer. Sudah kosong dan relatif ringan, tetapi masih memiliki kualitas aerodinamis. Ini berarti bahwa penurunan dari orbit akan jauh lebih mulus daripada penurunan balistik kendaraan keturunan konvensional. Dalam hal ini, pesawat ruang angkasa harus memiliki bentuk khusus untuk keturunan yang lebih halus daripada angkutan dan Buran. Ini akan mengurangi (jika tidak menghilangkan) kebutuhan untuk perlindungan termal - dan bahan habis pakai serta perawatan terkait.
Sebuah pesawat ruang angkasa dapat mendarat di bandara, dari mana itu akan menjadi penerbangan berikutnya ke luar angkasa. Di sana, menjalani perawatan dan pemuatan kargo. Setelah itu, sebuah pesawat ruang angkasa kosong (yaitu, berbobot dalam 100 ton) dimuat dengan autocrane ke bagian belakang An-225, mengisi bahan bakar dengan pesawat - dan pada penerbangan baru. Secara teoritis, satu An-225 dapat diluncurkan di pesawat ruang angkasa setiap 4-6 jam, atau bahkan lebih sering. Yaitu, 20-30 ton per orbit per hari, dan setiap hari. Ketika pesawat ruang angkasa mulai terbang dengan mantap ke orbit setiap beberapa jam, orang sudah dapat dengan percaya diri berbicara tentang eksplorasi ruang industri.
Frekuensi permulaan dan mode operasi intensif seperti itu hanya dimungkinkan jika komponen satu kali seperti unit pendorong atau tangki bahan bakar eksternal dihilangkan sepenuhnya. Penting juga untuk meminimalkan bahan habis pakai, idealnya sehingga setiap kali hanya minyak tanah dan oksigen cair yang dikonsumsi. Sistem aerospace yang dijelaskan menggunakan lapangan udara yang sama dan bahkan minyak tanah yang sama dengan penerbangan konvensional. Setiap lapangan udara yang mampu menerima An-225 dapat dengan mudah menjadi pelabuhan antariksa. Ada perbedaan dari penerbangan konvensional, tetapi mereka sangat cocok dengan kerangka infrastruktur aerodrome: memuat rencana ruang angkasa pada An-225 dengan derek truk, mengisi bahan bakar dengan oksigen cair dan mempertahankan rencana ruang dalam hanggar lapangan terbang, yang, sekali lagi, tidak boleh jauh lebih rumit daripada pesawat terbang.
Pesawat An-225 telah ada dalam salinan terbang selama 30 tahun. Selain itu, ada
contoh lain yang belum selesai yang dapat diselesaikan khusus untuk kebutuhan program dirgantara. Belum ada denah ruang siap pakai - dan ini bahkan bagus, karena akan memungkinkan Anda untuk mendesain dari awal desain baru yang dioptimalkan sebanyak mungkin untuk peluncuran udara dari pesawat pengangkut dan operasi intensif dengan bahan habis pakai dan perawatan minimum. Sebagian besar komponen yang diperlukan untuk program kedirgantaraan tersebut dapat diproduksi di Ukraina.
Selain penerbangan luar angkasa, prospek lain yang tidak kalah menariknya terbuka: maskapai penerbangan suborbital. Setelah menguji teknologi di peluncuran orbital, akan dimungkinkan untuk menerapkannya untuk penumpang berkecepatan sangat tinggi dan transportasi surat. Penerbangan pesawat ruang angkasa di sepanjang lintasan suborbital ke mana saja di dunia akan memakan waktu tidak lebih dari satu jam. Apakah Anda ingin terbang dari Eropa ke Amerika Selatan atau Australia dalam satu jam tanpa gravitasi?
Pada bagian 1, pesawat ruang angkasa berakselerasi pada engine-nya hingga kecepatan yang cukup untuk memasuki lintasan suborbital. Di Bagian 2, ia terbang melintasi ruang tanpa gravitasi, yang dirasakan penumpang. Pada bagian 3, hambatan aerodinamik terjadi, setelah itu pendaratan di bandara target dilakukan.
Sebuah pesawat ruang angkasa yang kompatibel dengan An-225 dapat menampung hingga 60 penumpang selama penerbangan suborbital. Jika pada saat yang sama dimungkinkan untuk mencapai kesederhanaan "pesawat" dalam mengoperasikan sistem kedirgantaraan, tiket akan lebih mahal dibandingkan pesawat konvensional: dalam 15 jam, alih-alih penerbangan jarak jauh biasa dengan penumpang, An-225 dapat mengatur untuk meluncurkan beberapa pesawat ruang angkasa suborbital, membawa jumlah penumpang yang sepadan. Satu-satunya pertanyaan adalah kecepatan operasi pra-peluncuran, yang dapat ditingkatkan secara bertahap (tentu saja, tidak merugikan keamanan). Harus ada An-225 lain di tujuan, meluncurkan pesawat ruang angkasa pada penerbangan kembali.
Sistem seperti itu akan mudah digunakan dan runtuh di bandara mana pun di dunia: cukup pada An-225 sendiri untuk membawa truk derek untuk memuat pesawat ruang angkasa dan peralatan portabel untuk pencairan oksigen, yang digunakan untuk mengisi pesawat ruang angkasa. Konstruksi infrastruktur stasioner yang mahal, kompleks, dan jangka panjang (seperti di antariksa untuk rudal konvensional) tidak diperlukan.
Sistem kedirgantaraan yang sepenuhnya dapat digunakan kembali tidak hanya dapat membuka era eksplorasi ruang industri, tetapi juga memungkinkan untuk terbang ke titik terjauh di Bumi dalam satu jam.
UPD: dalam komentar disebutkan versi MAX yang dapat digunakan kembali dengan tangki bahan bakar eksternal. Sistem dengan tangki eksternal, menurut perhitungan, akan menghasilkan 19,5 ton di khatulistiwa, dan sepenuhnya dapat digunakan kembali - 7 ton. Jadi apa Selama persiapan prapeluncuran sistem yang lebih kompleks dengan tangki eksternal, Anda dapat memiliki waktu untuk mempersiapkan dan meluncurkan pesawat ruang angkasa yang dapat digunakan kembali 3 kali atau lebih. Yang, secara kebetulan, memiliki kompartemen kargo yang jauh lebih besar, yaitu, dimungkinkan untuk menampilkan kargo yang lebih besar.
Juga dibahas bahwa pesawat pengangkut subsonik akan memberikan kecepatan awal yang sangat sedikit. Apa yang membawa sayap ke ruang angkasa adalah penurunan massa yang berguna, tetapi keuntungan utama dari sistem yang dijelaskan adalah bukan pada kecepatan awal pesawat ruang angkasa, dan bukan pada massa keluaran. Keuntungan utama adalah
kesederhanaan pesawat dan kecepatan persiapan untuk peluncuran, meminimalkan kompleksitas peralatan yang diperlukan . Sekali lagi, alih-alih peluncuran tunggal media sekali pakai atau sebagian dapat digunakan kembali, dimungkinkan untuk melakukan beberapa permulaan dari sistem yang dapat digunakan kembali. Dengan meminimalkan biaya setiap permulaan, itu akan lebih menguntungkan.
UPD2: Metana cair dapat menjadi bahan bakar yang lebih cocok untuk pesawat luar angkasa daripada minyak tanah. Kriogenik metana cair dan oksigen hampir sama, jadi ini hanya akan sedikit mempersulit sistem. Cara terbaik adalah mengirimkan bahan bakar dengan kereta api, meletakkan rel langsung ke pompa bensin lapangan udara.
UPD3: komentar-komentar yang berkaitan dengan kompleksitas melayani pesawat ruang angkasa dan
Shuttle dikutip sebagai contoh dari ketidakmungkinan mengurangi itu. Namun, pesawat ulang-alik memiliki bobot awal 2030 ton, sementara itu memiliki tangki eksternal sekali pakai dan penguat dapat digunakan kembali, yang masih perlu ditangkap di laut, dibawa dan diisi bahan bakar. Sistem dengan Shuttle membutuhkan perakitan di bengkel khusus dan landasan peluncuran dengan ekspor ke sana. Dan perakitan sistem yang dijelaskan turun untuk memuat pesawat ruang angkasa ke bagian belakang An-225 dengan derek.
Sedangkan untuk kesulitan dalam melayani Shuttle itu sendiri, masalah utama adalah mesin dengan daya dorong 541 ton. Pada rencana peluncuran ruang horizontal dengan massa 275 ton, daya dorong mereka bisa jauh lebih sedikit. Mungkin bahkan kurang dari massa pesawat ruang angkasa, karena gaya angkat melakukan pekerjaan untuk mengatasi gravitasi. Kurang dorong - lebih sedikit getaran - perawatan pesawat ruang angkasa yang lebih mudah di antara penerbangan.
UPD4: pesawat ruang angkasa di pesawat terbang harus tenggelam oleh truk derek.
Pesawat ruang angkasa kosong beratnya kurang dari 100 ton - dan massa ini tersedia bahkan untuk derek truk seri.
Gyrodynes dari pesawat ruang angkasa itu sendiri (dirancang untuk memutar porosnya di orbit) dapat membantu menstabilkan dan memutar pesawat ruang angkasa selama pendakian.
Di belakang An-225 pada tunggangan eksternal harus ada adaptor khusus untuk memasang pesawat ruang angkasa. Di dalamnya - "bekas roda" untuk sasis pesawat ruang angkasa. Ketika derek truk terbenam dan melepaskan rencana ruang, sasis menjadi persis di posisi yang tepat, setelah itu pengencang tambahan diperbaiki. Setelah fiksasi akhir, pengisian bahan bakar dan lepas landas terjadi.