👩‍🎨 😨 🧜🏿 O novo amanhecer dos gigantes 🚡 📁 👧🏾

Vivemos um momento interessante em que o número de projetos ativos de veículos de lançamento superpesados já excedeu o número de dedos em uma mão. Agências espaciais estaduais e empresas privadas estão anunciando seus planos para a criação de foguetes superpesados, e embora a maioria precise voar nos anos 2020, temos a chance de ver o primeiro lançamento de um deles no próximo ano. Mas na história da astronáutica, foguetes superpesados se perderam repetidamente, e esses projetos foram encerrados. O que os espera agora?

Definição formal

Agora considerado um foguete superpesado, que pode levar à órbita baixa da Terra mais de 50 toneladas.

Tudo para a lua

Os primeiros foguetes superpesados tinham um objetivo - a lua e foram desenvolvidos para os programas lunares americanos e soviéticos. O uso de soluções técnicas semelhantes com um módulo lunar separado e atracação na órbita lunar levou ao fato de que os foguetes se mostraram bastante similares.

"Saturno V" e "N-1"

Com um diâmetro superior a 10 m ("Saturno V" 10.1 "N-1" - um cone com base de 16,9 m) e uma massa de lançamento de três mil toneladas ("Saturno V" 2970 t, "N-1" 2735 t) esses mísseis eram tão grandes que agora existem até pessoas que duvidam de sua existência real.

Nos Estados Unidos, eles conseguiram desenvolver motores de oxigênio-hidrogênio e colocá-los no segundo e no terceiro estágio, de modo que a carga útil do Saturn V era cerca de uma vez e meia maior que a do N-1 (~ 140 toneladas versus ~ 90). Saturno V era tão especializado em missões lunares que é ainda difícil dizer quantas toneladas traria para a órbita baixa da Terra - o terceiro estágio foi ativado duas vezes, primeiro colocando a carga e a carga em órbita baixa, e depois ativado pela segunda vez e acelerado Apolo para a lua. Sem o terceiro estágio, a capacidade de carga do Saturno V acabou sendo mais modesta - a massa da estação Skylab lançada em baixa órbita terrestre é de cerca de 77 toneladas.

"N-1" na versão lunar já era um foguete de cinco estágios. Três estágios levaram cerca de 90 toneladas à baixa órbita terrestre. O quarto estágio foi gasto em aceleração de cerca de 40 toneladas até a lua, e o quinto diminuiu em ~ 15 toneladas os navios orbitais e de desembarque na órbita da lua.

Nada para a terra?

O programa de mísseis super-pesados N-1 foi fechado em 1974 após quatro lançamentos malsucedidos. Além de problemas técnicos, o foguete também foi morto por um político que se tornou vice-presidente. Glushko não conseguiu se relacionar bem com um foguete, para o qual se recusou a fabricar motores dez anos antes. S.P. Korolev foi forçado a recorrer a Nikolai Kuznetsov, e as relações com Glushko deterioraram-se para sempre. Quando perguntado se era possível usar com sucesso o míssil N-1, se havia vontade política, agora é impossível dar uma resposta. Por um lado, os motores NK-33 foram finalizados e testados de acordo com os documentos com bastante sucesso; por outro lado, o acidente de Antares em 2014, no qual o NK-33 das reservas "lunares" estava localizado, seguiu o cenário do acidente N-1 e agora Você não pode dizer que o design do mecanismo não foi bem-sucedido ou eles não podem ser armazenados por um longo tempo. Mas se os motores não são os culpados,e nos anos 70, a URSS teria a vontade política de dar uma resposta assimétrica à vitória americana na corrida lunar, o "N-1" poderia lançar estações orbitais pesadas, veículos científicos ou interplanetários.

A política de "Saturno V" matou além do sucesso. A idéia de lançar uma estação orbital encerrou a Apollo-20 e, em 71, o mesmo destino aconteceu entre -19 e -18. O corte no orçamento foi tão acentuado que os foguetes e navios já construídos não tinham nada para lançar e, em vez de espaço, foram para museus. Contra o pano de fundo da idéia de um ônibus reutilizável que parecia tão bom no papel, Saturno V provavelmente não teve chance real de sobreviver. "Saturno V" fez 13 vôos - dois testes, dez com pessoas na Lua e um com uma estação orbital em baixa órbita terrestre.

Oh de novo, de novo

A segunda geração convencional de mísseis superpesados gira em torno da idéia de reutilização. E se o ônibus espacial puder colocar em órbita apenas 27 toneladas de carga útil, o orbital com asas, proteção térmica e sete astronautas com comida, água e oxigênio pesará menos de cem toneladas - a massa máxima do ônibus espacial e da carga útil foi de 122,5 toneladas. Seria lógico criar um módulo de carga único para cargas extras, e o projeto Shuttle-C nasceu. Em vez de um ônibus espacial grande e pesado, seria lançado um módulo não tripulado menor e muito mais leve, que, no entanto, permitiria lançar centenas de toneladas na região.

O projeto estava indo bem, até conseguiu fazer um layout em tamanho real, mas, em 1986, o desastre do Challenger ocorreu. Depois disso, as ambições do programa de ônibus espaciais secaram drasticamente - o programa de lançamento de ônibus espaciais foi fechado do cosmódromo de Vanderberg até a órbita polar, e algumas melhorias técnicas foram canceladas. O projeto Shuttle-C conseguiu sobreviver a isso e, nos anos 90, a NASA planejava lançar módulos de 80 toneladas do navio marciano nele. Mas então o desastre de Columbia aconteceu, e o programa Space Shuttle perdeu qualquer futuro. O fato de os vôos planejados serem realizados por mais oito anos não importava mais. Em princípio, o Shuttle-C tinha uma chance nula de se tornar um substituto para navios tripulados - uma versão não tripulada poderia ter sido produzida nas mesmas plantas e não corria o risco de perda de tripulação, mas parece que os políticos não queriam mexer em nada,que teria o nome "shuttle".

Na URSS, eles novamente fizeram uma opção mais universal - o veículo de lançamento da Energia, normalmente, sem modificações, podia transportar uma carga útil única ou um navio Buran reutilizável.

Mas aqui não funcionará para encontrar chances de um desenvolvimento alternativo de eventos. Energia e muitos outros sistemas técnicos complexos foram cobertos pelos destroços da União Soviética, e dois voos bem-sucedidos (um com a plataforma Polyus e outro com o Buran não tripulado) não puderam continuar, e o hardware criado para o programa nem foi a museus - de repente, dois foguetes montados em Baikonur se tornaram propriedade do Cazaquistão, permaneceram nove anos em um hangar e morreram ingloriamente sob o teto desabado.

Zumbis não serão

É possível reviver Saturno V ou Energia? Se você pensa um pouco, a resposta fica clara. As pessoas que projetaram e fabricaram esses foguetes conheciam algumas características técnicas, aposentadas ou em um túmulo. A documentação está praticamente perdida. O equipamento das fábricas nas quais centenas de milhares de componentes foram fabricados estava quebrado ou irremediavelmente desatualizado e descartado. E as próprias fábricas não são mais aquelas que estavam nos anos 60 ou 80. Nós, como humanidade, de ambos os lados do oceano, não esquecemos como fabricar foguetes, mas se queremos construir um veículo de lançamento super pesado, mesmo com o uso de projetos antigos, ainda teremos algo novo. Aprendemos a criar outros materiais, eletrônicos ainda mais avançados e repetir cegamente decisões antigas é estúpido, muito pode ser melhorado.Portanto, alguns novos mísseis superpesados podem usar componentes antigos modernizados e, em certo sentido, serão descendentes de um passado glorioso.

A curva vai tirar

Quando, após o desastre de Columbia, ficou claro que o projeto do Ônibus Espacial seria encerrado, surgiu a questão sobre o que fazer com as fábricas, empresas e trabalhadores envolvidos no projeto. Além disso, surgiu a idéia de retornar à lua com o objetivo final - uma expedição a Marte. E por tudo isso, um foguete extra-pesado é desejável para não lançar partes do navio muitas vezes e não encaixá-las na órbita da Terra. Assim, o projeto Constellation ("Constellation") nasceu com um foguete super pesado de Ares V de 188 toneladas em órbita baixa.

No layout do foguete, você pode reconhecer facilmente o legado do ônibus espacial - reforços laterais de combustível sólido e um revestimento característico resistente ao calor do tanque do primeiro estágio em laranja. Os motores RS-25 do ônibus espacial deveriam estar no primeiro estágio e no segundo estágio - uma versão atualizada dos motores do programa lunar J-2 - J-2X.

O programa estava indo muito bem, mas após a próxima eleição republicana, Bush foi substituído pelo democrata Obama. E o programa Constellation foi fechado em 2009. Mas o problema de fechar fábricas e perdas de empresas não desapareceu, então o projeto foi realmente aberto em 2010, mas com um nome diferente. Agora ficou conhecido como Sistema de Lançamento Espacial, SLS. Nas fotos de conspiração, eles até pintaram o tanque do primeiro estágio em branco.

Mas o tempo passou, o programa se desenvolveu e tornou-se possível não observar a conspiração - o tanque nas fotos foi repintado.

Em geral, o SLS é muito semelhante ao Ares V - os mesmos reforços de combustível sólido nas laterais, os mesmos motores RS-25 do ônibus espacial no primeiro estágio. No entanto, nos degraus superiores, o mecanismo J-2X foi substituído por um RL-10 da unidade de reforço Centaur.

Por um lado, o SLS está em um dos estados mais preparados de todos os projetos. O trabalho está em andamento, o dinheiro está sendo alocado, o próximo lançamento está programado para novembro de 2018 e, mesmo que ele, como geralmente acontece com a tecnologia, avance um ano ou dois, ele ainda pode ser o primeiro entre os concorrentes. Por outro lado, nos EUA, novas eleições estão à beira, e não se sabe como o novo presidente desenvolverá o programa espacial. Além disso, o SLS pode ser afetado negativamente apenas pela motivação política do projeto - este foguete não pode ser reduzido e usado para lançamentos comerciais, é adequado apenas para missões grandes e caras para um asteróide ou lua. E o segundo lançamento é esperado apenas em 2022, e quanto maior a distância entre lançamentos, mais problemas e riscos adicionais as próximas notícias afetarão negativamente o programa.

Dois escrevem, três em mente

A empresa privada SpaceX já tem dois projetos para foguetes superpesados e, com base em considerações óbvias de engenharia, pode haver três. O projeto Falcon Heavy está no mais alto grau de prontidão. O veículo de lançamento montado desde os três primeiros estágios do Falcon 9 deve ser capaz de lançar, de acordo com as estimativas da SpaceX, 54 toneladas em órbita baixa.

A enorme vantagem do Falcon Heavy é que ele contém um mínimo de peças novas - os primeiros passos do Falcon 9, mesmo com modificações, não diferem muito dos regulares que já estão voando. A segunda vantagem é que os lançamentos da Falcon Heavy já anunciaram pedidos comerciais. No entanto, há uma situação muito interessante aqui - um veículo de lançamento extra-pesado, que, como escreve a SpaceX, será capaz de lançar até 22 toneladas em uma órbita de transição geográfica, contratada para satélites bastante comuns, a julgar pelas informações abertas, começará às 6 toneladas, ou seja, será lançado a partir de grande subcarga. O benefício econômico de tal lançamento é uma pergunta que somente a SpaceX pode responder, mas eles ainda não queriam fazê-lo.

O principal problema do Falcon Heavy pode ser chamado de adiamento constante, inicialmente seu primeiro lançamento foi planejado já em 2013. Havia alguma esperança de um primeiro lançamento em 2016, mas o recente acidente do Falcon 9 pôs fim a esses planos. Só podemos esperar que o lançamento não avance para 2018.

Mas Musk não parou em um projeto de um foguete superpesado totalmente realizável. No recente Congresso Internacional de Astronáutica, ele anunciou um projeto completamente monstruoso do veículo de lançamento marciano para 550 toneladas de carga útil em uma versão única e 300 toneladas em uma reutilizável.

A viabilidade de um projeto desse tipo está além do escopo das capacidades atuais da Máscara - é muito cara e não possui cenários reais para uso comercial (a entrega de mercadorias por foguetes é o sonho dos pioneiros da ciência de foguetes, que não combinam com a economia da logística). Mas, ao mesmo tempo, a SpaceX testou com sucesso o novo mecanismo de metano Raptor com trezentas toneladas de empuxo. Embora você não possa colocá-lo no Falcon 9 em vez do Merlin oxigênio-querosene - outros componentes determinam tamanhos diferentes de tanque e, em um foguete com diâmetro de 3,7 metros, o motor com 2 metros de diâmetro não se sustenta. E aqui para Musk uma opção muito racional está sendo atolada - com quatro motores no primeiro estágio e um diâmetro de, digamos, 4,5 metros, temos um excelente veículo de lançamento com uma massa de lançamento na região de 1000 toneladas e uma carga útil de cerca de 30-40 toneladas em uma órbita baixa.Um míssil de três desses blocos retirará 70-100 toneladas e cinco - na região de 150-200 toneladas. Todos os números são apresentados de maneira muito aproximada, porque existem muitas incógnitas, mas os parâmetros resultantes são impressionantes. Em um monobloco, será possível ganhar um excelente dinheiro lançando quaisquer satélites em órbita geoestacionária, e opções mais pesadas são adequadas para as ambições ou contratos de Mask com a NASA. Mas, por alguma razão, Musk escolheu anunciar em vez de um foguete realista.Mas, por alguma razão, Musk escolheu anunciar em vez de um foguete realista.Mas, por alguma razão, Musk escolheu anunciar em vez de um foguete realista.impressionante, mas irrealista .

Cavalo escuro

Outra empresa privada, a Blue Origin, que está desenvolvendo com sucesso um foguete e um navio para turismo suborbital, também ficou surpresa com o anúncio do desenvolvimento do veículo de lançamento superpesado New Glenn. Sua capacidade de carga oficial ainda não foi anunciada, então tenho que adivinhar. Com um diâmetro de 7 metros e um impulso de motores de primeiro estágio de 1.700 toneladas, esse veículo de lançamento pode colocar em órbita baixa na região de 100 toneladas de carga. A principal questão é por que e por que Bezos escolheu um foguete tão grande, porque não está claro como ele ganhará dinheiro com ele.

Ale é leste

Outro azarão é a China. Sabe-se que o trabalho está sendo realizado em um programa lunar tripulado e, portanto, eles precisarão de um foguete superpesado. Sabe-se que seu nome de trabalho é "Great 9 de março", o primeiro vôo é esperado na década de 2020 e a capacidade de carga deve ser de aproximadamente 130 toneladas. Para tornar esse veículo de lançamento para a China, que provavelmente é a primeira economia do mundo, é fundamentalmente possível, a questão está no desejo político.

Penates nativos

O trabalho de criação de um veículo de lançamento extra pesado está em andamento conosco. Do foguete superpesado "Angara" não funcionará de forma alguma - o tamanho dos módulos é pequeno. Portanto, um possível programa lunar exigiria pelo menos 4 lançamentos. Isso não é muito eficaz, portanto o projeto do veículo de lançamento em módulos universais mais pesados está suspenso no ar há muito tempo. Além disso, as tecnologias do mais poderoso motor de foguete de propulsão líquida RD-170 estão bastante vivas no RD-171 para o foguete Zenit. Nos últimos vinte e cinco anos, a vida do Zenit foi envenenada por problemas políticos, e provavelmente acabou. Mas foguetes de uma dimensão semelhante, agora chamados Phoenix e Sunkar, parecem muito interessantes. Bloco de uma tonelada às 17,a versão em três blocos de 40 toneladas e a versão em cinco blocos com um grande passo de hidrogênio de 100 toneladas, em princípio, possibilitará a realização de um voo para a Lua com um lançamento da versão super pesada.

Porque

São necessários mísseis super-pesados? Eles têm uma vantagem única - a falta de necessidade de montar o navio na Lua ou em Marte com um grande número de lançamentos. Porém, historicamente, todos os veículos de lançamento superpesados perderam e seus projetos foram encerrados. Por que - é fácil de entender. Se você possui um caminhão de mineração, é claro que pode transportar centenas de toneladas de terra em uma única viagem, mas não será conveniente levá-lo ao trabalho todos os dias. Não funcionará para ganhar dinheiro com um foguete superpesado - os satélites em uma órbita geoestacionária, embora estejam crescendo, não o fazem rapidamente.

Sim, você diz, se um foguete extra-pesado aparecer, podemos lançar enormes satélites a dezenas de toneladas no GSO. Mas os foguetes superpesados voaram antes e durante sua vida muitas vezes longa, por algum motivo, nenhum deles sobreviveu ao contrato para um satélite como esse. Parece-me que haverá um desenvolvimento mais lento do que espasmódico. E isso significa que o foguete superpesado deve ser universal e poder ganhar dinheiro em uma versão mais leve.

O novo amanhecer dos gigantes