Para ser continuado. Primeira parte aquiNesta parte, consideraremos nossa missão na lua. Para simplificar a tarefa, decidi desmontar apenas missões tripuladas.
Para entender melhor a opção atual, vejamos um monte de blocos projetados para serem enviados à Lua, mas na órbita da Terra.
Aqui são apresentados: a Federação de naves tripuladas, bloco D para entrar na órbita da lua e no estágio superior (provisoriamente KVTK-2), necessário para enviar o complexo para a lua.
Se você substituir a Federação neste ligamento por uma sonda lunar, ela poderá ser entregue com sucesso na órbita da lua. Bem, depois de encaixá-lo na órbita lunar com a "Federação", temos um complexo completo para o pouso dos astronautas.
Além disso, é nesse caso que estamos seguindo o caminho de Sergei Pavlovich Korolev. Embora ele não tenha sido forçado a mudar para um plano de voo de lançamento único para a lua, ele considerou opções com várias conexões por um longo tempo. Então tudo foi convenientemente organizado sob o foguete H1, com uma capacidade de carga de 75 toneladas. Quando eles decidiram mudar para um lançamento, era urgente forçar o foguete para 92 toneladas, e ainda assim o complexo era muito difícil de amarrar até o fim, havia problemas com a massa.
A versão russa atual está parcialmente próxima do "Esquema 2" das propostas de Korolyov.
Korolev tinha certeza de que era a assembléia em órbita da Terra ou da Lua que o futuro deveria estar nessa direção, e que os elementos logo seriam reunidos em órbita - tanto atracando de módulos separados quanto pela montagem manual de estruturas de grande porte pelos astronautas. Se você olhar para a ISS, Korolev estava absolutamente certo.
Foi ele quem se esforçou muito no desenvolvimento de sistemas de acoplamento automático, superando a poderosa resistência durante sua criação, graças à qual tínhamos um sistema semelhante em 1967. Esse é o fato de que era para a missão lunar de lançamento único que não era mais necessária! Por exemplo, nos Estados Unidos, ele apareceu apenas no atual ano de 2019.
Aqui está o que o próprio Korolev disse em uma ocasião semelhante em 1965:
Registro da conferência pré-vôo "Sunrise-2".Voltaremos em nosso tempo. Determinamos que, para um voo para a lua, é necessário ter um complexo pesando cerca de 90 toneladas na órbita da Terra. Como entregá-lo lá? Você pode, por exemplo, montar em órbita. Se tivéssemos uma transportadora com capacidade de carga de 50 toneladas, seria possível lançar um navio com o bloco “D” em órbita com um lançamento, um bloco acelerador com outro, e atracar em órbita, obtendo o complexo desejado.
É visto que nesta modalidade, a capacidade máxima de transporte do transportador é determinada pela massa máxima da barra de chocolate. Nesse caso, o estágio superior. Se a massa é menor, em teoria é possível reabastecer na órbita da Terra, mas a complexidade geral da missão já está crescendo desproporcionalmente e a confiabilidade está diminuindo.
Um meio menor tem um preço mais baixo e uma demanda maior em outros programas. Por causa disso, durante muito tempo, estávamos considerando apenas um esquema com uma atracação na órbita da Terra. As vantagens desse esquema foram quebradas por um simples fato: onde posso obter uma transportadora com capacidade de carga de 45 a 50 toneladas?
HangarEstou certo de que agora muitos se lembraram do nosso transportador "Angara", que prometeu uma gama bastante grande de cargas devido à modularidade do design.
E era ela quem às vezes era pintada neste compromisso. Um exemplo:
Logo à esquerda está a "Federação" com o bloco "D" e, em seguida, o bloco auxiliar de hidrogênio para trazer o ligamento para a lua. Obviamente, uma opção para atracar na órbita da Terra. Infelizmente, isso foi apenas uma estimativa. Logo ficou claro que o Angara-A5, mesmo com uma etapa especial, não era adequado para isso.
Infelizmente, este foguete começou a se desenvolver em um momento muito difícil, quando muitas decisões foram tomadas com base em certas restrições, que agora são de pouca relevância, e se mostraram muito longe do ideal.
A idéia principal de uma abordagem modular no projeto da família de veículos de lançamento Angara era tentar criar vários módulos universais para coletar transportadoras de diferentes cargas úteis.
Em termos relativos, se um foguete de módulo único pode colocar uma tonelada em órbita, conectando três foguetes, obtemos três toneladas, cinco foguetes - cinco toneladas. A avaliação é condicional, pois é melhor ter o último estágio para cada meio, mas em uma primeira aproximação mostra a linha de transportadoras.
A ideia não é nova nem única. Muito antes do primeiro lançamento de Angara, o Delta-4 voou para o espaço, construído usando essa abordagem, e agora o Falcon pesado foi adicionado a essas transportadoras.
O problema é qual dimensão específica escolher para a mídia de módulo único? Infelizmente, esse problema não foi resolvido da melhor maneira no desenvolvimento do Angara. Os desenvolvedores queriam fechar o tamanho do foguete com todos os nichos disponíveis no mercado, mas usar o máximo possível de equipamentos acabados. Muito mais tarde, conseguiu mudar, mas os parâmetros estabelecidos nos anos 90 permaneceram.
O resultado foi uma linha: "Angara-A1", "Angara-A3", "Angara-A5", "Angara-A7"
Seria bom se a luz Angara-1.2 fosse a mais exigida e a pesada Angara-A5 pudesse ser montada sob demanda a partir de elementos usados! Infelizmente, apenas Angara-A5 é agora muito mais necessário: somente ele pode substituir completamente o Proton em uma direção tão importante quanto os lançamentos no GSO. Além disso, é o mais complexo e até agora muito mais caro de fabricar do que o Proton.
Lembro-me bem dos tristes comentários sobre a primeira retirada “A5” (à esquerda é o veículo de lançamento do Zenit para comparação).
“Eh. Eles pegaram um RD-171 do Zenith, o serraram em quatro partes, os colocaram em seu bloco e montaram um foguete a partir deles. ”
Obviamente, de acordo com as especificações técnicas, o Angara é muito mais perfeito que o Zenith. Em particular, o Zenit PN corresponde ao "A3" com três motores, mas ainda assim o míssil é desnecessariamente complexo em termos de número de blocos, diagrama de seqüências e muito mais, o que significa e menos confiável.
O que é pior, o “A5” é praticamente o meio máximo possível para esse layout. Parece que o máximo stalby "A7". Se você recordar a geometria, é fácil entender que um máximo de seis blocos do mesmo diâmetro podem ser pendurados em um bloco. Mas tecnicamente isso já é difícil de fazer. A unidade central é muito pequena em comparação com o primeiro estágio. Se você observar o diagrama acima, verá que o bloco central já está desenhado com um diâmetro maior. Portanto, não há unificação e precisamos desenvolver uma unidade central a partir do zero. Por causa do fechamento do projeto A7, o Angara-A5V LV com o último estágio de hidrogênio foi proposto para substituição, mas também fica aquém da carga necessária para missões tripuladas lunares.
Soyuz-5 e transportadora super pesadaNa verdade, a ideia está na superfície. E se desenvolvermos um meio universal, mas com um bloco de tamanho diferente? É absolutamente ideal se o menor bloco possível tivesse a dimensão "Proton" - como o mais popular. Então, ao montar os módulos, digamos, em três elementos, já temos 66-69 toneladas em órbita da Terra. Para montagem na órbita da Terra, isso já é suficiente. E se você montar cinco módulos, não precisará se preocupar com a montagem: tudo será exibido de uma só vez, com uma margem. Foi exatamente o que a SpaceX fez ao desenvolver o Falcon Heavy - eles pegaram a transportadora mais popular e ficaram superpesados.
Ficou claro para nós, assim como os problemas dos Angara, por causa dos quais ficou no limbo por tanto tempo. Ao mesmo tempo, passamos por muitos projetos de pesquisa diferentes dedicados à escolha de uma nova transportadora dentro do quadro das restrições iniciais, durante o qual muitas opções diferentes foram consideradas. Aqui estão algumas das opções do shopping com o nome de Makeev.
Aqui do centro para eles. Khrunicheva.
Depois disso, para um estudo mais detalhado, foi selecionada uma oferta da RSC Energia, onde um foguete de bloco único recebeu o índice Soyuz-5, e todo o resto foi montado em sua base com um alto nível de unificação. Um grupo de seis blocos no primeiro estágio (cinco laterais e centrais) forneceu ao transportador uma capacidade de carga de cerca de 88 toneladas e, ao usar hidrogênio no estágio superior, a carga útil aumentou para 108 toneladas. Essas opções deveriam trazer diretamente a "Federação" e o navio de aterrissagem para a Lua, seguidas de atracação em órbita.
Essa opção foi considerada em 2018, quando foi decidido aumentar o peso inicial e a capacidade de carga da versão básica.
O veículo de lançamento Soyuz-5 ainda permaneceu a base, mas um aumento no número de blocos laterais de cinco para seis obrigou a unidade central a ser alterada. O mecanismo foi alterado de RD-171 para RD-180. Grosso modo, a tração foi alterada duas vezes, o que reduziu a unificação entre os blocos lateral e central, no entanto, essa necessidade ocorreu devido ao próprio esquema. Após esta versão, a capacidade da versão básica aumentou para 100 toneladas e, com um estágio superior de hidrogênio - até 140 toneladas. Era essa opção, dublada no final de abril de 2019, e foi adotada como base. Este é realmente um ponto importante, pois as opções para cinco e seis blocos são muito diferentes geometricamente e, antes de começar a projetar o complexo de lançamento, você precisa saber exatamente qual será selecionado.
Em nossas realidades, há uma ressalva que deve ser mencionada. O fato é que um estágio do tamanho do primeiro estágio do Zenith é quase o tamanho máximo possível que podemos oferecer ao espaçoporto.
Ao longo dos anos, muitas sugestões foram feitas sobre a entrega de elementos de tecnologia espacial e de foguetes para os espaçoporto. Eles sugeriram rafting na água, entregando por transporte com rodas, criando um sistema de entrega de ar. Mas os planos continuavam no papel, aviões pesados eram propriedade de outro estado e a única maneira confiável era a entrega por via férrea. Existem restrições quanto às dimensões da carga: 3900 mm sem parar o tráfego e 4100 com uma parada. "Proton" foi inscrito em 4100 mm, Zenith em 3900. Você não pode andar muito. Talvez o projeto Soyuz-5 tenha vencido porque todos os blocos decidiram entrar no medidor da ferrovia. Se você olhar para outros projetos, verá etapas com grandes diâmetros.Quatro metros para mídia pesada são realmente pequenos. Eu gostaria de pelo menos cinco.
Isso ficou claro por um longo tempo. Com base nesses critérios, o foguete Zenit também foi montado - em particular, eles desenvolveram um motor RD-171 muito eficiente, originalmente planejado para uma nova transportadora. Infelizmente, seu impulso começou a limitar a massa máxima de um transportador de bloco único.
Como resultado dessas restrições, a Soyuz-5 conseguiu aumentar de 12 toneladas, que o Zenit tinha, para 17. Embora isso não seja tão assustador. Esse meio caiu exatamente entre Soyuz-2 (10 toneladas) e Angara-A5 (25 toneladas). Sem ele, teríamos um passo muito grande entre as operadoras de RF disponíveis. As cargas que com uma certa subcarga foram implementadas pelo Proton também podem ser transferidas para ele. Além disso, se conseguirmos manter o lançamento no mar, o Soyuz-5 ignorará a carga útil do Angara-A5 de Vostochny, devido à melhor geografia do ponto de lançamento no GPO / GSO.
A propósito, se tenho certeza disso, é que o Soyuz-5 será definitivamente criado e, possivelmente, até lançado no ano acordado de 2022. Já há muito a criar. Eles planejam lançá-lo a partir de Baikonur, a partir do complexo de lançamento Zenith, para que, pelo menos nos primeiros lançamentos, não precise ser visivelmente alterado.Não devemos esquecer que o complexo de lançamento representa até 60% do trabalho no sistema de foguetes espaciais. O complexo de lançamento em Vostochny para Soyuz-5 está planejado para ser criado posteriormente, como parte da construção de uma transportadora super pesada.
O mecanismo do primeiro estágio também está disponível, e essa é geralmente a parte mais difícil. O diâmetro é gasto. Se algo pode ser um problema, é com um mecanismo de segundo estágio. Entre os seriais, infelizmente, não temos tração adequada. Não coloque o antigo RD-108 do início da era espacial? O resto é muito fraco ou muito poderoso. Por exemplo, seria bom colocar o RD-191 no estágio superior (desenvolvimento baseado no RD-171). Grande seria a unificação! Mas ele tem um empuxo de 200 toneladas e são necessárias cerca de 100.
Embora esteja planejado colocar um motor fortemente modificado do terceiro estágio do Soyuz-2 na etapa superior, seu alto impulso específico claramente suborna. Mas é tão bem otimizado para a Soyuz que é pouco dimensionado para mídias mais pesadas. Recentemente, foi anunciado sobre a restauração pela Energomash da produção do RD-120. Este motor estava no segundo estágio do Zenith e foi produzido anteriormente na Ucrânia. Pode ser que eles estejam se recuperando precisamente de olho no Soyuz-5. Pelo menos como uma opção, se Voronezh não pode lidar.
Como pode ser visto no diagrama, com base no Soyuz-5, já é possível coletar super-tratores de 88 e 108 toneladas. O primeiro por lançar um bloco da Federação na Lua com um freio, o segundo por enviar um navio de pouso lunar para a órbita da Lua.
O que mais temos para isso e o que precisa ser criado? Note-se que, para uma transportadora de 88 toneladas, os motores necessários já estão disponíveis ou aparecerão no processo de desenvolvimento do Soyuz-5.
Primeiro de tudo, é o mecanismo de aceleração RD-0146D.
O RD-0146 básico não voou, mas passou em todos os testes. O RD-0146D deve ser diferenciado da versão básica por um impulso específico alto e pela ativação repetida. Se implementado, esse mecanismo se tornará o campeão em impulso específico (470 s) entre análogos oxigênio-hidrogênio.
O único motor que precisa ser desenvolvido aqui do zero é o motor de estágio superior para super tração de 140 toneladas. O design do produto com o índice RD-0150 começou há cerca de cinco anos.
Ainda mais foi feito para a "Federação", até o desenvolvimento de componentes individuais. Você pode organizar uma exposição inteira para mostrar o que está pronto. Como as exposições organizadas pela NASA nos anos 60 no âmbito do programa Apollo, seja ele estacionário ou móvel, de trem - recentemente ele está na moda. Na minha opinião, essa exposição seria muito útil para popularizar essa área, já que praticamente não há suporte informativo agora, seria realmente ótimo se o Roscosmos fizesse algo assim.
Agenda de Lançamento AtualAgora vou tentar descrever como é o nosso programa lunar agora. Uma espécie de corte no momento. Eu acho que será interessante olhar para todos esses planos maravilhosos em dez anos.
Provisoriamente 2021-2024O desenvolvimento do veículo de lançamento Soyuz-5 está prestes a ser concluído e seus primeiros lançamentos a partir do Cosmódromo de Baikonur estão em andamento. No ano passado, o modelo da "Federação" foi listado como o PN dos primeiros lançamentos (o que não foi um problema), mas este ano parece que eles apertaram os parafusos e já dizem que os lançamentos ocorrerão já com o navio "Federação", embora em uma versão de teste . Um dos vôos da "Federação" promete ser realizado pela ISS.
Ao mesmo tempo, a construção dos ICs Angara-A5 e A5V em Vostochny está terminando. Além disso, eles planejavam usá-lo para a lua, mas de uma maneira peculiar. O fato é que nosso método de entrega à órbita da Lua usando o estágio superior é bom porque a RB não é particularmente importante o que colocar nessa órbita. Como resultado, com a presença de “A5B”, com relativamente pouco esforço, seremos capazes de entregar “Progressos” em órbita da Lua, próximos daqueles que voam para a ISS.
Lançamentos desse tipo "Progress-L" foram realizados como parte de nossas propostas para a estação lunar Getaway internacional. Eles não são muito necessários para nossos planos. Após o recente anúncio de Trump, os planos para o programa lunar americano também mudaram drasticamente. Em que versão será a estação lunar e se será, a grande questão agora é: além disso, se a Rússia participará do mesmo projeto com a América, à luz das últimas declarações do Pentágono sobre a proibição de cooperação durante lançamentos conjuntos, a questão é ainda maior.
Também durante esse período, nossa missão automática Luna-25 deve voar, e se você tiver sorte, Luna-26. Espero ter sucesso.
Estou certo de que nestes anos tudo estará relativamente próximo da minha previsão. Não vejo armadilhas. Muito hardware está em um alto grau de prontidão. Em particular, a fabricação de tanques do primeiro Soyuz-5 já
começouA questão é o sucesso dessas missões. Depende do que acontecerá a seguir.
2024-2027O principal trabalho que deve ser realizado durante esses anos é a construção de um complexo de lançamento de foguetes superpesado no espaçoporto de Vostochny. Paralelamente, as estatísticas da Federação e da Soyuz-5 devem ser desenvolvidas e, se focarmos seriamente na Lua, o desenvolvimento do módulo de pouso deverá começar. Talvez este seja o único elemento que não está visivelmente se movendo.
Mesmo nesse período, houve um lançamento no Angara de nosso módulo de gateway para Getvey e, possivelmente, Progress-L, mas, como escrevi acima, agora parece que mesmo nos EUA eles não sabem em que versão a estação estará.
Bem, novamente, vários desembarques de veículos automáticos lunares são possíveis se os anteriores forem bem sucedidos.
2028-2032Dez anos depois, nós apenas temos que terminar de construir um novo complexo de lançamento e começar a voar para a lua. Pessoalmente, eu realmente gostaria de ver isso. Espero que, embora os planos sejam adiados (sempre transferidos), eles sejam implementados com sucesso.
Em dez anos teremos certeza.