在Sergey Pavlovich Korolev的路上。 俄罗斯现代载人工程。 第2部分。火箭


待续。 第一部分

在这一部分中,我们将考虑执行月球任务。 为了简化任务,我决定只分解载人任务。

为了更好地了解当前的选择,让我们来看一堆旨在发送到月球但在地球轨道上的块。



这里介绍:载人航天器联合会,D块进入月球轨道和上层阶段(暂定为KVTK-2),这是将复合体送入月球所必需的。

如果用月球着陆器代替该韧带中的联合,则可以成功地将其运送到月球轨道。 好吧,在将它与“联邦”对接在月球轨道上之后,我们得到了一个成熟的复合体,供宇航员着陆。

而且,在这种情况下,我们正在遵循Sergei Pavlovich Korolev的道路。 尽管他没有被迫改用一次月球飞行计划,但很长一段时间以来,他一直在考虑多种连接的选择。 然后,一切都被方便地安排在H1火箭下方,承载能力为75吨。 当他们决定改用一次发射时,迫切需要将火箭推重到92吨,但是复杂的结构很难最终解决,质量有问题。

当前的俄语版本在某种程度上接近于Korolyov提案中的“方案2”。



科罗廖夫确信,未来应该朝这个方向发展,是在地球或月球轨道上进行的组装,而且这些元件将很快在轨道上组装-既可以通过分开的模块对接,也可以通过宇航员手动组装大型结构。 如果您看一下ISS,那么Korolev是绝对正确的。

然后,正是他在自动对接系统的开发上付出了很大的努力,克服了它在创建过程中遇到的强大阻力,由于这一点,我们在1967年有了类似的系统。 这是事实,不再需要单次登月任务! 例如,在美国,它仅出现在当前的2019年。

以下是科罗廖夫本人在1965年的一次类似讲话:

飞行前会议“日出2”的记录。

我们会在我们的时间回来。 我们认为,要飞往月球,就必须在地球轨道上建造一个重约90吨的复杂物体。 如何在那里交付? 例如,您可以在轨道上组装。 如果我们有一艘载重量为50吨的航母,则有可能在一次发射中将带有“ D”块的船发射到轨道上,将另一个发射块的加速块发射到轨道上,然后将它们停靠在轨道上,从而获得所需的复合体。

可以看出,在该实施例中,载体的最大承载能力由直板的最大质量决定。 在这种情况下,上一级。 如果质量较小,则理论上可以在地球轨道上加油,但是任务的总体复杂性已经成比例地增加,可靠性正在降低。

较小的介质价格较低,其他程序的需求较大。 因此,很长一段时间以来,我们一直在考虑仅与地球轨道对接的方案。 一个简单的事实打破了这种方案的优势:在哪里可以得到承载能力为45至50吨的运输船?

机库

我敢肯定,现在很多人都记得我们的“安加拉”运输船,由于设计的模块化,它刚刚许诺了相当大的载荷范围。
有时是她被任命为这份任命书的人。 一个例子:


左侧是带有“ D”块的“联合会”,然后是氢气增强块,将韧带带到月球。 显然,这是对接地球轨道的一种选择。las,这只是一个估计。 很快就知道,即使有一个特殊的舞台,安加拉A5也不适合于此。

不幸的是,这枚火箭是在非常困难的时期开始研制的,当时是根据某些限制做出许多决定的,而这些限制现在已经无关紧要了,结果远非理想。

安加拉运载火箭系列设计中模块化方法的主要思想是试图制造几个通用模块,从中收集不同有效载荷的运载工具。

相对而言,如果单模块火箭可以将一吨重的卫星送入轨道,那么通过连接三枚火箭,我们可以获得三吨,五枚火箭-五吨。 评估是有条件的,因为最好对每种介质都有最后一个阶段,但是在第一个近似值中,它显示了载波行。

这个想法不是新的,甚至不是独特的。 在安加拉(Angara)首次发射前很久,Delta-4便开始使用这种方法建造并进入太空,现在重型Falcon已被添加到这种航母上。

问题是为单模块媒体选择哪个特定尺寸? developing,开发Angara并不能以最佳方式解决此问题。 开发人员希望使用市场上所有可用的壁close来缩小火箭的尺寸,但要使用尽可能多的成品设备。 后来许多人设法进行了更改,但90年代设定的参数仍然保留。

结果是这样一行:“ Angara-A1”,“ Angara-A3”,“ Angara-A5”,“ Angara-A7”



如果最需要轻型Angara-1.2,并且重型Angara-A5可以根据需要从二手元件中组装,那就太好了! las,现在只需要Angara-A5:只有它才能在GSO发射等重要方向上完全取代Proton。 而且,它是最复杂的,并且制造起来比Proton昂贵得多。

我还记得关于第一个“ A5”外卖的悲惨评论(左边是Zenit运载工具用于比较)。


“嗯。 他们从真力时(Zenith)手中取下了一架RD-171,将其切成四部分,将其放在其块上,并从中组装了火箭。”
当然,根据技术规格,安加拉(Angara)比天顶(Zenith)更完美。 尤其是,泽尼特PN对应于具有三个引擎的“ A3”,但导弹的块数,周线图等等仍然不必要地复杂,这意味着可靠性较低。

更糟糕的是,“ A5”实际上是这种布局的最大可能介质。 看来最大的死角是“ A7”。 如果您想起几何图形,很容易理解,一个块上最多可以悬挂六个相同直径的块。 但是从技术上讲,这已经很难做到。 与第一阶段相比,中央单元太小。 如果查看上面的图,您将看到已经绘制了较大直径的中心块。 因此,这是没有统一的,我们需要从头开始开发一个中央单元。 由于关闭了A7项目,因此建议更换具有最后氢级的Angara-A5V LV,但它也无法满足登月载人飞行任务的需求。

联盟号5和超重型战车

实际上,这个想法是表面的。 如果我们开发通用介质但块大小不同,该怎么办? 如果可能的最小块具有最流行的“质子”尺寸,那是绝对理想的。 然后,当将模块组装成三个元素时,我们已经获得了66-69吨的地球轨道。 对于在地球轨道上的组装来说,这已经足够了。 而且,如果您将五个模块放在一起,就不必担心组装问题:所有内容都显示在一个开始,并且有一定的空白,这正是SpaceX在开发Falcon Heavy时所做的-他们选择了最受欢迎的运输工具并变得超重。

我们很清楚,还有安加拉的问题,因为它长期处于困境。 同时,我们经历了许多不同的研究项目,这些项目致力于在初始限制的框架内选择一种新的载体,在此期间考虑了许多不同的选择。 以下是一些以马克耶夫命名的购物中心的选项。



从中心到他们。 克鲁尼切娃。





此后,为了进行更详细的研究,从RSC Energia中选择了一个报价,在该报价中,单块火箭获得了Soyuz-5指数,其余所有火箭都在其高度统一的基础上进行了组装。 在第一阶段(五个侧面和中央),一堆六个区块为运载工具提供了约88吨的承载能力,而在上层阶段使用氢时,有效载荷增加到108吨。 这些选择本应直接将“联邦”和登陆舰带入月球,然后在轨道上对接。



早在2018年就考虑了此选项,当时决定增加基本版本的起始重量和承载能力。



联盟5号运载火箭仍然是基础,但侧挡板的数量从5个增加到6个,迫使更换了中央装置。 引擎从RD-171更改为RD-180。 粗略地讲,牵引力被改变了两次,这减少了侧面和中央花纹块之间的统一,但是,这种需求是由于该方案本身。 在此版本之后,基本版本的容量增加到100吨,并具有氢气上段装置-达到140吨。 这是该选项,于2019年4月结束时提出,并被采纳为基础。 这确实很重要,因为五个和六个块的选项在几何上有很大的不同,并且在开始设计发射台之前,您需要确切地知道将选择哪个。

在我们的现实中,应该提到一个警告。 事实是,天顶第一级的大小几乎是我们可以传送到太空港的最大大小。

多年来,关于将火箭和太空技术要素交付太空港提出了许多建议。 他们建议漂流在水上,通过轮式运输来运输,从而建立一个空气运输系统。 但是计划仍然保留在纸面上,重型飞机是另一个国家的财产,唯一可靠的方法是通过铁路交付。 货物尺寸有限制:3900毫米(不阻止来往交通)和4100停止。 “质子”的铭刻是4100毫米,天顶的铭刻是3900。您不能走很远。 也许Soyuz-5项目赢了,因为所有的街区都决定装进铁路轨距了。 如果您查看其他项目,您会看到直径较大的台阶,重介质的四米长确实很小。 我至少要五个。

很长一段时间以来,这种情况就很清楚了。 根据这些标准,还组装了Zenit火箭-特别是,他们研发了非常高效的RD-171发动机,该发动机最初计划用于新的航母。 las,他的推力开始限制单块式运输船的最大质量。

由于这些限制,Soyuz-5能够从Zenit拥有的12吨增加到17吨。尽管这并不可怕。 该介质恰好落在Soyuz-2(10吨)和Angara-A5(25吨)之间。 没有它,我们在可用的RF载波之间将步调太大。 Proton实施了某些欠载的那些负载也可以传递给它。 而且,如果我们设法维持海上发射,由于GPO / GSO发射点的地理位置更好,联盟号5甚至将绕过沃斯托奇尼的Angara-A5的有效载荷。

顺便说一句,如果我确定的话,那就是Soyuz-5肯定会在商定的2022年问世,甚至有可能发布。 已经创建了很多东西。 他们计划从天顶发射综合体的Baikonur发射,因此至少在第一次发射时不需要显着改变,不要忘记发射综合体占航天系统工作量的60%。 计划稍后在Vostochny建造Soyuz-5的发射场,这是建造超重型运载火箭的一部分。

也可以使用第一阶段的引擎,这通常是最困难的部分。 直径花了。 如果有什么问题,那就是第二级引擎。 the,在连续出版物中,我们没有合适的牵引力。 难道不把古老的RD-108当作太空时代的开始吗? 其余的都太弱或太强大。 例如,最好将RD-191放在较高的位置(基于RD-171的开发)。 统一是伟大的! 但是他的推力为200吨,大约需要100吨。

虽然计划将“联盟” 2第三阶段的经过重大改装的发动机放在第一位,但其高比冲动显然是行贿的。 但是,对于Soyuz而言,优化效果如此之好,以至于无法扩展较重的媒体。 最近,Energomash宣布恢复RD-120的生产。 该发动机位于真力时的第二阶段,先前曾在乌克兰生产。 他们很可能正在关注Soyuz-5,正在精确地恢复。 至少作为一种选择,如果沃罗涅日无法应付。

从图中可以看出,在Soyuz-5的基础上,已经可以收集88吨和108吨的超级拖拉机。 第一个用于通过刹车块向月球发射联邦飞船,第二个用于将登月飞船送入月球轨道。

为此我们还有什么,还需要创建什么? 应当指出,对于88吨的航母,所需的发动机已经可用或将在研制Soyuz-5的过程中出现。

首先是加速引擎RD-0146D。



基本型RD-0146没有飞,但通过了所有测试。 RD-0146D应该通过高比冲和反复接通来区别于基本版本。 如果实施,该发动机将成为氢氧类似物在比冲(470 s)方面的冠军。

这里唯一需要重新开发的发动机是140吨超牵引力的上级发动机。 RD-0150索引下的产品设计大约在五年前开始。

直到单个组件的开发为止,“联邦”所做的甚至更多。 您可以安排整个展览,以展示已做好的准备。 就像60年代美国太空总署(NASA)在阿波罗(Apollo)计划下组织的展览一样,无论是固定式或移动式,或是乘坐火车,最近都非常流行。 我认为,这样的展览对于普及这一领域将非常有用,因为现在几乎没有信息支持,如果Roscosmos做了这样的事情真的很棒。

当前发射时间表

现在,我将尝试描述我们的Lunar程序现在的样子。 目前是一种削减。 我认为,十年后看看所有这些精彩的计划会很有趣。

暂定2021-2024

联盟5号运载火箭的研制工作即将完成,拜科努尔宇宙飞船的首次发射正在进行中。 去年,“联合会”的型号被列为首批发射的PN(这不是问题),但今年似乎他们已经拧紧螺丝,并且已经说过“联合会”舰已经进行了发射,尽管是在测试版本中。 “国际联合会”的其中一项飞行有望由国际空间站进行。

同时,在沃斯托尼(Vostochny)上的Angara-A5和A5V IC的建设也将结束。 此外,他们计划将其用于月球,但方式特殊。 事实是,我们使用高层将其送入月球轨道的方法是好的,因为RB对放入该轨道的作用并不特别重要。 结果,有了“ A5B”的存在,我们只需花费很少的精力,就可以将“进展”送入月球轨道,接近飞往国际空间站的轨道。

此类“ Progress-L”的发射是我们为国际逍遥游月球台计划的一部分。 它们对于我们的计划不是很必要。 在特朗普最近宣布之后,美国登月计划的计划也发生了巨大变化。 五角大楼将是哪个版本,现在是否将成为一个大问题,而且,根据五角大楼关于禁止联合发射的最新声明,俄罗斯是否会与美国参与同一项目,这个问题更大。

同样在此期间,我们的自动任务Luna-25应该会飞行,如果幸运的话,Luna-26也应该飞行。 希望成功。

我相信在这些年里,一切都会相对接近我的预测。 我看不到陷阱。 许多硬件处于高度就绪状态。 特别是,首批“联盟” -5坦克的制造已经开始

问题是这些任务是否成功。 这取决于接下来会发生什么。

2024-2027

这些年来,应进行的主要工作是在沃斯托尼(Vostochny)太空港建造超重型火箭发射场。 同时,应该制定联邦和联盟5号的统计数据,如果我们认真地把目光放在月球上,应该开始着陆模块的开发。 也许这是唯一没有明显变化的元素。

即使在这段时间里,我们在Angara上也启动了通往Getvey的网关模块,可能还有Progress-L,但是,正如我在上面所写的,现在看来,即使在美国,他们也不知道该站将使用的版本。

好吧,如果先前的成功,月球自动车辆可能会多次着陆。

2028-2032

在十年中,我们只需要完成建造新的发射场并开始飞向月球。就个人而言,我真的很想看到这一点。我希望尽管计划将被推迟(它们总是被转移),但它们仍将成功实施。

十年后,我们肯定会知道。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN457308/


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