Ngành công nghiệp vũ trụ là một trong những ngành công nghệ cao nhất, và trạng thái của nó phần lớn đặc trưng cho mức độ phát triển chung của ngành công nghiệp và công nghệ trong nước. Những thành tựu vũ trụ hiện có của Nga hầu hết dựa trên những thành tựu của Liên Xô. Vào thời điểm Liên Xô sụp đổ, khả năng của Liên Xô và Hoa Kỳ trong không gian gần như tương đương nhau. Sau đó, tình hình với các phi hành gia ở Liên bang Nga bắt đầu xấu dần đi.
Ngoài các dịch vụ đưa các phi hành gia Mỹ lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), vốn phát sinh do Hoa Kỳ từ chối chương trình Tàu con thoi đắt đỏ, Nga còn thua kém Hoa Kỳ về mọi mặt: thực tế là không có. thành công các dự án khoa học lớn có thể so sánh với việc điều động tàu lượn, triển khai kính thiên văn quỹ đạo hoặc bằng cách gửi tàu vũ trụ đến các vật thể ở xa trong hệ mặt trời. Sự phát triển nhanh chóng của các công ty thương mại tư nhân đã khiến thị phần của Roskosmos trên thị trường phóng vào không gian giảm đáng kể. Động cơ RD-180 của Nga cung cấp cho Hoa Kỳ sẽ sớm thay thế BE-4 của Mỹ từ Blue Origin.
Khả năng cao, trong năm tới, Mỹ sẽ từ chối dịch vụ "taxi vũ trụ" của Nga, sau khi đã hoàn thành các cuộc thử nghiệm tàu vũ trụ có người lái của mình (ba tàu vũ trụ có người lái đang được phát triển đồng thời).
Điểm liên lạc cuối cùng giữa Hoa Kỳ và Nga là ISS, sắp kết thúc. Nếu bất kỳ dự án trong nước hoặc quốc tế nào có sự tham gia của Nga không được thực hiện, việc các phi hành gia Nga ở lại quỹ đạo sẽ trở nên vô cùng nghiêm trọng.
Xu hướng chính được thiết lập, trong tương lai gần sẽ dẫn đến việc giảm đáng kể chi phí phóng trọng tải lên quỹ đạo, là tạo ra các tên lửa có thể tái sử dụng. Ở một mức độ nào đó, điều này đã và đang xảy ra: mục tiêu đã nêu của SpaceX là giảm chi phí phóng hàng hóa lên quỹ đạo xuống mười lần và hiện tại có thể giảm giá xuống khoảng một lần rưỡi.
Cần hiểu rằng tên lửa tái sử dụng ở dạng hiện tại (với sự quay trở lại của giai đoạn đầu) đang ở giai đoạn phát triển ban đầu. Đánh giá theo sự quan tâm của các công ty thương mại khác theo hướng này, hướng đi có thể được coi là cực kỳ hứa hẹn. Một bước đột phá theo hướng này có thể là sự xuất hiện của phương tiện phóng hai giai đoạn (LV) BFR với khả năng tái sử dụng đầy đủ của cả hai giai đoạn và độ tin cậy của chuyến bay dự kiến ở cấp độ của các máy bay hiện đại.
Ngành công nghiệp vũ trụ Nga cũng có một số dự án về các phương tiện phóng có thể tái sử dụng với các mức độ phức tạp khác nhau.
Baikal
Một trong những dự án tên lửa tái sử dụng được xúc tiến tích cực nhất là Baikal-Angara. Mô-đun đầy hứa hẹn "Baikal" là bộ gia tốc có thể tái sử dụng (MRU) trong giai đoạn đầu của phương tiện phóng Angara, được phát triển tại GKNPTs im. Khrunichev.
Tùy thuộc vào loại tên lửa (hạng nhẹ, hạng trung, hạng nặng), nên sử dụng một, hai hoặc bốn tên lửa đẩy Baikal có thể tái sử dụng. Trong phiên bản hạng nhẹ của nó, trên thực tế, máy gia tốc Baikal là giai đoạn đầu tiên, mang khái niệm tên lửa Angara trong phiên bản này gần hơn với khái niệm Falcon-9 từ SpaceX.
Một tính năng của máy gia tốc có thể tái sử dụng "Baikal" là việc quay trở lại được thực hiện bằng máy bay. Sau khi dỡ hàng, "Baikal" mở một cánh quay ở phần trên của thân tàu và hạ cánh xuống sân bay, đồng thời có thể thực hiện cơ động ở khoảng cách 400 km.
Thiết kế này đã bị chỉ trích là phức tạp hơn và có khả năng kém hiệu quả hơn so với phương pháp trồng cây thẳng đứng được sử dụng trong các dự án ở nước ngoài. Theo Roskosmos, mô hình hạ cánh ngang là cần thiết để đảm bảo khả năng quay trở lại bãi phóng, nhưng khả năng tương tự đã được tuyên bố đối với phương tiện phóng BFR. Và các chặng đầu tiên của phương tiện phóng Falcon-9 cách bãi phóng không quá 600 km, tức là các bãi hạ cánh dành cho chúng có thể dễ dàng trang bị ở khoảng cách tương đối ngắn so với vũ trụ.
Một nhược điểm khác của concept xe phóng Baikal MRU + Angara có thể coi là ở phiên bản hạng trung và hạng nặng chỉ có xe tăng tốc quay trở lại, mất giai đoạn đầu (bộ phận trung tâm) của xe phóng. Và việc hạ cánh cùng lúc 4 MRU khi phóng xe phóng phiên bản hạng nặng có thể gây khó khăn.
Trong bối cảnh xây dựng dự án Baikal-Angara, những tuyên bố của nhà thiết kế chung về tên lửa Angara, Alexander Medvedev, trông thật kỳ lạ. Theo ý kiến của ông, tên lửa có thể hạ cánh với sự hỗ trợ của động cơ phản lực trên các giá đỡ có thể thu vào, giống như phương tiện phóng Falcon-9. Việc trang bị thêm các giai đoạn đầu của phương tiện phóng Angara-A5V và Angara-A3V với hỗ trợ hạ cánh, hệ thống kiểm soát hạ cánh, hệ thống bảo vệ nhiệt bổ sung và nhiên liệu bổ sung sẽ làm tăng trọng lượng của chúng khoảng 19%. Sau khi sửa đổi, Angara-A5V sẽ có thể rút 26-27 tấn khỏi vũ trụ Vostochny, chứ không phải 37 tấn như trong phiên bản một lần. Nếu dự án này được thực hiện, chi phí nâng hàng bằng "Angara" sẽ giảm 22-37%, trong khi số lần phóng tối đa cho phép của các giai đoạn đầu tiên của phương tiện phóng không được chỉ ra.
Xem xét các tuyên bố của đại diện Roscosmos về khả năng tạo ra một phương tiện phóng Soyuz-7 hợp tác với S7 Space trong một phiên bản có thể tái sử dụng, có thể kết luận rằng dự án về một phương tiện phóng có thể tái sử dụng cuối cùng vẫn chưa được quyết định ở Nga. Tuy nhiên, dự án Baikal MRU đang dần được hoàn thiện. Nhà máy chế tạo máy thử nghiệm được đặt tên theo V. M. Myasishchev đang tham gia vào quá trình phát triển của nó. Một chuyến bay ngang thử nghiệm của người biểu tình được lên kế hoạch vào năm 2020, sau đó sẽ đạt được tốc độ khoảng 6,5 m. Trong tương lai, MRU sẽ được phóng từ khinh khí cầu, từ độ cao 48 km.
Soyuz-7
Vào tháng 9 năm 2018, Igor Radugin, Phó Tổng thiết kế thứ nhất - Thiết kế trưởng các phương tiện phóng của Tập đoàn Tên lửa và Không gian Energia, người đã lãnh đạo việc phát triển phương tiện phóng Soyuz-5 mới của Nga và tên lửa siêu nặng Yenisei, đã rời khỏi vị trí của mình và đã đi làm. đến công ty tư nhân S7 Space. Theo ông, S7 Space có kế hoạch tạo ra tên lửa Soyuz-7 dựa trên tên lửa sử dụng một lần Soyuz-5 đang được phát triển bởi Roscosmos, đây là sự kế thừa tư tưởng cho tên lửa Zenit thành công của Liên Xô.
Giống như tên lửa Falcon-9, phương tiện phóng Soyuz-7 được lên kế hoạch quay trở lại giai đoạn đầu sử dụng cơ động tên lửa và hạ cánh thẳng đứng sử dụng động cơ tên lửa. Nó được lên kế hoạch phát triển một phiên bản Soyuz-7SL cho nền tảng Sea Launch. Nó được lên kế hoạch sử dụng động cơ RD-171 đã được kiểm chứng (nhiều khả năng là động cơ cải tiến RD-171MV) làm động cơ Soyuz-7 LV, có thể tái sử dụng tối đa 20 lần (10 lần bay và 10 lần đốt cháy). S7 Space có kế hoạch thực hiện sự phát triển của mình trong vòng 5-6 năm. Hiện tại, phương tiện phóng Soyuz-7 có thể được coi là dự án thực tế nhất về phương tiện phóng tái sử dụng ở Nga.
Teia
Công ty "Lin Industrial" đang thiết kế một tên lửa quỹ đạo siêu nhỏ "Teia", được thiết kế để cất cánh đến ranh giới không gian có điều kiện là 100 km và sau đó quay trở lại.
Bất chấp những đặc điểm khiêm tốn của dự án, nó có thể cung cấp những công nghệ cần thiết để tạo ra một phương tiện phóng với các đặc tính cao hơn trong tương lai, đặc biệt là vì Lin Industrial đang đồng thời thực hiện dự án về phương tiện phóng siêu nhỏ dùng một lần Taimyr.
Vương miện
Một trong những dự án sáng tạo và thú vị nhất có thể được coi là tên lửa hạ cánh và cất cánh thẳng đứng một tầng có thể tái sử dụng "Korona", được phát triển bởi Trung tâm Tên lửa Nhà nước (GRTs) mang tên V. I. Makeev từ năm 1992 đến 2012. Khi dự án phát triển, nhiều biến thể của phương tiện phóng Korona đã được cân nhắc cho đến khi hình thành phiên bản cuối cùng tối ưu nhất.
Phiên bản cuối cùng của phương tiện phóng Korona được thiết kế để phóng vật nặng 6-12 tấn lên quỹ đạo trái đất thấp với độ cao khoảng 200-500 km. Khối lượng phóng của phương tiện phóng được giả định nằm trong khoảng 280-290 tấn. Động cơ được cho là sử dụng động cơ tên lửa đẩy chất lỏng không khí hình nêm (LRE) trên cặp nhiên liệu hydro + oxy. Khả năng bảo vệ nhiệt được cải thiện của tàu vũ trụ quay quanh quỹ đạo "Buran" được cho là sẽ được sử dụng làm bảo vệ nhiệt.
Hình dạng hình nón đối xứng trục của thân tàu có tính khí động học tốt khi di chuyển ở tốc độ cao, giúp phương tiện phóng Korona có thể hạ cánh tại điểm phóng. Điều này giúp cho việc phóng Korona LV từ các giàn khoan trên đất liền và ngoài khơi đều có thể thực hiện được. Khi đi xuống các tầng trên của khí quyển, phương tiện phóng sẽ thực hiện phanh và điều động khí động học, và ở giai đoạn cuối, khi đến gần bãi hạ cánh, nó quay về phía sau và hạ cánh bằng động cơ tên lửa trên bộ giảm xóc tích hợp. Có lẽ, phương tiện phóng Korona có thể được sử dụng tới 100 lần, với việc thay thế các bộ phận cấu trúc riêng lẻ sau mỗi 25 chuyến bay.
Theo nhà phát triển, sẽ mất khoảng 7 năm và 2 tỷ USD để bước vào giai đoạn vận hành thử nghiệm, không quá nhiều cho khả năng có được một khu phức hợp mang tính cách mạng như vậy.
Hiện tại, GRTs chúng. Makeev có thể được coi là một trong những doanh nghiệp có năng lực nhất trong lĩnh vực chế tạo tên lửa, công ty vẫn giữ được tiềm năng nhiều nhất có thể sau khi Liên Xô sụp đổ. Chính họ là người đã tạo ra một trong những tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (ICBM) hiệu quả nhất, Sineva, và họ được giao trọng trách chế tạo ICBM Sarmat, thứ sẽ thay thế tên lửa Satan nổi tiếng. Việc hoàn thành chế tạo ICBM Sarmat vào năm 2020-2021 mở ra cơ hội thu hút SRC được đặt tên theo Makeev cho các dự án không gian.
Nói về những thiếu sót của dự án Korona, có thể giả định rằng đây chủ yếu là nhu cầu tạo ra một cơ sở hạ tầng để cung cấp và lưu trữ hydro lỏng, cũng như tất cả các vấn đề và rủi ro liên quan đến việc sử dụng nó. Có thể giải pháp tốt nhất là từ bỏ sơ đồ một giai đoạn của phương tiện phóng Korona và thực hiện một tổ hợp hai giai đoạn sử dụng nhiên liệu mêtan hoàn toàn có thể tái sử dụng. Ví dụ, trên cơ sở động cơ ôxy-mêtan được phát triển RD-169 hoặc các sửa đổi của nó. Trong trường hợp này, giai đoạn đầu tiên có thể được sử dụng riêng biệt để đưa một trọng tải cụ thể lên độ cao khoảng 100 km.
Mặt khác, không thể tránh khỏi hydro lỏng, làm nhiên liệu cho tên lửa. Trong nhiều dự án, tùy thuộc vào giai đoạn đầu tiên sử dụng khí mê-tan hay dầu hỏa, động cơ hydro-oxy được sử dụng trong giai đoạn thứ hai. Trong bối cảnh này, thích hợp để gọi lại động cơ ba thành phần, ví dụ, là động cơ ba thành phần hai chế độ RD0750 do Phòng thiết kế tự động hóa hóa học (KBKhA) phát triển. Ở chế độ đầu tiên, động cơ RD0750 chạy bằng oxy và dầu hỏa với việc bổ sung 6% hydro, ở chế độ thứ hai - trên oxy và hydro. Một động cơ như vậy cũng có thể được thực hiện cho sự kết hợp hydro + metan + oxy, và có thể điều này sẽ trở nên đơn giản hơn so với phiên bản sử dụng dầu hỏa.
Baikal-Angara, Soyuz-7 hay Korona?
Dự án nào trong số những dự án này có thể là tên lửa tái sử dụng đầu tiên của Nga? Dự án Baikal-Angara, mặc dù nổi tiếng, có thể được coi là kém thú vị nhất. Thứ nhất, sự ồn ào trong thời gian dài với các phương tiện phóng "Angara" đã để lại dấu ấn của nó, và thứ hai, khái niệm đưa MRU trở lại bằng đường hàng không cũng đặt ra nhiều câu hỏi. Nếu chúng ta nói về lựa chọn dễ dàng, khi MRU thực sự là giai đoạn đầu tiên, thì nó đã đi đến đâu, nhưng nếu chúng ta nói về các lựa chọn trung bình và nặng với hai / bốn MRU và sự mất mát của giai đoạn đầu tiên và thứ hai, thì ý tưởng sẽ rất lạ. Các cuộc thảo luận về việc hạ cánh thẳng đứng của phương tiện phóng "Angara" có thể sẽ vẫn như vậy, hoặc sẽ thành hiện thực khi phần còn lại của thế giới đã bay trên phản trọng lực hoặc phản vật chất.
Việc tạo ra một phiên bản có thể tái sử dụng của phương tiện phóng Soyuz-7 do công ty tư nhân S7 Space hợp tác với Roskosmos có vẻ lạc quan hơn, đặc biệt vì phương tiện phóng siêu nặng dự kiến Yenisei sẽ được chế tạo trên cùng một động cơ, có khả năng cho phép chuyển các công nghệ "có thể tái sử dụng" cho nó. … Tuy nhiên, nhớ về sử thi với "Yo-mobile", và dự án này có thể đi vào thùng rác của lịch sử. Một vấn đề khác là việc sử dụng ban đầu động cơ dầu hỏa trong các dự án phóng tàu Soyuz-5, Soyuz-7 và Yenisei. Lợi thế và triển vọng của khí mê-tan làm nhiên liệu tên lửa là rõ ràng, và cần phải tập trung nỗ lực vào việc chuyển đổi sang công nghệ này - tạo ra động cơ tên lửa mê-tan có thể tái sử dụng, thay vì tạo ra khí ô-xy "mạnh nhất thế giới" tiếp theo. -động cơ dầu hỏa, sẽ không còn được sử dụng trong vòng 5-10 năm nữa …
Dự án "Crown" trong tình huống này có thể được xem như một "con ngựa ô". Như đã đề cập ở trên, SRC họ. Makeeva có năng lực cao và với nguồn vốn phù hợp, họ có thể tạo ra một phương tiện phóng một giai đoạn hoặc hai giai đoạn có thể tái sử dụng trong giai đoạn từ năm 2021 đến năm 2030, sau khi hoàn thành công việc trên ICBM Sarmat. Trong tất cả các phương án khả thi, dự án Korona có khả năng trở thành dự án sáng tạo nhất, có khả năng tạo nền tảng cho các thế hệ phương tiện phóng tiếp theo.
Sự xuất hiện của phương tiện phóng Falcon-9 có thể tái sử dụng cho thấy một cuộc chiến tranh giành không gian mới đã bắt đầu, và chúng ta đã nhanh chóng tụt lại phía sau trong trận chiến này. Không còn nghi ngờ gì nữa, khi nhận được những lợi thế đơn phương về không gian, Hoa Kỳ, và có thể cả Trung Quốc sẽ làm theo nó, sẽ bắt đầu quá trình quân sự hóa nhanh chóng. Chi phí thấp cho việc phóng các trọng tải lên quỹ đạo, được cung cấp bởi các phương tiện phóng có thể tái sử dụng, sẽ khiến không gian trở thành một khoản đầu tư hấp dẫn cho lĩnh vực thương mại, tiếp thêm động lực cho cuộc chạy đua không gian.
Liên quan đến những điều trên, tôi mong rằng các nhà lãnh đạo của đất nước chúng ta nhận ra tầm quan trọng của việc phát triển công nghệ vũ trụ trong bối cảnh, nếu không phải là dân dụng, thì ít nhất là ứng dụng quân sự, và đầu tư kinh phí cần thiết vào việc phát triển không gian đầy hứa hẹn. công nghệ, và không phải trong việc xây dựng sân vận động hoặc công viên giải trí khác, đảm bảo kiểm soát phù hợp mục đích sử dụng của chúng.
