Sau những vụ tai nạn được công bố khá rầm rộ liên quan đến tên lửa Proton của Nga, người ta có thể nói rằng việc viết về thực trạng của ngành công nghiệp vũ trụ đã trở nên thiếu đứng đắn. Tuy nhiên, chương trình vũ trụ của Nga không chỉ là về những tai nạn và thảm họa của vệ tinh và trạm vũ trụ, nó còn là những dự án thực sự tuyệt vời khá hứa hẹn và vượt qua con đường thiết kế của họ một cách thành công. Nó sẽ tập trung vào hệ thống tên lửa và vũ trụ có thể tái sử dụng (MRKS-1), các cuộc thử nghiệm mô hình đã bắt đầu tại TsAGI.
Cách đây không lâu, trung tâm báo chí TsAGI đã đăng tải hình ảnh về mẫu xe này. Vẻ ngoài của nó khiến nhiều người liên tưởng đến những con tàu vũ trụ có thể tái sử dụng, chẳng hạn như Tàu con thoi của Mỹ hay "Buran" của chúng ta. Nhưng sự giống nhau bên ngoài, như thường thấy trong cuộc sống, là lừa dối. MKRS-1 là một hệ thống hoàn toàn khác. Nó thực hiện một hệ tư tưởng khác về cơ bản, khác về chất so với tất cả các dự án không gian đã thực hiện trước đây. Về cốt lõi, nó là một phương tiện phóng có thể tái sử dụng.
Dự án MRKS-1 là phương tiện phóng cất cánh thẳng đứng có thể tái sử dụng một phần dựa trên hành trình có thể tái sử dụng giai đoạn đầu, các khối tăng cường và giai đoạn thứ hai dùng một lần. Giai đoạn đầu tiên được thực hiện theo sơ đồ máy bay và có thể đảo ngược. Nó quay trở lại khu vực phóng ở chế độ máy bay và hạ cánh ngang xuống sân bay hạng nhất. Khối tái sử dụng có cánh của giai đoạn 1 của hệ thống tên lửa sẽ được trang bị động cơ tên lửa đẩy chất lỏng hành trình có thể tái sử dụng (LPRE).
Hiện nay, Trung tâm Nghiên cứu và Sản xuất Nhà nước có tên là Khrunichev, công việc thiết kế và phát triển và nghiên cứu về sự phát triển và xác nhận của ngoại hình kỹ thuật, cũng như các đặc tính kỹ thuật của tên lửa tái sử dụng và hệ thống vũ trụ, đang được thực hiện đầy đủ. Hệ thống này đang được tạo ra trong khuôn khổ chương trình vũ trụ liên bang với sự hợp tác của nhiều doanh nghiệp liên quan.
Tuy nhiên, hãy nói một chút về lịch sử. Thế hệ tàu vũ trụ tái sử dụng đầu tiên bao gồm 5 tàu vũ trụ thuộc loại Tàu con thoi, cũng như một số phát triển trong nước của loạt BOR và Buran. Trong các dự án này, cả người Mỹ và các chuyên gia Liên Xô đều cố gắng tự chế tạo một con tàu vũ trụ có thể tái sử dụng (giai đoạn cuối cùng, được phóng trực tiếp vào không gian). Mục tiêu của các chương trình này như sau: mang lại từ không gian một lượng đáng kể trọng tải, giảm chi phí phóng trọng tải vào không gian, bảo quản các tàu vũ trụ phức tạp và đắt tiền để sử dụng nhiều lần, khả năng thực hiện các vụ phóng thường xuyên ở giai đoạn có thể tái sử dụng..
Tuy nhiên, thế hệ thứ nhất của các hệ thống không gian tái sử dụng không thể giải quyết các vấn đề của chúng với mức hiệu quả đủ lớn. Đơn vị chi phí tiếp cận vũ trụ hóa ra cao hơn khoảng 3 lần so với tên lửa sử dụng một lần thông thường. Đồng thời, sự trở lại của trọng tải từ không gian không tăng đáng kể. Đồng thời, nguồn lực sử dụng các giai đoạn tái sử dụng lại thấp hơn đáng kể so với mức được tính toán, điều này không cho phép sử dụng các tàu này trong một lịch trình phóng lên vũ trụ chặt chẽ. Do đó, những ngày này, cả vệ tinh và phi hành gia đều được đưa lên quỹ đạo gần trái đất bằng hệ thống tên lửa dùng một lần. Và không có gì để trả lại các thiết bị và phương tiện đắt tiền từ quỹ đạo gần trái đất. Chỉ có người Mỹ tự chế tạo tàu tự động cỡ nhỏ X-37B, được thiết kế cho nhu cầu quân sự và có trọng tải dưới 1 tấn. Tất cả mọi người đều hiển nhiên rằng các hệ thống tái sử dụng hiện đại phải khác biệt về chất lượng so với các đại diện của thế hệ thứ nhất.
Ở Nga, một số hệ thống vũ trụ có thể tái sử dụng đang được tiến hành cùng một lúc. Tuy nhiên, rõ ràng là hứa hẹn nhất sẽ là cái gọi là hệ thống hàng không vũ trụ. Lý tưởng nhất, một tàu vũ trụ sẽ cất cánh từ một sân bay như một máy bay thông thường, đi vào quỹ đạo trái đất thấp và quay trở lại, chỉ tiêu tốn nhiên liệu. Tuy nhiên, đây là phương án khó nhất cần nhiều giải pháp kỹ thuật và nghiên cứu sơ bộ. Tùy chọn này không thể được thực hiện nhanh chóng bởi bất kỳ trạng thái hiện đại nào. Mặc dù Nga có một kho dự trữ khoa học kỹ thuật khá lớn cho các dự án kiểu này. Ví dụ như "máy bay hàng không vũ trụ" Tu-2000, đã có một nghiên cứu khá chi tiết. Việc thực hiện dự án này đã có lúc bị cản trở do thiếu kinh phí sau khi Liên Xô sụp đổ vào những năm 1990, cũng như thiếu vắng một số thành phần quan trọng và phức tạp.
Ngoài ra còn có một phiên bản trung gian, trong đó hệ thống vũ trụ bao gồm một phi thuyền có thể tái sử dụng và một giai đoạn tăng cường có thể tái sử dụng. Công việc trên các hệ thống như vậy đã được thực hiện ở Liên Xô, chẳng hạn như hệ thống Xoắn ốc. Ngoài ra còn có nhiều sự phát triển mới hơn. Nhưng ngay cả sơ đồ hệ thống không gian có thể tái sử dụng này cũng giả định một chu kỳ thiết kế và nghiên cứu khá dài trong nhiều lĩnh vực.
Do đó, trọng tâm chính ở Nga là chương trình MRKS-1. Chương trình này là viết tắt của Hệ thống tên lửa và không gian có thể tái sử dụng Giai đoạn 1. Bất chấp "giai đoạn đầu tiên" này, hệ thống đã tạo sẽ rất hoạt động. Chỉ là trong khuôn khổ của một chương trình chung khá lớn để tạo ra các hệ thống vũ trụ mới nhất, chương trình này có thời hạn gần nhất cho việc thực hiện cuối cùng.
Hệ thống do dự án MRKS-1 đề xuất sẽ là một hệ thống hai giai đoạn. Mục đích chính của nó là phóng lên quỹ đạo gần trái đất hoàn toàn bất kỳ tàu vũ trụ nào (vận tải, có người lái, tự động) nặng tới 25–35 tấn, cả đã tồn tại và đang trong quá trình tạo ra. Trọng lượng tải trọng đưa vào quỹ đạo lớn hơn trọng lượng của các proton. Tuy nhiên, điểm khác biệt cơ bản so với các tên lửa trên tàu sân bay hiện có sẽ khác. Hệ thống MRKS-1 sẽ không dùng một lần. Giai đoạn 1 của nó sẽ không bốc cháy trong khí quyển hoặc rơi xuống đất dưới dạng một tập hợp các mảnh vỡ. Sau khi tăng tốc giai đoạn 2 (một lần) và tải trọng, giai đoạn 1 sẽ hạ cánh, giống như tàu con thoi của thế kỷ 20. Ngày nay, đây là cách phát triển hệ thống giao thông vũ trụ đầy hứa hẹn nhất.
Trên thực tế, dự án này là sự hiện đại hóa từng bước của phương tiện phóng sử dụng một lần Angara hiện đang được chế tạo. Trên thực tế, bản thân dự án MRKS-1 được sinh ra như một bước phát triển tiếp theo của GKNPTs. Khrunichev, cùng với NGO Molniya, đã tạo ra một bộ tăng lực giai đoạn 1 có thể tái sử dụng cho phương tiện phóng Angara, được đặt tên là Baikal (lần đầu tiên, mẫu Baikal được trưng bày tại MAKS-2001). Baikal đã sử dụng cùng một hệ thống điều khiển tự động cho phép tàu con thoi Buran của Liên Xô bay mà không có phi hành đoàn trên tàu. Hệ thống này cung cấp hỗ trợ cho chuyến bay ở tất cả các giai đoạn của nó - từ thời điểm phóng đến khi phương tiện hạ cánh tại sân bay, hệ thống này sẽ được điều chỉnh cho MRKS-1.
Không giống như dự án Baikal, MRKS-1 sẽ không có máy bay gấp (cánh) mà là những máy bay được lắp đặt một cách cứng nhắc. Giải pháp kỹ thuật này sẽ giảm khả năng xảy ra các tình huống khẩn cấp khi xe đi vào quỹ đạo hạ cánh. Nhưng thiết kế được thử nghiệm gần đây của máy gia tốc có thể tái sử dụng vẫn sẽ có những thay đổi. Theo ông Sergei Drozdov, trưởng bộ phận khí động lực học của máy bay tốc độ cao tại TsAGI, các chuyên gia đã "ngạc nhiên bởi dòng nhiệt cao ở phần trung tâm cánh, điều này chắc chắn sẽ dẫn đến sự thay đổi trong thiết kế của máy bay." Vào tháng 9-10 năm nay, các mô hình MRKS-1 sẽ trải qua một loạt thử nghiệm trong các đường hầm gió xuyên âm và siêu thanh.
Ở giai đoạn thứ hai của quá trình thực hiện chương trình này, người ta đã lên kế hoạch để giai đoạn thứ hai có thể tái sử dụng và khối lượng của trọng tải được phóng lên vũ trụ sẽ phải tăng lên 60 tấn. Nhưng ngay cả việc phát triển một máy gia tốc có thể tái sử dụng chỉ ở giai đoạn 1 cũng đã là một bước đột phá thực sự trong sự phát triển của các hệ thống giao thông vũ trụ hiện đại. Và điều quan trọng nhất là Nga đang hướng tới bước đột phá này, đồng thời duy trì vị thế là một trong những cường quốc vũ trụ hàng đầu thế giới.
Ngày nay, MRKS-1 được coi là một phương tiện đa dụng được dùng để phóng tàu vũ trụ và nhiều trọng tải khác nhau, tàu có người lái và chở hàng vào quỹ đạo gần trái đất, tàu có người lái và chở hàng trong các chương trình khám phá không gian gần trái đất của nhân loại, khám phá Mặt trăng và sao Hỏa, cũng như các hành tinh khác trong hệ mặt trời của chúng ta. …
Thành phần của MRKS-1 bao gồm một đơn vị tên lửa có thể tái sử dụng (VRB), là thiết bị tăng cường giai đoạn I có thể tái sử dụng, thiết bị tăng cường giai đoạn II một lần, cũng như đầu đạn vũ trụ (RGC). VRB và đế máy gia tốc giai đoạn II với nhau trong một sơ đồ hàng loạt. Người ta đề xuất xây dựng các sửa đổi của MRCS với khả năng chuyên chở khác nhau (khối lượng hàng hóa đưa lên quỹ đạo tham chiếu thấp từ 20 đến 60 tấn), có tính đến các máy gia tốc giai đoạn I và II thống nhất sử dụng một tổ hợp mặt đất duy nhất. Điều đó về lâu dài sẽ cho phép đảm bảo trên thực tế giảm cường độ lao động của công việc ở vị trí kỹ thuật, sản xuất hàng loạt tối đa và khả năng phát triển một dòng tàu sân bay hiệu quả kinh tế trên cơ sở các mô-đun cơ bản.
Việc phát triển và xây dựng dòng MRKS-1 có khả năng chuyên chở khác nhau dựa trên các giai đoạn dùng một lần và tái sử dụng thống nhất, sẽ đáp ứng các yêu cầu đối với các hệ thống vận chuyển vũ trụ tiên tiến và có khả năng giải quyết các nhiệm vụ phóng cả vật thể không gian đắt tiền độc đáo và vật thể nối tiếp với hiệu quả và độ tin cậy rất cao. tàu vũ trụ có thể trở thành một phương tiện thay thế rất quan trọng trong một số phương tiện phóng thế hệ mới sẽ hoạt động lâu dài trong thế kỷ 21.
Hiện tại, các chuyên gia của TsAGI đã quản lý để đánh giá tính đa dạng hợp lý của việc sử dụng giai đoạn đầu của MRKS-1, cũng như các lựa chọn để trình diễn các đơn vị tên lửa được trao trả và nhu cầu triển khai chúng. MRKS-1 giai đoạn 1 được hoàn trả sẽ cung cấp mức độ an toàn và độ tin cậy cao và loại bỏ hoàn toàn việc phân bổ các khu vực nơi các bộ phận có thể tháo rời rơi xuống, điều này sẽ làm tăng đáng kể hiệu quả của việc thực hiện các chương trình thương mại đầy hứa hẹn. Những lợi thế nói trên đối với Nga dường như là cực kỳ quan trọng, đối với quốc gia duy nhất trên thế giới có vị trí lục địa của các vũ trụ hiện có và đầy hứa hẹn.
TsAGI tin rằng việc tạo ra dự án MRKS-1 là một bước tiến mới về chất lượng trong việc thiết kế các phương tiện vũ trụ có thể tái sử dụng đầy hứa hẹn để phóng lên quỹ đạo. Những hệ thống như vậy hoàn toàn đáp ứng được trình độ phát triển của công nghệ tên lửa và vũ trụ trong thế kỷ XXI và có các chỉ số về hiệu quả kinh tế cao hơn đáng kể.
