Khi bạn nhìn vào các bức ảnh của tàu vũ trụ có cánh Burana và Shuttle, bạn có thể có ấn tượng rằng chúng khá giống nhau. Ít nhất không nên có bất kỳ sự khác biệt cơ bản nào. Mặc dù có sự giống nhau về bên ngoài, hai hệ thống không gian này vẫn khác nhau về cơ bản.
Shuttle và Buran
"Xe đưa đón"
Tàu con thoi là một tàu vũ trụ vận tải có thể tái sử dụng (MTKK). Con tàu có ba động cơ tên lửa đẩy chất lỏng (LPRE), chạy bằng hydro. Chất oxy hóa - oxy lỏng. Đi vào quỹ đạo trái đất thấp cần một lượng nhiên liệu và chất ôxy hóa rất lớn. Do đó, thùng nhiên liệu là phần tử lớn nhất của hệ thống Tàu con thoi. Tàu vũ trụ nằm trên chiếc xe tăng khổng lồ này và được kết nối với nó bằng một hệ thống đường ống dẫn nhiên liệu và chất oxy hóa được cung cấp cho các động cơ của tàu con thoi.
Và tất cả giống nhau, ba động cơ mạnh mẽ của con tàu có cánh không đủ để đi vào không gian. Gắn liền với thùng trung tâm của hệ thống là hai tên lửa đẩy chất rắn - loại tên lửa mạnh nhất trong lịch sử loài người tính đến thời điểm hiện tại. Sức mạnh lớn nhất là cần thiết chính xác lúc bắt đầu để di chuyển con tàu nặng nhiều tấn và nâng nó lên bốn chục km đầu tiên. Tên lửa đẩy rắn đảm nhận 83% tải trọng.
Một "tàu con thoi" khác cất cánh
Ở độ cao 45 km, tên lửa đẩy chất rắn, đã sử dụng hết nhiên liệu, được tách ra khỏi tàu và bằng dù, văng xuống đại dương. Xa hơn, đến độ cao 113 km, "tàu con thoi" bay lên với sự hỗ trợ của ba động cơ tên lửa. Sau khi tách bồn chứa, con tàu bay thêm 90 giây theo quán tính và sau đó, trong một thời gian ngắn, hai động cơ điều động quỹ đạo chạy bằng nhiên liệu tự cháy được bật lên. Và "con thoi" đi vào quỹ đạo hoạt động. Và xe tăng đi vào bầu khí quyển, nơi nó bốc cháy. Các phần của nó rơi vào đại dương.
Cục đẩy thuốc phóng rắn
Các động cơ điều động quỹ đạo được thiết kế, như tên gọi của nó, cho các hoạt động khác nhau trong không gian: để thay đổi các thông số quỹ đạo, để cập vào ISS hoặc tới các tàu vũ trụ khác trong quỹ đạo Trái đất thấp. Vì vậy, các "tàu con thoi" đã thực hiện một số chuyến thăm kính thiên văn quay quanh Hubble để bảo dưỡng.
Và cuối cùng, những động cơ này đóng vai trò tạo ra xung lực hãm khi quay trở lại Trái đất.
Sân khấu quỹ đạo được thực hiện theo cấu hình khí động học của một chiếc máy bay đơn không đuôi với cánh bằng phẳng nằm thấp với đường quét kép của mép đầu và với một đuôi thẳng đứng của sơ đồ thông thường. Để kiểm soát khí quyển, một bánh lái hai mảnh trên keel (ở đây là phanh hơi), độ cao trên mép sau của cánh và cánh gạt cân bằng dưới thân máy bay phía sau được sử dụng. Khung xe có thể thu vào, xe ba bánh, có bánh xe mũi.
Chiều dài 37, 24 m, sải cánh 23, 79 m, cao 17, 27 m. Trọng lượng "khô" của xe khoảng 68 tấn, trọng lượng cất cánh - từ 85 đến 114 tấn (tùy thuộc vào nhiệm vụ và trọng tải), hạ cánh bằng một chiếc tải trở lại trên tàu - 84, 26 t.
Đặc điểm thiết kế quan trọng nhất của khung máy bay là khả năng bảo vệ nhiệt của nó.
Ở những nơi chịu áp lực nhiệt cao nhất (nhiệt độ thiết kế lên đến 1430 ° C), composite cacbon-cacbon nhiều lớp được sử dụng. Ít có chỗ nào như vậy, nó chủ yếu là mũi thân và mép cánh. Bề mặt dưới của toàn bộ bộ máy (gia nhiệt từ 650 đến 1260 ° C) được bao phủ bởi các viên gạch làm bằng vật liệu dựa trên sợi thạch anh. Mặt trên và mặt bên được bảo vệ một phần bằng gạch cách nhiệt nhiệt độ thấp - nơi có nhiệt độ từ 315–650 ° C; ở những nơi khác, nơi nhiệt độ không vượt quá 370 ° С, vật liệu nỉ được phủ bằng cao su silicone được sử dụng.
Tổng trọng lượng của cả bốn loại bảo vệ nhiệt là 7164 kg.
Sân khấu quỹ đạo có buồng lái hai tầng cho bảy phi hành gia.
Đưa đón tầng trên
Trong trường hợp chương trình bay kéo dài hoặc khi thực hiện các hoạt động cứu hộ, tối đa mười người có thể có mặt trên tàu con thoi. Trong buồng lái có điều khiển bay, nơi làm việc và ngủ nghỉ, nhà bếp, kho chứa đồ, khoang vệ sinh, cửa gió, các thao tác và chốt kiểm soát trọng tải, cùng các thiết bị khác. Tổng thể tích điều áp của cabin là 75 mét khối. m, hệ thống hỗ trợ sự sống duy trì áp suất 760 mm Hg trong đó. Nghệ thuật. và nhiệt độ trong khoảng 18, 3 - 26, 6 ° С.
Hệ thống này được thực hiện theo phiên bản mở, tức là không sử dụng tái tạo không khí và nước. Sự lựa chọn này là do thời gian của các chuyến bay đưa đón được đặt là bảy ngày, với khả năng kéo dài lên đến 30 ngày bằng cách sử dụng thêm tiền. Với quyền tự chủ không đáng kể như vậy, việc lắp đặt thiết bị tái sinh sẽ đồng nghĩa với việc tăng trọng lượng, tiêu thụ điện năng và sự phức tạp của thiết bị trên tàu một cách phi lý.
Việc cung cấp khí nén đủ để khôi phục bầu không khí bình thường trong cabin trong trường hợp giảm áp suất hoàn toàn hoặc duy trì áp suất 42,5 mm Hg trong cabin. Nghệ thuật. trong vòng 165 phút khi một lỗ nhỏ được hình thành trên thân tàu ngay sau khi bắt đầu.
Khoang hàng có kích thước 18, 3 x 4, 6 m và thể tích 339, 8 mét khối. m được trang bị một tay máy "ba đầu gối" dài 15, 3 m. Khi các cửa khoang được mở ra, các bộ tản nhiệt của hệ thống làm mát sẽ chuyển sang vị trí làm việc cùng với chúng. Hệ số phản xạ của các tấm tản nhiệt sao cho chúng vẫn lạnh ngay cả khi có ánh nắng mặt trời chiếu vào.
Tàu con thoi có thể làm gì và bay như thế nào
Nếu chúng ta tưởng tượng một hệ thống lắp ráp bay ngang, chúng ta sẽ thấy một thùng nhiên liệu bên ngoài là yếu tố trung tâm của nó; một tàu quỹ đạo được gắn vào nó từ trên cao, và các máy gia tốc ở hai bên. Tổng chiều dài của hệ thống là 56,1 m và cao 23,34 m, chiều rộng tổng thể được xác định bởi sải cánh của sân khấu quỹ đạo, tức là 23,79 m, trọng lượng phóng tối đa khoảng 2.041.000 kg.
Không thể nói rõ ràng như vậy về kích thước của trọng tải, vì nó phụ thuộc vào các thông số của quỹ đạo mục tiêu và điểm phóng của tàu vũ trụ. Đây là ba tùy chọn. Hệ thống Tàu con thoi có khả năng hiển thị:
- 29.500 kg khi được phóng về phía đông từ Cape Canaveral (Florida, bờ biển phía đông) vào quỹ đạo có độ cao 185 km và độ nghiêng 28º;
- 11 300 kg khi phóng từ Trung tâm bay vũ trụ. Kennedy vào quỹ đạo có độ cao 500 km và độ nghiêng 55º;
- nặng 14.500 kg khi được phóng từ Căn cứ Không quân Vandenberg (California, bờ biển phía tây) vào quỹ đạo vòng cực có độ cao 185 km.
Đối với tàu con thoi, hai dải hạ cánh đã được trang bị. Nếu tàu con thoi hạ cánh xa nơi phóng, nó sẽ trở về nhà trên một chiếc Boeing 747
Boeing 747 đưa tàu con thoi đến vũ trụ
Tổng cộng, năm tàu con thoi đã được chế tạo (hai trong số đó chết vì tai nạn) và một nguyên mẫu.
Khi phát triển, người ta dự tính rằng các tàu con thoi sẽ thực hiện 24 lần phóng mỗi năm và mỗi chuyến sẽ thực hiện 100 chuyến bay vào vũ trụ. Trên thực tế, chúng ít được sử dụng hơn nhiều - vào cuối chương trình vào mùa hè năm 2011, 135 lần phóng đã được thực hiện, trong đó Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 …
Phi hành đoàn của tàu con thoi bao gồm hai phi hành gia - người chỉ huy và phi công. Phi hành đoàn lớn nhất của tàu con thoi là tám phi hành gia (Challenger, 1985).
Phản ứng của Liên Xô về việc chế tạo tàu con thoi
Sự phát triển của "tàu con thoi" đã gây ấn tượng lớn đối với các nhà lãnh đạo của Liên Xô. Người ta cho rằng người Mỹ đang phát triển một máy bay ném bom quỹ đạo trang bị tên lửa không đối đất. Kích thước khổng lồ của tàu con thoi và khả năng quay trở lại Trái đất có tải trọng lên tới 14,5 tấn được coi là mối đe dọa rõ ràng về việc các vệ tinh của Liên Xô và thậm chí là các trạm vũ trụ quân sự của Liên Xô như Almaz, đã bay trong không gian với tên gọi Salyut.. Những ước tính này là sai lầm, vì Hoa Kỳ đã từ bỏ ý tưởng về máy bay ném bom không gian vào năm 1962 liên quan đến việc phát triển thành công tàu ngầm hạt nhân và tên lửa đạn đạo trên mặt đất.
Soyuz có thể dễ dàng nằm gọn trong hầm hàng của tàu con thoi
Các chuyên gia Liên Xô không thể hiểu tại sao mỗi năm cần tới 60 lần phóng tàu con thoi - một lần phóng mỗi tuần! Vô số vệ tinh và trạm không gian mà Tàu con thoi cần đến từ đâu? Những người dân Liên Xô sống trong một hệ thống kinh tế khác thậm chí không thể ngờ rằng ban lãnh đạo của NASA, cơ quan đang vất vả thúc đẩy một chương trình không gian mới trong chính phủ và Quốc hội, lại bị dẫn dắt bởi nỗi lo thất nghiệp. Chương trình mặt trăng đã gần hoàn thành và hàng nghìn chuyên gia có trình độ cao đã không còn việc làm. Và, quan trọng nhất, các giám đốc điều hành NASA được kính trọng và được trả lương rất cao đã phải đối mặt với viễn cảnh thất vọng khi phải chia tay văn phòng nơi ở của họ.
Do đó, một nghiên cứu khả thi về kinh tế đã được chuẩn bị dựa trên lợi ích tài chính to lớn của tàu vũ trụ vận tải có thể tái sử dụng trong trường hợp tên lửa dùng một lần bị loại bỏ. Nhưng đối với người dân Liên Xô, hoàn toàn không thể hiểu được rằng tổng thống và quốc hội có thể chi tiêu ngân quỹ toàn quốc chỉ khi quan tâm đến ý kiến của cử tri của họ. Liên quan đến vấn đề này, quan điểm thống trị ở Liên Xô rằng người Mỹ đang tạo ra một QC mới cho một số nhiệm vụ khó hiểu trong tương lai, rất có thể là những nhiệm vụ quân sự.
Tàu vũ trụ có thể tái sử dụng "Buran"
Ở Liên Xô, ban đầu người ta dự định tạo ra một bản sao cải tiến của Shuttle - một máy bay quỹ đạo OS-120, nặng 120 tấn. (Tàu con thoi của Mỹ nặng 110 tấn khi đầy tải). Không giống như Shuttle, nó được lên kế hoạch trang bị chiếc Buran với buồng lái phóng cho hai phi công và động cơ phản lực để hạ cánh xuống sân bay.
Ban lãnh đạo các lực lượng vũ trang của Liên Xô khẳng định gần như hoàn toàn sao chép "tàu con thoi". Vào thời điểm này, tình báo Liên Xô đã có thể thu được nhiều thông tin về tàu vũ trụ của Mỹ. Nhưng hóa ra không đơn giản như vậy. Động cơ tên lửa hydro-oxy trong nước hóa ra có kích thước lớn hơn và nặng hơn động cơ của Mỹ. Hơn nữa, về thực lực, họ thua kém ở nước ngoài. Do đó, thay vì ba động cơ tên lửa, cần phải lắp bốn động cơ. Nhưng trên mặt phẳng quỹ đạo đơn giản là không có chỗ cho bốn động cơ đẩy.
Ở tàu con thoi, 83% tải trọng lúc đầu được thực hiện bởi hai tên lửa đẩy chất rắn. Ở Liên Xô, người ta không phát triển được tên lửa đẩy chất rắn mạnh như vậy. Tên lửa loại này được sử dụng làm tên lửa đạn đạo mang hạt nhân trên biển và đất liền. Nhưng họ không đạt được sức mạnh cần thiết cho lắm. Do đó, các nhà thiết kế Liên Xô có cơ hội duy nhất - sử dụng tên lửa đẩy chất lỏng làm máy gia tốc. Theo chương trình Energia-Buran, những chiếc RD-170 dầu hỏa-oxy rất thành công đã được tạo ra, dùng để thay thế cho tên lửa đẩy nhiên liệu rắn.
Chính vị trí của sân bay vũ trụ Baikonur buộc các nhà thiết kế phải tăng sức mạnh cho các phương tiện phóng của họ. Được biết, bệ phóng càng gần xích đạo thì tải trọng mà một tên lửa cùng loại có thể đưa vào quỹ đạo càng lớn. Sân bay vũ trụ của Mỹ tại Cape Canaveral có lợi thế hơn 15% so với Baikonur! Tức là, nếu một tên lửa phóng từ Baikonur có thể nâng 100 tấn, thì nó sẽ phóng lên quỹ đạo 115 tấn khi phóng từ Mũi Canaveral!
Điều kiện địa lý, sự khác biệt về công nghệ, đặc điểm của động cơ được tạo ra và cách tiếp cận thiết kế khác - tất cả đều ảnh hưởng đến sự xuất hiện của "Buran". Dựa trên tất cả những thực tế này, một khái niệm mới và một phương tiện quỹ đạo mới OK-92, nặng 92 tấn, đã được phát triển. Bốn động cơ oxy-hydro được chuyển đến thùng nhiên liệu trung tâm và giai đoạn hai của phương tiện phóng Energia đã thu được. Thay vì hai tên lửa đẩy bằng nhiên liệu rắn, người ta quyết định sử dụng bốn tên lửa chạy bằng nhiên liệu lỏng dầu hỏa-ôxy với động cơ RD-170 bốn buồng. Bốn buồng có nghĩa là bốn vòi phun; một vòi phun có đường kính lớn rất khó sản xuất. Do đó, các nhà thiết kế đi đến sự phức tạp và trọng lượng của động cơ bằng cách thiết kế nó với một số vòi phun nhỏ hơn. Có nhiều vòi phun như có các buồng đốt với một loạt các đường ống cung cấp nhiên liệu và chất ôxy hóa và tất cả các "neo". Liên kết này được thực hiện theo sơ đồ truyền thống, "hoàng gia", tương tự như "liên minh" và "phía đông", đã trở thành giai đoạn đầu tiên của "Năng lượng".
"Buran" đang bay
Bản thân tàu du lịch Buran đã trở thành giai đoạn thứ ba của phương tiện phóng, tương tự như Soyuz. Điểm khác biệt duy nhất là Buran được đặt ở phía bên của giai đoạn thứ hai, trong khi Soyuz ở phía trên cùng của phương tiện phóng. Do đó, sơ đồ cổ điển của hệ thống vũ trụ dùng một lần ba giai đoạn đã có được, với điểm khác biệt duy nhất là con tàu quỹ đạo có thể tái sử dụng.
Khả năng tái sử dụng là một vấn đề khác của hệ thống Energia-Buran. Đối với người Mỹ, các tàu con thoi được thiết kế cho 100 chuyến bay. Ví dụ, động cơ di chuyển theo quỹ đạo có thể chịu được tới 1000 vòng quay. Sau khi bảo dưỡng phòng ngừa, tất cả các bộ phận (ngoại trừ thùng nhiên liệu) đều thích hợp để phóng vào không gian.
Chất tăng áp rắn được tàu đặc biệt đón
Tên lửa đẩy chất rắn đã được thả dù xuống đại dương, được các tàu đặc biệt của NASA đón và chuyển đến nhà máy của nhà sản xuất, nơi chúng được bảo dưỡng phòng ngừa và được đổ đầy nhiên liệu. Bản thân Shuttle cũng đã được kiểm tra, ngăn chặn và sửa chữa kỹ lưỡng.
Bộ trưởng Quốc phòng Ustinov trong một tối hậu thư yêu cầu hệ thống Energia-Buran có thể tái chế tối đa. Do đó, các nhà thiết kế buộc phải giải quyết vấn đề này. Về mặt hình thức, tên lửa đẩy bên hông được coi là có thể tái sử dụng, thích hợp cho mười lần phóng. Nhưng trên thực tế, nó đã không đi đến điều này vì nhiều lý do. Ít nhất hãy xem thực tế là các máy gia tốc của Mỹ rơi xuống đại dương, còn các máy gia tốc của Liên Xô rơi ở thảo nguyên Kazakhstan, nơi điều kiện hạ cánh không được lành tính như vùng biển ấm. Và tên lửa đẩy chất lỏng là một sáng tạo tinh tế hơn. "Buran" cũng được thiết kế cho 10 chuyến bay.
Nhìn chung, hệ thống tái sử dụng đã không hoạt động, mặc dù những thành tựu đã đạt được là rõ ràng. Con tàu quỹ đạo của Liên Xô, được giải phóng khỏi động cơ đẩy lớn, nhận được động cơ mạnh hơn để cơ động trên quỹ đạo. Trong trường hợp được sử dụng như một "máy bay chiến đấu-ném bom" không gian, nó đã mang lại cho nó những lợi thế lớn. Cộng với các máy bay phản lực để bay và hạ cánh trong khí quyển. Ngoài ra, một tên lửa mạnh đã được tạo ra với giai đoạn đầu sử dụng nhiên liệu dầu hỏa và giai đoạn thứ hai sử dụng hydro. Đó là một tên lửa mà Liên Xô thiếu để giành chiến thắng trong cuộc đua Mặt Trăng. Về đặc điểm của nó, Energia thực tế tương đương với tên lửa Saturn-5 của Mỹ đã đưa Apollo-11 lên mặt trăng.
"Buran" có khả năng tiếp cận bên ngoài tuyệt vời với "Shuttle" của Mỹ. Korabl poctroen Po cheme camoleta tipa "bechvoctka» c treugolnym krylom peremennoy ctrelovidnocti, imeet aerodinamicheckie organy upravleniya, rabotayuschie tại pocadke pocle vozvrascheniya trong plotnye cloi atmocfonyniya - bánh xe và napravonyniya. Anh ta có thể thực hiện một cú hạ cánh có kiểm soát trong bầu khí quyển với khả năng di chuyển bên hông lên đến 2000 km.
Chiều dài của "Buren" là 36,4 mét, sải cánh khoảng 24 mét, chiều cao của tàu trên khung gầm là hơn 16 mét. Khối lượng cũ của tàu hơn 100 tấn, trong đó 14 tấn làm nhiên liệu. Trong nocovoy otcek vctavlena germetichnaya tselnocvarnaya kabina cho bộ máy chacti ekipazha và bolshey cho obecpecheniya poleta trong coctave raketno-kocmicheckogo komplekca, avtonomnogo poleta nA orbite, cpucka và pocadki. Thể tích của cabin hơn 70 mét khối.
Khi vozvraschenii trong plotnye cloi atmocfery naibolee teplonapryazhennye uchactki poverhnocti korablya rackalyayutcya do graducov 1600, zhe teplo, dohodyaschee nepocredctvenno do metalheckoy konctruktsii korablyaduc, ne doyshat 150. Do đó, "BURAN" đã phân biệt tính năng bảo vệ nhiệt mạnh mẽ của nó, cung cấp các điều kiện nhiệt độ bình thường cho thiết kế của một con tàu trong quá trình bay trên máy bay
Lớp vỏ chống nóng được làm từ hơn 38 nghìn viên gạch, được làm bằng vật liệu đặc biệt: sợi thạch anh, lõi hiệu suất cao, không lõi Gỗ gốm có khả năng tích tụ nhiệt, không truyền sang vỏ tàu. Tổng khối lượng của bộ giáp này vào khoảng 9 tấn.
Chiều dài của khoang hàng BURANA khoảng 18 mét. Trong khoang hàng hóa rộng rãi của nó có thể chứa được trọng tải có khối lượng lên đến 30 tấn. Ở đó có thể đặt các phương tiện vũ trụ lớn - các vệ tinh lớn, các khối trạm quỹ đạo. Khối lượng khi hạ cánh của tàu là 82 tấn.
"BURAN" được sử dụng với tất cả các hệ thống và thiết bị cần thiết cho cả chuyến bay tự động và có người lái. Điều này và các phương tiện điều hướng và điều khiển cũng như các hệ thống kỹ thuật vô tuyến và truyền hình, và các điều khiển tự động để tạo ra sự ấm áp và quyền lực
Buran's cabin
Việc lắp đặt động cơ chính, hai nhóm động cơ để điều động được đặt ở cuối phần đuôi và ở phần trước của khung.
Tổng cộng, người ta đã lên kế hoạch đóng 5 tàu quỹ đạo. Ngoài Buran, Tempest đã gần như sẵn sàng và gần như một nửa Baikal. Hai chiếc nữa đang trong giai đoạn sản xuất ban đầu không được đặt tên. Hệ thống Energia-Buran không may mắn - nó được sinh ra vào một thời điểm không may cho nó. Nền kinh tế Liên Xô không còn đủ khả năng tài trợ cho các chương trình vũ trụ đắt đỏ. Và một số loại định mệnh đã đeo đuổi các phi hành gia đang chuẩn bị cho các chuyến bay trên "Buran". Các phi công thử nghiệm V. Bukreev và A. Lysenko đã chết trong một vụ rơi máy bay vào năm 1977, ngay cả trước khi gia nhập nhóm du hành vũ trụ. Năm 1980, phi công thử nghiệm O. Kononenko qua đời. Năm 1988 lấy đi mạng sống của A. Levchenko và A. Shchukin. Sau chuyến bay của "Buran" R. Stankevichus, phi công phụ của chuyến bay có người lái của tàu vũ trụ có cánh, đã chết trong một vụ tai nạn máy bay. I. Volk được bổ nhiệm làm phi công đầu tiên.
"Buran" cũng không may mắn. Sau chuyến bay thành công đầu tiên và duy nhất, con tàu được giữ trong nhà chứa máy bay tại sân bay vũ trụ Baikonur. Vào ngày 12 tháng 5 năm 2002, phần chồng chéo của xưởng đặt mô hình Buran và mô hình Energia đã bị sụp đổ. Theo hợp âm đáng buồn này, sự tồn tại của con tàu vũ trụ có cánh, vốn đã cho thấy những hy vọng lớn lao như vậy, đã kết thúc.
Sau sự cố sập sàn
