Сейчас цыган славить буду. Они недавно ракету запустили в «космос». Реально на 40 км по баллистической траектории, при этом парашют спускаемого аппарата не раскрылся и его в итоге найти не смогли, благо ничего в нем ценного не было. При запуске ни одно жывтоне не пострадало.
Однако не спешите смеяться. Дело не в конкретной реализации, а в принципе.
Запускали ракету не просто так с земли, а подвешенной к аэростату. Высота запуска составила 14 км, достигнутая ракетой высота порядка 40 км. Да, на 37 км ее мог бы перехватить Миг-31, но вы посмотрите на ту ракету!
Предельно дешевая конструкция. Колхоз полнейший, если быть честным, все эти веревочки, шарики... Но ведь летит! Не знаю, реально ли они планируют до Луны долететь и взять X-Prize или только пиарятся, но на сегодня для такой реализации это достижение. И показатель работоспособности такого запуска.
Открою военную тайну. В школьном возрасте, вдохновившись турбонасосными агрегатами(ТНА), рисовал тороидальные дирижабли для высотных запусков. Понятно, что в то время ни СССР, ни США такие проекты никуда не вперлись, денег хватало и так, а ракета должна была стартовать быстро. Потом пошли проекты запусков космических аппаратов с самолетов и меня отпустила эта трава идея. А сегодня, в век тотальной коммерциализации... Почему бы нет?
Немного теории, зачем это надо и почему. Как только человеки сделали первые жидкостные ракетные двигатели более-менее серьезных размеров, сразу же возникла проблема подачи достаточного количества топлива и окислителя в камеры сгорания. Единственное внятное решение — установка турбонасосов для подачи горючки.
Однако на заре ЖРД с турбинами были серьезные проблемы, работоспособные конструкции для тех же авиационных моторов появились только во вторую мировую. Ничего удивительного, температура и обороты зашкаливают, материаловедение прихрамывало, смазки особые нужны... Для ракет задача была еще сложная, нагрузки выше, а к ним добавляются более жесткие требования к массе и габариту узла.
В итоге это стало одной из важнейших проблем, которые решали буквально все двигателисты, от Вальтера Гельмута в Пенемюнде до разработчиков РД-180. Но почему такие требования к турбонасосному агрегату, ведь ЖРД решительно плевать на атомсферный воздух, он питается специальным окислителем? А вот не плевать, оказывается. Одна из основных задач, которую решают топливные насосы на первой ступени ракеты — преодоление атмосферного давления. Потому такие колоссальные мощности, обороты и давления.
Ниже ТНА немецкой выделки, от Фау-2.
И не будем забывать, что на привод турбонасоса тратится топливо (в случае с Р-7 это вообще отдельный бак с перекисью), т.е. влияние агрегата на весовую отдачу ракеты кумулятивно и довольно сложно оценить простыми арифметическими действиями. Убери атмосферное давление и узел становится радикально проще, меньше, экономичнее. Как следствие возрастают грузоподъемность ракеты и КПД в целом. Если оценивать затраты на атмосферное давление, то встречал такую оценку — на первые 7 км полета тратится от 40 до 70% всего топлива ракеты. Да, она разгоняется и к указанной высоте имеет известную скорость. Но львиную долю скушивают аэродинамическое сопротивление и атмосферное давление, препятствующее работе ЖРД.
Косвенно же оценить затраты на привод ТНА можно по тому же РД-180, не только просто хорошему двигателю, но и надежде американской космической программы чрезвычайно коммерчески успешному продукту. Это один из двигателей так называемого закрытого цикла, когда продукты сгорания топлива из ТНА поступают не в атмосферу, а в камеру сгорания самого ЖРД, где дожигаются и создают дополнительную тягу. Весь секрет которого нет РД-180 именно в наилучшей организации закрытого цикла сгорания топлива на сегодняшний день. Хоть сколько-нибудь улучшить двигатели такого типа можно только на значительно более высоком уровне развития материалов, что требует колоссальных средств.
В то же время надо понимать, что эти двигатели оптимизированы для первой ступени. Двигатели, запускающиеся на высоте имеют заметное отличие не только по ТНА, но и по камере сгорания, а также прочим техническим решениям.
Таким образом, подняв любым способом ракету на высоты более 7 км можно получить совершенно иной продукт даже при сегодняшних ракетах-носителях. Резко вырастает грузоподъемность, теоретически может отпасть необходимость в разгонных блоках, снижаются требования к габариту полезной нагрузки и многие-многие другие кунштюки поджидают организаторов высотных запусков.
Оптимизировав двигатели ракеты для указанных высот можно получить еще более продвинутый продукт. Еще один очевидный шаг — место запуска. Отсутствие привязки к конкретному космодрому позволяет запускать ракеты с дирижабля в районе экватора, т.е. в наивыгоднейшем с точки зрения энергозатрат месте. Суммируя эти решения можно выйти на качественно новый уровень без гигантских затрат средств на вылизывание новых сплавов и оптимизацию камер сгорания «атмосферных» ЖРД.
Грубо говоря, из «Союза» вырисовывается вполне себе «Протон», а из «Протона» такая необходимая(раньше больше, сейчас меньше, но все же!) пилотируемой космонавтике ракета тяжелого класса с грузоподъемностью порядка 40 тонн. Американцы, к слову, вполне могли бы отказаться от своих любимых твердотопливных разгонных блоков. А китайцы уже были бы на Луне, с их-то маниакальной настырностью.
Никакой новости во всем вышеописанном нет. Равно как и нет на сегодня никаких нерешаемых проблем. Просто... Видимо, так «у вас принято», как в том анекдоте. Да, военные научились пулять ракетами с самолета. Да, рассчитывали ту же «Стрелу» на запуск с большой высоты с помощью разгонного сверхзвукового самолета. Но такого рода проекты не вышли со стадии макетирования и космонавтика шла проторенным фон Брауном путем — космодром, стадион из бетона, стартовая позиция ценой в несколько Эйфелевых башен, монстровидные первые ступени... Жутко дорого и опасно.
Потому румынам искренне говорю спасибо. Нам еще не просто оценить, что именно они сделали. Это решение из серии «голь на выдумки хитра» и на сегодня выглядит студенческой поделкой, но оно показывает один из перспективнейших путей развития. Строго говоря, я не знаю другого решения, способного столь серьезно изменить космонавтику.
PS: Немного сумбурно, но если что непонятно — спрашивайте.
Запись опубликована Large Hadron Collider (LHC).Вы можете оставить комментарии здесь или тут
