Оросын орон зай

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Технологи нь энгийнээс нарийн төвөгтэй, чулуун хутгаас ган хүртэл аажмаар хөгжиж, зөвхөн дараа нь програмчлагдсан тээрэмдэх машин хүртэл хөгждөг гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч сансрын пуужингийн хувь заяа тийм ч шулуун биш болсон. Энгийн, найдвартай нэг үе шаттай пуужинг бүтээх нь дизайнеруудад удаан хугацаагаар нэвтрэх боломжгүй байв.

Материал судлаачид ч, хөдөлгүүрийн инженерүүд ч санал болгож чадахгүй шийдлүүдийг шаарддаг. Өнөөг хүртэл зөөгч пуужингууд олон үе шаттай, нэг удаагийнх хэвээр байна: гайхалтай төвөгтэй, үнэтэй системийг хэдхэн минутын турш ашиглаад дараа нь хаядаг.

"Нислэг бүрийн өмнө та шинэ онгоц угсарна гэж төсөөлөөд үз дээ: чи их биеийг далавчтай холбож, цахилгаан кабель татуулж, хөдөлгүүрүүдийг суурилуулж, газардсаны дараа хог хаягдал руу илгээнэ … Чи тийм хол нисч чадахгүй.” гэж Улсын пуужингийн төвийн хөгжүүлэгчид хэлэв. Макеева. "Гэхдээ бид тойрог замд ачаа илгээх бүрт яг ийм зүйл хийдэг. Мэдээжийн хэрэг, хүн бүр угсрах шаардлагагүй, харин сансрын буудалд ирж, түлшээ цэнэглэж, хөөргөх найдвартай нэг үе шаттай "машинтай" байхыг хүсдэг. Тэгээд энэ нь буцаж ирээд дахин эхэлдэг - дахин "…

Замын хагаст

Ерөнхийдөө пуужингийн техник нь хамгийн анхны төслүүдээс нэг үе шатыг даван туулахыг хичээсэн. Циолковскийн анхны ноорог дээр яг ийм бүтэц гарч ирдэг. Тэрээр 20-р зууны эхэн үеийн технологи нь энэхүү энгийн бөгөөд гоёмсог шийдлийг хэрэгжүүлэх боломжийг олгодоггүйг ухааран хожим нь энэ санаагаа орхисон юм. 1960-аад онд нэг үе шаттай тээвэрлэгчдийн сонирхол дахин үүсч, далайн хоёр эрэгт ийм төслүүдийг боловсруулж байв. 1970-аад он гэхэд АНУ сансрын нисэгчдийг сар руу хүргэсэн Санчир гаригийн V зөөгч пуужингийн гурав дахь шат болох S-IVB-д суурилсан SASSTO, Phoenix зэрэг нэг шатлалт пуужингууд болон хэд хэдэн шийдлүүд дээр ажиллаж байв.

КОРОНА робот болж, удирдлагын системд зориулсан ухаалаг программ хангамжийг хүлээн авах ёстой. Програм хангамж нь нислэгийн үеэр шууд шинэчлэгдэх боломжтой бөгөөд онцгой байдлын үед нөөцийн тогтвортой хувилбар руу автоматаар "буцах" болно.

"Ийм сонголт нь даацын хувьд ялгаатай биш, хөдөлгүүрүүд нь хангалттай сайн биш байсан ч тойрог замд нисэх чадвартай нэг үе шат хэвээр байх болно" гэж инженерүүд үргэлжлүүлэв. "Мэдээж эдийн засгийн хувьд энэ нь бүрэн үндэслэлгүй байх болно." Нийлмэл материал, тэдгээртэй ажиллах технологи нь сүүлийн хэдэн арван жилд л гарч ирсэн бөгөөд энэ нь тээвэрлэгчийг нэг үе шаттай, үүнээс гадна дахин ашиглах боломжтой болгох боломжийг олгодог. Ийм "шинжлэх ухаан шаардсан" пуужингийн өртөг нь уламжлалт хийцтэй харьцуулахад өндөр байх боловч олон хөөргөсөн пуужинд "тархаж" байх тул хөөргөх үнэ нь ердийн түвшнээс хамаагүй бага байх болно.

Энэ бол орчин үеийн хөгжүүлэгчдийн гол зорилго бол хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийг дахин ашиглах явдал юм. Space Shuttle болон Energia-Buran системийг хэсэгчлэн дахин ашиглах боломжтой байсан. Эхний үе шатыг дахин ашиглах туршилтыг SpaceX Falcon 9 пуужинд хийж байна. SpaceX аль хэдийн хэд хэдэн амжилттай газардсан бөгөөд 3-р сарын сүүлээр тэд сансарт дахин ниссэн шатуудын нэгийг хөөргөхөөр оролдох болно. "Бидний бодлоор энэ арга нь жинхэнэ дахин ашиглах боломжтой мэдээллийн хэрэгслийг бий болгох санааг л гутааж чадна" гэж Макеевын дизайны товчоо тэмдэглэв. "Та нислэг бүрийн дараа ийм пуужинг ялгаж салгаж, холболт, нэг удаагийн шинэ эд ангиудыг суулгах хэрэгтэй … тэгээд бид эхэлсэн газар руугаа буцаж байна."

Америкийн Blue Origin компанийн Нью Шепардыг эс тооцвол бүрэн дахин ашиглах боломжтой хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл нь зөвхөн төслийн хэлбэрээр хэвээр байна. Одоогийн байдлаар жолоодлоготой капсул бүхий пуужин нь зөвхөн сансрын жуулчдын тойрог замд нислэг хийхэд зориулагдсан боловч энэ тохиолдолд олдсон ихэнх шийдлүүдийг тойрог замд илүү ноцтой тээвэрлэгч болгон хялбархан тохируулж болно. Компанийн төлөөлөгчид хүчирхэг BE-3, BE-4 хөдөлгүүрүүдийг аль хэдийн боловсруулж байгаа ийм хувилбарыг бий болгох төлөвлөгөөгөө нуугаагүй байна. "Дэд орбитын нислэг бүрээр бид тойрог замд ойртож байна" гэж Blue Origin баталжээ. Гэхдээ тэдний ирээдүйтэй тээвэрлэгч Нью Гленн нь бүрэн дахин ашиглагдах боломжгүй: зөвхөн аль хэдийн туршиж үзсэн Нью Шепардын дизайны үндсэн дээр бүтээгдсэн эхний блокыг дахин ашиглах ёстой.

Материалын эсэргүүцэл

Бүрэн дахин ашиглах боломжтой, нэг шатлалт пуужинд шаардагдах CFRP материалыг 1990-ээд оноос хойш сансар судлалын технологид ашиглаж ирсэн. Яг тэр жилүүдэд McDonnell Douglas-ийн инженерүүд Delta Clipper (DC-X) төслийг хурдан хэрэгжүүлж эхэлсэн бөгөөд өнөөдөр бэлэн, нисдэг нүүрстөрөгчийн файбер тээгчээр сайрхаж чадна. Харамсалтай нь Lockheed Martin-ийн шахалтаар DC-X дээрх ажлыг зогсоож, технологиудыг НАСА-д шилжүүлж, тэдгээрийг амжилтгүй VentureStar төсөлд ашиглахыг оролдсоны дараа энэ сэдвээр оролцсон олон инженерүүд Blue Origin-д ажиллахаар явсан. мөн компани нь өөрөө Боинг компанид шилжсэн.

1990-ээд онд Оросын СРК Макеев энэ ажлыг сонирхож эхэлсэн. Түүнээс хойш олон жилийн турш KORONA төсөл ("Сансрын пуужин, нэг үе шаттай тээвэрлэгч [сансрын] тээврийн хэрэгсэл") мэдэгдэхүйц хувьслыг туулж, завсрын хувилбарууд нь дизайн, зохион байгуулалт хэрхэн илүү энгийн, төгс болсныг харуулж байна. Аажмаар хөгжүүлэгчид далавч эсвэл гадаад түлшний сав гэх мэт нарийн төвөгтэй элементүүдийг орхиж, үндсэн биеийн материал нь нүүрстөрөгчийн эслэг байх ёстой гэсэн ойлголттой болсон. Гадаад төрхөөрөө жин, даац хоёулаа өөрчлөгдсөн. "Орчин үеийн шилдэг материалыг ашигласнаар 60-70 тонноос бага жинтэй нэг шатлалт пуужин бүтээх боломжгүй, харин түүний даац маш бага байх болно" гэж хөгжүүлэгчдийн нэг хэлэв. - Гэхдээ эхлэлийн масс өсөх тусам бүтэц (тодорхой хязгаар хүртэл) улам бүр бага хувийг эзэлдэг бөгөөд үүнийг ашиглах нь улам бүр ашигтай болж байна. Орбитын пуужингийн хувьд энэ оновчтой хэмжээ нь ойролцоогоор 160-170 тонн бөгөөд энэ хэмжээнээс эхлэн түүний хэрэглээг аль хэдийн зөвтгөж болно.

KORONA төслийн хамгийн сүүлийн хувилбарт хөөргөх масс нь бүр ч өндөр бөгөөд 300 тонн дөхөж байна. Ийм том нэг шатлалт пуужинд устөрөгч, хүчилтөрөгчөөр ажилладаг өндөр үр ашигтай шингэн хөдөлгүүртэй тийрэлтэт хөдөлгүүр шаардлагатай. Тусдаа шат дамжлагатай хөдөлгүүрүүдээс ялгаатай нь ийм шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүр нь агаар мандлаас гадуур хөөрөх, нисэх зэрэг тэс өөр нөхцөлд, өөр өөр өндөрт ажиллах "чадвартай" байх ёстой. "Лаваль цорго бүхий ердийн шингэн түлш хөдөлгүүр нь зөвхөн тодорхой өндрийн мужид үр дүнтэй байдаг" гэж Макеевкагийн зохион бүтээгчид тайлбарлаж, "тиймээс бид шаантаг-агаарын пуужингийн хөдөлгүүр ашиглах шаардлагатай болсон." Ийм хөдөлгүүрт хийн тийрэлтэт хөдөлгүүр нь "хавтын" даралтыг автоматаар тохируулдаг бөгөөд тэдгээр нь гадаргуу дээр ч, стратосферийн өндөрт ч үр ашигтай хэвээр байна.

Ачааны сав

Манай улсад болон АНУ-д аль алинд нь ажиллаж байсан бөгөөд одоог хүртэл ийм төрлийн хөдөлгүүр дэлхий дээр байхгүй байна. 1960-аад онд Rocketdyne-ийн инженерүүд ийм хөдөлгүүрийг суурин дээр туршиж үзсэн боловч пуужинд суурилуулах ажилд ирээгүй. CROWN нь модульчлагдсан хувилбараар тоноглогдсон байх ёстой бөгөөд үүнд шаантаг-агаарын цорго нь туршилтын загваргүй, туршилтанд ороогүй цорын ганц элемент юм. Орос улсад нийлмэл эд анги үйлдвэрлэх бүх технологи байдаг - тэдгээрийг жишээлбэл, Бүх Оросын нисэхийн материалын хүрээлэн (VIAM) болон Композит ХК-д боловсруулж, амжилттай ашиглаж байна.

Босоо тохирох

Агаар мандалд нисэх үед KORONA-ийн нүүрстөрөгчийн даацын даацын бүтцийг VIAM-аас Бурануудад зориулан бүтээсэн дулаанаас хамгаалах хавтангаар бүрхсэн бөгөөд үүнээс хойш мэдэгдэхүйц сайжирсан."Манай пуужингийн дулааны гол ачаалал нь өндөр температурт дулааны хамгаалалтын элементүүдийг ашигладаг "хамар" дээр төвлөрдөг" гэж дизайнерууд тайлбарлав. - Энэ тохиолдолд пуужингийн тэлэх талууд нь илүү том диаметртэй бөгөөд агаарын урсгалын хурц өнцөгт байрладаг. Тэдгээрийн дулааны ачаалал бага байдаг бөгөөд энэ нь хөнгөн материалыг ашиглах боломжийг олгодог. Үүний үр дүнд бид 1.5 тн гаруй хэмнэж байна. Өндөр температуртай хэсгийн масс нь дулааны хамгаалалтын нийт массын 6% -иас хэтрэхгүй байна. Харьцуулбал, Шаттлуудад энэ нь 20 гаруй хувийг эзэлдэг.

Хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн нарийхан шовгор загвар нь тоо томшгүй олон туршилт, алдааны үр дүн юм. Хөгжүүлэгчдийн үзэж байгаагаар, хэрэв та дахин ашиглах боломжтой нэг үе шаттай тээвэрлэгчийн гол шинж чанаруудыг л авбал тэдгээрийн 16,000 орчим хослолыг авч үзэх хэрэгтэй болно. Тэдний олон зуун нь төсөл дээр ажиллаж байхдаа дизайнеруудын талархлыг хүлээсэн. "Бид Буран эсвэл Сансрын хөлөг дээрх далавчаа орхихоор шийдсэн" гэж тэд хэлэв. - Агаар мандлын дээд давхаргад тэд зөвхөн сансрын хөлөгт саад болдог. Ийм хөлөг онгоцууд агаар мандалд "төмөр"-ээс илүүгүй хэт авианы хурдаар ордог бөгөөд зөвхөн дуунаас хурдан хурдтайгаар хэвтээ нислэгт шилжиж, далавчны аэродинамик дээр зөв найдаж болно.

Тэнхлэг тэгш хэмтэй конус хэлбэр нь дулааны хамгаалалтыг хөнгөвчлөхөөс гадна маш өндөр хурдтай жолоодох үед сайн аэродинамик шинж чанартай байдаг. Агаар мандлын дээд давхаргад аль хэдийн пуужин өргөлтийг хүлээн авдаг бөгөөд энэ нь зөвхөн энд тоормослох төдийгүй маневр хийх боломжийг олгодог. Энэ нь эргээд өндөрт, буух талбай руу чиглэн шаардлагатай маневруудыг хийх боломжийг олгодог бөгөөд цаашдын нислэгт зөвхөн тоормослох ажлыг дуусгаж, чиглэлээ засаж, сул маневр ашиглан араас доош эргэх шаардлагатай болно. хөдөлгүүрүүд.

"Шонхор 9" болон "Шинэ Шепард" хоёрын аль алиныг нь эргэн санацгаая: өнөөдөр босоо газардах боломжгүй, бүр ер бусын зүйл гэж байдаггүй. Үүний зэрэгцээ, хөөрч буух зурвасыг барьж байгуулах, ашиглах явцад мэдэгдэхүйц бага хүчээр явах боломжтой болгодог - ижил Шаттл ба Буран буусан зурвас нь тээврийн хэрэгслийг тоормослохын тулд хэдэн км урттай байх ёстой байв. цагт хэдэн зуун километрийн хурдтай. "CROWN нь зарчмын хувьд далайн тавцангаас хөөрч, түүн дээр газардах боломжтой" гэж төслийн зохиогчдын нэг нэмж хэлэв, "эцсийн буух нарийвчлал нь ойролцоогоор 10 метр байх болно, пуужинг эвхэгддэг хийн амортизатор дээр буулгана. Үлдсэн зүйл бол оношилгоо хийх, түлш цэнэглэх, шинэ ачаа тээвэрлэх явдал бөгөөд та дахин нисэх боломжтой.

Санхүүжилт байхгүй үед КОРОНА хэрэгжиж байгаа тул Макеевын дизайны товчооны хөгжүүлэгчид зөвхөн төслийн дизайны эцсийн шатанд хүрч чаджээ. “Бид энэ үе шатыг гадны дэмжлэггүйгээр бараг бүхэлдээ, бүрэн бие даан даван туулсан. Бид хийж болох бүх зүйлийг аль хэдийн хийсэн гэж дизайнерууд хэлэв. - Юуг, хаана, хэзээ үйлдвэрлэх ёстойг бид мэднэ. Одоо бид үндсэн нэгжүүдийн практик дизайн, үйлдвэрлэл, хөгжүүлэлт рүү шилжих хэрэгтэй бөгөөд үүнд мөнгө шаардлагатай байгаа тул одоо бүх зүйл тэднээс хамаарна."

Хойшлогдсон эхлэл

CFRP пуужин нь зөвхөн томоохон хэмжээний хөөргөлтийг хүлээж байгаа бөгөөд шаардлагатай дэмжлэгийг авсны дараа зохион бүтээгчид зургаан жилийн дараа нислэгийн туршилт, 7-8 жилийн дараа анхны пуужингийн туршилтын ажиллагааг эхлүүлэхэд бэлэн байна. Энэ нь пуужингийн шинжлэх ухааны стандартаар тийм ч их биш, 2 тэрбум доллараас бага мөнгө шаарддаг гэж тэд тооцоолж байна. Үүний зэрэгцээ, пуужинг долоон жил ашигласны дараа, хэрэв арилжааны хөөргөлтийн тоо одоогийн түвшинд хэвээр байвал эсвэл 1.5 жилийн дараа - энэ нь төлөвлөсөн хэмжээгээр өсөх юм бол хөрөнгө оруулалтын өгөөжийг хүлээж болно.

Түүгээр ч зогсохгүй пуужин дээр маневр хийх хөдөлгүүр, уулзвар, залгах төхөөрөмж байгаа нь олон хөөргөх цогц схемд найдаж болно. Түлшийг буухад биш харин ачааллыг нэмэхэд зарцуулснаар та 11 тонноос илүү жинтэй болгож чадна. Дараа нь CROWN хоёр дахь "цистерн"-тэй залгах бөгөөд буцаж ирэхэд шаардлагатай нэмэлт түлшээр савнуудаа дүүргэх болно. Гэсэн хэдий ч дахин ашиглах чадвар нь илүү чухал бөгөөд энэ нь биднийг хөөргөх бүрийн өмнө хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр цуглуулах, хөөргөх бүрийн дараа алдах шаардлагаас анх удаа чөлөөлөх болно. Зөвхөн ийм арга барил нь дэлхий ба тойрог замын хооронд тогтвортой хоёр талын хөдөлгөөний урсгалыг бий болгож, тэр үед дэлхийн ойр орчмын орон зайг бодит, идэвхтэй, өргөн цар хүрээтэй ашиглах эхлэлийг тавьж чадна.

Энэ хооронд CROWN тодорхойгүй хэвээр байгаа бөгөөд Нью Шепардын ажил үргэлжилж байна. Японы ижил төстэй RVT төсөл бас хөгжиж байна. Оросын хөгжүүлэгчид нээлт хийхэд хангалттай дэмжлэг үзүүлэхгүй байж магадгүй юм. Хэрэв танд хэдэн тэрбумын мөнгө байгаа бол энэ нь дэлхийн хамгийн том, хамгийн тансаг дарвуулт онгоцноос ч хамаагүй дээр хөрөнгө оруулалт юм.