Chronik der Weltraum-Supergewichte. Teil 3. "Marstodonts" einer neuen Ära



    1984 stellte sich für die NASA heraus, dass das Space-Shuttle-System nicht in der Lage war, die im ursprünglichen Projekt angekündigten geplanten 20 jährlichen Starts durchzuführen. Die Suche nach alternativen Lösungen führte zu den ersten Arbeiten zur Schaffung von mehr Budgetoptionen für das Raumfahrtsystem.

    Der Absturz des Shuttle Challenger im Jahr 1986 wurde zum Auslöser für die Umwandlung dieses universellen Systems, wenn auch nur in den Zeichnungen, in eine superschwere Mondrakete.

    Wie wir aus dem vorherigen Teil der Überprüfung wissen, verwendete das Orbiter-Space Shuttle mit seinen RS 25-Marschtriebwerken einen externen Kraftstofftank im Hauptteil der Beschleunigung des Raumsystems. Dank dessen erreichte der Orbiter mit einem Gewicht von rund 100 Tonnen die Erdumlaufbahn. Wir wissen auch aus der Erfahrung sowjetischer Ingenieure, die das wiederverwendbare OS 120-System (Shuttle Technical Copy) in das Eneriya Buran-System umwandelten, dass ein solches System im Prinzip die Umwandlung des wiederverwendbaren Systems in ein ultraschweres Trägerfahrzeug zu relativ geringen Kosten ermöglicht.

    Der Beginn des Entwurfs der superschweren Trägerrakete Shuttle C im Oktober 1987 war der erste Schritt in diese Richtung.

    Tatsächlich war es praktisch dasselbe System, aber von Orbiter blieben nur noch drei Marsch- (RS 25) und zwei Rangiermotoren (OMS) übrig. Das freigesetzte Gewicht ermöglichte es dem Shuttle C-Träger, bis zu 77 Tonnen Nutzlast in die Erdumlaufbahn zu befördern. Die NASA hoffte daher, einen Einjahresplan für den Start von Weltraum-Shuttles (die jeweils nicht mehr als 25 Tonnen schwer sein sollten) sowie die Nutzung eines neuen Trägers für den Start von großen Orbitalstationen und großen optischen Teleskopen abdecken zu können.

    Schema des Shuttle C LV, rechts ein Großmodell der Oberstufe C


    Die Kosten für die gesamte Arbeit wurden auf 2 Milliarden US-Dollar geschätzt, was ungefähr den Kosten für den neuen Orbiter entsprach. Trotz dieser relativ geringen Zahl war die NASA Anfang der 90er Jahre noch nicht in der Lage, die Ziele für das neue vielversprechende Trägerraketen zu bestimmen. 2 Milliarden wurden für den neuen Endeavour-Orbiter ausgegeben, und beim Bau der Orbitalstationen wurde beschlossen, auf die Hilfe und Erfahrung Russlands (Mir-Atlantis, ISS) zurückzugreifen. Das Shuttle C-Projekt wurde 1995 eingestellt. Wie sich herausstellte, nicht lange.

    Im Jahr 2003 wurde die Welt von einer weiteren Weltraumkatastrophe erschüttert. Als er mit dem Schiff Columbia zur Erde zurückkehrte, starb seine gesamte Besatzung von 7 Astronauten. Ironischerweise sollte dieses Shuttle Ende der 80er Jahre in die zweite Stufe von Shuttle C LV umgebaut werden. Der Führung der Vereinigten Staaten und der NASA wurde klar, dass die Ära der Shuttles früher als erwartet zu Ende gehen wird. Es wurde beschlossen, nicht nur die technische, sondern auch die ideologische Strategie der amerikanischen Kosmonautik zu überdenken.

    Dies führte zu einem ehrgeizigen Programm "Constellation", das 2004 ausgesprochen wurde. Im Rahmen dieses Programms sollte die Basis des Space-Shuttle-Programms wieder aufgebaut werden, doch im Gegensatz zu Shuttle C stieg die Leistung von Feststoffraketen-Boostern deutlich an (der Schub beider Beschleuniger wurde auf jeweils 1700 Tonnen erhöht!). Die TRU-Blöcke wurden 116 Sekunden nach dem Start getrennt. Der äußere Kraftstofftank wurde im Durchmesser von 8 auf 10 m vergrößert, und 3 RS 25-Marschtriebwerke wurden durch 5 einfachere RS 68 aus der Trägerrakete Delta 4 (mit jeweils 350 t Schub) ersetzt, die bereits unter dem Kraftstofftank selbst (in Analogie zur Einheit C PH) befördert wurden "Energie") Nach 303 Sekunden Betriebszeit wurde die erste Stufe des oben beschriebenen LV abgetrennt, wonach die zweite Stufe, die mit dem J 2X-Motor (Modifikation des Saturn 5-Motors der zweiten und dritten Stufe) ausgerüstet war, zusammen mit dem Altair-Mondmodul in die Umlaufbahn gebracht wurde.

    Die Trägerrakete Ares 5 zusammen mit der Altair-Mondlandefähre Die


    superschwere Trägerrakete wurde Ares 5 genannt. Der Name Ares bedeutete den Hauptzweck dieser Trägerrakete - eine bemannte Expedition zum Mars (die Römer nannten den Mars des griechischen Kriegsgottes Ares). Und die Nummer 5 bezog sich auf die berühmte Mondrakete Saturn 5. Ares 5 war in der Lage, 188 Tonnen Nutzlast in die Erdumlaufbahn (oder mehr als 70 Tonnen in die Mondumlaufbahn) zu befördern.

    Parallel dazu wurde das schwere Trägerfahrzeug Ares 1 eingesetzt, bei dem es sich in der ersten Stufe um eine Ares 5 LV-Einheit (SRB) handelte und in der zweiten Stufe auch der J 2X-Motor zum Einsatz kam. Ares 1 startete das bemannte Raumschiff Orion, das nach dem Andocken an das Mondmodul Altair mit der zweiten Stufe von Ares 5 auf die Flugbahn zum Mond beschleunigte. Der Name der Rakete bezieht sich auch auf die Trägerrakete Saturn 1 / B, mit der gestartet wurde Apollo bemanntes Raumschiff in den 60-70er Jahren.

    LV-Gerät „Ares 1“


    Teststart des LV „Ares 1“, 2009 Der Abschluss dieses Projekts zwang die NASA, das russische Raumschiff Sojus einzusetzen, um Astronauten an die ISS zu liefern


    2009 wurde erneut das Konzept für die Entwicklung des Shuttle C-Projekts (umbenannt in HLLV) vorgeschlagen, von dem einige Änderungen den Start in einer erdnahen Umlaufbahn von bereits etwa 100 Tonnen ermöglichten.


    Die NASA lehnte dieses Projekt jedoch ein Jahr später ab, 2010, auf dem Höhepunkt der globalen Finanzkrise , storniert und das Programm "Creation".

    Im Jahr 2011 wurde auf der Grundlage des Constellation-Projekts beschlossen, eine „abgespeckte“ Version sowohl der sehr schweren Ares 5-Rakete als auch des bemannten Raumfahrzeugs Orion zu entwickeln.

    Die neue SLS-Rakete (Space Launch System - "Space Launch System") unterschied sich wesentlich weniger vom Basis-Space-Shuttle-System als Ares 5. Daher wurde das 5. Segment zu den 4 ursprünglichen Abschnitten der TRU hinzugefügt. Die Parameter des externen Kraftstofftanks blieben nahezu unverändert (mit einem Durchmesser von 8,4 m). Analog zum Zentralblock von Energia wurden anstelle von drei Kreuzfahrtmotoren 4 RS 25D / E-Motoren unter dem ursprünglichen Shuttle-Kraftstofftank verbaut. Im Gegensatz zu Energy und Shuttle C wurde die Ausgangslast jedoch oben und nicht seitlich platziert. Die Nutzlast war die gleiche 70t (Block 1) wie die des Shuttle C. Das Gewicht der Trägerrakete erhöhte sich auf 3000 t, die Höhe betrug 121 m, der Gesamtschub beim Start betrug 4000 t (3200 t Traktion in der Summe von zwei TRU-Einheiten + 740 t Traktion 4x RS 25). Einen ähnlichen Überschussschub in Bezug auf die Ausgangslast (auch bei der 130-Tonnen-Version von Block 2),

    Startfahrzeug-Schema „SLS“ Block 1


    In Zukunft ist geplant, das Schub-Gewichts-Verhältnis „SLS“ für die ersten Mond- und dann die interplanetaren bemannten Missionen auf 105 (Block 1A) bzw. 130 Tonnen (Block 2) zu erhöhen. Die Kosten des Projekts werden bis 2017 auf 35 Milliarden US-Dollar geschätzt. Die Einsatzbereitschaft des SLS wird auf 70% geschätzt, der Erstflug ist für 2017 geplant.

    Verschiedene Varianten des SLS


    Eine weitere historische Kuriosität. Die NASA hat eine Ausschreibung für den Kauf vielversprechender Raketentriebwerke mit flüssigem Treibstoff für zukünftige Versionen des SLS (insbesondere Block 2) angekündigt. Impuls blockiert TRU. Neben Rocketdynes Angebot für eine modifizierte Version der Saturn 5-Raketen-F1-Triebwerke (F1B mit erhöhtem Schub von 690 auf 800 t) trat Aeroshet, eine private Raumfahrtgesellschaft mit AJ 26-Triebwerken, in den Kampf ... NK 33, einst für die sowjetische Mondrakete H 1 entwickelt. Die Ausschreibung endet im nächsten Jahr, und ein neues Duell der alten Rivalen um einen Platz in der neuen Mondrakete verspricht heiß zu werden. Es ist jedoch möglich, dass die NASA beide Triebwerke einführt.

    Concept F 1B (links) und NK 33 / AJ 26 am Aerojet-Prüfstand (rechts)


    Zum Abschluss des Constellation-Programms startete die von Ilon Mask gegründete Privatfirma Space X am 4. Juni 2010 die verbesserte Version der Rakete der Falcon-Serie - die Falcon 9. Trotz der Tatsache, dass selbst eine modifizierte Version des Falcon 9 1.1 keine Nutzlast von mehr als 14 Tonnen zuließ (etwas weniger als das Zenith-Trägerraketen), gab Space X bereits 2012 einen Vertrag mit dem US-Verteidigungsministerium zum Start der superschweren Version des Falcon Heavy bekannt "Im Jahr 2015

    Elon Musk auf dem Hintergrund der Trägerrakete Falcon 9 1.0. Gut sichtbar 9 Merlin 1C Motoren "quadratisch" angeordnet


    Verwenden Sie dazu das Batch-Design-Schema der Rakete mit drei Falcon 9 1.1-Blöcken für die erste und zweite Stufe, die jeweils mit 9 verstärkten Merlin 1D-Motoren ausgerüstet sind. In der dritten Stufe, die mit einem Merlin 1D-Motor ausgerüstet ist, wird die Ladung in die Erdumlaufbahn befördert (5 in der Abbildung unten). Insgesamt 27 Triebwerke entwickeln beim Start eine Schubkraft von 1800 Tonnen pro Jahr. Impuls in 282s. Jeder Block hat einen Durchmesser von 3,6 m, eine Raketenhöhe von 68 m, ein Gewicht von 1460 t und eine Nutzlast von 53 t bei einem Startpreis von 100 Mio. USD. In Zukunft ist die Wiederverwendung der Blöcke der ersten Stufe geplant.

    Schema des Falcon Heavy LV, drei Module der ersten Stufe des Falcon 9 1.1 LV haben jeweils 9 Merlin 1D-Motoren (unten rechts). Wir können die charakteristische "kreisförmige" Anordnung der Marschtriebwerke des LV "Falcon 9 1.1" feststellen.


    Nach den Plänen von Space X besteht das Hauptziel der Schaffung dieses Trägers darin, kostengünstige Mittel für die Durchführung einer bemannten Expedition zum Mars ( die Programme Red Dragon und Mars One) aufzuzeigen .

    Der modulare „Kollege“ der Falcon-Trägerraketenfamilie, die von RSC Energia und NPO Energomash entwickelte russische Trägerrakete Angara, kann theoretisch auch Fracht mit einem Gewicht von bis zu 50 Tonnen in die Umlaufbahn befördern. Die Version der A7,2V-Rakete ist mit 6 Basis- und einem verstärkten URM-Block 1 ausgestattet, die jeweils mit RD 191-Triebwerken ausgerüstet sind. 7 Motoren sollten bei einem Start von 1400 t eine vollständige Traktion entwickeln. Um die Nutzlast auf die Erdumlaufbahn zu beschleunigen, wird die dritte Stufe KVTK2 mit dem Motor rd 0124 verwendet. Die Masse der konstruierten Trägerrakete beträgt 1200 t, die Höhe 65 m. Selbst für die Angara A7-Version mit einer Tragfähigkeit von 35 Tonnen wird es jedoch erforderlich sein, eine separate Startrampe zu bauen, und in den nächsten 10 Jahren werden hauptsächlich A1- bis A5-Baugruppen mit einer Tragfähigkeit von 1,5 bis 25 Tonnen verwendet.

    Verschiedene Kompositionen der URM 1 LV - Angara - Blöcke.



    Projekte einer separaten superschweren LV befinden sich in Russland inKindheit . Obwohl unser Land über alle notwendigen Mittel verfügt (die Familie der leichten (RD 191 / NK 33) und schweren (RD 171 / M) Hochleistungsmotoren), gibt es für eine solche Trägerrakete noch keine spezifische Aufgabe. Doch nicht nur vor dem Hintergrund der Erfolge der amerikanischen SLS- und Falcon Heavy-Projekte kann sich schnell alles ändern, sondern auch die Arbeit unserer östlichen Nachbarn in diese Richtung.

    Die hypothetische Version des superschweren russischen Raketenwerfers Yenisei 5 leiht in vielerlei Hinsicht die Errungenschaften der Energia-Rakete aus, nämlich 4 Beschleunigungseinheiten der oberen Stufe mit RD 170-Motoren und Wasserstoffmotoren der zweiten Stufe RD 0120 (Wiederherstellung der Produktion der letzteren bleibt eine große Frage


    In China befindet sich seit 2013 in der Entwurfsphase der zukünftige superschwere Träger "Great March 9". Chinesische Ingenieure entwickeln den Sauerstoff / Kerosin-Motor YF 660 mit einem Startschub von 650 t aktiv weiter. Vier davon sollen in der ersten Stufe der Trägerrakete eingesetzt werden (oder vier TRU-Einheiten mit einem Schub von jeweils 1000 Tonnen).

    Das technologische Layout des Prototyps des YF 650-Motors (links) und des YF 220-Motors (rechts)


    Die zweite Stufe wird ebenfalls mit x4 YF 660 (Version A) oder x5 YF 220 (Version B) und die dritte mit zwei (Version A) oder einer (Version 660 ) ausgerüstet B) Motoren YF 220 mit einem Schub von 200 Tonnen. Die Raketenmasse wird auf 4000 Tonnen geschätzt, der Startschub auf 5000 Tonnen, die Länge auf 100 m und die Nutzlast auf 130 Tonnen. Die Hauptaufgabe des neuen Trägerraketen ist der Beginn der menschlichen Besiedlung unseres natürlichen Satelliten - des Mondes.

    Die Trägerrakete Great Voyage 9, Version A (links) und B (rechts)


    Man kann allen Teilnehmern des neuen Rennens der superschweren Träger nur viel Glück wünschen und hofft, dass diesmal die Weltraumreise des großen Mannes der Beginn der vollständigen menschlichen Entwicklung des Sonnensystems sein wird.

    Teil 1. Mond "Dinosaurier".
    Teil 2. "Park" wiederverwendbare Zeit.

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