Человечество уже давно собирается к другим планетам нашей системы, но планы освоения дальнего космоса сопряжены с огромными финансовыми затратами и определенными техническими проблемами, которые еще только предстоит решить.
Пилотируемый корабль для дальнего космоса (например, для полета на Марс) будет объемным и тяжелым и очевидно, что для его подъема с земли и разгона потребуется очень мощная ракета-носитель.
Носители так называемого «тяжелого» класса способны доставлять на низкую околоземную орбиту от 20 до 50 тонн полезной нагрузки. Тяжелые ракеты — «чернорабочие» ближнего космоса и отлично справляются с задачами по доставке сегментов космических станций, кораблей, спутников и грузов на орбиту планеты.
Ракеты, способные тащить на себе более 50 тонн относятся к классу «сверхтяжелых» и предназначение у них соответственное - одна такая ракета может отправить к Луне космический аппарат с космонавтами на борту, вывести на орбиту земли огромный блок космической станции или сегмент большого космического корабля для дальних космических путешествий.
Пока сверхтяжелые ракеты строили только две страны мира — США и СССР. И строились эти носители лишь ровно до того момента, как в них нуждались — ведь обладание такими аппаратами, являющимися, по сути, вершиной технологий, могут позволить себе очень немногие.
«Лунные» гиганты
Первенство в строительстве и запуске сверхтяжелой ракеты в мире принадлежит американцам. Их трехступенчатый «Сатурн V» был и по сей день остается самым тяжелым (стартовая масса 2910 т), высоким (110,6 м), грузоподъемным (до 140 т груза на низкую опорную орбиту), мощным и, разумеется, дорогим (средняя стоимость одного запуска составляла 1,19 миллиарда USD в ценах 2014 года) носителем за всю историю ракетостроения.
В послужном списке «Сатурна V», созданного специально под реализацию лунной программы, тринадцать успешных запусков в в период с 1967 по 1973 годы. Первая и самая мощная ступень ракеты оснащалась пятью мощнейшими однокамерными двигателями F-1, работавшими на смеси керосина и кислорода.
История советского сверхтяжелого носителя «Н-1» сложилась совсем не так счастливо, как у американского конкурента. Гигантская ракета, которую Королев замыслил как грузовик для доставки на орбиту большой станции, которая должна была стать основным модулем при сборке тяжелого межпланетного корабля для полетов к Венере и Марсу. Позже наши ввязались в лунную гонку и перспективный носитель переориентировали для выполнения задачи по доставке на Луну советского обитаемого модуля. Доработкой проекта занимался приемник Королева Василий Мишин.
Советский колосс имел пять ступеней три из которых должны были вывести корабль на околоземную орбиту, а две оставшихся — для разгона от Земли и торможения у Луны.
До околоземной орбиты Н-1 могла поднять до 90 тонн груза, до лунной орбиты могла бы доставить более 30 тонн, на Луну — модуль массой в 5.5 тонны.
К сожалению, из-за технических причин (разлад в работе двигателей первой ступени) ни один из четырех пусков ракеты не увенчался успехом. Две готовых ракеты были уничтожены, а оставшиеся от проекта двигатели НК-33 и НК-43 (показавшими себя с самой лучшей стороны) применялись в реализации других проектов — российских «Союз-2» и американских «Антарес».
Реванш СССР
В середине 80-х годов Советский Союз все таки сумел построить действующий сверхтяжелый носитель «Энергия» грузоподъемностью около 100 тонн и дважды сумел успешно запустить его.
В первый свой полет «Энергия» вывела на орбиту спутник «Полюс» — массогабаритноый макет орбитального боевого лазера «Скиф-ДМ». Второй пуск - подъем на орбиту многоразового космического корабля «Буран».
Здесь стоит отметить принципиальное отличие советской «Энергии» с «Бураном» от американских «Спейс Шаттлов», которые при внешнем сходстве работали совершенно по разному. Советский вариант — это «двухступенчатая» ракета-носитель «Энергия», состоящая из центрального блока с четырьмя кислородно-водородными двигателями РД-0120, четырех ускорителей с кислородно-керосиновыми ЖРД РД-170 и космический «самолет» «Буран», который до выведения на орбиту и отделения от носителя является лишь грузом ракеты.
Американский вариант — огромный бак с жидким водородом и кислородом на который с монтировались два твердотопливных ускорителя, а сверху — многоразовый космический «орбитер», двигатели которого, после отстрела твердотопливных ускорителей начинали работать за счет горючего из огромного бака. Соответственно максимальная масса полезной нагрузки системы "Спейс Шаттл» не превышала 24,4 тонн, то есть находилась почти у нижнего края значений грузоподъемности ракет-носителей тяжелого класса.
После последнего пуска «Сатурна-V» в 1973 году американцы сверхтяжелых ракет не запускали. Фактически советская «Энергия» стала последней сверхтяжелой ракетой запущенной в космос. Все насущные потребности человека в космическом пространстве сегодня пока удовлетворяются при помощи ракет-носителей легкого и тяжелого класса.
Гиганты возвращаются
Вероятнее всего, интерес к разработке, производству и запуску ракет сверхтяжелого класса будет только расти, иначе и думать не стоит о развертывании широких программ исследований дальнего космоса, которые широко декларируют многие страны. Без сверхтяжелых носителей невозможен полет даже на Луну, не говоря уже о более отдаленных целях.
Время сверхтяжелых ракет возвращается и подтверждение тому — «Фалькон-Хэви» Алана Маска.
Конструктивно первая ступень Falcon Heavy состоит из центрального блока и пары боковых ускорителей, представляющих собой модернизированные первые ступени тяжелой ракеты Falcon 9. На низкую околоземную орбиту носитель способен выводить 63,8 тонны груза, стоимость пуска, в зависимости от полезной нагрузки, составит 90-120 миллионов долларов.
Это довольно дешево, учитывая, что ориентировочная стоимость одного пуска ракеты-гиганта SLS (грузоподъемность от 70 до 130 тонн), которая разрабатывается NASA — 500 млн. долларов.
Планируется, что после вывода на орбиту полезного груза, ступени носителя вернуться на Землю и могут быть использованы повторно для новых пусков.
3:26Фалькон-Хэви в действии
6 февраля 201 8 года, на предполетной конференции посвященной первому запуску сверхтяжелой ракеты-носителя Falcon Heavy Илон Маск поделился планами на будущее.По его словам, одной из важнейших целей пуска ракеты станет демонстрация правительственным заказчикам возможностей «Фалькон-Хэви». В частности, вторая ступень ракеты-носителя будет в течение шести часов маневрировать на околоземной орбите с полезной нагрузкой. Кроме того, ракета Маска отправит полезную нагрузку — автомобиль Тесла Родстер — на вытянутую околосолнечную орбиту, которая пересекает траектории движений Земли и Марса. Если все пройдет успешно, то этом году состоится еще два пуска «Фалькон- Хэви», заказчиками которых выступят компания из Саудовской Аравии и ВВС США.
По горячим следам:
И все прошло успешно: ракета стартовала и выполнила все возложенные на нее задачи — разгонные ступени удачно приземлились на указанные площадки, а груз — машина Илона Маска отправилась в сторону Марса. Теперь точно — сверхтяжелые носители вернулись, но уже совершенно в новом качестве.
Русский ответ
По информации РКК «Энергия» в настоящее время определен примерный облик двух типов сверхтяжелых ракет-носителей, предлагаемых корпорацией для реализации - «Энергия-5В-ПТК» и «Энергия-5ВР-ПТК» со стартовой массой 2 368 тонн и 2 346 тонн.
Оба варианта ракеты будут способны вывести на низкую околоземную орбиту около 100 тонн полезного груза, а на окололунную орбиту 20,5 тонны - массу «лунной» версии корабля «Федерация». Вместо корабля «сверху» ракеты может также находиться лунный взлетно-посадочный модуль. Для доставки корабля «Федерация» или лунного взлетно-посадочного модуля к Луне предлагается использовать межорбитальный буксир на базе разгонного блока ДМ.
По расчетам Роскосмоса создание сверхтяжелой ракеты и строительство под нее инфраструктуры на космодроме Восточный обойдется в 1,5 трлн рублей. Помимо этого Роскосмос ранее заявлял, что до 2030 года нет необходимости торопиться с созданием сверхтяжелой ракеты, поскольку для нее нет полезных нагрузок.
В то же время, как заявляли раньше в РКК «Энергия», разработка новой российской ракеты-носителя сверхтяжелого класса будет в полтора дешевле, чем воспроизведение советской ракеты-носителя «Энергия».
Созданию ракеты-носителя сверхтяжелого класса будет дан старт специальным указом президента. На основании поручения главы государства «Роскосмос» уже разработал проект документа.
Как указывается в проекте, ракетный комплекс сверхтяжелого класса необходим для изучения Вселенной, Солнечной системы, освоения Луны и окололунного пространства.
Решение о создании российской сверхтяжелой ракеты, несомненно свидетельствует о планах России серьезно приступить к реализации программ по освоению дальнего космоса.
Эскизное проектирование новой российской сверхтяжелой ракеты проведут в 2018–2019 годах.
Не забывайте подписываться на Мировую в любой социальной сети и конечно же в Дзене!