11 апреля 2024 года с вновь построенного стартового стола Площадки 1А и космодрома Восточный стартовала новая ракета Ангара А5 с разгонным блоком Орион/ДМ. С этого момента начинают открываться огромные возможности для изучения биологических объектов за пределами низкой околоземной орбиты. До Ангары А5/ДМ в USSR существовала еще одна такая ракета: Протон-К/ДМ. Именно Протон-К/ДМ/7КL1 (УР-500К/ДМ/7КL1), которая в качестве полезной нагрузки использовала первые прототипы лунных биологических спутников для изучения влияния длительных полетов на живые организмы.
Согласно источнику 24 апреля 1962 г. было принято решение Постановлением USSR о создании семейств Универсальных Ракет (УР) 5 поколения. Примечательно, что и после распада USSR в 90-х годах тоже было принято решение о создании Универсальных ракетных модулей (УРМ) для семейства РН Ангара. Так почему же после 2022 года от 1 универсальности производители отказываются и приходят к другой универсальности? УР поколения USSR изначально закладывались как военные ракеты для длительного боевого дежурства, так ДУ этих ракет использовали длительно хранящееся виды топлива в частности связку N2O4/UDMH. Четырех окись азота(N2O4)-это чрезвычайно ядовитая жидкость. А Гептил(UDMH) быстро окисляется в открытой воздушной среде с образованием токсичных газов. Поэтому к ракетам серии УР предъявлялись повышенные требования к экологической безопасности. В начале 00-х надо признать, что стали применятся повышенные экологические требования уже и к стартовым площадкам. И это обстоятельство накладывало дополнительные операции в испытаниях систем по сливу компонентов топлива и вычищению носителя и его подготовки к повторной заливке/декомпрессии. Что повлекло за собой смену топливных компонентов и замену конструктивной схемы УР и ее ДУ.
Но почему же нельзя было просто заменить виды топлива в РН Протон-К, например на Керосин и Кислород и вновь добиться успеха в биологических экспериментах вокруг Луны?
На эти вопросы есть несколько ответов:
1)Ракетный бак кислорода, должен быть специально разработан для хранения жидкого кислорода при определенном давлении и температуре. Испытан.
2)Затраты на добычу кислорода из атмосферного воздуха. Фактически, что сейчас делается для добычи кислорода. Это компрессия окружающего воздуха с энергетическими затратами с последующей фильтрацией жидкости.
3) Стоимостное расходное отношение керосин/ жидкий кислород. Влечет за собой изменения размеров длины бака керосина. А как следствие размеров всей ракеты. Испытания.
4) Ракетный двигатель для выведения должен быть переконструирован для работы с новыми компонентами в заданном соотношении. Полностью заменена вся верхняя часть. Новые испытания частей и деталей на давления, температуры, режимы и пр.
5) Замена магистралей слива/наполнения. Повлекло к введению дополнительных конструктивных мер и изменений в РН.
Это лишь малый перечень, как экологическая ситуация повлияла на конструкции ракет. И итоге необходимо было получить другую ракету УР-500, только с возможностями быстрой перезаправки на экологически чистых компонентах топлива. Что в итоге это получилось сделать в РН Ангара А5.
Теперь обратимся к рисунку 1. И поразмыслим в этой логике и не отходя от экологической темы рассуждений. Какое же будет дальнейшее развитие этого семейства ракет? Очевидно, что вся нижняя часть у РН Ангара А5 уже есть . Это 5хУРМ-1 ( набор и испытания ИС-102). Верхняя часть, которая у меня обозначена как Booster 3 в РН Ангара А5 тоже есть. Это УРМ-2, которая испытывалась на ИС-102. Разгонный блок с Красноярска ДМ в РН Ангара А5 тоже имеется. Остается только Booster 2 (см. рис.1). Верхняя ступень обычно в Ангаре А5 обозначается как УРМ-2V, то есть как универсальный ракетный модуль 2 ступени с водородом. Но уйдем от водорода по причине в ИС-106. И упростим себе жизнь. Оставим баки этого Booster 2 ( Stage 8S811K) для РН Протон какие есть, но только с оговоркой. И введем работающие двигатели внизу с РД-0124МС , которые сейчас находятся в РН Союз 5 (2 ступень) на связке керосин/ кислород. Модифицируем РД-0124МС для Ангары. Итак. Измененный Booster 2 для РН Ангара А5 есть. Осталось только найти технологию создания баков диаметром около 4 м для ступени длиной 9,62 м. См. источник. И желательно на местном производстве, где делается Ангара А5.
На фото 2 показан способ, как можно перейти к бакам определенного диаметра. А на фото 3 показан бак как раз Booster 2. Сзади его нижняя часть. Далее 1-ый переходный шпангоут. Ближе к нам 2-ой переходный шпангоут.
О Союзах МС и Прогрессах МС и их размерах тоже можно посмотреть в моем видео или статье. И только теперь в 2024-2025 году ракету Ангара А5 для дальних космических полетов и биологических экспериментов можно довести, доработать и собрать.
И в 2013 году модернизацию Ангара А5 так и не довели. По итогу всех этих инженерных изысканий на РН Союз 2 в 2013 году стартовал космический аппарат «БИОН-М» №1 общей массой 6840 кг на низкую околоземную орбиту (575 км). Максимальная высота МКС ~420 км от Земли.
СА и ПО являются герметичными отсеками. Возвращаемая научная аппаратура устанавливается внутри СА и на наружной поверхности СА.
Общая масса возвращаемой научной аппаратуры, устанавливаемой внутри СА и на наружной поверхности СА, составляла 650 кг.
Эксперименты на биологических организмах:
BIOS -МЛЖ-01 -5 цилиндрических модуля по 9 "чернушек" мышей в каждом.
BIOS-ГК - коробчатый модуль для 15 маленьких ящериц гекконов.
KOUNTUR-BM -эксперимент на 8 монгольских "песочных" мышках песчанках.
ОМЕГАХАБ-проведение исследований с клетками и малыми цикловыми рыбами в водной среде.
Эксперименты на растениях и почвах:
ФИТО - эксперименты с плодами и семенами высших растений
Метеорит -эксперименты по астробиологии
"Экзобиофрост" и "Экзобиология" - эксперименты с пробами грунтов из вечной мерзлоты с использованием контейнеров "Экзобиофрост", закрепленных в наружном автоматическом контейнере.
Эксперименты на продуктах органических веществ:
Фрагментер-ТФ микробная утилизация целлюлозы в аппарате Фрагментер
Абиогенез - синтез пептидов и нуклеотидов в открытом космосе.
Белки - эксперименты по выращиванию кристаллов белков.
RIBES-изучение ростовых процессов биологических образцов.
БИОИМПЕДАНС- изучение морфофункционального состояния культур клеток в условиях космического полета путем биоимпедансных характеристик пробы культур клеток.
Эксперименты на излучательные воздействия:
ППН - 8 плат группа радиобиологических, радиационно-физических экспериментов
Эксперимент Карбон (в составе ППН 4К) - исследование физико-химических свойств образцов карбида кремния в условиях космического полета.
БИОТРЕК-ТД -определение ОБЭ воздействия ионизирующего облучение на микроорганизмы
Дозиметр-РД3-Б3 -радиационно-физические исследования
СПД- радиационно-физические исследования
Эксперименты на гравитационные воздействия:
Биоконт-Б - 7 контейнеров экспериментов по гравитационной биологии
ББ-1М - 4 шт. Исследование влияния невесомости на биологические объекты с различным уровнем эволюционного развития
Гравитон -решения задач оперативного анализа гравитационной обстановки на борту
Результат экспериментов на живых организмах:
1)«Бион-М» №1 провел на орбите 30 суток. Так долго в автоматическом режиме с живыми биологическими объектами не летал еще ни один спутник.
2) Повышение внутричерепного давления у мышек из-за увеличения скорости кровотока. Но это и так было ясно на любой высоте.
3) Существенные изменения в генах, отвечающих за изменения скелетной структуры мышек после 30 суточного полета.
4)Из-за ошибки конструкторов Камеры Kontur-BM пастообразный корм, предназначенный для питания мышей песчанок, перестал попадать в кормушку из-за изменения его физических свойств в невесомости, что привело к голоду у мышей.
5)Хорошо себя зарекомендовали цилиндрические ячейковые камеры BIOS -МЛЖ-01.
Итог комплексного испытания Бион М1. Подготовка к Бион М2.
Основной целью научной программы в проекте «Бион-М» № 2 является комплексное исследование комбинированного биологического действия невесомости и высокого уровня космической радиации на организм на системном, органном, клеточном и молекулярном уровнях. На рекордную высоту в 800 км будут запущены уже 75 мышей, растения, насекомые, культуры клеток, микроорганизмы. Старт Бион М2 намечен на начало сентября 2024 года. Но его могут как всегда перенести на более поздний срок.
Планирование и рекомендации в ракетостроении для новых экспериментов на биологических организмах в дальних полетах (см рис.12):
1)Временный отказ от криогенных ступеней URM-2V на время модернизации стендовой базы испытаний криогенных ступеней на ИС-106;
2) Сосредоточение на одной испытательной станции ИС-102. Для до проведения экспериментов с увеличенной 2 ступенью URM-2;
3) Поднятие карт техпроцессов и программ работы над баками 2 ступени URM-2. Изменение техпроцессов под URM-2 Angara A5 увеличенной версии ДУ.
Изменение алюминиевых сплавов баков URM-2 на 1580 как в союзе 5
Изменение конструктивных схемы баков URM-2 для РД-0124MC
Изменение торцевых частей для стыковки URM-2 и ниж. адаптер
4) Временный отказ от изменения обтекателей Ангары А5. Использование обтекателей как в ракетах Союз. На подобии 60-х PROTON BLOCK DM 7KL1
5) Изменения аппаратов Бион М3 и Бион М4 для дальних космических полетов. С увеличенной Двигательной установкой (ДУ) и увеличенными системами жизнеобеспечения.
6) В дополнение. Проведение доводочных работ на ИС-102 для многоразовости ускорителей URM-1.
Источники: