Российские проекты по усовершенствованию многоразовых космических кораблей

Во второй половине XX в. человечество ступило на порог Вселенной – вышло в космическое пространство. Дорогу в космос открыла наша Родина. Первый искусственный спутник Земли, открывший космическую эру, запущен Советским Союзом, первый космонавт планеты – гражданин бывшего СССР.

Космонавтика – это громадный катализатор современной науки и техники, ставший за невиданно короткий срок одним из главных рычагов современного мирового процесса. Она стимулирует развитие машиностроения, материаловедения, вычислительной техники, энергетики и многих других отраслей народного хозяйства.

В научном плане человечество стремится найти в космосе ответ на такие принципиальные вопросы, как строение и эволюция Вселенной, образование Солнечной системы, происхождение и пути развития жизни. От гипотез о природе планет и строении космоса, люди перешли к всестороннему и непосредственному изучению небесных тел и межпланетного пространства с помощью ракетно-космической техники.

В освоении космоса человечеству предстоит изучить различные области космического пространства: Луну, другие планеты, их спутники, Солнце – это в ближайшей перспективе. А в отдалённой – другие звёзды, другие галактики. Однако эта перспектива носит гипотетический характер и рассчитана в основном на будущие поколения землян.

Современный уровень развития космической техники и прогноз её развития показывают, что основной целью научных исследований с помощью космических средств, по-видимому, в ближайшем будущем будет наша Солнечная система. Во многих странах ведутся работы и создаются краткосрочные и долгосрочные программы. В них подробно и на много лет вперёд расписаны планируемые мероприятия, прогнозируются ожидаемые результаты.

Однако при освоении космоса возникло и продолжает возникать огромное множество проблем. Мы все знаем про аварии американских шаттлов. К моему научному руководителю попал образец термозащитного материала, который используется в качестве обшивки для многоразовых космических челноков. Два из пяти шаттлов уже погибли. Одна катастрофа произошла по вине этого термозащитного покрытия. Несмотря на многочисленные возникающие проблемы, многие учёные считают, что именно многоразовым космическим кораблям принадлежит будущее в освоении космоса. Я заинтересовался этой темой и собираюсь выяснить, какие идеи, разработки, проекты предлагают российские учёные.

Объект исследования данной работы: проекты, разработки, связанные с многоразовыми космическими кораблями.

Предмет: предложения российской науки по данной теме.

Цель работы: изучить предложения российских учёных по данной теме.

Задачи работы:

• узнать значение многоразовых космических кораблей для современной космонавтики,

• выяснить возможности усовершенствования существующих моделей

• рассмотреть проекты российских космических кораблей многоразового использования.

Этапы исследования: изучение литературы, поиск информации в сети Интернет, сравнение и обработка полученных данных, оформление результатов.

Глава 1. Значение многоразовых космических кораблей для современной космонавтики и перспективы их дальнейшего использования.

И самые первые полёты в космос, и подавляющее большинство нынешних осуществляются с помощью больших ступенчатых ракет-носителей. Они и остальная часть корабля, кроме полезного груза, выносимого на орбиту, и капсулы с космонавтами, возвращаемой на Землю, остаются на орбите, в виде космического мусора, или сгорают в атмосфере, а остатки падают на Землю. Из этого видно главное преимущество многоразовых космических кораблей перед обычными аппаратами.

100 лет назад отцы — основатели космонавтики вряд ли могли себе представить, что космические корабли будут выбрасывать на свалку после одного-единственного полета. Неудивительно, что первые проекты кораблей виделись многоразовыми и зачастую крылатыми. Увы, большинство многоразовых кораблей так и остались проектами, а две использованные на практике системы («Шаттл» и «Буран») оказались страшно дорогими и далеко не самыми надежными. Почему так получилось?

Ракетостроение имеет в своей основе два источника — авиацию и артиллерию. Авиационное начало требовало многоразовости и крылатости, тогда как артиллерийское было склонно к одноразовому применению «ракетного снаряда». Боевые ракеты, из которых выросла практическая космонавтика, были, естественно, одноразовыми. Когда дело дошло до практики, конструкторы столкнулись с целым комплексом проблем высокоскоростного полета, в числе которых — чрезвычайно высокие механические и тепловые нагрузки. Путем теоретических исследований, а также проб и ошибок инженеры смогли подобрать оптимальную форму боевой части и эффективные теплозащитные материалы. И когда на повестку дня встал вопрос о разработке реальных космических кораблей, проектанты оказались перед выбором концепции: строить космический «самолет» или аппарат капсульного типа, похожий на головную часть межконтинентальной баллистической ракеты. Поскольку космическая гонка шла в бешеном темпе, было выбрано наиболее простое решение — ведь в вопросах аэродинамики и конструкции капсула куда проще самолета.

Ещё на заре космонавтики в разных странах мира создавались проекты многоразовых космических аппаратов. Первые из них – различные орбитальные и суборбитальные самолёты. Например, в СССР: «Спираль», «Кета» и многие другие. В Германии разрабатывался проект «Зенгер», в Англии «Хоттол», во Франции «Гермес». И сегодня суборбитальные самолёты имеют большое значение, главным образом, в сфере космического туризма. Такие проекты уже осуществляются.

Быстро выяснилось, что на техническом уровне тех лет сделать капсульный корабль многоразовым практически нереально. Баллистическая капсула входит в атмосферу с огромной скоростью, а ее поверхность может нагреваться до 2500—3000 градусов. Космический самолет, обладающий достаточно высоким аэродинамическим качеством, при спуске с орбиты испытывает почти вдвое меньшие температуры (1300—1600 градусов), но материалы, пригодные для его теплозащиты, в 1950—1960-е годы еще не были созданы.

И все же идея многоразовости ракетно-космической техники оказалась живучей. К концу 1960-х годов в США и несколько позднее в СССР и Европе был накоплен изрядный задел в области гиперзвуковой аэродинамики, новых конструкционных и теплозащитных материалов. Были созданы «Буран» и «Шаттл».

Вот только затраты на разработку одного «Шаттла» превысили 12 миллиардов долларов, столько же потратил Советский Союз на «Буран» в период своего кризиса. На сегодня стоимость одного пуска шаттла достигает и вовсе фантастических 500 миллионов долларов! Как же так? Ведь многоразовое в принципе должно быть дешевле одноразового (по крайней мере, в пересчете на один полет). Во-первых, не оправдались прогнозы по объемам грузопотока - он оказался на порядок меньше ожидавшегося. Во-вторых, компромисс между инженерами и финансистами не пошел на пользу эффективности челнока: стоимость ремонтно-восстановительных работ для ряда агрегатов и систем достигла половины стоимости их производства! Особенно дорого обходилось обслуживание уникальной керамической теплозащиты. Наконец, отказ от крылатой первой ступени привел к тому, что для повторного использования твердотопливных ускорителей пришлось организовывать дорогостоящие поисково-спасательные операции.

Кроме того, шаттл мог работать только в пилотируемом режиме, что существенно удорожало каждую миссию. Кабина с астронавтами не отделяется от корабля, из-за чего на некоторых участках полета любая серьезная авария чревата катастрофой с гибелью экипажа и потерей челнока. Это случилось уже дважды - с «Челленджером» (28 января 1986 года) и «Колумбией» (1 февраля 2003 года). Последняя катастрофа изменила отношение к программе «Спейс шаттл»: после 2010 года «челноки» будут выведены из эксплуатации.

На данный момент многими считается, что корабли многоразового использования не принесли планируемой выгоды, поскольку были недооценены эксплуатационные затраты. Однако подобные аппараты не являются тупиковым путём развития космонавтики и после создания более совершенных двигателей, материалов и технологий, несомненно, вытеснят одноразовые системы. Поэтому посмотрим, что предлагают российские учёные в одной из самых перспективных областей этой науки.

Глава 2. Отдельные российские предложения по усовершенствованию космических кораблей.

Российскими учёными в последнее время сделано множество предложений, которые помогут разрешить наиболее острые проблемы, связанные с космическими кораблями многоразового использования.

2. 1 Метод возвращения по низкоскоростному коридору.

Известный специалист в области авиации и космонавтики, профессор Александр Болонкин опубликовал статью, в которой предлагается оригинальный метод возвращения космических челноков с орбиты на Землю. Он предложил вернуться к собственной идее 1969 года - спуску космических кораблей на Землю по так называемому «низкоскоростному коридору» - в отличие от используемого в настоящее время высокоскоростного входа в атмосферу, возвращаемая полезная нагрузка при этом подвергается существенно меньшему тепловому воздействию.

В то время воспользоваться идеей советского ученого было невозможно – для входа в атмосферу по низкоскоростному коридору требовалось предварительно значительно снизить орбитальную скорость за счет работы химических двигателей, что резко снижало и надежность, и эффективность космических систем. Теперь, благодаря достижениям материаловедения, появилась возможность подойти к решению проблемы иным образом.

Профессор Болонкин предложил использовать для быстрого гашения орбитальной скорости возвращаемого аппарата в верхних слоях атмосферы метод аэродинамического торможения с помощью парашюта из углеродистых волокон, выдерживающего высокие температуры.

По расчетам профессора Болоникна, легкий парашют из углеродистого волокна площадью 4000 квадратных метров, но имеющий небольшие размеры и массу в сложенном виде, позволяет уменьшить скорость корабля с 8 км/с до 0,35 км/с всего за 550 с, а тепловой поток – в 3-4 раза. Раскрытый купол парашюта позволяет эффективно передавать тепловое излучение атмосфере Земли через всю поверхность.

Максимальная температура парашюта при этом составит 1000-1300 градусов, в то время как углеродистое волокно выдерживает 1500-2000 градусов.

Предложенная методика может быть использована как для существующих шаттлов, так и для проектируемых космических челноков. Это поможет решить одну из главных проблем – непрочность высоко термостойких плиток, которые можно будет заменить на более прочные образцы.

2. 2 Исследования процесса окисления и воспламенения, материалов изготовленных на основе углерода.

Наиболее вероятная причина крушения «Колумбии», по мнению некоторых российских учёных – образования дыры в обшивке крыла шаттла, если судить по месту её расположения и размеру, – это воспламенение и горение углеродных панелей, из которых сделана кромка крыла «Колумбии». Известно, что многие конструкционные материалы, работающие в окислительной атмосфере, могут воспламеняться в результате удара об их поверхность различного рода частиц и, тем более, крупных предметов. Во всяком случае, конструкторам советского орбитального корабля «Бурана» это явление сильно досаждало на стадии доработки аппарата. Тогда, в начале восьмидесятых годов, за решение проблемы воспламенения и горения конструкционных материалов энергично взялся Ф. И. Дубовицкий, в то время директор Отделения института химической физики в Черноголовке, Н. И. Перегудов, один из самых квалифицированных математиков-программистов. Группа химиков Н. Н. Алейникова, усиленная специалистом по горению Б. М. Зуевым, должна была изучать кинетику окисления конструкционных материалов. Лаборатория В. Е. Фортова была привлечена для изучения процесса удара и его последствий. Конструирование и изготовление необходимого оборудования Ф. И. Дубовицкий возложил на производственно-технический отдел, возглавляемый В. К. Энманом.

Для объяснения наблюдаемых на практике эффектов была построена математическая модель процесса зажигания материала, согласно которой удар какого-либо предмета о его поверхность приводит к образованию совокупности трещин, т. е. размельчению материала, что существенно ускоряет процесс воспламенения. Этот эффект хорошо известен из практики. Некоторые измельченные в порошок материалы, например, металлы, иногда воспламеняются на воздухе даже при комнатной температуре, в то время как монолитный кусок того же материала может храниться без всяких проблем очень долго. Важная особенность процесса воспламенения размельченного материала – наличие резко выраженных критических условий. Например, стоит числу трещин в материале превысить критическое значение, - и процесс воспламенения, как говорится, «пошел». Вначале эти выводы были встречены Главным конструктором «Бурана» В. П. Глушко с откровенным негодованием: он считал, что имеющиеся неполадки с «Бураном» будут устранены в процессе доводки аппарата на основе богатого опыта его специалистов. Однако к чести конструкторов «Бурана», соответствующие выводы они сделали, и корабль был запущен пустым, чтобы до минимума снизить тепловые нагрузки на его элементы во время полета. Это спасло корабль.

Итак, наиболее вероятная причина катастрофы "Колумбии" состоит в следующем. В результате удара куска термоизоляции топливного бака о крыло корабля число малозаметных микроскопических трещин в панели передней кромки крыла превысило критическое значение. Поэтому во время торможения корабля произошло возгорание и образовалась та самая злополучная дыра, в которую и проникла струя горячего воздуха, разрушившая корабль.

Ну, а как же быть с американскими кораблями многоразового использования семейства «Шаттл»? В докладе Коллегии по расследованию катастрофы «Колумбии» специалистам Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства настоятельно рекомендуется детально изучить процесс окисления и воспламенения конструкционных материалов (особенно изготовленных на основе углерода), чтобы дать реальную оценку степени их пригодности для применения в конструкциях космических кораблей многоразового использования. Поэтому есть мнения, что фундаментальные исследования ученых Черноголовки помогут нашим коллегам справиться с этой важной проблемой.

Глава 3. Проекты российских космических кораблей многоразового использования.

3. 1 «Буран».

Создание многоразового орбитального пилотируемого корабля «Буран» и ракеты-носителя «Энергия», относящейся к ракетам тяжелого класса, является выдающимся достижением отечественной науки и промышленности.

Орбитальный корабль «Буран» предназначен для проведения в космосе многоплановых операций с доставкой на околоземную орбиту до 30 т и возвращением на Землю до 20 т полезного груза; он воплощает в себе новое направление в развитии отечественной космической техники, но вместе с тем является логическим продолжением предыдущих разработок с расширением выполняемых в полете задач и с совершенствованием самой техники. От космических кораблей-предшественников его отличают многоразовость применения, новые возможности по выполнению транспортных задач и орбитальных операций, использование планирующего спуска в атмосфере и горизонтальной («по-самолетному») посадки на аэродром, внедрение в конструкцию и системы новых технических идей и решений.

К 70-м годам стала ясна тенденция расширения задач космических полетов, повышения числа пусков и, следовательно, увеличения потребного финансирования на космические программы. С учетом этих условий стала очевидной целесообразность перехода к системам многократного применения, основной смысл которых заключается в снижении затрат на эксплуатацию космической техники. Однако для реализации многоразовости необходимы дополнительные затраты при разработке и экспериментальной отработке системы. Чем больше масштабы проекта, предполагаемая частота и число пусков, тем больше выигрыш по сумме затрат от внедрения многоразовости. При этом, что само по себе важно, отпадает необходимость развития производственной базы для изготовления все новых и новых космических кораблей. Поэтому многоразовость применения орбитального корабля «Буран» была принята как одно из главных требований. Это было обоснованное решение, учитывающее масштабы и стоимость разработки проекта, количество прогнозируемых полетов орбитального корабля, его уникальные характеристики и сложность, необходимость максимально возможного сокращения финансирования на программу в целом, наличие достаточного для реализации многоразового использования научно-технического задела и другие факторы.

Главным качеством орбитального корабля «Буран», определяющим новизну представляемого им направления в разработке транспортных космических систем, является возможность проведения им разнообразных орбитальных операций, включая обслуживание и ремонт космических аппаратов на орбите, выведение крупных конструкций и их монтаж в космосе, снабжение, дооснащение и обслуживание орбитальных комплексов с доставкой на Землю необходимых грузов, выведение космических аппаратов на орбиту и их возвращение на Землю, а также выполнение исследований и экспериментов в автономных полетах. Эти виды космической деятельности обеспечиваются указанной выше проектной грузоподъемностью орбитального корабля, наличием отсека полезного груза и его оснащением, а также традиционными системами, позволяющими выполнять, например, такие важные функции, как сближение и стыковка с космическими аппаратами, и комплексом специальных систем и средств для работы с полезными грузами на орбите.

Создание орбитального корабля и многоразовой космической системы «Энергия»-«Буран» в целом, включая наземные средства подготовки, проведения пуска и управления полетом, являлось крупномасштабной задачей общегосударственного значения. К ее решению были привлечены большие научно-технические, производственные и строительные силы в масштабах всей страны. Потребовалось организовать их взаимодействие, сконцентрировать усилия и направить на выполнение поставленных задач. Разработка проекта была сопряжена с необходимостью решения крупных научно-технических проблем как в части бортовых систем и конструкций, так и в области наземных средств и сооружений и сопровождалась широкими исследованиями по выбору их параметров и характеристик. При создании орбитального корабля, его планера, систем и агрегатов были реализованы новые технические идеи, применены современные элементная база и конструкционные материалы, широко внедрены достижения электронной техники, в том числе бортовые вычислительные машины, создано соответствующее программно-математическое обеспечение, разработаны новые технологические процессы и многое другое, что в совокупности позволило существенно повысить уровень разработки и выполнить предъявляемые к орбитальному кораблю требования.

«Буран» стартовал только один раз - 15 ноября 1988 года в 6. 00 по московскому времени с космодрома Байконур в беспилотном режиме.

Первый и последний полет «Бурана», несмотря на всю сложность вывода корабля на орбиту и его спуска, проходил полностью в автоматическом режиме. Этого американцам не удалось добиться до сих пор. Отклонение по осевой линии при посадке не превысило 3 метров, в поперечнике - не более 1 метра. При катастрофическом отставании СССР в области компьютерных технологий и средств автоматики это был умопомрачительный успех.

Полет орбитального корабля «Буран» убедительно показал правильность принятых технических решений, а также организационно-методических основ разработки и создания сложнейшей ракетно-космической системы «Энергия»-«Буран» и продемонстрировал высокий уровень научного и технологического потенциала кооперации предприятий нашей страны, работающих в области космонавтики.

Успешный пуск ракеты-носителя «Энергия», а затем и системы «Энергия»-«Буран» и первая в мире автоматическая посадка многоразового орбитального корабля показали высокий уровень научного, технологического и производственного потенциала ракетно-космической отрасли нашей страны и ее возможности по реализации самых сложных научно-технических проектов. Тем самым был сделан важный вклад в создание предпосылок для последовавшего оздоровления обстановки в мире. Это стало технико-политическим аспектом полезности создания системы «Энергия»-«Буран».

Орбитальный корабль «Буран» положил начало новому направлению в отечественной космонавтике. Подобно первым разработкам в других отраслях техники он как бы опережает свое время. Однако с учетом планов перехода к промышленному освоению космоса, основу которого будут составлять обслуживаемые орбитальные комплексы, он органично вписывается в них как элемент их космической инфраструктуры, без которого ее практическое использование представляется недостаточно эффективным.

При выполнении грузовых операций один полет «Бурана» способен заменить полеты 6-10 транспортных космических кораблей «Прогресс» по доставке грузов на орбитальную станцию и такое же количество космических кораблей для возвращения, т. е. один запуск «Бурана» мог бы заменить 15-20 запусков одноразовых космических кораблей, стоимость которых почти в два раза выше стоимости одного запуска «Бурана».

При создании «Бурана» было получено около 600 оригинальных научно-технических достижений. Это новые технологии и материалы, станки и устройства, программы и методики, экспериментальные установки, измерительная техника, автоматизированные системы управления и т. п. , часть из которых опробована и освоена в различных отраслях промышленности, а многие ждут своего применения.

Вскоре после успешного старта и приземления «Бурана» правительственным постановлением финансирование программы «Энергия»-«Буран» было прекращено.

Среди специалистов по космическим исследованиям бытует мнение, что космические челноки - тупиковая ветвь космонавтики. Однако, несмотря на критику проекта «Энергия»-«Буран», который закончился фактически полным провалом, большинство российских ученых и конструкторов считают, что будущее, безусловно, за космическими челноками.

Итак, в настоящее время из пяти имевшихся аппаратов «Буран» все пять полностью или частично разобраны, шаттлы практически не летают и оставшиеся три будут уничтожены к 2010 году. В этих условиях создаётся необходимость создания абсолютно новых, технически более совершенных проектов многоразовых транспортных космических кораблей.

3. 2 «МАКС» («Многоцелевая авиационно-космическая система»).

Пилотируемая космонавтика всегда была нашим приоритетом. Однако развитие космонавтики поставило задачу аварийного спасения космонавтов. Спасение экипажа на участке выведения удалось решить почти сразу с началом пилотируемых полетов путем оснащения кораблей системой аварийного спасения. Но задача спасения с летящего пилотируемого транспортного корабля пока решения не имеет. Трагическая гибель «Колумбии» показала неспособность обеспечить оперативное спасение экипажей космических аппаратов средствами наземного базирования. Для таких спасательных операций требуется космическая транспортная система, имеющая в своем составе многоразовый возвращаемый аппарат.

МАКС — двухступенчатый комплекс, состоящий из самолёта-носителя (Ан-225 «Мрия» разработки АНПК им. О. К. Антонова (Украина, Киев), точнее на базе Ан-225 предполагалась разработка нового самолета-носителя Ан-325), на котором устанавливается орбитальный самолёт. Главный конструктор системы МАКС – Владимир Алексеевич Скороделов

Вместо первой ступени обыкновенной ракеты здесь используется самолёт, вторая ступень может быть выполнена в трех вариантах:

• МАКС-ОС с орбитальным самолётом и одноразовым баком

• МАКС-М с беспилотным самолётом

• МАКС-Т с одноразовой беспилотной второй ступенью и тяжёлым грузом до 18 тонн

Система базируется на обычных аэродромах 1-го класса, дооборудованных необходимыми для МАКС средствами заправки компонентами топлива, наземного технического и посадочного комплекса, и вписывается в основном в существующие средства наземного комплекса управления космическими системами.

Этот проект был начат ещё в 80-е годы научно-производственным объединением «Молния». При этом использовался опыт и результаты работ над проектом «Спираль» и над экспериментальными аппаратами БОР. Этот проект в отличие от «Бурана» основан на принципе самоокупаемости. По расчётам, затраты окупятся через 1,5 года, а сам проект даст 8,5-кратную прибыль. Эта система является уникальной; в мире не разрабатывается ни одного подобного аппарата. Кроме того, МАКС значительно дешевле ракет за счёт многократного использования самолёта-носителя (до 100 раз). Основные элементы системы МАКС выполнены в многоразовом исполнении, кроме внешнего топливного бака и блока выведения. МАКС создается на основе последних достижений науки и техники в области авиации и космонавтики.

МАКС предназначена для решения широкого круга задач в космосе, в том числе:

• выведение на околоземную орбиту и возврат с орбиты различных полезных грузов,

• транспортно-техническое обеспечение космических объектов различного назначения,

• проведение аварийно-спасательных работ на орбите,

• решение научно-технических и технологических экспериментов в космосе,

• проведение международного контроля за космическим пространством,

• экологический контроль за космическим пространством и земной поверхностью,

• дистанционное зондирование Земли и исследование околоземного пространства,

• очистка околоземного космического пространства от техногенного мусора,

• производство кристаллов, биопрепаратов и других материалов в условиях вакуума и микрогравитации,

• сборка крупногабаритных объектов на околоземной орбите из модулей, в том числе для лунных и марсианских экспедиций,

• космический туризм.

МАКС обладает неоспоримыми преимуществами перед существующими ракетами-носителями:

• более низкая стоимость выведения полезных грузов на орбиту по сравнению с одноразовыми ракетами-носителями и многоразовыми средствами выведения первого поколения,

• возможность запуска в любом направлении,

• возможность широкого маневрирования в продольной и боковой плоскостях при возврате с орбиты,

• оперативность применения,

• возможность возврата полезных грузов и их многоразового использования,

• возможность возврата МАКС при отмене пуска,

• экологическая чистота (сокращение полей падения ступеней и нетоксичные компоненты топлива).

Достоинства МАКС общепризнаны на состоявшемся в 1994 года в Брюсселе Всемирном салоне изобретений, научных исследований и инноваций «Брюссель-Эврика-94»программа МАКС получила золотую медаль (с отличием) и специальный приз премьер-министра Бельгии.

Кроме того, его основные технические характеристики и финансово-экономические параметры проекта подтверждены независимыми исследованиями немецкого национального космического агентства и группой экспертов английской компании «British Aerospace Space & Communications Ltd».

Сравнительный анализ МАКС с другими зарубежными системами аналогичного назначения показывает два ключевых фактора, обеспечивающих ему неоспоримые преимущества. МАКС является наиболее реализуемой и в то же время самой экономичной системой выведения грузов в космос. Именно поэтому в случае успешного создания МАКС она длительное время будет доминировать на мировом космическом рынке. Экономические расчеты показывают, что в случае нормального финансирования МАКС период окупаемости затрат, вложенных в разработку (научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы), составит не более 4-6 лет, что находится на уровне высокорентабельных коммерческих инвестиционных проектов. В период полномасштабного применения (в дальнейшие 20-30 лет) МАКС обеспечит получение прибыли, в 8-10 раз превышающей объем первоначально вложенных средств.

3. 3 «Клипер».

Другой вариант российского многоразового транспортного космического корабля – «Клипер» — многоцелевой многоразовый космический летательный аппарат, проектируемый в РКК «Энергия» с 2000 года.

Первый непилотируемый запуск «Клипера» планируется произвести не позднее 2011 года, первый пилотируемый — в 2012 году (в случае, если будет найдено финансирование).

Работы по проектированию пилотируемых кораблей в РКК Энергия всегда относились к приоритетным. В 2000—2002 годах шла проработка корабля, но тяжелая ситуация в отрасли не оставляла надежд на реализацию. В 2003 году проект получил путёвку в жизнь.

В 2004 году началось продвижение «Клипера». В связи с недостаточностью бюджетного финансирования основной упор делался на сотрудничество с другими космическими агентствами. В том же году интерес к «Клиперу» проявило Европейское космическое агентство, но потребовало коренной переработки концепции под свои нужды — корабль должен был садиться на аэродромы как самолёт. Менее чем через год была разработана крылатая версия «Клипера». К тому же времени был создан полномасштабный макет корабля, начались работы по компоновке оборудования.

Основные отличия «Клипера» от «Союзов»

• «многоразовость», «Клипер» имеет возвращаемую капсулу, которую можно будет использовать неоднократно,

• «Клипер» может выводить на орбиту 6 человек и до 700 кг полезного груза («Союз» — только 3 человека и 200 кг груза),

• бо́льший внутренний объём повышает комфортность и позволяет увеличить время автономного полёта,

• «Клипер» сможет возвращать до 500 кг полезного груза («Союз-ТМА» — 100 кг),

• универсальность: корабль может быть использован для доставки экипажа и груза на орбитальную станцию, экстренной эвакуации экипажа станции, для вывода на орбиту «космических туристов», при межпланетных полётах и т. д. ,

• «Клипер» способен совершать более сложные маневры на орбите, предполагается, что он будет более безопасен и комфортен.

Конструктивно «Клипер» состоит из возвращаемого аппарата и орбитального отсека. Главная особенность — это возвращаемый аппарат типа «несущий корпус» со своеобразной утюгообразной формой. Существенно более высокое аэродинамическое качество позволяет осуществлять планирующий спуск в верхних слоях атмосферы, что снижает тепловые нагрузки и позволяет использовать многоразовую теплозащиту. Орбитальный отсек спроектирован на базе орбитального отсека «Союза». С него же возьмут системы сближения и стыковки. Двигатели орбитального маневрирования предполагается сделать на паре этанол/жидкий кислород. Снизу к орбитальному отсеку пристыкован модуль с твёрдотопливными двигателями системы аварийного спасения. Они же используются для довыведения на орбиту.

Согласно итоговому отчету «Результаты проектных проработок. », «Клипер» представляет собой многоразовый многоцелевой космический корабль, который может использоваться как в пилотируемом, так и в беспилотном (автоматическом) режиме. Он разрабатывается как элемент транспортной системы обслуживания орбитальных комплексов (станций) на околоземных орбитах высотой до 500 км и выполняет следующие основные задачи:

• доставка на орбитальную станцию и возвращение на Землю экипажа и полезного груза,

• возвращение со станции на Землю результатов исследований и экспериментов,

• выполнение функции корабля-спасателя для эвакуации экипажа станции на Землю при возникновении экстремальной ситуации (при нахождении корабля в составе станции),

• выполнение отдельных полетных операций в процессе дежурства в составе станции в рамках располагаемых ресурсов корабля,

• удаление со станции отработавшего свой ресурс оборудования, продуктов жизнедеятельности и т. д.

«Клипер» с необходимым дооснащением обеспечивает:

• выполнение целевых пилотируемых полетов, предусматривающих эксперименты и исследования в автономном полете, включая отработку систем и элементов перспективных космических аппаратов,

• обслуживание кооперированных космических аппаратов (регламентные и ремонтно-восстановительные работы, маневры коррекции орбиты),

• выполнение коммерческих космических полетов (например: посещение группой туристов орбитальной станции).

Длительность автономного полёта «Клипера» — 5 суток (при выполнении целевых задач длительность автономного полета без стыковки со станцией составляет до 15 суток), в пристыкованном состоянии его ресурса хватит на целый год.

В проекте «Энергия» для вывода корабля «Клипер» на низкую околоземную орбиту предполагалось использовать новую российскую ракету-носитель «Онега», разрабатываемую на основе глубокой модернизации ракету-носитель среднего класса «Союз».

Заключение

В процессе анализа литературных источников и информации на сайтах интернета были реализованы поставленные задачи, а именно:

• изучена литература и материалы Интернета по теме реферата,

• рассмотрено значение многоразовых космических кораблей для современной космонавтики,

• выяснены возможности усовершенствования существующих моделей,

• детально рассмотрены проекты российских космических кораблей многоразового использования.

Космическая отрасль науки открывает колоссальные перспективы её, развитие показывает, что будущее за многоразовыми космическими кораблями. В наиболее экономически развитых странах мира идут интенсивные исследования в этой области. И если мы отстанем в развитии космической науки, то можем в один момент оказаться в списке стран третьего мира и остаться там навсегда.