Современные космические корабли


Новые корабли России: Союз ТМА-МС, Прогресс МС, ППТС и ПТК НП Русь.

Новые корабли США: Сигнус, Дракон, CST-100, Орион.

Существующие корабли России: Прогресс М, Союз ТМА-М.
Существующие корабли США: нет.

Фото Сигнуса вместе с Союзом ТМА-М

qz48TuffJcU

Союз ТМА-МС — российский многоместный космический корабль для полётов по околоземной орбите.

  • энергоотдача солнечных батарей, будет повышена за счёт применения более эффективных фотоэлектрических преобразователей;
  • надёжность сближения и стыковки корабля с космической станцией за счёт изменения установки двигателей причаливания и ориентации. Новая схема этих двигателей позволит выполнить сближение и стыковку даже в случае отказа одного из двигателей и обеспечить спуск пилотируемого корабля при любых двух отказах двигателей[3];
  • новая система связи и пеленгации, которая позволит помимо улучшения качества радиосвязи, облегчить поиск спускаемого аппарата, приземлившегося в любой точке Земного шара;
  • новая система сближения и стыковки «Курс-НА»;
  • цифровая телевизионная радиолиния;
  • дополнительная противометеоритная защита.

Перспективная пилотируемая транспортная система (ППТС) Русь —  многоцелевой пилотируемый многоразовый космический корабль.

  • обеспечения национальной безопасности;
  • технологической независимости;
  • беспрепятственного доступа России в космос;
  • полёт на полярную и экваториальную орбиту Луны, посадка.

Для ППТС принято модульное построение базового корабля в виде функционально законченных элементов — возвращаемого аппарата и двигательного отсека. Корабль будет бескрылым, с многоразовой возвращаемой частью усечённо-конической формы и одноразовым цилиндрическим агрегатно-двигательным отсеком. Максимальный экипаж нового корабля составит 6 человек (при полётах к Луне — до 4 человек), масса доставляемого на орбиту груза — 500 кг, масса возвращаемого на Землю груза — 500 кг и более, при меньшем экипаже. Длина корабля — 6,1 м, максимальный диаметр корпуса — 4,4 м, масса при околоземных орбитальных полётах — 12 т (при полётах на окололунную орбиту — 16,5 т), масса возвращаемой части — 4,23 т (включая системы мягкой посадки — 7,77 т), Объём герметичного отсека — 18 м³.


ительность автономного полёта корабля — до месяца. Новые конструкционные материалы, основанные на алюминиевых сплавах с улучшенными прочностными характеристиками, и углепластики снизят массу конструкции космического корабля на 20—30 % и позволят продлить срок его эксплуатации. Бытовые отсеки будут просто пристыковываться, в зависимости от той задачи, которая будет перед ППТС стоять.

DSC_5751bnpk1
npk2

НАСА зависима от своих партнеров по программе МКС. В связи с этим руководство НАСА приняло решение о начале работ по программе «COTS» (Коммерческой орбитальной транспортировки). Суть программы заключается в создании частными компаниями недорогих средств доставки грузов на орбиту.

Сигнус "Cygnus" — частный транспортный автоматический грузовой космический корабль снабжения.

213213123

Дракон Dragon SpaceX — частный транспортный космический корабль, предназначенный для доставки полезного груза и, в перспективе, людей на Международную космическую станцию.


dragon_crs2

CST-100 (Crew Space Transportation) — пилотируемый транспортный космический корабль разрабатываемый компанией Boeing.

yourfile

Источник: pahapct.livejournal.com


корабли семейства «Союз». В течение нескольких следующих лет такая ситуация будет сохраняться, а после ожидается появление новых кораблей, способных конкурировать с «Союзами». Новые разработки в области пилотируемой космонавтики создаются как в нашей стране, так и за рубежом.

Российская «Федерация»

За последние десятилетия российская космическая отрасль несколько раз предпринимала попытки создания перспективного пилотируемого корабля, пригодного для замены «Союзов». Однако эти проекты до сих пор не привели к ожидаемым результатам. Самой новой и многообещающей попыткой заменить «Союз» является проект «Федерация», предлагающий строительство многоразовой системы в пилотируемом и грузовом исполнении.

В 2009 году ракетно-космическая корпорация «Энергия» получила заказ на проектирование космического аппарата, обозначенного как «Перспективная пилотируемая транспортная система». Название «Федерация» появилось только через несколько лет. До недавнего времени РКК «Энергия» занималось разработкой требуемой документации. Строительство первого корабля нового типа началось в марте прошлого года. Вскоре готовый образец приступит к испытаниям на стендах и полигонах.


В соответствии с последними оглашенными планами, первый космический полет «Федерации» состоится в 2022 году, и корабль отправит на орбиту груз. На 2024-й запланирован первый полет с экипажем на борту. Уже после проведения требуемых проверок корабль сможет выполнить более смелые миссии. Так, во второй половине следующего десятилетия могут состояться беспилотный и пилотируемый облеты Луны.

Корабль, состоящий из многоразовой возвращаемой грузопассажирской кабины и одноразового агрегатно-двигательного отсека, сможет иметь массу до 17-19 т. В зависимости от поставленных целей и полезной нагрузки, он сможет брать на борт до шести космонавтов или 2 т груза. При возвращении в спускаемом аппарате может находиться до 500 кг груза. Известно о проработке нескольких версий корабля для решения разных задач. Имея соответствующую конфигурацию, «Федерация» сможет отправлять на МКС людей или грузы, либо работать на орбите самостоятельно. Также корабль предполагается использовать в будущих полетах к Луне.

Orion

Американская космическая отрасль, несколько лет назад оставшаяся без «Шаттлов», возлагает большие надежды на перспективный проект Orion, представляющий собой развитие идей закрытой программы Constellation. К разработке этого проекта привлечены несколько ведущих организаций, как американских, так и зарубежных. Так, за создание агрегатного отсека отвечает Европейское космическое агентство, а строить такие изделия будет компания Airbus. Американская наука и промышленность представлены агентством NASA и компанией Lockheed Martin.


Проект «Орион» в его нынешнем виде был запущен в 2011 году. К этому времени НАСА успело выполнить часть работ по программе Constellation, но от нее пришлось отказаться. Определенные наработки перешли из этого проекта в новый. Уже 5 декабря 2014 года американским специалистам удалось провести первый испытательный запуск перспективного корабля в беспилотной конфигурации. Новые запуски пока не проводились. В соответствии с установленными планами, авторы проекта должны завершить необходимые работы, и только после этого можно будет начать новый этап испытаний.

Согласно актуальным планам, новый полет корабля Orion в конфигурации космического грузовика состоится только в 2019 году, после появления ракеты-носителя Space Launch System. Беспилотная версия корабля должна будет работать с МКС, а также выполнить облет Луны. С 2023 года на борту «Орионов» будут присутствовать астронавты. На вторую половину следующего десятилетия запланированы пилотируемые полеты большой продолжительности, в том числе с облетом Луны. В дальнейшем не исключается возможность использования системы Orion в марсианской программе.

Корабль с максимальной стартовой массой 25,85 т получит герметичный отсек объемом чуть менее 9 куб.м, что позволит ему перевозить достаточно крупные грузы или людей. На орбиту Земли можно будет доставлять до шести человек. «Лунный» экипаж будет ограничен четырьмя астронавтами. Грузовая модификация корабля будет поднимать до 2-2,5 т с возможностью безопасного возвращения меньшей массы.


CST-100 Starliner

В качестве альтернативы для корабля Orion может рассматриваться аппарат CST-100 Starliner, разрабатываемый компанией Boeing в рамках программы NASA Commercial Crew Transportation Capability. Проект предусматривает создание пилотируемого корабля, способного доставлять на орбиту и возвращать на землю несколько человек. За счет ряда особенностей конструкции, в том числе связанных с одноразовым применением техники, предполагается оснастить корабль сразу семью местами для астронавтов.

«Старлайнер» создается с 2010 года компаниями Boeing и Bigelow Aerospace. Проектирование заняло несколько лет, и в середине текущего десятилетия предполагалось осуществить первый запуск нового корабля. Тем не менее, в связи с некоторыми затруднениями, испытательный старт несколько раз переносили. Согласно недавнему решению NASA, первый старт корабля CST-100 с грузом на борту должен состояться в августе текущего года. Кроме того, «Боинг» получил разрешение на выполнение пилотируемого полета в ноябре. По всей видимости, перспективный корабль в самое ближайшее время будет готов к испытаниям, и новые изменения графика уже не понадобятся.

От других проектов перспективных пилотируемых космических кораблей американской и зарубежной разработки «Старлайнер» отличается более скромными целями.


задумке создателей, этот корабль должен будет доставлять людей на МКС или на другие перспективные станции, разрабатываемые в настоящее время. Полеты за пределы земной орбиты не планируются. Все это снижает требования к кораблю и, как следствие, позволяет добиться заметной экономии. Меньшая стоимость проекта и сокращенные расходы на доставку астронавтов могут быть неплохим конкурентным преимуществом.

Характерной чертой корабля CST-100 являются достаточно большие размеры. Обитаемая капсула будет иметь диаметр чуть более 4,5 м, а полная длина корабля превысит 5 м. Полная масса – 13 т. Следует отметить, что крупные габариты будут использоваться для получения максимального внутреннего объема. Для размещения аппаратуры и людей разработан герметичный отсек объемом 11 куб.м. В нем можно будет установить семь кресел для астронавтов. В этом отношении корабль Starliner – если ему удастся дойти до эксплуатации – может стать одним из лидеров.

Dragon V2

Несколько дней назад агентство НАСА также определило сроки новых испытательных полетов космических кораблей от компании SpaceX. Так, на декабрь 2018 года назначен первый тестовый запуск пилотируемого корабля типа Dragon V2. Это изделие представляет собой переработанный вариант уже используемого «грузовика» Dragon, способный перевозить людей. Разработка проекта началась достаточно давно, но только сейчас он приближается к испытаниям.


Проект Dragon V2 предусматривает использование переработанного грузового отсека, адаптированного для перевозки людей. В зависимости от требований заказчика, как утверждается, такой корабль сможет поднимать на орбиту до семи человек. Подобно своему предшественнику, новый «Дракон» будет многоразовым, и сможет совершать новые полеты после небольшого ремонта. Разработка проекта ведется в течение нескольких последних лет, но испытания еще не начались. Только в августе 2018 года SpaceX впервые запустит Dragon V2 в космос; этот полет пройдет без астронавтов на борту. Полноценный пилотируемый полет, в соответствии с указаниями NASA, запланирован на декабрь.

Компания SpaceX известна своими смелыми планами в отношении любых перспективных проектов, и пилотируемый космический корабль не является исключением. Сначала Dragon V2 предполагается использовать только для отправки людей на МКС. Также возможно использование такого корабля в самостоятельных орбитальных миссиях продолжительностью до нескольких суток. В отдаленном будущем планируется отправить корабль к Луне. Более того, с его помощью хотят организовать новый «маршрут» космического туризма: аппараты с пассажирами на коммерческой основе будут совершать облет Луны. Впрочем, это все пока является делом отдаленного будущего, а сам корабль еще даже не успел пройти все необходимые испытания.

При средних размерах корабль Dragon V2 имеет герметичный отсек объемом 10 куб.м и 14-кубовый отсек без герметизации. По данным компании-разработчика, он сможет доставлять на МКС чуть более 3,3 т груза и возвращать на Землю 2,5 т. В пилотируемой конфигурации в кабине предлагается устанавливать семь кресел-ложементов. Таким образом, новы «Дракон» сможет, как минимум, не уступать конкурентам по характеристикам грузоподъемности. Преимущества экономического характера предлагается получить за счет многоразового использования.


Космический корабль Индии

Вместе со странами-лидерами космической отрасли свои варианты пилотируемых космических кораблей пытаются создать и другие государства. Так, в ближайшем будущем может состояться первый полет перспективного индийского корабля с космонавтами на борту. Индийская организация космических исследований (ISRO) с 2006 года работает над собственным проектом корабля, и уже выполнила часть требуемых работ. По неким причинам, этот проект еще не получил полноценного обозначения и пока известен как «космический аппарат от ISRO».

Согласно известным данным, новый проект ISRO предусматривает строительство сравнительно простого, компактного и легкого пилотируемого аппарата, похожего на первые корабли зарубежных стран. В частности, имеется определенное сходство с американской техникой семейства Mercury. Часть проектных работ была завершена еще несколько лет назад, и 18 декабря 2014 года состоялся первый запуск корабля с балластным грузом. Когда новый корабль доставит на орбиту первых космонавтов – неизвестно. Сроки этого события несколько раз смещались, и пока данные на этот счет отсутствуют.

Проект ISRO предлагает строительство капсулы массой не более 3,7 т с внутренним объемом в несколько кубических метров. С ее помощью планируется доставлять на орбиту трех космонавтов. Заявлена автономность на уровне недели. Первые миссии корабля будут связаны с нахождением на орбите, маневрированием и т.д. В дальнейшем индийские ученые планируют парные запуски со встречей и стыковкой кораблей. Впрочем, до этого пока еще далеко.

После освоения полетов на околоземную орбиту Индийская организация космических исследований предполагает создать несколько новых проектов. В планах создание многоразового корабля нового поколения, а также пилотируемые полеты к Луне, которые, вероятно, будут выполняться при сотрудничестве с зарубежными коллегами.

Проекты и перспективы

Перспективные пилотируемые космические корабли сейчас создаются в нескольких странах. При этом речь идет о разных предпосылках к появлению новых кораблей. Так, Индия намерена разработать первый собственный проект, Россия собирается заменить имеющиеся «Союзы», а Соединенные Штаты нуждаются в отечественных кораблях с возможностью перевозки людей. В последнем случае проблема проявляется так ярко, что NASA вынуждено разрабатывать или сопровождать сразу несколько проектов перспективной космической техники.

Несмотря на разные предпосылки к созданию, перспективные проекты почти всегда имеют схожие цели. Все космические державы собираются поставить в эксплуатацию новые собственные пилотируемые корабли, пригодные, как минимум, для орбитальных полетов. Одновременно с этим большая часть нынешних проектов создается с учетом достижения новых целей. После тех или иных доработок некоторые из новых кораблей должны будут выйти за пределы орбиты и отправиться, как минимум, к Луне.

Любопытно, что большая часть первых запусков новой техники запланирована на один и тот же период. С конца текущего десятилетия и до середины двадцатых годов сразу несколько стран намерены проверить на практике свои новейшие разработки. В случае получения желаемых результатов космическая отрасль заметно изменится к концу следующего десятилетия. Кроме того, благодаря предусмотрительности разработчиков новой техники, космонавтика получит возможность не только работать на орбите Земли, но и совершать полеты к Луне или даже готовиться к более смелым миссиям.

Перспективные проекты пилотируемых космических кораблей, создаваемых в разных странах, еще не успели дойти до стадии полноценных испытаний и полетов с экипажем на борту. Тем не менее, уже в этом году состоится несколько таких запусков, и в будущем такие полеты продолжатся. Развитие космической отрасли продолжается и дает желаемые результаты.

По материалам сайтов:
http://tass.ru/
http://ria.ru/
https://energia.ru/
http://space.com/
https://roscosmos.ru/
https://nasa.gov/
http://boeing.com/
http://spacex.com/
http://hindustantimes.com/

Источник: topwar.ru

Кроме Crew Dragon и Starliner, предназначенных для полетов на околоземную орбиту, в США уже готов пилотируемый космический корабль Orion, разработанный компанией Lockheed Martin для полетов в дальний космос, в частности, к Луне и Марсу. Первый испытательный пуск Orion (в беспилотном режиме) состоялся в декабре 2014 года, когда пилотируемый корабль удалился от Земли на расстояние 5,8 тысячи километров и пересек радиационный пояс (пояс Ван Аллена) планеты.

Многоразовый космический корабль Orion, предназначенный для пилотируемых миссий в дальний космос (к Луне и Марсу), создается американской компанией Lockheed Martin. Общая масса Orion превышает 20 тонн, высота грузового модуля конусообразной формы — более трех метров, диаметр основания — около пяти метров. Orion способен брать на борт до шести астронавтов. Беспилотный облет Луны космическим кораблем запланирован на 2020-2021 года. Средством выведения Orion выступит создаваемая Boeing сверхтяжелая ракета Space Launch System (SLS).

Кроме этого, НАСА и западные партнеры обладают обширным парком транспортных грузовых кораблей, которые по своим возможностям превосходят советско-российские «Прогресс МС», способные перевозить всего 2,6 тонны грузов. По массе доставляемых грузов данный грузовик уступает американским кораблям Northrop Grumman Cygnus (до 3,5 тонны) и SpaceX Dragon (до 6 тонн), а также японскому Mitsubishi Kounotori (до 6,2 тонны). Кроме того, Dragon — единственный грузовик, способный возвращать на землю грузы (до 3,5 тонны).

Подобный разрыв в технологических возможностях с НАСА понимают в «Роскосмосе», однако в публичном пространстве предпочитают не признавать его. «Проанализировав санкции против нашего космопрома, предлагаю США доставлять своих астронавтов на МКС с помощью батута», — заявил в апреле 2014 года Дмитрий Рогозин, занимавший тогда должность вице-премьера.

В ноябре чиновник, занимающий сегодня кресло главы госкорпорации, заявил, что «единственный, кто может быть без профильного образования в ракетно-космической отрасли, — это генеральный директор». По мнению Рогозина, данная должность является политической, а не технической. Тогда же менеджер признал, что «Роскосмос» не удовлетворяет текущим запросам россиян относительно политики страны в космической сфере.

Источник: lenta.ru

Наследуя «Союзу»

В сравнении со старыми добрыми «Союзами» новый пилотируемый транспортный корабль (ПТК) «Федерация» должен заметно вырасти в размерах. Он сможет брать экипаж до четырех человек, доставлять на орбитальную станцию и забирать с нее до 500 кг грузов. Для посадки всей этой массы будут применяться новые технологии и решения. Кроме того, ПТК станет многоразовым. В эксклюзивном интервью «Популярной механике» Николай Брюханов — генеральный конструктор перспективных космических комплексов и систем РКК «Энергия» — назвал несколько принципиальных нововведений, необходимых для приземления «Федерации».

Интерьер и панель управления «Федерации» напоминают «Союзы» меньше, чем кокпит современного электромобиля – приборную панель классических автомобилей 1950-х. Интерьер и панель управления «Федерации» напоминают «Союзы» меньше, чем кокпит современного электромобиля — приборную панель классических автомобилей 1950-х.

На ПТК будут использоваться трехкупольная парашютная система с горячим резервированием куполов и амортизационные кресла космонавтов с универсальным ложементом. Кроме того, «Федерацию» планируется оснастить твердотопливной посадочной двигательной установкой с регулированием тяги, способной гасить и вертикальную, и горизонтальную составляющие скорости. У тех же «Союзов» двигатели мягкой посадки включаются лишь за пару секунд до касания, смягчая удар, — но и только. На «Федерации» они будут срабатывать на высоте более 50 м над землей, вместе с парашютами обеспечивая плавное торможение корабля.

Николай Брюханов подчеркивает, что посадочная система «Федерации» способна обеспечить приземление возвращаемого аппарата в заданном районе с погрешностью не более 7 км. На земле корабль встанет на три опоры, удерживающие его вертикально даже при сильном ветре, тогда как «Союзы» в таких обстоятельствах нередко заваливаются набок. Но все-таки изюминкой проекта остается многоразовость.

«Оптимальные характеристики корабля обеспечивает сочетание многоразового возвращаемого модуля (ВА) с одноразовым двигательным отсеком (ДО), — объясняет Николай Брюханов. — При выполнении околоземных полетов длительностью до года, а также полетов к Луне продолжительностью до 30 суток ВА можно использовать десятикратно. При длительных полетах по окололунным орбитам — три раза. Это связано с долгим неблагоприятным воздействием на него факторов дальнего космоса, в первую очередь — радиации».

На SpaceX Dragon V2 будет реализована новая система аварийного спасения, которая не отбрасывается после благополучного выхода аппарата в космос, а использует бортовые двигатели SuperDraco, которые обеспечивают управляемую посадку. На SpaceX Dragon V2 будет реализована новая система аварийного спасения, которая не отбрасывается после благополучного выхода аппарата в космос, а использует бортовые двигатели SuperDraco, которые обеспечивают управляемую посадку.

Из тени «Клипера»

И все же при разговоре о «Федерации» возникает ощущение дежавю. Ведь российские разработчики уже однажды брались за создание «Клипера», корабля беспрецедентного по конструкции, который должен был совершать посадки и с помощью крыльев, и на парашютной системе. Однако именно работы над «Клипером» показали: то, что выглядит серьезным шагом вперед, может оказаться движением в ложном направлении.

«Крылатая форма ВА у «Клипера» обеспечивала минимальный уровень перегрузок при спуске в атмосфере, — отмечает генеральный конструктор, — однако дополнительный анализ выявил ряд ограничений по ее практической реализации. Например, крылатый аппарат мог совершать посадку только на аэродромы классом не ниже первого. При этом требование возможности спасти экипаж на любом витке полета приводило к необходимости заблаговременно подобрать достаточное число таких аэродромов не только на территории России, но и в других странах. Однако оснащение зарубежных аэродромов аппаратурой для обеспечения автоматической посадки не представлялось возможным. Кроме того, само наличие крыльев создавало ограничение на максимальную скорость входа ВА в атмосферу. При возвращении с Луны кромки крыла, имеющие малый радиус закругления, могли нагреваться до недопустимых температур».

«Таким образом, было установлено, что в настоящее время оптимальными остаются ВА сегментно-конической формы, — подчеркивает Николай Брюханов. — Реализация такой конструкции — магистральная тенденция развития пилотируемых космических кораблей. Эти выводы были зафиксированы в 2008 году решением Научно-технического совета Федерального космического агентства».

Современные космические корабли

Догоняя Shenzhou

Поскольку Китай в международном партнерстве по МКС не участвует, китайские пилотируемые Shenzhou можно не считать, и «Союзы» остаются единственным доступным средством доставлять людей и грузы на станцию. Это придает им абсолютную ценность для современной космонавтики. Однако в ближайшем будущем она перейдет в разряд относительных: в скором времени легко прогнозировать потерю «Союзами» монополии на обслуживание МКС.

После 2018 года конкурентами действующих «Союзов» и перспективной «Федерации» могут стать американские корабли: Orion (компания Lockheed Martin), Crew Dragon (SpaceX), CST-100 (Boeing) и мини-шаттл Dream Chaser (Sierra Nevada). А с учетом того, что США все активнее присматриваются к Китаю в качестве потенциального партнера в космосе, к ним можно добавить и Shenzhou. Но появление конкурентов — это не самая большая проблема, которую предстоит решить «Федерации» в борьбе за рынок космических транспортных услуг и обслуживание международных орбитальных проектов. Новый корабль априори будет лишен важнейшего преимущества, которым так славен «Союз», — длительного срока успешной эксплуатации. Более того, в этом смысле «Федерации» придется выступать в роли догоняющего: по плану к 2021 году как минимум три американских корабля (Orion, Crew Dragon и CST-100) должны совершить свои первые пилотируемые полеты. Ну а Shenzhou уже сейчас может похвастаться десятью полетами, пять из которых были пилотируемыми.

В 2021 году «Федерация» должна совершить лишь первые беспилотные полеты (на новой ракете «Ангара-5П»), выход на пилотируемый режим ожидается около 2023-го. Таким образом, создателям корабля придется делать ставку на другие достоинства, которые могут выгодно выделить его на фоне зарубежных конкурентов. По словам Николая Брюханова, главным из этих отличий можно назвать универсальность и способность решать значительно более широкий круг практических задач. Американские разработчики пошли по пути создания нескольких специализированных кораблей: CST-100 и Dragon предназначены только для обслуживания орбитальных станций на низкой околоземной орбите; Orion — для полетов к Луне и, возможно, околоземным астероидам. «Федерация» будет способна на всё.

Фото

В поисках себя

«»Федерация» будет осуществлять полеты и на околоземную орбиту, и за ее пределы", — подчеркивает генеральный конструктор. Корабль должен стать одним из ключевых элементов российской космической инфраструктуры. Он обеспечит доставку экипажей как на околоземные орбитальные станции, так и на перспективные пилотируемые объекты в окололунном пространстве — включая, например, лунный взлетно-посадочный комплекс и будущую международную посещаемую платформу в окрестности точки либрации L2 системы Земля-Луна, в 61 500 км от спутника.

Впрочем, самым опасным для будущего «Федерации» оказывается стратегически новая ситуация в космонавтике. Уже на нынешнем этапе собственно корабли уже не играют самостоятельной роли, используясь лишь для доставки людей и грузов на какой-либо пилотируемый комплекс — либо околоземный, либо предназначенный для полетов в дальний космос. До окончания работы МКС в 2024 году полноценная эксплуатация «Федерации», видимо, не начнется. А после этого срока в российских космических планах — по крайней мере, в их пилотируемом разделе — царит неопределенность. В дальней перспективе не видно никаких конкретных проектов ни по созданию национальной орбитальной станции, ни по исследованию и освоению Луны. Да, около полутора лет назад звучали идеи о проведении пилотируемых лунных миссий. При этом рассматривались два взаимоисключающих (в том числе и по финансовым соображениям) варианта: строительство окололунной станции и создание лунной базы. Однако в утвержденной в 2016 году Федеральной космической программе до 2025 года никаких полетов на Луну не предусматривается. По словам источников в «Роскосмосе», ждать этого можно не раньше 2035 года. Проект сооружения международной окололунной станции обсуждается рядом стран, включая Россию, но никакого конкретного соглашения по ней пока нет.

Современные космические корабли

Таким образом, не исключено, что в 2020-х и, возможно, в первой половине 2030-х «Федерации» придется идти по стопам «Союзов» 1960-х, когда корабли этого типа отправлялись в космос для совершения автономных полетов и решения конкретных задач. К слову, универсальность, которую разработчики закладывают в конструкцию, позволяет и это.

По словам Николая Брюханова, максимальная продолжительность автономного полета «Федерации» с экипажем из четырех человек составит 14 суток, а с экипажем из двух человек — возможно, и до 30. С учетом того, что управлять новым автоматизированным кораблем сможет и один пилот, «Федерация» будет активно использоваться для полетов космических туристов, хотя к основным областям применения нового корабля это не относится.

Способность российских инженеров, конструкторов и технических специалистов создавать космические корабли на уровне лучших мировых стандартов не вызывает сомнений. И если «Федерация» не найдет дорогу в далекий космос, то это проблема целеполагания, а не технологий, знаний и научных школ, которых мы еще не утратили.

Источник: www.PopMech.ru

Под многоразовым космическим кораблём подразумевается такой аппарат, конструкция которого позволяет повторно использовать весь корабль или его основные части. Первым опытом в этой сфере стал «космический челнок» Space Shuttle. Затем задачу создания аналогичного аппарата поставили советским учёным, в результате чего появился «Буран».

В обеих странах проектируют и другие аппараты. На данный момент самым заметным примером проектов такого типа является частично многоразовый Falcon 9 от компании SpaceX с возвращаемой первой ступенью.

Сегодня поговорим о том, зачем подобные проекты разрабатывали, как они показали себя с точки зрения эффективности и какие перспективы у этого направления космонавтики.

Современные космические корабли

История космических челноков началась в 1967 году, до первого пилотируемого полёта по программе «Аполлон». 30 октября 1968 года НАСА обратилось к американским космическим компаниям с предложением проработать многоразовую космическую систему с целью снижения затрат на каждый пуск и на каждый килограмм полезного груза, выведенного на орбиту.

Правительству предложили несколько проектов, но каждый из них стоил не менее пяти миллиардов долларов США, так что Ричард Никсон отверг их. Планы у НАСА были крайне амбициозные: проект подразумевал работу орбитальной станции, на которую, и с которой, челноки постоянно возили бы полезные грузы. Также челноки должны были запускать и возвращать спутники с орбиты, обслуживать и ремонтировать спутники на орбите, проводить пилотируемые миссии.

Финальные требования к кораблю выглядели так:

  • Грузовой отсек 4,5х18,2 метра
  • Возможность горизонтального маневра на 2000 км (маневр самолета в горизонтальной плоскости)
  • Грузоподъёмность 30 тонн на низкую околоземную орбиту, 18 тонн на полярную орбиту

Решением стало создание шаттла, инвестиции в который должны были окупиться благодаря выводу на орбиту спутников на коммерческой основе. Для успеха проекта было важно максимально снизить стоимость вывода каждого килограмма груза на орбиту. В 1969 году создатель проекта говорил о снижении стоимости до 40-100 американских долларов за килограмм, в то время как для Сатурн-V этот показатель составлял 2000 долларов.

Для запуска в космос шаттлы использовали два твердотопливных ракетных ускорителя и три собственных маршевых двигателя. Твердотопливные ракетные ускорители отделялись на высоте 45 километров, затем приводнялись в океан, ремонтировались и использовались повторно. Главные двигатели используют жидкий водород и кислород в подвесном топливном баке, который отбрасывался на высоте 113 километров, после чего частично сгорал в атмосфере.

Первым прототипом «Спейс Шаттла» стал «Энтерпрайз», названный так в честь корабля из сериала «Звёздный путь». Корабль проверяли на аэродинамичность и тестировали на способность приземлиться при планировании. В космос первым отправилась «Колумбия» 12 апреля 1981 года. Фактически это тоже был испытательный пуск, хотя при этом на борту находился экипаж в составе двух астронавтов: командира Джона Янга и пилота Роберта Криппена. Тогда всё сложилось удачно. К сожалению, именно этот шаттл потерпел крушение в 2003 году с семью членами экипажа, на 28 пуске. Такая же судьба была у «Челленджера» — он выдержал 9 пусков, а на десятом — потерпел крушение. 7 членов экипажа погибли.

Хотя НАСА в 1985 году планировали по 24 запуска ежегодно, за 30 лет использования шаттлов они взлетали и вернулись 135 раз. Два из них — неудачно. Рекордсменом по количеству пусков стал шаттл «Дискавери» — он пережил 39 стартов. «Атлантис» выдержал 33 пуска, «Колумбия» — 28, «Индевор» — 25 и «Челленджер» — 10.

Современные космические корабли
«Челленджер», 1983 год

Шаттлы «Дискавери», «Атлантис» и «Индевор» использовались для доставки грузов на Международную космическую станцию и на станцию «Мир».

Стоимость доставки грузов на орбиту в случае со Спейс шаттлами оказалась самой высокой за всю историю космонавтики. Каждый пуск стоил от 500 миллионов до 1,3 миллиардов долларов, каждый килограмм — от 13 до 17 тысяч долларов. Для сравнения, одноразовая ракета-носитель «Союз» способна выводить в космос грузы по цене от 4 242 до 11 265 долларов за килограмм. Программа «Спейс Шаттл» планировалась как самоокупаемая, но в итоге стала одной из самых убыточных.

Современные космические корабли
Шаттл «Атлантис», готовый к экспедиции STS-129 по доставке оборудования, материалов и запчастей на Международную космическую станцию. Ноябрь 2009 года

Последний полёт по программе «Спейс Шаттл» состоялся в 2011 году. 21 июля того года на Землю вернулся «Атлантис». Последняя посадка «Атлантиса» ознаменовала собой конец целой эпохи. Подробно о том, что планировали, и что получилось в программе «Спейс Шаттл», читайте в этой статье.

Современные космические корабли

В СССР решили, что характеристики «Спейс шаттла» позволяют похищать с орбиты советские спутники или целую космическую станцию: челнок мог выводить на орбиту 29,5 тонн груза, а спускать — 14,5 тонн. С учётом планов в 60 пусков в год это 1770 тонн ежегодно, хотя на тот момент США не отправляли в космос и 150 тонн за год. Спускать предполагалось 820 тонн в год, хотя обычно с орбиты ничего не спускалось. Чертежи и фото шаттла позволяли предположить, что американский корабль может с помощью ядерных боеприпасов атаковать СССР из любой точки околоземного пространства, находясь вне зоны радиовидимости.

Для защиты от возможного нападения на станциях «Салют» и «Алмаз» установили модернизированную автоматическую 23-миллиметровую пушку НР-23. А чтобы не отставать от американских братьев в военнизированном космосе, в Союзе начали разработку орбитального корабля-ракетоплана многоразовой космической системы «Буран».

Разработка многоразовой космической системы началась в апреле 1973 года. Сама идея имела множество сторонников и противников. Руководитель института Минобороны по военному космосу подстраховался и сделал сразу два отчёта — в пользу и против программы, и оба эти отчёта оказались на столе Д. Ф. Устинова, Министра обороны СССР. Он связался с Валентином Глушко, ответственным за программу, но тот отправил на встречу вместо себя своего сотрудника в «Энергомаше» — Валерия Бурдакова. После разговора на тему военных возможностей «Спейс Шаттла» и советского аналога, Устинов подготовил решение, по которому разработка многоразового космического корабля получила самый высокий приоритет. За создание корабля принялось созданное для этих целей НПО «Молния».

Задачами «Бурана» по плану Минобороны СССР были: противодействие мероприятиям вероятного противника по расширению использования космического пространства в военных целях, решение задач в интересах обороны, народного хозяйства и науки, проведение военно-прикладных исследований и экспериментов с использованием оружия на известных и новых физических принципах, а также выведение на орбиту, обслуживание и возвращение на землю космических аппаратов, космонавтов и грузов.

В отличие от НАСА, которое рискнуло экипажем во время первого пилотируемого полёта шаттла, свой первый полёт «Буран» совершил в автоматическом режиме с помощью бортового компьютера на базе IBM System/370. 15 ноября 1988 года состоялся пуск, ракета-носитель «Энергия» вывела космический корабль на околоземную орбиту с космодрома Байконур. Корабль совершил два витка вокруг Земли и произвёл посадку на аэродроме «Юбилейный».

Во время посадки произошло происшествие, которое показало, насколько умной получилась автоматическая система. На высоте 11 километров корабль совершил резкий манёвр и описал петлю с разворотом на 180 градусов — то есть сел, зайдя с другого конца посадочной полосы. Это решение автоматика приняла после получения данных о штормовом ветре, чтобы зайти по наиболее выгодной траектории.

Автоматический режим был одним из главных отличий от шаттла. Кроме того, шаттлы садились с неработающим двигателем и не могли несколько раз заходить на посадку. Для спасения экипажа в «Буране» предусмотрели катапульту для первых двух пилотов. По сути конструкторы из СССР скопировали конфигурацию шаттлов, чего не отрицали, но сделали ряд крайне полезных нововведений с точки управления аппаратом и безопасности экипажа.

К сожалению, первый полёт «Бурана» стал последним. В 1990 году работу приостановили, а в 1993 — полностью закрыли.

Как иногда случается с предметами гордости нации, версия 2.01 «Байкал», которую хотели отправить в космос, гнил долгие годы на причале Химкинского водохранилища.

К истории вы могли прикоснуться в 2011 году. Более того, тогда от этой истории люди даже куски обшивки и теплозащитного покрытия могли оторвать. В том году корабль доставили из Химок в Жуковский, чтобы реставрировать и представить на МАКСе через пару лет.

Современные космические корабли
«Буран» изнутри

Современные космические корабли
Доставка «Бурана» из Химок в Жуковский

Современные космические корабли
«Буран» на МАКСе, 2011 год, через месяц после начала реставрации

Несмотря на экономическую нецелесообразность, которую показала программа «Спейс Шаттл», США решили не отказываться от проектов по созданию многоразовых космических кораблей. В 1999 году НАСА вместе с Boeing начало разработку беспилотника X-37. Существуют версии, по которым аппарат предназначен для обкатки технологий будущих космических перехватчиков, способных выводить из строя другие аппараты. К такому мнению склоняются эксперты в США.

Аппарат совершил три полёта максимальной продолжительностью 674 суток. В данный момент он совершает четвёртый полёт, дата запуска — 20 мая 2015 года.

Современные космические корабли

Орбитальная летающая лаборатория Boeing X-37 несёт массу полезного груза до 900 килограммов. По сравнению со «Спейс Шаттлом» и «Бураном», способными нести до 30 тонн при взлёта, Boeing — малыш. Но у него и цели другие. Начало минишаттлам положил австрийский физик Эйген Зенгер, когда в 1934 году приступил к разработке дальнего ракетного бомбардировщика. Проект закрыли, вспомнив о нём в 1944 году, к концу Второй мировой войны, но спасать Германию от поражения с помощью такого бомбардировщика было поздно. В октябре 1957 года идею продолжили американцы, запустив программу X-20 Dyna-Soar.

Орбитальный самолёт X-20 был способен после выхода на суборбитальную траекторию нырнуть в атмосферу до высоты 40-60 километров с целью сделать фото или сбросить бомбу, после чего вернуться в космос на подъёмной силе от крыльев.

Проект закрыли в 1963 году в пользу гражданской программы Gemini и военного проекта орбитальной станции MOL.

Современные космические корабли
Ракеты-носители Titan для вывода X-20 на орбиту

Современные космические корабли
Макет X-20

В СССР в 1969 году начали строить «БОР» — беспилотный орбитальный ракетоплан. Первый пуск провели без теплозащиты, из-за чего аппарат сгорел. Второй ракетоплан разбился из-за нераскрывшихся парашютов после успешного торможения об атмосферу. В следующих пяти пусков только один раз БОР не вышел на орбиту. Несмотря на потери аппаратов, каждый новый старт приносил важные для дальнейшей разработки данные. С помощью БОР-4 в 1980-х годах тестировали теплозащиту для будущего «Бурана».

В рамках программы «Спираль», для которой строили «БОР», предполагалось разработать самолёт-разгонник, который бы поднимался на высоту 30 километров на скорости до 6 скоростей звука, чтобы вывести орбитальный аппарат на орбиту. Эта часть программы не состоялась. Минобороны требовала аналог американского шаттла, так что силы бросили на «Буран».

Современные космические корабли
БОР-4

Современные космические корабли
БОР-4

Если советский «Буран» был частично скопирован с американского «Спейс Шаттла», то в случае с «Dream Chaser» всё произошло с точностью до наоборот: заброшенный проект «БОР», а именно ракетоплан версии «БОР-4», стал основой для создания многоразового космического корабля от компании SpaceDev. Вернее, «Space Chaser» основан на скопированном орбитальном самолёте HL-20.

Работы над «Бегущим за мечтой» начались в 2004 году, а в 2007 году SpaceDev договорились с United Launch Alliance об использовании для запуска ракет «Атлас-5». Первые успешные испытания в аэродинамической трубе прошли в 2012 году. Первый лётный прототип сбросили с вертолёта с высоты 3,8 километра 26 октября 2013 года.

Грузовая версия корабля по планам конструкторов сможет доставлять на Международную космическую станцию до 5,5 тонн, а возвращать до 1,75 тонны.

Свой вариант многоразовой системы в 1985 году начали разрабатывать немцы — проект назывался «Зенгер». В 1995 году, после разработки двигателя, проект закрыли, так как он дал бы выгоду только в 10-30% по сравнению с европейской ракетой-носителем «Ариан 5».

Современные космические корабли
Летательный аппарат HL-20

Современные космические корабли
«Dream Chaser»

На смену одноразовым «Союзам» в России с 2000 годов начали разрабатывать многоцелевой космический корабль «Клипер». Система стала промежуточным звеном между крылатыми шаттлами и баллистической капсулой «Союза». В 2005 году в целях сотрудничества с Европейским космическим агентством была представлена новая версия — крылатый «Клипер».

Аппарат может выводить на орбиту 6 человек и до 700 килограммов груза, то есть превосходит по этим параметрам «Союз» в два раза. На данный момент нет информации о том, что работа проекта продолжается. Вместо этого в новостях пишут о новом многоразовом корабле – «Федерация».

Современные космические корабли
Многоцелевой космический корабль «Клипер»

Пилотируемый транспортный корабль «Федерация» должен придти на смену пилотируемым «Союзам» и грузовикам «Прогрессам». Его планируют использовать в том числе для полёта на Луну. Первый запуск запланирован на 2019 год. В автономном полёте аппарат должен будет способен находиться до 40 суток, а при стыковке с орбитальной станции он сможет работать до 1 года. На данный момент завершена разработка эскизного и технического проектов, идёт разработка рабочей документации по созданию корабля первого этапа.

Система состоит из двух основных модулей: возвращаемого аппарата и двигательного отсека. В работе применят идеи, которые ранее использовали для «Клипера». Корабль сможет доставлять до 6 человек на орбиту и до 4 человек на Луну.

Современные космические корабли
Параметры аппарата «Федерация»

Одним из самых заметных в СМИ на данный момент многоразовых проектов являются разработки SpaceX — транспортный корабль Dragon V2 и ракета-носитель Falcon 9.

Falcon 9 является частично возвращаемым аппаратом. Ракета-носитель состоит из двух ступеней, первая из которых имеет систему для возврата и вертикального приземления на посадочную площадку. Последний запуск не был удачным — 1 сентября 2016 года произошла авария.

Многоразовый пилотируемый корабль Dragon V2 сейчас готовят к тестированию на безопасность для астронавтов. В 2017 году планируют провести беспилотный запуск аппарата на ракете Falcon 9.

Современные космические корабли
Многоразовый пилотируемый корабль Dragon V2

В рамках подготовки к полёту экспедиции на Марс в США разработали многоразовый космический корабль Orion. Сборку корабля завершили в 2014 году. Первый беспилотный полёт аппарата состоялся 5 декабря 2014 года и прошёл успешно. Теперь НАСА готовится к дальнейшим пускам, в том числе с экипажем.

Авиация, как правило, подразумевает многоразовое использование летательных аппаратов. Таким же свойством в будущем должны будут обладать и космические аппараты, но для этого предстоит решить ряд проблем, включая экономические. Каждый запуск многоразового корабля должен выходить дешевле, чем строительство одноразового. Необходимо использовать такие материалы и технологии, которые позволят повторно запускать аппараты после минимального ремонта, а в идеале — вообще без ремонта. Возможно, космические корабли в будущем станут обладать одновременно как характеристиками ракеты, так и самолёта.

Источник: habr.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.