시도 # XXUMX. 미국의 로켓 LEGO
적극적으로 관심을 갖고있는 많은 우주 애호가들이 생각합니다. 역사 우주 탐사와 탐사 분야의 현 상황은 이미 제목 그림에 각인 된 로켓을 인식하고있다.
이 로켓, 오히려 로켓 부스터 - 인류가 창조 한 가장 큰 고체 연료 로켓.
글쎄, 이제는 더 커졌습니다.
이것은 우주 왕복선과 함께 발사 된 표준 4 개의 섹션 외에 새로운 우주 공간 발사 시스템의 로켓 가속기가 될 추가 5 번째 섹션 인 우주 왕복선 시스템의 측면 가속기입니다. SLS (우주 발사 시스템).
NASA의 견해에 따르면이 시스템은 우주 탐사의 모든 측면에서 미국 손바닥을 돌려 주어야하며, 동시에 모든 인류에게 우주 정면으로 돌아갈 기회를 주면서 마침내 낮은 지구 궤도의 악순환을 깨고 달 탐사 문제를 의제로 되돌려 놓아야한다 그리고 ... 심지어 화성.
이 야심 찬 프로그램은 얼마나 현실적이고 얼마나 현실적입니까? 그것을 알아 내려고 노력합시다.
역사적, 현대적 및 개발 된 미국 발사 시스템의 비교 크기.
Backfill 질문 : Delta IV가 Falcon 9보다 왜 더 좋은가요?
우주 왕복선 시스템을 떠난 후 미국 우주 비행사의 현재 상태는 아주 시끄럽다. 오늘 미국에서 가장 무거운 발사체는 28,4 톤을 낮은 지구 궤도 (NOO)에 넣을 수있는 Delta IV Heavy이다. .
델타 IV 제품군은 보잉 사의 설계, 엔지니어링 및 상업적 노력을 통해 시장에 자회사를 설립하고 홍보 했음에도 불구하고 "적절한시기와 불필요한 장소가 아닌"것으로 밝혀졌다. 러시아 프로톤 로켓 발사 비용이 낮고 우크라이나 "Zenit-3SL"은 "델타 IV"의 도움으로 탑재량을 시작하는 비용이 전혀 들지 않았습니다.
델타 IV의 출시는 140-170 백만 달러이며, 이와 비슷한 양성자 페이로드의 비용은 100 만 달러 였고, 델타 IV 우크라이나어와 작지만 경쟁적 이었지만 Zenit-3SL은 심지어 60 만 달러에 불과했습니다.
델타 IV를 발사하는 데 드는 높은 비용 때문에 보잉 사는 독점적으로 정부 명령을 받았다. 결과적으로 한 가지를 제외한 모든 델타 발사는 미 국무부에서 국무부가 지불 한 것으로 나타났다.
헤비 버전에서 델타 IV 런치 차량 출시. 시작 무게는 약 733 톤입니다.
결국, 2000-ies의 한가운데 델타 IV는 마침내 우주 발사의 상업 부문에서 벗어났습니다. 현재까지 팔콘 로켓이 발 뒤꿈치를 던져 놓은 개인 상점 SpaceX에서 온 사람들에게 돌아갈 수 없었습니다. 9도 델타 IV 시장의 틈새 시장에 가까워졌고 2015에서 출시 될 팔콘 9 헤비 (XNUMX Heavy)라는 동일한 로켓을 수정하여 심지어 그것을 뛰어 넘었습니다.
팔콘 9 Heavy의 시작에서, 27 Merlin 엔진은 66 톤의 등유와 산소를 사용하여 즉시 켜집니다.
Ilona Mask의 이러한 생각은 SpaceX의 "전용"우주 프로그램을 달성 할 수없는 높이에 놓아야합니다. 일회용 발사체 버전의 경우, NOU에서의 출력로드의 질량은 GPN - 53 톤 당 21,2 톤까지이며 13,2 톤까지입니다. 사이드 액셀러레이터와 중앙 유닛을 반환 할 때 페이로드는 LEO 당 32 톤을 초과하지 않을 것입니다. 재사용이 가능한 발사체는 추가 연료 소비로 지불되어야하며 결과적으로 페이로드가 감소해야합니다.
Falcon 9 Heavy 개발의 기술적 혁신 중에서 개발자는 측면 가속기에서 발사체의 첫 단계까지 비행하는 동안 연료 및 산화제가 오버 플로우 할 수있는 고유 한 기회를 선언했는데 측면 가속기를 분리 할 때 중앙 섹션의 전체 연료 탱크를 허용하고 궤도에 올려 놓은 탑재량을 향상시킵니다 .
로켓 팔콘 9의 첫 번째 단계의 군단 조립. 이제 8 엔진은 이미 하나의 중앙에 서클에 설치되었습니다. 비좁은하지만 미친 것은 아닙니다.
마지막 단락에서 언급 한 "화성으로의 궤적"은 추상화가 아닙니다. 지금까지의 기록 인 델타 IV의 두 배인 1 462의 시작 질량으로 무거운 팔콘은 이미 달과 화성 비행을 진지하게 생각할 수있는 필수 단계입니다. 탐구 시리즈의 장치에, 소련 실험에 더 많은 것보다는 오히려 거대한 미국 프로그램 Saturn-Apollo에보다는 오히려.
그러나 미래에 "델타 IV"와 팰컨 9 개념의 첫 번째 단계 인 "클론"인 사이드 액셀 러 레이터의 경로가 예상대로 미끄러지기 시작합니다.
문제는 LEO에 대한 하중 출력의 질량을 증가시키는 시작 "측면"이 무한대로 곱해지지 않는다는 것입니다. 2 개 또는 4 개의 측면 블록이 여전히 중앙 블록에 연결될 수는 있지만 그런 다중 구성 요소를 조립하고 관리하는 복잡성 기하 급수적으로 증가했습니다.
로널트 로켓 인 H-1은 30 NK-33 로켓 엔진이 5 단계 로켓 자체와 함께 허용되지 않은 첫 번째 단계에 있었다는 사실이 일반적으로 로널드 로켓 H-XNUMX이 "잠들었습니다" 문제가없는 출시에 대한 모든 질문.
현재 9 엔진으로 시작되는 Falcon 27의 현재 구성은 이미 복잡성의 한계에 가깝습니다. 또한 Ilona Mask는 단일 로켓 유닛의 질량과 크기를 증가시켜 생산, 운송 및 로켓 발사.
러시아의 고급 앙가라 로켓 가족은 비슷한 문제에 직면 할 가능성이 큽니다. 단일 단위의 상대적 크기가 작기 때문에 이미 5 톤의 발사 질량을 지닌 Angara-A733 로켓은 즉시 4 개의 가속 "보일러"(24,5 톤의 NOU 부하 용량)를 투입해야한다는 사실에 이르게합니다.
12 월 5 23 출시 전에 Angara-A2014. 처음에는 191 톤의 부하를 가진 다섯 개의 RD-196 엔진이 있습니다.
Angara 부하 용량의 추가 증가는 여섯 개의 로켓 부스터가 두 번째 단계의 기본 섹션에 연결될 필요가 없다는 사실에 달려 있습니다. 팔콘 9 개념의 한계는 이미 패키지 시스템 확장에있어 일종의 건설 및 엔지니어링 제한입니다. Merlin-27D 1 엔진이 세 개의 시작 블록에 있습니다.
결과 Angara-A7 프로젝트는 계산에 따라 1370 톤의 자체 시작 무게로 NOU에 50 톤의 페이로드 (두 번째 스테이지에 수소 연료를 사용하는 경우)를 가져 오며, 이는 로켓 개념의 최대 배율 일 가능성이 큽니다 가족 "Angara".
등유 및 수소 연료와 A5 격납고 및 A7 격납고 개념의 비교. 동시에 "델타 IV"가 큰 이유는 무엇입니까? 팔콘 9은 작습니다.
일반적으로 200 클래스 로켓 유닛 또는 400 톤을 기반으로 한 멋진 개념이 무엇이든 관계없이 이러한 "패키지"로켓의 건설 및 엔지니어링 Karachun 제한은 대량 출력에 해당하는 1300-1500 영역의 출시 중량에서 발생합니다 NOU 당 45-55 톤.
그러나 더 나아가 단일 엔진의 추력과 로켓 스테이지 또는 가속기의 크기를 증가시킬 필요가 있습니다.
이것은 SLS 프로젝트가 현재 진행되고있는 것과 정확히 같습니다.
첫째, "델타 IV"의 부정적인 경험을 고려하여 SLS 개발자는 과거 경험을 최대한 활용하려고 노력했습니다. 무거운 로켓을 만들기 위해 강화 된 우주 왕복선 부스터와 두 번째 단계에 설치된 셔틀 자체의 오래된 수소 - 산소 엔진 RS-25, 그리고 .... (이론의 지지자 인 " 음모 "- 준비하자!) 오랫동안 잊혀진 수소 - 산소 엔진 J-2X는 달 로켓"토성 V "의 두 번째 및 세 번째 단계의 엔진에서 파생되었으며 SLS의 계획된 상단 단계에서 사용할 것을 제안합니다!
또한 SLS 가속기의 개선을위한 장기 계획은 고체 추진제 대신 액체 추진제 엔진을 사용하는 두 개의 경쟁 프로젝트를 의미합니다. Aerojet 회사의 프로젝트는 NK-에서 비롯된 미래의 "무거운"캐리어를 위해 폐쇄 사이클 AJ1E6의 등유-산소 엔진을 개발했습니다. 33 Royal H-1 미사일-Pratt & Whitney Rocketdine의 프로젝트에서 제안하는 ... (그리고 다시 놀랍게도 lunosceptics!) 미국에서 F-1 엔진의 생산을 복원하기 위해 한때 유명한 Saturn V 로켓을 지구에서 들어 올렸습니다. ".
인생이이 시험 벤치로 다시 돌아올 가능성이 있습니다. "토성 브이"LV의 첫 번째 단계의 테스트 - "토성 1ML"년 8 월 1968에서 cyclopean 스탠드에 В - 2. 스테이지는 바지선으로 운반됩니다.
미래의 유망 스타트 업 가속기와 현재 SLS 론칭 차량의 초기 조립에 기반한 고체 연료 부스터 제조 업체 인 Block I - ATK (Alliant Techsystems)는 기존의 우주 왕복선 가속기를 더 통합하여 길이와 직경을 늘리겠다고 제안했습니다. . ATK의 고급 액셀러레이터 프로젝트는 Dark Knight라고합니다.
글쎄, 케이크에 체리 - SLS 시스템의 미래 구성 중 하나 인 Block Ib는 델타 IV 로켓에서 빌린 제 3 단계로 수소 - 산소 블록을 사용 하자고 제안합니다!
여기 NASA가 무거운 미사일 분야의 모든 기존 개발을 평가하고 연결하고 사용하려고 시도한 "지옥식 레고"가 있습니다.
SLS 캐리어 패밀리 란 무엇입니까? 결국, 우리가 이미 기억하고있는 것처럼 "델타 IV", "격납고"및 팔콘 9의 예를 보면 전체적인 차원은기만적인 것입니다.
여기에 의도 한 바를 이해하는 간단한 계획이 있습니다.
이 계획의 왼쪽에는 지금까지 미국에 존재했던 무거운 발사체가 있습니다. 118 톤의 우주선과 우주 왕복선을 발사 할 수있는 달 토성 V는 120에서 130 톤까지 무게가 나가는 재사용 가능한 우주 왕복선을 발사 한 것처럼 보이지만 그걸 가지고는 매우 겸손한 우주선만을 제공 할 수 있습니다. 페이로드 - 페이로드의 24 톤.
SLS의 개념은 유인 (승무원)과 무인 (화물)의 두 가지 주요 버전으로 구현됩니다.
또한 Aerojet, Rocketdine 및 ATK의 3 가지 유망 미사일 가속기 프로젝트를 사용할 수 없게됨에 따라 미 항공 우주국 (NASA)은 우주 왕복선 레고 (LEGO)의 일부인 우주 왕복선 개선 가속기 5 대를 사용할 수밖에 없습니다.
그럼에도 불구하고 모든 계산에 따라이 방식으로 구성된 과도기 "ersatz carrier"(공식적으로 SLS Block I라고 함)는 이미 가동 된 Delta IV 또는 Falcon 9 Heavy 출시보다 훨씬 더 심각한 운반 능력을 갖게됩니다. SLS Block I 부스터는 NOU에 70 톤의 탑재량을 올릴 수 있습니다.
SLS 개념에 비해 NASA의 Constellation 프로그램에 대한 중단 된 개발 프로그램이 발표되었습니다. "Ares 2009X"디자인에서 1 연도에 단 한 번의 테스트 비행을 끝내기까지는 완전히 개발되지 않은 Ares (화성) 로켓 캐리어가 제시됩니다. 다섯 번째로드 세그먼트와 두 번째 스테이지의 설계 하중이 첨부 된 동일한 수정 된 4- 섹션 가속 셔틀 스페이스 셔틀로 구성됩니다. 이 테스트 비행의 목적은 "단일 스틱"레이아웃에서 단단한 첫 번째 스테이지의 작동을 테스트하는 것이었지만 1과 2이 분리되었을 때 1 스테이지의 무단 전격 , 명백하게, 그것에서 연료의 파편을 태우는 것은 멍청이에 의해 잘렸다. 고체 연료 가속기는 결국 2 단계의 배치를 따라 잡았고 그것을 부딪쳤다.
그 후 오래된 부품에서 "새로운 레고"를 조립하려는 시도는 NASA에서 거절되었고 Ares 프로젝트와 별자리 자체는 실패한 컨셉의 선반 위에 머물렀고 "별자리"내의 개발 된 백 로그에서 그들은 상당히 성공적인 궤도 유인 우주선을 남겼습니다 오리온 (Orion) "은 반환 된 캡슐의 일회용 배송 계획에 따라 평상시에 만들어진 것으로, 재사용이 가능한 글라이더 인"우주 왕복선 "을 마침내 막을 수있었습니다.
오리온 (Orion) 우주선은 델타 IV 로켓에서 첫 발사되기 전에 나왔습니다. 12 월 2014.
배 "Orion"의 직경 - 배의 질량 인 5,3 미터 - 25 톤. 오리온의 내부 용적은 아폴로의 내부 용적보다 2,5 배 더 큽니다. 배의 선실 부피는 약 9 m³입니다. 궤도 우주선과 내부 체적의 부피가 크므로 오리온 (Orion)은 저공 비행 (예 : ISS 탐사)을 통해 우주 비행사 인 6에 생명 유지 장치를 제공 할 수 있습니다.
그러나 처음에 언급했듯이, 오리온의 주요 임무는 낮은 기본 SLS 발사 시스템보다 더 멀리 궤도에 진입하는 것입니다. 미국은 지구와 가까운 지구를 개발하고, 무엇보다도 달과 화성을 개발하는 임무로 돌아갑니다.
화성과 우주 비행사의 달 탐사와 화성 탐사는 우주선 발사 및 차량 발사 문제에 대한 미국과 러시아의 주요 노력이 계산 된 것입니다.
여기에서 원칙적으로 러시아 PTS 시스템의 독특한 미국 "오리온"은 편리한 표 형식으로 해체됩니다.
PPS PTS라는 이름의 경우 당연히 누군가를 때려야합니다. 그리고 일반적으로 불행하게도 PPTS 프로젝트에서는 모든 것이 매우 어렵습니다.
그러므로, PPTS와 관련하여, 우리는 지금까지 전시회에서 우스운 사진만을 가지고 있습니다. 그러나 현실에서는, 모욕을 거의 저지르는 동안 ...
과거와 미래의 레이아웃 만 있습니다. 그에게만 레이아웃이 있습니다.
자금 조달 문제, 설계 및 엔지니어링 계획의 개념 및 문제 덩어리에 대한 이해 부족과 더불어 PCA의 미래는 불확실하고 계획된 작업 중 일부에 적절한 발사체가 부족하기 때문에 불확실합니다. 제가 이미 말씀 드렸듯이, "금속 상태에서"지금까지 러시아는 Angara-A5 만 보유하고 있습니다. 이것은 NOU에 더 이상 24,5 톤을 가져 오지 못합니다. NOU는 지구의 임무를 수행하기에 충분하지만 이미 달이나 화성에 대한 추가 공격에는 충분하지 않습니다.
또한 PCV의 개념은 지금까지 중단 된 작업 인 Rus-M 계열의 Angara 미사일의 대안을 기반으로했다.
"Soyuz"와 "Angara"의 가족과 비교하여 미사일의 "Rus"계열의 프로젝트.
Rus 가족 미사일의 주요 목적은 유인 비행을 제공하는 것이 었습니다. 그 이유는 로켓이 다른 모든 매개 변수가 동일하기 때문에 Angara 가족 미사일보다 LEO에서 더 적은 탑재량을 갖기 때문입니다. 이것은 유인 비행 중 요구 사항 중 하나는 엔진 중 하나가 고장 나더라도 발사체가 발사를 떠날 수 있고 엔진 중 하나가 계속 고장 나더라도 비행의 지속을 보장해야한다는 것입니다 - 낮은 궤도로 우주선이 발사되는 것을 계속하는 것 안전한 착륙.
긴급 구조 시스템 (CAC)의 가용성과 12 g 이상의 승무원에게 과부하를 제공해야하는 특별 발사 궤도를 포함한 이러한 요구 사항은 유인 버전의 Rus 운반 능력을 크게 떨어 뜨립니다.
또한 3,8 미터의 기본 유닛 "Rus"의 설계 직경은 소련 및 러시아가 철도로 발사체 부품을 운송하는 데있어 전통적으로 선정되었습니다.
미국에서는 의식적으로 Saturn-Apollo 프로그램을 시작으로 발사체의 첫 번째 단계는 물 (해안 - 바다 및 강) 운송으로 운송 할 수있는 가능성을 고려하여 합리적인 크기를 기준으로 작성되었으므로 별도의 로켓 유닛 차원의 요구 사항이 크게 단순화되었습니다 .
진주 강 바지선 ( "진주")에 토성 V 발사 차량의 첫 번째 단계의 수송.
오늘날 Constellation의 붕괴 이후에도 SLS 및 Orion에 대한 작업이 본격적으로 진행되고 있습니다.
거의 전적으로 기존 우주 왕복선을 기반으로 한 SLS Block I에서 작업을 마친 후 NASA는 SLS Block Ia 및 SLS Block Ib 형식의 중간 정류장을 갖춘 더욱 야심 찬 다음 단계 인 SLS Block II로 이동할 계획입니다.
로켓 부스터가 준비되면 LEGO 조립 옵션. 블록 I, 블록 Ia, 블록 II.
이전에 수정 된 세 번째 단계가 준비되면 LEGO 어셈블리 옵션. 블록 I, 블록 Ib, 블록 II.
SLS Block Ia 발사체는 유망 발사 로켓 부스터 중 일부를 이미 받아야합니다 : 케로 신 - 산소 AJ1E6 폐쇄 사이클의 Aerojet 또는 토성 V의 수정 된 F-1 개방 사이클의 Rocketdine ATK의 새로운 "Black Knight"에 대해서도 마찬가지입니다.
이 옵션들 중 어떤 것도 105 톤 구역의 NOU에서 리프팅 용량을 Block Ia 디자인에 제공 할 수 있으며, 이는 토성 V 및 우주 왕복선 (우주 왕복선과 함께 계산 한 경우)의 운반 능력과 이미 비교할 수 있습니다.
동일한 과제는 블록 Ia 변형의 경우처럼 3 단계로 Block 2 시스템 (가속기 및 우주 왕복선 엔진의 시작 단계)을 보완 할 수있는 전체 시동 시스템의 크기에 맞게 대규모로 조정 된 세 번째 극저온 단계의 생성으로 해결됩니다. 나는 이미 델타 IV 로켓에서 빌려 왔으며 DOE에 최대 105 톤의 출력을 SLS에 제공 할 것입니다.
마지막으로, 블록 II 시스템의 최종 버전은 SLS 질량을 위해 특별히 설계된 풀 사이즈의 3 단계 엔진을 이미 받아야합니다. 두 번째 토성 V 단계와 마찬가지로 5의 고급 J-2X 엔진을 사용하고 많은 양의 페이로드를 XOUMX에 출력합니다.
그러나 이러한 모든 트릭에도 불구하고, 그러한 "우주 레고"는 우주 왕복선 발사 비용 (500 억 달러)보다 적지 만 발사 당 1,3 백만 달러가 들지만 여전히 민감합니다 NASA 예산 때문입니다.
SLS가 해결해야하는 과제와 NASA가 Falcon 9 Heavy 변종을 고려하지 않은 이유는 연료 오버 플로우가있는 일회성 시스템과 LEO의 135 톤에 대해 53 백만 달러의 비용을 제공 할 수있는 것 같습니다.
NASA가 여전히 달, 화성, 심지어 소행성과 목성 위성을 겨냥했다는 것이 문제입니다! 그리고 Falcon 9 Heavy는 그러한 작업을하기에는 너무 작은 로켓으로 밝혀졌습니다 ...
핵 로켓 - 화성에!
그러나 이것은 물론 좋은 별개의 기사를위한 주제입니다 ....
시. 내 기사를 다시 읽은 후에 알려드립니다.
우주 탐사와 미국인 칭찬에 대한 러시아의 근대적 접근법을 비판한다면, 그럴만한 이유가 있습니다.
우주 왕복선 프로그램이 이미 닫혀 있었고, Ares의 발사가 별자리 아이디어의 완전한 실패를 보여줬고, 모든 미국의 신문과 잡지는 미국을위한 "우주 러시아 노예"에 대해 썼다.
그러나 과거 5 년 동안 미국의 우주 산업은 재조직되고 필요한 자금을 수령했으며 새롭고 엄격한 조건에서 살기를 배웠습니다.
러시아의 우주 비행사는 5 년 동안 이것을 자랑 할 수 있습니다. 특히 올해 RN-R 및 PTS 프로그램 폐쇄에 대한 슬픈 소식과 보스 토니 (Bostochny) 우주 비행선의 발사 연기 및 로스 코스 모스 (Roscosmos)에 대한 자금 삭감을 미루어 볼 때 그렇습니다.
우리가 볼거야. 나는 십자가의 손가락을 잡습니다.
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