Kiedy spojrzysz na zdjęcia uskrzydlonych statków kosmicznych Burana i Shuttle, możesz odnieść wrażenie, że są one całkiem identyczne. Przynajmniej nie powinno być żadnych zasadniczych różnic. Pomimo zewnętrznego podobieństwa te dwa systemy kosmiczne są nadal zasadniczo różne.
Wahadłowiec i Buran
"Czółenko"
Shuttle to statek kosmiczny wielokrotnego użytku (MTKK). Statek ma trzy silniki rakietowe na paliwo ciekłe (LPRE), zasilane wodorem. Utleniacz - ciekły tlen. Wejście na niską orbitę okołoziemską wymaga ogromnej ilości paliwa i utleniacza. Dlatego zbiornik paliwa jest największym elementem systemu Space Shuttle. Statek kosmiczny znajduje się na tym ogromnym zbiorniku i jest połączony z nim systemem rurociągów, którymi paliwo i utleniacz są dostarczane do silników wahadłowca.
Mimo to trzy potężne silniki skrzydlatego statku nie wystarczą, aby polecieć w kosmos. Do centralnego zbiornika systemu przymocowane są dwa dopalacze na paliwo stałe - najpotężniejsze do tej pory rakiety w historii ludzkości. Największa moc potrzebna jest właśnie na starcie, aby ruszyć wielotonowy statek i podnieść go na pierwsze cztery i pół dziesiątki kilometrów. Dopalacze rakietowe na paliwo stałe przejmują 83% obciążenia.
Odlatuje kolejny „wahadłowiec”
Na wysokości 45 km silniki na paliwo stałe, które zużyły całe paliwo, zostają oddzielone od statku i spadochronem rozpryskują się w oceanie. Dalej na wysokość 113 km „wahadłowiec” wznosi się za pomocą trzech silników rakietowych. Po odseparowaniu zbiornika statek leci jeszcze przez 90 sekund na bezwładności, po czym na krótki czas włączają się dwa orbitalne silniki manewrowe zasilane paliwem samozapłonowym. A „wahadłowiec” wchodzi na orbitę roboczą. A czołg wchodzi do atmosfery, gdzie płonie. Część wpada do oceanu.
Zakład dopalaczy paliw stałych
Silniki manewrowania orbitalnego przeznaczone są, jak sama nazwa wskazuje, do różnych manewrów w kosmosie: do zmiany parametrów orbity, do dokowania do ISS lub do innych statków kosmicznych na niskiej orbicie okołoziemskiej. Tak więc „wahadłowce” odbyły kilka wizyt serwisowych na orbitującym teleskopie Hubble'a.
I wreszcie, silniki te służą do wytworzenia impulsu hamowania podczas powrotu na Ziemię.
Etap orbitalny jest wykonany zgodnie z aerodynamiczną konfiguracją jednopłatowca bezogonowego z nisko położonym skrzydłem delta z podwójnym przeciągnięciem krawędzi natarcia i pionowym ogonem o zwykłym schemacie. Do kontroli atmosferycznej zastosowano dwuczęściowy ster na stępce (tutaj jest hamulec pneumatyczny), elevony na krawędzi spływu skrzydła oraz klapę balansującą pod kadłubem rufowym. Chowane podwozie, trójkołowiec, z przednim kołem.
Długość 37,24 m, rozpiętość skrzydeł 23,79 m, wysokość 17,27 m. Masa „sucha” pojazdu ok. 68 t, masa startowa – od 85 do 114 t (w zależności od zadania i ładowności), lądowanie z ładunek powrotny na pokładzie - 84, 26 t.
Najważniejszą cechą konstrukcyjną płatowca jest jego ochrona termiczna.
W najbardziej obciążonych cieplnie miejscach (temperatura projektowa do 1430 ° C) stosuje się wielowarstwowy kompozyt węglowo-węglowy. Takich miejsc jest niewiele, to głównie nos kadłuba i krawędź natarcia skrzydła. Dolna powierzchnia całego aparatu (ogrzewanie od 650 do 1260 °C) pokryta jest płytkami wykonanymi z materiału na bazie włókna kwarcowego. Powierzchnie górne i boczne są częściowo zabezpieczone płytami izolacyjnymi niskotemperaturowymi - gdzie temperatura wynosi 315-650 ° C; w innych miejscach, gdzie temperatura nie przekracza 370°C stosuje się materiał filcowy pokryty gumą silikonową.
Całkowita waga wszystkich czterech rodzajów ochrony termicznej wynosi 7164 kg.
Na scenie orbitalnej znajduje się dwupokładowy kokpit dla siedmiu astronautów.
Górny pokład wahadłowy
W przypadku rozszerzonego programu lotu lub podczas wykonywania akcji ratowniczych na pokładzie promu może znajdować się do dziesięciu osób. W kokpicie znajdują się stanowiska sterowania lotem, miejsca pracy i spania, kuchnia, schowek, przedział sanitarny, śluza powietrzna, stanowiska kontroli operacyjnej i ładunkowej oraz inne wyposażenie. Całkowita objętość kabiny pod ciśnieniem wynosi 75 metrów sześciennych. m, system podtrzymywania życia utrzymuje w nim ciśnienie 760 mm Hg. Sztuka. i temperatura w zakresie 18, 3 - 26, 6 ° С.
System ten wykonany jest w wersji otwartej, czyli bez użycia regeneracji powietrza i wody. Wybór ten wynika z faktu, że czas trwania lotów wahadłowych ustalono na siedem dni, z możliwością sprowadzenia go do 30 dni za dodatkowe środki. Przy tak niewielkiej autonomii instalacja sprzętu regeneracyjnego oznaczałaby nieuzasadniony wzrost masy, zużycia energii i złożoności sprzętu pokładowego.
Doprowadzenie sprężonych gazów wystarczy, aby przywrócić normalną atmosferę w kabinie w przypadku jednego całkowitego rozhermetyzowania lub utrzymać w niej ciśnienie 42,5 mm Hg. Sztuka. w ciągu 165 minut, gdy tuż po starcie w kadłubie utworzy się mała dziura.
Przedział ładunkowy ma wymiary 18,3 x 4,6 mi objętość 339,8 metrów sześciennych. m jest wyposażony w manipulator „trójkolanowy” o długości 15,3 m. Po otwarciu drzwi przedziału grzejniki układu chłodzenia wraz z nimi przechodzą w pozycję roboczą. Współczynnik odbicia paneli grzejnika jest taki, że pozostają one zimne nawet wtedy, gdy świeci na nie słońce.
Co potrafi prom kosmiczny i jak lata
Jeśli wyobrazimy sobie zmontowany system lecący poziomo, zobaczymy zewnętrzny zbiornik paliwa jako jego centralny element; orbiter jest do niego zadokowany od góry, a akceleratory są po bokach. Całkowita długość systemu wynosi 56,1 m, a wysokość 23,34 m. Całkowita szerokość jest określona przez rozpiętość skrzydeł etapu orbitalnego, czyli wynosi 23,79 m. Maksymalna masa startowa to około 2 041 000 kg.
Nie można tak jednoznacznie mówić o wielkości ładunku, ponieważ zależy ona od parametrów orbity docelowej i miejsca startu statku kosmicznego. Oto trzy opcje. System promu kosmicznego może wyświetlać:
- 29 500 kg przy wystrzeleniu na wschód z Przylądka Canaveral (Floryda, wschodnie wybrzeże) na orbitę o wysokości 185 km i nachyleniu 28º;
- 11 300 kg po wystrzeleniu z Centrum Lotów Kosmicznych. Kennedy'ego na orbitę o wysokości 500 km i nachyleniu 55º;
- 14500 kg po wystrzeleniu z bazy sił powietrznych Vandenberg (Kalifornia, zachodnie wybrzeże) na orbitę okołobiegunową na wysokości 185 km.
Dla wahadłowców zostały wyposażone dwa pasy lądowania. Gdyby wahadłowiec wylądował daleko od miejsca startu, wróciłby do domu Boeingiem 747
Boeing 747 zabiera prom do kosmodromu
W sumie zbudowano pięć wahadłowców (dwa z nich zginęły w wypadkach) i jeden prototyp.
Podczas opracowywania przewidywano, że wahadłowce będą wykonywać 24 starty rocznie, a każdy z nich wykona do 100 lotów w kosmos. W praktyce używano ich znacznie mniej – do końca programu latem 2011 roku wykonano 135 startów, z czego Discovery – 39, Atlantis – 33, Columbia – 28, Endeavour – 25, Challenger – 10…
Załoga wahadłowca składa się z dwóch astronautów – dowódcy i pilota. Największą załogę wahadłowca stanowi ośmiu astronautów (Challenger, 1985).
Sowiecka reakcja na stworzenie wahadłowca
Rozwój „wahadła” wywarł ogromne wrażenie na przywódcach ZSRR. Uznano, że Amerykanie opracowują bombowiec orbitalny uzbrojony w pociski kosmos-ziemia. Ogromne rozmiary promu i jego zdolność do zwrócenia na Ziemię ładunku do 14,5 tony zostały zinterpretowane jako wyraźne zagrożenie porwania sowieckich satelitów, a nawet sowieckich wojskowych stacji kosmicznych, takich jak Almaz, które latały w kosmosie pod nazwą Salut. Szacunki te były błędne, ponieważ Stany Zjednoczone porzuciły ideę bombowca kosmicznego w 1962 roku w związku z pomyślnym opracowaniem atomowego okrętu podwodnego i naziemnych pocisków balistycznych.
Sojuz z łatwością zmieściłby się w ładowni promu
Radzieccy eksperci nie mogli zrozumieć, dlaczego potrzeba było 60 startów wahadłowców rocznie - jeden start na tydzień! Skąd wzięła się ta mnogość satelitów kosmicznych i stacji, dla których wahadłowiec miałby potrzebować? Ludzie radzieccy żyjący w innym systemie gospodarczym nie mogli sobie nawet wyobrazić, że kierownictwo NASA, które usilnie forsowało nowy program kosmiczny w rządzie i Kongresie, kierowało się strachem przed bezrobociem. Program księżycowy zbliżał się do końca i tysiące wysoko wykwalifikowanych specjalistów było bez pracy. A co najważniejsze, szanowani i bardzo dobrze opłacani dyrektorzy NASA stanęli przed rozczarowującą perspektywą rozstania się ze swoimi zamieszkanymi biurami.
W związku z tym przygotowano studium wykonalności ekonomicznej dotyczące ogromnych korzyści finansowych statków transportowych wielokrotnego użytku w przypadku porzucenia rakiet jednorazowych. Ale dla narodu radzieckiego było zupełnie niezrozumiałe, że prezydent i kongres mogli wydawać fundusze ogólnokrajowe tylko z wielkim uwzględnieniem opinii swoich wyborców. W związku z tym w ZSRR panowała opinia, że Amerykanie tworzą nową QC dla niektórych przyszłych niezrozumiałych zadań, najprawdopodobniej wojskowych.
Statek kosmiczny wielokrotnego użytku „Buran”
W Związku Radzieckim pierwotnie planowano stworzyć ulepszoną kopię wahadłowca - samolot orbitalny OS-120, ważący 120 ton (amerykański wahadłowiec ważył 110 ton przy pełnym obciążeniu). W przeciwieństwie do wahadłowca planowano wyposażyć Buran z kokpitem wyrzutowym dla dwóch pilotów i silnikami turboodrzutowymi do lądowania na lotnisku.
Kierownictwo sił zbrojnych ZSRR nalegało na prawie całkowite skopiowanie „wahadła”. W tym czasie sowiecki wywiad był w stanie uzyskać wiele informacji na temat amerykańskiego statku kosmicznego. Ale okazało się, że nie jest to takie proste. Domowe silniki rakietowe wodorowo-tlenowe okazały się większe i cięższe niż amerykańskie. Co więcej, pod względem siły byli gorsi od zamorskich. Dlatego zamiast trzech silników rakietowych trzeba było zainstalować cztery. Ale na płaszczyźnie orbitalnej po prostu nie było miejsca na cztery silniki napędowe.
Na promie 83% ładunku na starcie było przenoszone przez dwa dopalacze na paliwo stałe. W Związku Radzieckim nie było możliwe opracowanie tak potężnych pocisków na paliwo stałe. Pociski tego typu były używane jako balistyczne nośniki ładunków nuklearnych na morzu i lądzie. Ale nie bardzo, bardzo nie osiągnęły wymaganej mocy. Dlatego radzieccy projektanci mieli jedyną okazję - użyć rakiet na paliwo ciekłe jako akceleratorów. W ramach programu Energia-Buran powstały bardzo udane RD-170 naftowo-tlenowe, które służyły jako alternatywa dla boosterów na paliwo stałe.
Samo położenie kosmodromu Bajkonur zmusiło projektantów do zwiększenia mocy rakiet nośnych. Wiadomo, że im bliżej równika znajduje się wyrzutnia, tym większe obciążenie może umieścić ta sama rakieta na orbicie. Amerykański kosmodrom na przylądku Canaveral ma 15% przewagę nad Bajkonurem! Oznacza to, że jeśli rakieta wystrzelona z Bajkonuru może unieść 100 ton, to wystrzeliwując z Przylądka Canaveral 115 ton na orbitę!
Warunki geograficzne, różnice technologiczne, charakterystyka tworzonych silników oraz odmienne podejście projektowe – wszystko to wpłynęło na wygląd „Buran”. W oparciu o te wszystkie realia opracowano nową koncepcję i nowy pojazd orbitalny OK-92, ważący 92 tony. Do centralnego zbiornika paliwa przeniesiono cztery silniki tlenowo-wodorowe i uzyskano drugi stopień wozu nośnego Energia. Zamiast dwóch dopalaczy na paliwo stałe zdecydowano się na użycie czterech rakiet na paliwo ciekłe nafta-tlen z czterokomorowymi silnikami RD-170. Czterokomorowa to cztery dysze, dysza o dużej średnicy jest niezwykle trudna do wykonania. Dlatego projektanci przechodzą do komplikacji i ważenia silnika, projektując go z kilkoma mniejszymi dyszami. Dysz jest tyle, ile jest komór spalania z wiązką rurociągów doprowadzających paliwo i utleniacz oraz wszystkich „cumingów”. Łącze to wykonane według tradycyjnego, „królewskiego” schematu, podobnego do „sojuszy” i „wschodu”, stało się pierwszym etapem „Energetyki”.
"Buran" w locie
Sam statek wycieczkowy Buran stał się trzecim etapem pojazdu startowego, podobnie jak Sojuz. Jedyna różnica polega na tym, że Buran znajdował się z boku drugiego stopnia, podczas gdy Sojuz znajdował się na samym szczycie pojazdu startowego. W ten sposób uzyskano klasyczny schemat trójstopniowego jednorazowego systemu kosmicznego, z tą tylko różnicą, że statek orbitalny był wielokrotnego użytku.
Kolejnym problemem systemu Energia-Buran była możliwość ponownego wykorzystania. Dla Amerykanów wahadłowce zaprojektowano na 100 lotów. Na przykład silniki manewrujące na orbicie mogły wytrzymać do 1000 obrotów. Po konserwacji prewencyjnej wszystkie elementy (z wyjątkiem zbiornika paliwa) nadawały się do wystrzelenia w kosmos.
Wzmacniacz paliwa stałego zebrany przez specjalny statek
Dopalacze na paliwo stałe zostały zrzucone na spadochronach do oceanu, zabrane przez specjalne statki NASA i dostarczone do fabryki producenta, gdzie zostały poddane konserwacji profilaktycznej i napełnione paliwem. Sam wahadłowiec również został dokładnie sprawdzony, zabezpieczony i naprawiony.
Minister obrony Ustinow w ultimatum zażądał, aby system Energia-Buran był maksymalnie przetwarzalny. Dlatego projektanci zostali zmuszeni do zmierzenia się z tym problemem. Formalnie boczne boostery uznano za wielokrotnego użytku, odpowiednie do dziesięciu startów. Ale w rzeczywistości nie doszło do tego z wielu powodów. Weźmy choćby fakt, że amerykańskie akceleratory wpadły do oceanu, a radzieckie spadły na kazachski step, gdzie warunki lądowania nie były tak łagodne jak ciepłe wody oceanu. A rakieta na paliwo płynne jest delikatniejszym tworem. niż paliwo stałe. Buran został również zaprojektowany na 10 lotów.
Ogólnie rzecz biorąc, system wielokrotnego użytku nie działał, chociaż osiągnięcia były oczywiste. Radziecki statek orbitalny, uwolniony od dużych silników napędowych, otrzymał mocniejsze silniki do manewrowania na orbicie. Co w przypadku zastosowania go jako kosmicznego "myśliwca-bombowca" dało mu ogromne korzyści. Plus turboodrzutowce do lotów atmosferycznych i lądowania. Ponadto stworzono potężną rakietę z pierwszym stopniem na paliwie naftowym, a drugim na wodorze. To była taka rakieta, że ZSRR nie mógł wygrać wyścigu księżycowego. Pod względem parametrów Energia była praktycznie odpowiednikiem amerykańskiej rakiety Saturn-5, która wysłała Apollo-11 na Księżyc.
„Buran” ma świetną dostępność zewnętrzną z amerykańskim „Shuttle”. Korabl poctroen Po cheme camoleta tipa bechvoctka» c treugolnym krylom peremennoy ctrelovidnocti, imeet aerodinamicheckie organy upravleniya, rabotayuschie w pocadke pocle vozvrascheniya w plotnye cloi atmocfery - koło napravleniya i. Był w stanie wykonać kontrolowane zejście w atmosferze z bocznym manewrem do 2000 kilometrów.
Długość „Buren” wynosi 36,4 metra, rozpiętość skrzydeł około 24 metry, wysokość statku na podwoziu ponad 16 metrów. Stara masa statku to ponad 100 ton, z czego 14 ton to paliwo. W nocovoy otcek vctavlena germetichnaya tselnocvarnaya kabina dla ekipazha i bolshey chacti apparatury dla obecpecheniya poleta w coctave raketno-kocmicheckogo komplekca, avtonomnogo poleta nA orbite, cpucka i pocadki. Kubatura kabiny to ponad 70 metrów sześciennych.
Kiedy vozvraschenii in plotnye cloi atmocfery naibolee teplonapryazhennye uchactki poverhnocti korablya rackalyayutcya do graducov 1600, zhe teplo, dohodyaschee nepocredctvenno do metallicheckoy konctruktsii korablyzhano. Dlatego „BURAN” wyróżniał się silną ochroną termiczną, zapewniając normalne warunki temperaturowe dla konstrukcji statku podczas lotu w samolocie
Osłona żaroodporna wykonana z ponad 38 tys. płytek, wykonana ze specjalnych materiałów: włókno kwarcowe, wysokowydajny rdzeń, bez rdzenia Drewno ceramiczne ma zdolność akumulacji ciepła, nie przepuszczając go do kadłuba statku. Całkowita masa tej zbroi wynosiła około 9 ton.
Długość przedziału ładunkowego BURANA wynosi około 18 metrów. W obszernym przedziale ładunkowym można pomieścić ładunek o masie do 30 ton. Tam można było umieścić duże pojazdy kosmiczne - duże satelity, bloki stacji orbitalnych. Masa do lądowania statku wynosi 82 tony.
"BURAN" był używany ze wszystkimi niezbędnymi systemami i sprzętem zarówno do lotu automatycznego, jak i pilotowanego. To i środki nawigacji i sterowania, systemy radiotechniczne i telewizyjne oraz automatyczne sterowanie ciepłem i mocą
Kabina Burana
Główna instalacja silnika, dwie grupy silników do manewrowania znajdują się na końcu sekcji ogonowej oraz w przedniej części ramy.
W sumie planowano zbudować 5 statków orbitalnych. Poza Buranem, Tempest był prawie gotowy i prawie połowa Bajkału. Dwa kolejne statki, które były w początkowej fazie produkcji, nie otrzymały nazw. System Energia-Buran nie miał szczęścia – narodził się w niefortunnym dla niego czasie. Gospodarka radziecka nie była już w stanie finansować kosztownych programów kosmicznych. I jakiś los ścigał kosmonautów, którzy przygotowywali się do lotów na „Buran”. Piloci testowi V. Bukreev i A. Lysenko zginęli w katastrofach lotniczych w 1977 roku, jeszcze przed dołączeniem do grupy kosmonautów. W 1980 roku zmarł pilot doświadczalny O. Kononenko. 1988 odebrał życie A. Levchenko i A. Shchukin. Po locie „Burana” R. Stankevichusa, drugiego pilota załogowego lotu skrzydlatego statku kosmicznego, zginął w katastrofie lotniczej. I. Volk został mianowany pierwszym pilotem.
„Buran” też nie miał szczęścia. Po pierwszym i jedynym udanym locie statek był trzymany w hangarze w kosmodromie Bajkonur. 12 maja 2002 r. zawaliło się nałożenie warsztatu, w którym znajdowały się modele Buran i Energia. Na tym smutnym akordzie zakończyło się istnienie uskrzydlonego statku kosmicznego, który pokładał tak wielkie nadzieje.
Po zawaleniu się podłogi
