Die Raumfahrtindustrie ist eine der Hightech-Industrien, und ihr Zustand prägt weitgehend den allgemeinen Entwicklungsstand von Industrie und Technologie des Landes. Die bisherigen Weltraumerrungenschaften Russlands basieren größtenteils auf den Errungenschaften der UdSSR. Zum Zeitpunkt des Zusammenbruchs der Sowjetunion waren die Fähigkeiten der UdSSR und der Vereinigten Staaten im Weltraum ungefähr vergleichbar. Anschließend begann sich die Situation mit der Raumfahrt in der Russischen Föderation allmählich zu verschlechtern.
Abgesehen von den Dienstleistungen für die Lieferung amerikanischer Astronauten zur Internationalen Raumstation (ISS), die aufgrund der Weigerung der USA aus dem teuren Space-Shuttle-Programm entstanden, ist Russland den USA in allem unterlegen: Es gibt praktisch keine erfolgreiche große wissenschaftliche Projekte, vergleichbar mit der Entsendung von Rovern, dem Einsatz von Orbitalteleskopen oder dem Senden von Raumfahrzeugen zu weit entfernten Objekten im Sonnensystem. Die schnelle Entwicklung privater kommerzieller Unternehmen hat zu einem deutlichen Rückgang des Anteils von Roskosmos am Weltraumstartmarkt geführt. Die in die USA gelieferten russischen RD-180-Triebwerke werden in Kürze die amerikanische BE-4 von Blue Origin ersetzen.
Mit hoher Wahrscheinlichkeit werden die Vereinigten Staaten im kommenden Jahr die Dienste Russlands als "Weltraumkabine" verweigern, nachdem sie die Tests ihres eigenen bemannten Raumfahrzeugs abgeschlossen haben (drei bemannte Raumfahrzeuge werden gleichzeitig entwickelt).
Der letzte Kontaktpunkt zwischen den USA und Russland ist die ISS, die zu Ende geht. Wenn ein nationales oder internationales Projekt mit russischer Beteiligung nicht umgesetzt wird, wird der Aufenthalt russischer Kosmonauten im Orbit extrem episodisch.
Der wichtigste etablierte Trend, der in naher Zukunft zu einer deutlichen Reduzierung der Kosten für den Start einer Nutzlast in den Orbit führen sollte, ist die Schaffung wiederverwendbarer Raketen. In gewisser Weise geschieht dies bereits: Erklärtes Ziel von SpaceX ist es, die Kosten für den Start von Fracht in die Umlaufbahn um das Zehnfache zu senken, und derzeit konnte der Preis um etwa das Eineinhalbfache gesenkt werden.
Es versteht sich, dass sich die wiederverwendbare Raketentechnik in ihrer aktuellen Form (mit der Rückkehr der ersten Stufe) in der Anfangsphase der Entwicklung befindet. Nach dem Interesse anderer Wirtschaftsunternehmen an dieser Richtung zu urteilen, kann die Richtung als äußerst vielversprechend angesehen werden. Ein Durchbruch in diese Richtung könnte das Erscheinen einer zweistufigen Trägerrakete (LV) BFR mit voller Wiederverwendbarkeit beider Stufen und der erwarteten Flugsicherheit auf dem Niveau moderner Verkehrsflugzeuge sein.
Die russische Raumfahrtindustrie hat auch mehrere Projekte von wiederverwendbaren Trägerraketen unterschiedlicher Ausgereiftheit.
Baikal
Eines der am aktivsten geförderten Projekte für wiederverwendbare Raketen ist Baikal-Angara. Das vielversprechende Modul "Baikal" ist ein wiederverwendbarer Beschleuniger (MRU) der ersten Stufe der Angara-Trägerrakete, entwickelt an den GKNPTs im. Chrunitschew.
Je nach Klasse der Rakete (leicht, mittel, schwer) sollten ein, zwei oder vier wiederverwendbare Baikal-Booster verwendet werden. In seiner Light-Version ist der Baikal-Beschleuniger tatsächlich die erste Stufe, die das Angara-Raketenkonzept in dieser Version dem Falcon-9-Konzept von SpaceX näher bringt.
Ein Merkmal des wiederverwendbaren Beschleunigers "Baikal" ist die Rückführung per Flugzeug. Nach dem Abdocken entfaltet "Baikal" einen Drehflügel im oberen Teil des Rumpfes und landet auf dem Flugplatz, während Manöver in einer Entfernung von etwa 400 km durchgeführt werden können.
Das Design wurde als komplexer und potenziell weniger effizient im Vergleich zur vertikalen Bepflanzung kritisiert, die in Überseeprojekten verwendet wird. Laut Roskosmos ist ein horizontales Landemuster erforderlich, um die Möglichkeit der Rückkehr zum Startplatz zu gewährleisten, aber die gleiche Möglichkeit wurde für die BFR-Trägerrakete erklärt. Und die ersten Etappen der Falcon-9-Trägerrakete sind nicht mehr als 600 km vom Startplatz entfernt, dh die Landeplätze für sie können in relativ kurzer Entfernung vom Kosmodrom problemlos ausgestattet werden.
Ein weiterer Nachteil des Konzepts der Trägerrakete Baikal MRU + Angara ist, dass in der mittleren und schweren Version nur Beschleuniger zurückkehren, die erste Stufe (Zentraleinheit) der Trägerrakete verloren geht. Und die gleichzeitige Landung von vier MRUs beim Start einer schweren Version der Trägerrakete kann Schwierigkeiten bereiten.
Vor dem Hintergrund der Ausarbeitung des Baikal-Angara-Projekts sehen die Aussagen des Generalkonstrukteurs der Angara-Raketen, Alexander Medvedev, seltsam aus. Seiner Meinung nach kann die Rakete mit Hilfe von Düsentriebwerken auf einziehbaren Stützen landen, wie die Falcon-9-Trägerrakete. Die Nachrüstung der ersten Stufen der Trägerraketen Angara-A5V und Angara-A3V mit Landestützen, einem Landeleitsystem, zusätzlichen Wärmeschutzsystemen und zusätzlichem Treibstoff wird ihr Gewicht um rund 19 Prozent erhöhen. Nach der Überarbeitung kann Angara-A5V 26-27 Tonnen vom Kosmodrom Vostochny abziehen und nicht 37 Tonnen wie in einer einmaligen Version. Wenn dieses Projekt umgesetzt wird, sollten die Kosten für das Heben von Fracht mit der "Angara" um 22-37% sinken, während die maximal zulässige Anzahl von Starts der ersten Stufen der Trägerrakete nicht angegeben ist.
Unter Berücksichtigung der Aussagen von Roskosmos-Vertretern über die Möglichkeit, in Zusammenarbeit mit S7 Space eine Sojus-7-Trägerrakete in einer wiederverwendbaren Version zu schaffen, kann der Schluss gezogen werden, dass das Projekt einer wiederverwendbaren Trägerrakete in Russland noch nicht endgültig entschieden ist. Dennoch wird das Baikal-MRU-Projekt nach und nach ausgearbeitet. Der nach V. M. Myasishchev benannte experimentelle Maschinenbau ist an seiner Entwicklung beteiligt. Für 2020 ist ein Test-Horizontalflug des Demonstrators geplant, dann soll eine Geschwindigkeit von etwa 6,5 m erreicht werden, künftig soll die MRU aus einem Ballon aus einer Höhe von 48 km gestartet werden.
Sojus-7
Im September 2018 verließ Igor Radugin, Erster stellvertretender Generalkonstrukteur - Chefdesigner von Trägerraketen der Energia Rocket and Space Corporation, der die Entwicklung der neuen russischen Trägerrakete Sojus-5 und der superschweren Jenissei-Rakete leitete, seinen Posten und ging an die private Firma S7 Space. Ihm zufolge plant S7 Space, eine Sojus-7-Rakete zu bauen, die auf der von Roskosmos entwickelten Sojus-5-Einwegrakete basiert, die wiederum der ideologische Nachfolger der erfolgreichen sowjetischen Zenit-Rakete ist.
Wie bei der Falcon-9-Rakete ist geplant, dass die Sojus-7-Trägerrakete die erste Stufe durch dynamisches Raketenmanöver und vertikale Landung mit Raketentriebwerken zurückkehrt. Es ist geplant, eine Sojus-7SL-Version für die Sea Launch-Plattform zu entwickeln. Es ist geplant, das bewährte RD-171-Triebwerk (wahrscheinlich seine Modifikation RD-171MV) als Sojus-7-LV-Triebwerk zu verwenden, das bis zu zwanzig Mal (10 Flüge und 10 Verbrennungen) wiederverwendet werden kann. S7 Space plant, seine Entwicklung innerhalb von 5-6 Jahren umzusetzen. Die Trägerrakete Sojus-7 kann derzeit als das realistischste Projekt einer wiederverwendbaren Trägerrakete in Russland angesehen werden.
Teia
Die Firma "Lin Industrial" entwirft eine ultrakleine suborbitale Rakete "Teia", die bis zur bedingten Weltraumgrenze von 100 km starten und dann zurückkehren soll.
Trotz der bescheidenen Eigenschaften des Projekts kann es die notwendigen Technologien bereitstellen, um in Zukunft eine Trägerrakete mit höheren Eigenschaften zu schaffen, zumal Lin Industrial gleichzeitig an dem Projekt einer ultrakleinen Einweg-Trägerrakete Taimyr arbeitet.
Krone
Als eines der interessantesten und innovativsten Projekte kann die wiederverwendbare einstufige Senkrechtstart- und Landerakete "Korona" angesehen werden, die vom State Missile Center (GRTs) entwickelt wurde, benannt nach V. I. Makeev zwischen 1992 und 2012. Im Verlauf des Projekts wurden viele Varianten der Korona-Trägerrakete in Betracht gezogen, bis die optimalste endgültige Version gebildet wurde.
Die endgültige Version der Trägerrakete Korona soll eine Nutzlast von 6-12 Tonnen in eine erdnahe Umlaufbahn mit einer Höhe von etwa 200-500 km bringen. Die Startmasse der Trägerrakete wird im Bereich von 280-290 Tonnen angenommen. Das Triebwerk sollte ein Wedge-Air-Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerk (LRE) auf einem Wasserstoff-Sauerstoff-Kraftstoffpaar verwenden. Als Wärmeschutz soll der verbesserte Wärmeschutz des umlaufenden Raumfahrzeugs "Buran" genutzt werden.
Die achsensymmetrische konische Form des Rumpfes hat eine gute Aerodynamik bei hohen Geschwindigkeiten, wodurch die Korona-Trägerrakete am Startpunkt landen kann. Dies wiederum ermöglicht es, die Korona LV sowohl von Land- als auch von Offshore-Plattformen aus zu starten. Beim Abstieg in die oberen Schichten der Atmosphäre führt die Trägerrakete aerodynamisches Bremsen und Manövrieren durch, dreht sich im Endstadium bei der Annäherung an den Landeplatz nach achtern nach unten und landet mit einem Raketenmotor auf eingebauten Stoßdämpfern. Vermutlich kann die Trägerrakete Korona bis zu 100 Mal eingesetzt werden, wobei alle 25 Flüge einzelne Strukturelemente ausgetauscht werden.
Nach Angaben des Entwicklers wird es etwa 7 Jahre und 2 Milliarden US-Dollar dauern, bis der Probebetrieb erreicht wird, weniger für die Möglichkeit, einen solchen revolutionären Komplex zu erhalten.
Im Moment sind die GRTs sie. Makeev kann als eines der kompetentesten Unternehmen im Bereich der Raketentechnik angesehen werden, das nach dem Zusammenbruch der UdSSR sein Potenzial so gut wie möglich behielt. Sie waren es, die eine der effektivsten interkontinentalen ballistischen Raketen (Interkontinentalraketen, Interkontinentalraketen, Interkontinentalraketen, Interkontinentalraketen, Interkontinentalraketen, Interkontinentalraketen, Interkontinentalraketen, Interkontinentalraketen, Interkontinentalraketen, Interkontinentalraketen, Interkontinentalraketen), Sineva, entwickelten, und sie wurden mit der Entwicklung der Sarmat-Interkontinentalrakete betraut, die den berühmten Satan ersetzen wird. Die Fertigstellung der Interkontinentalrakete Sarmat in den Jahren 2020-2021 bietet die Möglichkeit, das nach ihm benannte SRK anzuziehen Makeev für Weltraumprojekte.
Was die Defizite des Korona-Projekts betrifft, so ist davon auszugehen, dass dies in erster Linie die Notwendigkeit sein wird, eine Infrastruktur für die Lieferung und Speicherung von flüssigem Wasserstoff zu schaffen, sowie alle damit verbundenen Probleme und Risiken. Es ist möglich, dass die beste Lösung darin besteht, das einstufige Schema der Korona-Trägerrakete aufzugeben und einen zweistufigen, vollständig wiederverwendbaren Komplex mit Methanantrieb zu implementieren. Zum Beispiel auf Basis des entwickelten Sauerstoff-Methan-Motors RD-169 oder dessen Modifikationen. In diesem Fall könnte die erste Stufe separat verwendet werden, um eine bestimmte Nutzlast auf eine Höhe von etwa 100 km zu bringen.
Auf der anderen Seite ist flüssiger Wasserstoff als Raketentreibstoff höchstwahrscheinlich nicht zu vermeiden. In vielen Projekten werden, je nachdem ob die erste Stufe mit Methan oder Kerosin betrieben wird, in der zweiten Stufe Wasserstoff-Sauerstoff-Motoren eingesetzt. In diesem Zusammenhang ist an Dreikomponentenmotoren zu erinnern, bei denen es sich beispielsweise um den vom Chemical Automation Design Bureau (KBKhA) entwickelten Zweimodus-Dreikomponentenmotor RD0750 handelt. Im ersten Modus läuft der RD0750-Motor mit Sauerstoff und Kerosin unter Zusatz von 6% Wasserstoff, im zweiten - mit Sauerstoff und Wasserstoff. Ein solcher Motor ist auch für die Kombination Wasserstoff + Methan + Sauerstoff realisierbar, was möglicherweise noch einfacher ausfällt als bei der Ausführung mit Kerosin.
Baikal-Angara, Sojus-7 oder Korona?
Welches dieser Projekte könnte Russlands erste wiederverwendbare Rakete sein? Das Baikal-Angara-Projekt kann trotz seiner Popularität als am wenigsten interessant angesehen werden. Zum einen hinterlässt der sehr langjährige Rummel um die Trägerraketen „Angara“bereits Spuren, zum anderen wirft auch das Konzept der Rückführung der MRU auf dem Luftweg viele Fragen auf. Wenn wir über die einfache Option sprechen, wenn die MRU eigentlich die erste Stufe ist, dann wohin es ging, aber wenn wir über mittlere und schwere Optionen mit zwei / vier MRU und dem Verlust der ersten und zweiten Stufe sprechen, dann sieht die Idee aus sehr eigenartig. Die Gespräche über die senkrechte Landung der Trägerrakete "Angara" dürften so bleiben oder werden realisiert, wenn der Rest der Welt bereits auf Antigravitation oder Antimaterie fliegt.
Die Schaffung einer wiederverwendbaren Version der Trägerrakete Sojus-7 durch ein privates Unternehmen S7 Space in Zusammenarbeit mit Roskosmos erscheint optimistischer, zumal die geplante superschwere Trägerrakete Yenisei auf den gleichen Motoren gebaut wird, was möglicherweise einen Transfer ermöglicht die „wiederverwendbaren“Technologien dazu. … Trotzdem erinnert man sich mit "Yo-mobile" an das Epos, und dieses Projekt kann auf dem Mülleimer der Geschichte landen. Ein weiteres Thema ist der erstmalige Einsatz von Sauerstoff-Kerosin-Triebwerken in den Projekten der Trägerraketen Sojus-5, Sojus-7 und Jenissei. Die Vorteile und Perspektiven von Methan als Raketentreibstoff liegen auf der Hand, und es ist notwendig, die Bemühungen auf den Übergang zu dieser Technologie zu konzentrieren - die Schaffung eines gedrosselten wiederverwendbaren Methan-Raketentriebwerks, anstatt den nächsten "stärksten Sauerstoff der Welt" zu erzeugen -Kerosin-Motor, der in 5-10 Jahren nicht mehr relevant sein wird …
Das Projekt "Krone" kann in dieser Situation als "dunkles Pferd" angesehen werden. Wie oben erwähnt, hat der SRC sie. Makeeva verfügt über hohe Kompetenzen und hätte mit entsprechender Finanzierung im Zeitraum von 2021 bis 2030 nach Abschluss der Arbeiten an der Sarmat-Interkontinentalrakete durchaus eine wiederverwendbare ein- oder zweistufige Trägerrakete schaffen können. Von allen möglichen Optionen kann das Korona-Projekt potenziell die innovativste sein und eine Grundlage für die nächsten Generationen von Trägerraketen schaffen.
Das Erscheinen der wiederverwendbaren Trägerrakete Falcon-9 zeigte, dass eine neue Schlacht um den Weltraum begonnen hatte und wir in dieser Schlacht schnell ins Hintertreffen geraten waren. Es besteht kein Zweifel, dass die Vereinigten Staaten und möglicherweise China, nachdem sie einseitige Vorteile im Weltraum erhalten haben, mit ihrer schnellen Militarisierung beginnen werden. Die geringen Kosten für den Start von Nutzlasten in die Umlaufbahn, die von wiederverwendbaren Trägerraketen bereitgestellt werden, werden den Weltraum zu einer attraktiven Investition für den kommerziellen Sektor machen und den Wettlauf um den Weltraum weiter anheizen.
In diesem Zusammenhang möchte ich hoffen, dass die Führung unseres Landes die Bedeutung der Entwicklung der Weltraumtechnologie im Kontext, wenn nicht ziviler, so doch zumindest militärischer Anwendungen erkennt und die notwendigen Mittel in die Entwicklung vielversprechender Raumfahrt investiert Technologien und nicht beim Bau eines anderen Stadions oder Vergnügungsparks, um eine angemessene Kontrolle über deren beabsichtigte Nutzung zu gewährleisten.
