Nach ziemlich laut publik gemachten Unfällen mit russischen Proton-Raketen kann man sagen, dass es sogar unanständig geworden ist, über den wahren Stand der Dinge in der Raumfahrtindustrie zu schreiben. Im russischen Raumfahrtprogramm geht es jedoch nicht nur um Unfälle und Katastrophen von Satelliten und Raumstationen, sondern auch um wirklich erstaunliche Projekte, die sehr vielversprechend sind und den Weg ihres Entwurfs erfolgreich gehen. Es wird sich auf das wiederverwendbare Raketen- und Raumfahrtsystem (MRKS-1) konzentrieren, dessen Modelltests bei TsAGI begannen.
Vor nicht allzu langer Zeit veröffentlichte das TsAGI-Pressezentrum ein Bild dieses Modells. Sein Aussehen erinnert viele an die wiederverwendbaren Raumschiffe, wie das amerikanische Space Shuttle oder unsere "Buran". Aber die äußere Ähnlichkeit, wie so oft im Leben, täuscht. MKRS-1 ist ein völlig anderes System. Es implementiert eine grundlegend andere Ideologie, die sich qualitativ von allen bisherigen Weltraumprojekten unterscheidet. Im Kern ist es eine wiederverwendbare Trägerrakete.
Das MRKS-1-Projekt ist eine teilweise wiederverwendbare Vertikalstart-Trägerrakete, die auf einer wiederverwendbaren ersten Kreuzfahrtstufe, Boosterblöcken und Einweg-Zweitstufen basiert. Die erste Stufe wird nach dem Flugzeugschema durchgeführt und ist reversibel. Es kehrt im Flugzeugmodus zum Startbereich zurück und macht eine horizontale Landung auf Flugplätzen der 1. Klasse. Der geflügelte wiederverwendbare Block der 1. Stufe des Raketensystems wird mit wiederverwendbaren Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerken (LPRE) ausgestattet.
Derzeit ist das Staatliche Forschungs- und Produktionszentrum benannt nach Chrunitschew, Design- und Entwicklungs- und Forschungsarbeiten zur Entwicklung und Untermauerung des technischen Erscheinungsbildes sowie der technischen Eigenschaften des wiederverwendbaren Raketen- und Weltraumsystems sind in vollem Gange. Dieses System entsteht im Rahmen des Bundesweltraumprogramms in Zusammenarbeit mit vielen verwandten Unternehmen.
Reden wir jedoch ein wenig über die Geschichte. Die erste Generation wiederverwendbarer Raumfahrzeuge umfasst 5 Raumschiffe vom Typ Space Shuttle sowie mehrere inländische Entwicklungen der BOR- und Buran-Serie. Bei diesen Projekten versuchten sowohl die Amerikaner als auch die sowjetischen Spezialisten, selbst ein wiederverwendbares Raumschiff zu bauen (die letzte Stufe, die direkt in den Weltraum gestartet wird). Die Ziele dieser Programme waren folgende: Rückkehr einer erheblichen Menge an Nutzlasten aus dem Weltraum, Reduzierung der Kosten für den Start einer Nutzlast in den Weltraum, Erhaltung teurer und komplexer Raumfahrzeuge für den wiederholten Einsatz, Möglichkeit zum häufigen Start einer wiederverwendbaren Bühne.
Die 1. Generation der Mehrwegraumsysteme konnte ihre Probleme jedoch nicht mit ausreichender Effizienz lösen. Es stellte sich heraus, dass die Stückkosten für den Zugang zum Weltraum etwa dreimal höher waren als die von gewöhnlichen Einwegraketen. Gleichzeitig nahm die Rückführung von Nutzlasten aus dem Weltraum nicht signifikant zu. Gleichzeitig stellte sich heraus, dass die Ressourcen für die Verwendung wiederverwendbarer Stufen deutlich niedriger waren als die berechneten, die den Einsatz dieser Schiffe in einem engen Zeitplan für Weltraumstarts nicht ermöglichten. Infolgedessen werden heutzutage sowohl Satelliten als auch Astronauten mit Einweg-Raketensystemen in eine erdnahe Umlaufbahn gebracht. Und es gibt überhaupt nichts, um teure Ausrüstung und Fahrzeuge aus dem erdnahen Orbit zurückzugeben. Nur die Amerikaner haben sich ein kleines Automatikschiff X-37B gebaut, das für militärische Zwecke konzipiert wurde und eine Nutzlast von weniger als 1 Tonne hat. Es ist jedem klar, dass sich moderne Mehrwegsysteme qualitativ von den Vertretern der 1. Generation unterscheiden sollten.
In Russland wird an mehreren wiederverwendbaren Weltraumsystemen gleichzeitig gearbeitet. Es ist jedoch klar, dass das sogenannte Luft- und Raumfahrtsystem am vielversprechendsten sein wird. Im Idealfall würde ein Raumfahrzeug wie ein gewöhnliches Flugzeug von einem Flugplatz abheben, in eine erdnahe Umlaufbahn eintreten und zurückkehren, wobei es nur Treibstoff verbraucht. Dies ist jedoch die schwierigste Option, die viele technische Lösungen und Voruntersuchungen erfordert. Diese Option kann von keinem modernen Staat schnell umgesetzt werden. Obwohl Russland für Projekte dieser Art über eine ziemlich große wissenschaftliche und technische Reserve verfügt. Zum Beispiel das "Raumfahrtflugzeug" Tu-2000, das eine ziemlich detaillierte Studie hatte. Die Umsetzung dieses Projekts wurde einst durch fehlende Mittel nach dem Zusammenbruch der UdSSR in den 1990er Jahren sowie durch das Fehlen einer Reihe kritischer und komplexer Komponenten behindert.
Es gibt auch eine Zwischenversion, bei der das Weltraumsystem aus einem wiederverwendbaren Raumfahrzeug und einer wiederverwendbaren Booster-Stufe besteht. An solchen Systemen wurde bereits in der UdSSR gearbeitet, zum Beispiel am Spiral-System. Es gibt auch viel neuere Entwicklungen. Aber auch dieses Schema eines wiederverwendbaren Raumsystems setzt einen ziemlich langen Zyklus von Entwurfs- und Forschungsarbeiten in zahlreichen Bereichen voraus.
Daher liegt der Schwerpunkt in Russland auf dem MRKS-1-Programm. Dieses Programm steht für Stage 1 Reusable Rocket and Space System. Trotz dieser "ersten Stufe" wird das erstellte System sehr funktional sein. Es ist nur so, dass dieses Programm im Rahmen eines ziemlich großen allgemeinen Programms zur Schaffung der neuesten Weltraumsysteme die kürzesten Fristen für seine endgültige Umsetzung hat.
Das vom MRKS-1-Projekt vorgeschlagene System wird zweistufig sein. Sein Hauptzweck besteht darin, absolut jedes Raumfahrzeug (Transport, bemannt, automatisch) mit einem Gewicht von bis zu 25 bis 35 Tonnen, sowohl bereits vorhanden als auch im Entstehungsprozess, in eine erdnahe Umlaufbahn zu bringen. Das in die Umlaufbahn gebrachte Nutzlastgewicht ist größer als das der Protonen. Der grundlegende Unterschied zu den bestehenden Trägerraketen wird jedoch anders sein. Das MRKS-1-System ist kein Einwegartikel. Seine 1. Stufe verbrennt nicht in der Atmosphäre oder fällt in Form einer Ansammlung von Trümmern zu Boden. Nach Beschleunigung der 2. Stufe (die einmalig ist) und der Nutzlast wird die 1. Stufe landen, wie die Space Shuttles des 20. Jahrhunderts. Dies ist heute der vielversprechendste Weg, Raumtransportsysteme zu entwickeln.
In der Praxis handelt es sich bei diesem Projekt um eine schrittweise Modernisierung der derzeit entstehenden Einweg-Trägerrakete Angara. Eigentlich wurde das MRKS-1-Projekt selbst als Weiterentwicklung der GKNPTs im geboren. Chrunichev, wo zusammen mit der NGO Molniya ein wiederverwendbarer Booster der ersten Stufe der Angara-Trägerrakete geschaffen wurde, der die Bezeichnung Baikal erhielt (erstmals wurde das Baikal-Modell auf der MAKS-2001 gezeigt). Baikal verwendete das gleiche automatische Kontrollsystem, das es der sowjetischen Raumfähre Buran ermöglichte, ohne Besatzung an Bord zu fliegen. Dieses System unterstützt den Flug in allen Phasen - vom Start bis zur Landung des Fahrzeugs auf dem Flugplatz wird dieses System für das MRKS-1 angepasst.
Im Gegensatz zum Baikal-Projekt wird die MRKS-1 keine Klappflugzeuge (Flügel) haben, sondern fest installierte. Diese technische Lösung reduziert die Wahrscheinlichkeit von Notfallsituationen, wenn das Fahrzeug auf die Landebahn eintritt. Das kürzlich getestete Design des wiederverwendbaren Beschleunigers wird jedoch noch Änderungen erfahren. Wie Sergei Drozdov, Leiter der Abteilung für Aerothermodynamik von Hochgeschwindigkeitsflugzeugen bei TsAGI, feststellte, waren die Spezialisten "überrascht von den hohen Wärmeströmen im Flügelmittelteil, die zweifellos eine Änderung des Flugzeugdesigns nach sich ziehen werden". Von September bis Oktober dieses Jahres werden die MRKS-1-Modelle einer Reihe von Tests in transsonischen und hypersonischen Windkanälen unterzogen.
In der zweiten Phase der Umsetzung dieses Programms ist geplant, die zweite Phase wiederverwendbar zu machen und die Masse der in den Weltraum zu startenden Nutzlast auf 60 Tonnen zu erhöhen. Aber auch die Entwicklung eines wiederverwendbaren Beschleunigers nur der 1. Stufe ist bereits ein echter Durchbruch in der Entwicklung moderner Raumtransportsysteme. Und das Wichtigste ist, dass Russland auf diesen Durchbruch zusteuert und gleichzeitig seinen Status als eine der führenden Weltraummächte beibehält.
Heute gilt das MRKS-1 als universelles Mehrzweckfahrzeug, das für den Start von Raumfahrzeugen und verschiedenen Nutzlasten, bemannten und Frachtschiffen in erdnahe Umlaufbahnen, bemannte und Frachtschiffe im Rahmen der Programme der Menschheit zur Erforschung des erdnahen Weltraums, zur Erforschung des Mond und Mars sowie andere Planeten unseres Sonnensystems. …
Die Zusammensetzung des MRKS-1 umfasst eine wiederverwendbare Raketeneinheit (VRB), bei der es sich um einen wiederverwendbaren Booster der Stufe I, einen einmaligen Booster der Stufe II sowie einen Weltraumsprengkopf (RGC) handelt. VRB und Stufe-II-Beschleuniger docken in einem Batch-Schema aneinander an. Es wird vorgeschlagen, Modifikationen des MRCS mit unterschiedlicher Tragfähigkeit (die Masse der Ladung, die auf eine niedrige Referenzbahn von 20 bis 60 Tonnen geliefert wird) zu bauen, unter Berücksichtigung der einheitlichen Beschleuniger der Stufen I und II mit einem einzigen Bodenkomplex. Dadurch kann in der Praxis eine Verringerung der Arbeitsintensität der Arbeit in einer technischen Position, eine maximale Serienproduktion und die Möglichkeit der Entwicklung einer wirtschaftlich effektiven Familie von Raumträgern auf Basis von Basismodulen langfristig sichergestellt werden.
Entwicklung und Bau der MRKS-1-Familie mit unterschiedlicher Tragfähigkeit auf der Grundlage einheitlicher Einweg- und Mehrwegbühnen, die die Anforderungen an fortschrittliche Raumtransportsysteme erfüllen und in der Lage sind, die Aufgaben des Starts sowohl einzigartiger teurer als auch serieller Weltraumobjekte mit sehr hohe Effizienz und Zuverlässigkeit Raumfahrzeuge können in einer Reihe von Trägerraketen der neuen Generation, die im 21. Jahrhundert noch lange im Einsatz sein werden, zu einer sehr ernstzunehmenden Alternative werden.
Gegenwärtig ist es den TsAGI-Spezialisten bereits gelungen, die rationelle Vielfältigkeit des Einsatzes der ersten Stufe des MRKS-1 sowie die Optionen für Demonstratoren der zurückgegebenen Raketeneinheiten und die Notwendigkeit ihrer Implementierung zu bewerten. Die zurückgegebene 1. Stufe MRKS-1 bietet ein hohes Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit und verzichtet vollständig auf die Zuweisung von Bereichen, in denen abnehmbare Teile fallen, was die Effizienz der Umsetzung vielversprechender kommerzieller Programme erheblich steigern wird. Die oben genannten Vorteile scheinen für Russland äußerst wichtig zu sein, da es sich um den einzigen Staat der Welt handelt, der über einen kontinentalen Standort bestehender und vielversprechender Kosmodrome verfügt.
TsAGI ist der Ansicht, dass die Schaffung des MRKS-1-Projekts einen qualitativ neuen Schritt bei der Entwicklung vielversprechender wiederverwendbarer Raumfahrzeuge für den Start in die Umlaufbahn darstellt. Solche Systeme entsprechen voll und ganz dem Entwicklungsstand der Raketen- und Weltraumtechnologie im XXI. Jahrhundert und weisen deutlich höhere Wirtschaftlichkeitsindikatoren auf.
