Техника - молодёжи 2011-08, страница 14

12 горизонты науки и техники техника-молодёжиi^ui^on

ядерных и аннигиляционно-терми ческих, которые позволят совершать полёты людей к планетам Солнечной системы в приемлемые сроки. Да и расширяющееся применение водорода в качестве «зелёного» энергоносителя на Земле вскоре неизбежно потребует массового освоения соответствующих технологий.

Отлично освоенный в эксплуатации керосин тоже небезгрешен. Прежде всего, энергосодержание пары «керосин - жидкий кислород» меньше, чем для водорода и метана, и это «меньше» может существенно ухудшить характеристики МРКС. Но самое главное -вопреки распространённому мнению, керосин не является таким уж экологически чистым!

После окончания работы двигателя керосин остаётся и в трубопроводах, и в баках. И не только потому, что израсходовать компонент полностью

Для системы Space Shuttle были выбраны ускорители на твёрдом топливе (ТТУ) - считалось, что их надёжность близка к 1. Однако катастрофа «Челлен-джера» в 1986 г. произошла именно по вине ускорителя. Вероятно, некорректно было распространять данные, полученные на сравнительно небольших ступенях боевых ракет, на столь огромный агрегат. Д ведь массо-габаритные характеристики ТТУ и ВРБ довольно близки...

технически невозможно, но и в силу своих физико-химических свойств. Внутренняя поверхность баков, трубопроводов, выключенных двигателей покрывается тончайшей плёнкой горючего. Ступени МРКС после выработки топлива предстоит ещё возвращение к месту старта, продолжительный полёт в атмосфере. При том, что конструкция пусть не раскалена, но нагрета, эта плёнка может загореться. Но если этого не произойдёт, уже после возвращения, перед межполётным

обслуживанием, керосин придётся смывать.

Кроме того, название «керосин» сейчас достаточно условно - так называется имеющее определённый комплекс физико-химических свойств углеводородное горючее, достаточно дорогое в производстве и содержащее как жидкие углеводороды, так и различные присадки, часть которых является экологически опасной.

В результате в ГКНПЦ им. М.В. Хру-ничева выбрали метан. Его энергоёмкость немногим уступает водороду, зато плотность в жидком виде гораздо больше, а температура кипения (-161,6° С) близка к таковой для жидкого кислорода (-183° С). Всё это существенно упрощает задачу конструктора ракетных блоков.

Метан дёшев - из него, в основном, состоит природный газ, другие компоненты удаляются достаточно просто. В смеси с воздухом метан тоже горит и даже взрывается, но в значительно более узком диапазоне концентраций, чем водород. Для эксплуатации МРКС важно то, что после разделения ступеней и перехода на траекторию возвращения остатки метана быстро улетучиваются из баков и трубопроводов, оставляя поверхности чистыми и сухими. Вместе с тем, опыт обращения с криогенным горючим послужит хорошей школой в преддверии будущего освоения жидкого водорода.

Разумеется, на этапе аванпроекта преждевременно говорить о конкретных конструктивно -ком поновочных и технологических решениях, которые определят облик будущей МРКС. Однако некоторые основные моменты определены уже сейчас.

Так, соотношение размеров ступеней будет определяться не традиционным требованием максимизации характеристической скорости, а исключением разгона возвращаемых ракетных блоков (ВРБ) до таких скоростей, на которых им потребуется специальная теплозащита. Кроме того, особенности отечественной наземной инфраструктуры и производственной базы заставляют учитывать

необходимость перевозки ступеней или, по крайней мере, их крупных функционально-завершённых блоков по железной дороге. С другой стороны, необходимость наличия на будущем космодроме посадочной полосы для ВРБ позволяет, наконец, уйти от железнодорожного габарита в пользу авиатранспортировки - может быть, даже, «самовылетом».

Распределение топлива по ступеням в результате может оказаться неоптимальным, и для наращивания энергетической эффективности МРКС на 2-й - одноразовой - ступени крайне желательно, всё-таки, использовать водород.

ВРБ 1-й ступени (их может быть один или два) и одноразовые РБ 2-й ступени (от одного до трёх) соединены между собой параллельно, по пакетной схеме. Космическая головная часть, состоящая из полезного груза и головного обтекателя, устанавливается сверху на центральный РБ 2-й ступени. Такая схема как раз и обеспечивает максимальную тяговооружённость, и даже при отказе нескольких двигателей носитель уйдёт со старта, предохраняя от разрушения дорогостоящее сооружение (в истории космонавтики известны случаи, когда ремонт разрушенного стартового комплекса прекращал пуски на многие годы). Кроме того, такая схема упрощает аэродинамическую компоновку ВРБ.

Основой компоновки ВРБ МРКС стал многоразовый ускоритель «Байкал», проектировавшийся в ГКНПЦ им. М.В. Хруничева в конце 1990-х гг. Для полёта к ВПП на космодроме предлагается использовать прямое цельноповоротное крыло, на активном участке вытянутое вдоль корпуса. Этот вариант предпочтителен именно по критерию минимизации воздействия на носитель на активном участке, тогда как альтернатива - неподвижное треугольное крыло большой площади - будет создавать боковые силы, нагружающие и конструкцию МРКС, и её систему управления. Впрочем, по мере дальнейшей разработки могут возникнуть конструктивные и