Совалки: история на създаването, успехи и грешки

30 години история на совалката

Днес, ако времето позволява, ще се проведе последното изстрелване на американски пилотиран космически кораб от типа совалка. Gazeta.Ru припомня историята на търговците на совалки: големи планове, две бедствия и създаването на „руската совалка“ - „Буран“.

Совалка - планове и реалност

Първоначалните планове включваха напълно използваема система - и двата етапа бяха спасени и използвани в бъдещи полети.

Но поради икономически причини, за да се намалят разходите за разработка, концепцията беше променена: самият кораб беше спасен - вторият етап, който влезе в орбита, както и стартиране на двигатели с твърдо гориво. Резервоар с остатъчен кислород и водород изгоря в атмосферата.

Може би всъщност тази система е избрана, защото е осъществима на практика със съществуващото технологично ниво. Напълно повторно използваема верига беше твърде сложна и поне щеше да изисква много години развитие. Честотата на изстрелване, която трябваше да осигури евтиност, също не беше реализирана в планирания мащаб. НАСА първоначално разчиташе на около 50 изстрелвания годишно - почти всяка седмица. Срокът на експлоатация на всяка совалка е бил 20 години или 100 полета. Всъщност продължителността на живота беше по-дълга и броят на полетите беше значително по-малък. Shuttle "Discovery", рекордьор, направи само 39 полета.

Първоначално совалките са били предназначени за извеждане на сателити в орбита.

Като независима космическа лаборатория те бяха нефункционални, тъй като нямаха собствени слънчеви панели.

Половината от товарите им трябваше да бъдат военни спътници, а другата половина - търговски изстрелвания на американски и чужди граждански спътници. По този начин совалката е превозно средство, а не научен кораб, следователно обемите под налягане са малки в сравнение с размера на кораба.

Едно от предимствата на совалките (и "Буранов") пред ракетите за еднократна употреба беше провъзгласена възможността за изваждане на спътници от орбита и доставянето им на земята за последващ ремонт и модернизация с по-нататъшно изстрелване. Те дори предложиха схеми за космическа система от 2 спътника - единият в орбита, а другият на земята: първият отказа - беше премахнат, а вторият беше „закачен“. Междувременно първият се ремонтира и отново е готов за стартиране и експлоатация. В действителност функцията за изваждане на спътника от орбита е била използвана само няколко пъти. През 1985 г. два сателита за комуникация бяха отстранени от орбита, неуспешно изстреляни от друга совалка, а през 1997 г. японски спътник. Така че това предимство се оказа незначително.

Совалката излита вертикално, водородните двигатели (втори етап) и усилвателите на твърдо гориво (първи етап) се включват едновременно - това е така наречената паралелна схема. Ускорителите са отделени от резервоара и парашута в океана, където са намерени и взети от специални кораби; те се връщат в производствения завод, където се ремонтират и подготвят за пускане отново. А двигателите на самата совалка продължават да работят, черпейки гориво от извънбордовия резервоар. Когато скоростта достигне суборбитална, т.е. „совалката“ навлиза в междинна орбита с перигей от около 100 км, се отделя огромен извънбордов резервоар, след което совалката се ускорява от собствения си двигател, използвайки гориво от вътрешните резервоари, и изпуснатият извънбордов резервоар пада в океана през половин оборот.

След изстрелването в орбита совалката може да извършва маневри с помощта на маневриращи двигатели с ниска тяга, ако е необходимо навлизайки в работната орбита. В работната орбита вратите на товарното отделение бяха отворени, размерът му беше 4,6 м на 18,3 м. Специален манипулатор, монтиран в отделението, извади сателита и го остави в орбита. Совалката отлетя от него. В зависимост от полетната програма спътникът, използвайки собствени двигатели, се премести на друга орбита или остана в същата.

След приключване на полетната програма двигателите на совалката издадоха спирачен импулс и той се спусна по лека траектория, подобна на планер, тоест обикновен самолет, но с изключени двигатели. Топлинните натоварвания по време на спускане от орбитата са много високи, така че трябваше да се разработи специално защитно покритие.

Покритие от този вид е създадено за първи път. Преди това се използват аблативни покрития, те работят на принципа на пренасяне на масата: топлинната защита се състои в това, че покритието изгаря и топлината се отвежда от въздушния поток.

Невъзможно е да се използва такова покритие за совалката, тъй като аеродинамичните повърхности в този случай постоянно ще променят формата си. Нещо повече, това би противоречило на идеологията на повторната употреба на космическите кораби. Вярно е, че на практика покритието за многократна употреба все още трябваше да бъде актуализирано по време на подготовката преди полета.

Самолетът кацал на специално построена писта. Катастрофата беше планирана на дъното на сухо солено езеро - естествена, идеално гладка повърхност. След приземяването совалката беше натоварена на външната прашка на голям транспортен самолет Boeing 747 и транспортирана до космодрома, където премина подготвителна подготовка.

Стартиране на историята
Първият полет на совалката през 1981 г. е експериментален, така че екипажът се състои само от двама души. Командир на космическия кораб беше Джон Йънг, ветеран от американските космически програми. Вторият полет също се състоя през 1981 г. и също с двама пилоти на борда. При първите пилотирани полети с двама членове на екипажа пилотската кабина беше оборудвана с катапултни седалки, което беше невъзможно при пълно натоварване. В края на тестовите полети, когато екипажите се запълниха, местата бяха премахнати, в противен случай би възникнала ситуация част от екипажа да може да избяга, а други не. Първата совалка (без да се брои тестовата Enterprise) беше Колумбия, втората Challenger, третата Discovery, четвъртата Atlantis. Първоначално беше планирана пета совалка, но от съображения за икономичност нейното производство беше отменено. След смъртта на Challenger обаче, за да се възстанови честотата на изстрелване, все пак е построена друга совалка - това е Endeavour.

Максималната честота на стартиране е достигната през 1985 г. - 9 пъти. До края на 80-те години беше планирано да се достигнат 24 изстрелвания годишно (което е по-малко от първоначалните планове), но поради бедствието на Challenger и тези планове не бяха изпълнени.

По времето, когато Challenger умря, голям брой товари бяха в опашката за изстрелване: НАСА умишлено преориентира товара към совалката като основен превозвач, беше планирано да изостави изцяло превозвачите за еднократна употреба, с изключение на най-леките. Но след смъртта на Challenger, концепцията за използване на совалки постепенно се променя: те започват да изстрелват полезни товари с ракети за еднократна употреба, а совалката се използва като летяща лаборатория и превозно средство за доставка на хора и товари, първо до Мир, а след това към МКС.

Второто бедствие - смъртта на Колумбия - предопредели края на тази програма.

Стана ясно, че рискът е твърде голям и тя започна постепенно да се ограничава. В резултат на това беше решено да завърши полетите през 2010 г. Загубата на друг кораб би била твърде голям удар за престижа на НАСА. Освен това материалните разходи бяха твърде високи. Още през първите години на експлоатация разходите за пускане на килограм полезен товар в орбита се оказаха от същия порядък като съответната стойност за ракети за еднократна употреба (и дори по-скъпи в края на техния експлоатационен живот). Установено е, че оперативните разходи и разходите за поддръжка преди полет са много по-високи от планираните. Фактът, че не беше възможно да се достигне планираният брой изстрелвания, също остави своя отпечатък: цената на инфраструктурата остана същата и падна върху плещите на относително малкия брой извършени полети. Когато стана ясно, че себестойността не може да бъде радикално намалена, основното предимство беше намаляването на разходите за създаване на самия сателит. Тъй като товарното отделение на совалката е с големи размери и масовото производство също е доста голямо, дизайнерите са по-малко ограничени от размера и теглото на полезния товар.

Когато беше създадена системата за космическа совалка, всички бяха изпълнени с оптимизъм, че това е просто междинно звено, което след няколко десетилетия ще бъде заменено от ново поколение напълно използваеми кораби. В резултат на това дори самата програма беше изпълнена в пресечен вид, а проектирането и производството на напълно използваеми кораби дори не беше започнато.

Две катастрофи показаха, че системата е твърде сложна за редовни полети с висока честота, недостатъчно надеждна и осигурява слаба степен на аварийно спасяване, за разлика от космическите ракети за еднократна употреба, където спасяването се осигурява на почти всеки етап от изстрелването.

"Буран" - руска совалка

Нямаше спешна нужда да се създаде „руска совалка“ - идеята за „Буран“ явно се разглеждаше като мотив за състезание. По време на процеса на разработка обаче съветските дизайнери намериха по-разумно решение на някои проблеми и частично неутрализираха недостатъците на многократната совалка.

Съществената разлика беше, че двигателите на втория поддържащ етап бяха разположени върху резервоара за гориво, а не на самата "совалка".

Това направи ракетата Energia универсална - вместо самолет върху нея можеше да се постави всякакъв полезен товар, който беше тестван в реален полет: първото изстрелване беше извършено с товар под обтекателя, а второто с Буран. Тези, които гледат снимката на „Буран“ и вярват, че това е копие на совалката, дълбоко грешат: технически това са напълно различни дизайни.

По-специално Буран беше много по-безопасен.

„Дизайнът на„ Буран “позволява на екипажа да избяга в случай на извънредна ситуация на всеки етап от полета.

Бяха осигурени катапултни места за всички седалки “, казва космонавтът Олег Котов в интервю. Нов учен.

Буран е изстрелян с голямо закъснение: решението за разработване е взето през 1975 г., първият полет е направен през 1988 г. и програмата е затворена след разпадането на СССР по икономически причини: космическата индустрия имаше сериозни проблеми с финансирането.

В момента от пилотираните космически кораби само „Союз“, които напълно обслужват МКС, изпълняват полети.

„Не можем да кажем, че сме спечелили космическата надпревара. Току-що стигнахме до края на един от етапите му “, каза PhysOrg Заместник-ръководителят на Роскосмос Виталий Давидов.

САЩ залагат на частна инициатива в ракетостроенето, а независимите компании се надпреварват за договори от НАСА, която въпреки периода на „затягане на колана“ в бюджетната политика на САЩ има финансиране от 18,5 млрд. Долара годишно. Бюджетът на Роскосмос е само 3 милиарда долара годишно и сега е обвързан с договори за доставка на хора до МКС: за едно място за американски астронавт НАСА ще плати 51 милиона долара.

Но това не трябва да се счита за голямо постижение на съвременната вътрешна космонавтика: това е само модернизацията на ракетата на Сергей Павлович Королев R-7, създадена преди 54 години.

Това, от една страна, говори за огромния потенциал, заложен от бащите-основатели на руската космонавтика, и от друга страна, за кризата в световната пилотирана космонавтика по света. Освен китайския космически кораб, единственото средство за изстрелване на човек в орбитата на Земята е ракета, създадена преди повече от половин век.