Kakva je budućnost vazdušnog saobraćaja?

Ciljevi i zadaci
Svrha rada je utvrđivanje mogućih i perspektivnih područja upotrebe, mogućih dizajna letjelica i njihovih elemenata za rješavanje problema istraživanja svemira.
Ciljevi rada su proučavanje pravca razvoja, osobina faza leta i njihovo sagledavanje pri projektovanju, dizajnu letelica i pogonskih sistema letelice.
Uvod
Čovječanstvu su bile potrebne hiljade godina da se manje-više samopouzdano kreće po vlastitoj planeti. Tehnologija se razvila, ljudi su mogli da se sele sve dalje i dalje od svojih domova. Početkom 18. stoljeća razvoj proizvodnje i naučnih dostignuća doveo je do rađanja aeronautike. Početkom 20. stoljeća stvaranje laganog i snažnog motora s unutrašnjim sagorijevanjem omogućilo je podizanje aviona u zrak, a stvaranje tečnog raketnog motora (LPRE) omogućilo je bijeg u svemir. Bilo je potrebno samo 150 godina da se sa hvatanja vjetra pređe na svemirske letove (1802. - nema parobroda, 1957. - već postoje svemirske rakete).
Napredak je bio toliko očigledan i zapanjujući da su već početkom 1960-ih dane prognoze o tome kako ćemo za 35-40 godina provoditi vikende u orbiti, letjeti na odmor na Mjesec, a naši svemirski brodovi početi orati međuzvjezdane prostore... Veoma velika očekivanja su bila povezana sa 21. vekom (1), do kojeg je bilo još 35 godina:

Rice. 1
Izgledi za redovne letove svemirskih letjelica u svemiru blizu Zemlje i do najbližih planeta Sunčevog sistema za turiste su ugodno optimistični:

Odredište	Cijena ulaznice naprijed-nazad", Lutka.	Kol putnika na letu	Vrijeme leta
Zemljina orbita	1250	200	24 sata
Mjesec	10000	35	6 dana
Venera	32000	20	18 mjeseci
mars	35000	20	24 mjeseca
Mars Express	70000	20	11 mjeseci

Putnicima treba pružiti udobnost, kao u avio-kompanijama, željeznički transport i prekookeanske brodove. Za svakog putnika tokom leta u orbitu oko Zemlje dolazi 2,85 m3 zapremine letelice, do Meseca - 11,4 m3, do najbližih planeta - 28,5 m3. Da pojasnimo - iskustvo dugotrajnih svemirskih letova i rada astronauta na orbitalnim stanicama pokazalo je da za svaku osobu volumen odjeljaka pod tlakom treba biti najmanje 60 m3.

Razvoj svemirske tehnologije
Druga polovina 20. veka bila je uglavnom posvećena istraživanju svemira blizu Zemlje balističkim sredstvima, odnosno višestepenim raketama.
Odmah su se pojavila dva puta za razvoj svemirske tehnologije - balistički i aerodinamički. Balistički avioni(zrakoplov) koriste samo mlazni potisak motora za let. Aerodinamički avioni za let, pored mlaznog potiska motora (LPRE ili mlaz za disanje vazduha (WRD)), koriste i silu podizanja koju stvara krilo ili telo aviona. Postojala je i kombinovana šema. Aerodinamički avioni su perspektivniji za nezavisno kontrolisano meko sletanje.

Šta je "svemirski avion"
Vazdušni transport je izuzetno širok pojam koji obuhvata vazduhoplovnu letelicu, sisteme za lansiranje i sletanje, sisteme za daljinsko upravljanje itd. U ovom radu ćemo razmotriti sam vazduhoplovni avion, njegove delove i lansirne uređaje.
Ne postoji striktan naziv za ovu vrstu uređaja. Zove se svemirski avion, svemirski brod, astroplan, svemirski avion (VKS) itd. „VKS je tip mlaznog aviona s posadom sa podiznom površinom (posebno krilatom), namijenjen za letove u atmosferi i svemiru, kombinirajući svojstva aviona i svemirske letjelice. Dizajniran za višekratnu upotrebu, mora biti u stanju da poleti sa aerodroma, da ubrza do orbitalne brzine, da leti u svemiru i da se vrati na Zemlju sa sletanjem na aerodrom.”
VKS je dizajniran za let u atmosferi i izvan nje – u svemiru, a dizajniran je i za manevrisanje u atmosferi korištenjem aerodinamičkih sila.
Letelica je ili integralni svemirski sistem za višekratnu upotrebu (CS), ili deo letelice za višekratnu upotrebu sa povratnim elementima, a „povratnost” je glavni uslov za „ponovnu upotrebu” letelice. Svaki CS za višekratnu upotrebu mora ispunjavati zahtjeve visoke pouzdanosti, sigurnosti, minimalnog rizika za posadu i nosivost pri obavljanju letačkih misija, a mora imati i prednosti konvencionalnih mlazni avion u radu i održavanju, izvršiti lansiranje i slijetanje po svim vremenskim prilikama.
Druga odredba se odnosi na određivanje stepena „ponovne upotrebe“ – da se vrati ceo sistem za višekratnu upotrebu (u fazama) ili samo njegov deo. Sistemi za jednokratnu upotrebu zahtijevaju dodjelu područja za pad prvih stepenica raketa, kao i oklopa. Druge faze u najboljem slučaju sagorevaju u atmosferi, au najgorem padaju na zemlju ili u okean, ili ostaju dugo u orbiti, postajući svemirski otpad Novi stavovi prema ekologiji Zemlje i svemira , kao i nevoljkost država da „bace novac u kanalizaciju“ „(bukvalno!) dovode do potrebe za stvaranjem CS-a za višekratnu upotrebu.
Ponovna upotreba takođe podrazumeva gubitke energije usled elemenata dizajna CS koji obezbeđuju samu ponovnu upotrebu (krila, stajni trap, padobranski sistemi, dodatno gorivo za pogonski sistem itd.). Potrebni su novi građevinski materijali, nove tehnologije i motori koji su efikasniji od današnjih.

Faze leta
Bez obzira na opći scenario leta svemirske letjelice, on nužno uključuje:
- poletanje i izlazak iz atmosfere,
- ponovni ulazak i sletanje,
- let u svemiru.

Faza “Poletanje i izlazak iz atmosfere”
Gotovo svi projekti imaju jedan cilj - smanjiti maseni udio goriva u lansirnoj raketi (LV) ili svemirskoj letjelici (u NN, više od 90% mase je gorivo).

1 Lansirno vozilo
Najpoznatiji i najrazvijeniji lansirni sistemi su vertikalni lansirni sistemi sa posebnim platformama na koje se postavljaju jarboli koji drže avion u vertikalnom položaju (kosmodrom). Ovakvi sistemi su korišćeni uglavnom za lansiranje vazduhoplovnih vozila (ASV) lansiranih lansirnim raketama (LKS, Dyna-Soar) i VSV sa vertikalnim lansiranjem (Energia-Buran, Space Shuttle). Razvijena je i verzija rakete-nosača, u kojoj su bočni blokovi prvog stepena, nakon što su se odvojili, produžili krilo i sletjeli na aerodrom, a centralni blok drugog stepena, nakon što su ušli u orbitu i istovarili raketu-nosač, ušao u atmosferu i sletio pomoću delta krila („Energia-2“).
Ili - letelicu u orbitu lansira posebna lansirna raketa, a motori samog aviona se ne koriste dok ne uđe u stabilnu orbitu. Primeri takvog lansirnog sistema su raketni avioni Dyna-Soar (SAD), Bor (SSSR), ASSET i PRIME (SAD), višekratni transport CS Energia-Buran (SSSR) i Space Shuttle (SAD).
LV se razvijaju i proizvode u mnogim zemljama širom svijeta. Glavni proizvođači su Rusija (40%), SAD (26%), zemlje EU (21%), Kina (20%), Ukrajina (6%), Japan (4%), Indija (4%), Izrael (1 %). Glavni kriteriji konkurentnosti su masa lansirane lansirne rakete, dizajn, ekološka prihvatljivost itd., a jedna od glavnih karakteristika raketa-nosača je njihova pouzdanost. Ruski sistem Proton ima najveći pokazatelj za ovaj parametar - 97% uspješnih lansiranja, što premašuje prosječne rezultate za 10-20%.

2 Zrakoplov-nosač
„Air Lansiranje“ je jedna od najperspektivnijih metoda za lansiranje aviona; lansiranje pomoću aviona nosača (CA) aktivno razvijaju različiti programeri.
Avion se lansira na visinu pomoću SV, odvojen od njega i pomoću sopstvenih motora doveden u orbitu. Moguće je ugraditi dodatni raketni pojačivač.
Ova metoda uklanjanja ima niz prednosti. Očekivani efekat pri upotrebi SN je 30-40% više PN nego pri lansiranju sa Zemlje.
Jedna od predlansirnih operacija je dopuna goriva u letjelicu i lansirnu raketu pogonskim komponentama. Ali punjenje gorivom može se obaviti i tokom leta [IZ 2000257]. Let za punjenje gorivom sastoji se od nekoliko faza (2).
Fig.2
Funkcije SV može obavljati ekranoplan, koji ima najveću nosivost po jedinici sopstvene težine od svih aviona težih od vazduha. Ekranoplan se može kretati po kopnu [IZ 2404090] ili po površini vode [IZ 2397922].
Programeri iz SAD-a su predložili trostepeni sistem [IZ 2191145] sa uštedom sva tri stepena (3). Pod krilom CH (faza I), na primjer, avion S-5 ili An-124. drugi avion je okačen sa tovarnim odeljkom koji se nalazi na njegovim „leđima“, gde je stepen III postavljen sa oplatom u kojoj se nalazi PN. Avioni sa punim gorivom polijeću sa aerodroma blizu ekvatora. CH se diže na visinu i razvija brzinu dovoljnu za lansiranje ramjet II faze. Faza II se odvaja i ulazi u suborbitalnu putanju. Prilikom napuštanja gustih slojeva atmosfere odvaja se III stupanj, koji u svom vrhuncu dovodi PN u orbitu. Faza II se vraća nezavisno, faza III se „podiže“ i vraća se zajedno sa CH.
Fig.3
Višekratni raketni i svemirski sistem [IZ 2232700] sa vrlo veliki iznos(do 10) identičnih potpuno povratnih stupnjeva (4). Sve etape su smještene jedna iznad druge sa blagim pomakom i ne razlikuju se jedna od druge, samo prva etapa ima krila koja se mogu izbaciti, a koja su opremljena padobranima za spašavanje. CS polijeće vodoravno iz kolica za višekratnu upotrebu pomoću kliznih krila. PN se nalazi u tovarnom odjeljku posljednje etape ili u posebnoj teretnoj kapsuli pričvršćenoj za posljednju etapu. Samo posljednji stepen ulazi u orbitu, a pri lansiranju rade motori svih stupnjeva, a pogoni ih tenk prvog stepena. Kada se gorivo u rezervoaru prvog stepena iscrpi, ta faza se odvaja i gorivo se troši iz rezervoara drugog stepena. Odbačena krila se odvajaju nakon što letjelica pređe u vertikalni let i sleti, svako na pojedinačnom padobranu.
Fig.4
Lansiranje letjelice (5) sa posebne, helikopterske rešetke sa vijcima, ispod koje je ovješena letjelica, omogućava podizanje letjelice na visinu do granice troposfere [IZ 2268209]. Dizajn koristi propelere s različitim pogonima i različitim brojem lopatica. Propeleri sa više lopatica pokreću se visokonaponskim elektromotorima sa mjenjačima, a propeleri sa više lopatica su na mlazni pogon.
Sl.5

3 Kontejner
Daleke 1954. V.N. Chelomey je predložio lansiranje aviona iz cevastog kontejnera opremljenog vodilicama iznutra za lansiranje aviona. Kontejner se može nalaziti na podmornici (zapečaćen), površinskom brodu, zemaljskom mobilnom ili stacionarnom uređaju [AC 1841043], [AC 1841044] i koristiti za lansiranje aviona sa krilima koja se šire ili ne šire u letu. Moguće je koristiti cevasti kontejner za lansiranje aviona kao što su avioni. Krilo i rep aviona mogu se automatski aktivirati po izlasku iz kontejnera. Generalno, sistem vam omogućava da u datom prostoru postavite maksimalan broj aviona u kontejnere, da izvršite najbrže moguće lansiranje aviona bez prethodnog vađenja iz kontejnera, bez prethodnog otvaranja krila i upotrebe dodatnih specijalnih uređaja za lansiranje. .
Lansirne rakete Rokot i Dnjepr se lansiraju iz transportno-lansirnog kontejnera.

4 "Cannon" start
Kombinovano lansiranje top-raketa („minobacač“) iz transportno-lansirnog kontejnera već se koristi za lansiranje lansirne rakete RS-20 Dnjepr. U lansirnom oknu se nalazi transportno-lansirni kontejner, u kontejneru se nalazi sama raketa i generator gasa koji se uključuje prije lansiranja i olakšava lansiranje rakete.
Krajem 90-ih - početkom 2000-ih razvijena je tzv. svemirska letjelica kao jedna od obećavajućih metoda za lansiranje svemirskih letjelica. Lansiranje topa - lansiranje korisnog tereta (uključujući svemirski brod s ljudskom posadom) u nisku orbitu Zemlje iz elektromagnetnog ili plinskodinamičkog topa. Princip rada elektromagnetnog pištolja: na metalnu letjelicu - svojevrsno jezgro smješteno unutar solenoidne zavojnice, u prisustvu istosmjerne struje u namotaju zavojnice, djeluje Lorentzova sila, koja izbacuje avion iz cijevi. elektromagnetni pištolj, koji daje veliku brzinu avionu. Nakon pucnja, pali se motori samog aviona. Prilikom napuštanja cijevi topa (puška u obliku torusa), zrakoplov će imati brzinu od oko 10 km/s, međutim, zbog velike gustine atmosfere u blizini površine Zemlje, nakon izlaska iz topa brzina vozila se smanjuje.
Da bi se smanjili gubici brzine i smanjio otpor zraka pri letenju u gustim slojevima atmosfere, istovremeno se stvara termalni kanal pomoću laserskog zraka [IZ 2343091], [IZ 2422336] - stvara se električni kvar (plazma kanal) u zraku, tada usled apsorpcije laserskog zračenja atmosferski gasovi formiraju termalni kanal sa smanjenim pritiskom duž kojeg se brod kreće.

5. Krenite od nadvožnjaka
Avion polijeće kolicima sa mlaznim motorima uz poseban nadvožnjak. Kolica usporavaju na kraju nadvožnjaka, a letelica se odvaja od kolica i ispaljuje sopstveni raketni motor.
Posebnost izvedbe lansiranja sa trolejbusnog nadvožnjaka [IZ 2102292] je ledena površina po kojoj se avion kreće na kolicima (6).
Fig.6
Programeri nude sisteme sa nadvožnjakom u obliku cijevi u kojem se kreću kolica sa zrakoplovom [IZ 2381154].
Mogu se implementirati i sistemi koji kombinuju elektromagnetni top sa nadvožnjakom. Zrakoplov ubrzava unutar cijevi s namotom i ispaljuje se prema gore [IZ 2239586].

6 Balon
Zanimljivi razvoji u kojima je avion balon napunjen vodonikom, koji troše motori [IZ 2111147], [AS 1740251]. Ovaj dizajn [IZ 2111147] pomaže u rješavanju problema skidanja vozila na gorivo. Vazdušno lansiranje transportni sistem proizveden sa površine Zemlje. Vozilo za spasavanje se podiže zbog aerostatske sile podizanja koju stvara vodonik u cilindrima (7). Kao rezultat rada motora, avion koji se vraća se ubrzava do brzine od M = 2,5 - 3,0. Vodik iz cilindara se može koristiti kao gorivo za motor u fazi ubrzanja.
Fig.7

7 Morsko lansiranje
Raketno-svemirski kompleks Sea Launch dizajniran je za lansiranje direktno s ekvatora uz maksimalno korištenje efekta Zemljine rotacije u niske Zemljine orbite, uključujući visoke kružne, eliptične, bez ograničenja nagiba orbite, geostacionarne orbite i putanje odlaska.
Naravno, samo mali dio je uzet u obzir moguće opcije lansiranje i povlačenje aviona izvan atmosfere.

Poređenje horizontalnog i vertikalnog starta
Vode se rasprave o tome koja je vrsta starta bolja - horizontalna ili vertikalna?
Prilikom vertikalnog lansiranja potrebno je koristiti motore sa silom potiska većom od težine rakete. Takvi motori imaju veću masu od motora za horizontalno lansiranje. Uz vertikalno lansiranje, gotovo je nemoguće koristiti mlazni motor. Ali za vertikalno lansiranje nisu potrebni piste, samo relativno kompaktan početni sto. Nedostaci su gravitacijski gubici i opasnost od uništenja lansirnog kompleksa ruševinama u slučaju nesreće lansirne rakete nekoliko sekundi nakon lansiranja.
Za horizontalno lansiranje mogu se koristiti manje snažni motori, a za prvu fazu leta umjesto raketnih motora može se koristiti mlazni motor. Istina, horizontalno lansiranje podrazumijeva gubitke energije zbog sredstava za osiguranje horizontalnog lansiranja - krila i stajnog trapa, ali se ti gubici mogu svesti na minimum. Uz horizontalno lansiranje, lakše je organizirati prvostepeni sistem spašavanja. Nedostatak je dodjela velikih površina za uzletno-sletne staze. Ovaj problem se može riješiti korištenjem standardnih aerodroma za polijetanje i slijetanje. Očekuje se da će se povećati rizik od uništavanja ozonskog omotača atmosfere, koji se nalazi na visinama od 15-35 km, od rada mlaznih motora. Uz vertikalno lansiranje, raketa proleti kroz ovaj sloj za 30-40 sekundi. Problem ekološke opasnosti može se riješiti, na primjer, odabirom posebne putanje leta: ubrzanje do velikih brzina na visini od 12-14 km, izvođenje "klizanja" s privremenim povećanjem ugla prema horizontu na ~50 stepeni brzim letom kroz ozonski omotač (let u sloju je destruktivan tokom 10 minuta), a zatim smanjenjem ugla prema horizontu na 10-20 stepeni na visini od preko 36 km. Međutim, takav scenario može dovesti do povećanih aerodinamičkih gubitaka.
Izbor tipa pokretanja određuje konstruktor. Neki dizajneri su za vertikalni početak, neki za horizontalni. V.M. Myasishchev je dao jasnu prednost horizontalnom lansiranju. Tako je nastao projekat svemirske letjelice M-19 s nuklearnim motorom, čije je lansiranje trebalo biti, prema Mjašičevu, 1990. (dvije godine nakon jedinog lansiranja Burana).

Faza “Ulazak i sletanje”
Glavni problem povratka iz niske orbite Zemlje je zagrijavanje aviona zbog trenja sa zrakom u gustim slojevima atmosfere. Materijali za kućište i zaštitni premazi su čitavo područje razvoja. Istovremeno se mogu i trebaju rješavati sljedeći problemi: zaštita od zagrijavanja tokom interakcije sa atmosferom tokom poletanja i slijetanja u uslovima velikih brzina i atmosferskog zagrijavanja; izloženost sunčevom zračenju u svemiru, visoki temperaturni gradijenti na solarnoj i sjenčanoj strani, dugotrajni i kratkoročni toplotni efekti elektrana, kao i zaštita od oružja, uključujući lasersko.
Za zaštitu svemirskih letjelica od termičkog uništenja, postoje tri glavne metode hlađenja, od kojih svaka ima svoje prednosti i nedostatke:
- “vrući” dizajn - hlađenje se vrši zračenjem;
- ablacija - hlađenje se vrši isparavanjem premaza, premaz se zamjenjuje nakon svakog leta;
- termoizolacija sa keramičkim pločicama na dnu.
Krilate svemirske letjelice imaju prednost pri spuštanju u atmosferu: smanjena su preopterećenja i toplinsko opterećenje, povećana je manevarska sposobnost i tačnost slijetanja uređaja, ali je krilo tankog profila osjetljivo na visoke temperature.
Dizajnerski radovi na letjelici za povratak s posadom tipa "kosmoplan" počela je 1960. u OKB-52 (sada NPO Mašinostroenija). Rezultat je bio raketni avion R-2 s ljudskom posadom i raketa-nosač UR-500, koja je kasnije postala Proton. R-2, kao i sve krilate svemirske letjelice koje je razvio V. N. Chelomey, imao je preklopna krila, za razliku od većine sličnih projekata drugih dizajnerskih biroa. U 1960-im godinama, tehnologije termičke zaštite znatno su zaostajale za zahtjevima za toplinski opterećene elemente. Stoga su prva vozila SSSR-a i SAD-a s ljudskom posadom imala oblik kugle i obrnutog stošca bez pomjeranja centra mase.
Kako bi se smanjili efekti grijanja krila svemirskih letjelica, razvijaju se različiti dizajni samog krila.
Kombinovana termička zaštita [IZ 1840531] - na vanjskoj strani (8) nalazi se kućište od kvarcnih pločica sa vanjskim zračenjem, pričvršćeno za napajanje, a u zoni pretinaca formiranih od vanjskog kućišta i Power set, kapilarno-porozni materijal debljine 2-3 mm, koji je navlažen tekućim rashladnim sredstvom kako bi se osiguralo uklanjanje isparenog rashladnog sredstva.
Fig.8
Još 1976. godine, NPO Energia je predložio korištenje magnetnog polja za zaštitu. Temperatura vazduha u kontaktu sa brodom prilikom kočenja pri prvoj kosmičkoj brzini dostiže ~8000°C i dolazi do jonizacije vazduha. Bez vanjskog magnetnog polja, joni difundiraju u područje trupa, gdje je hladnije, i dolazi do reakcije rekombinacije koja stvara toplinu. Unutar letjelice (9) moguće je ugraditi snažne trajne magnete koji stvaraju magnetno polje [AC 1840521], koje ometa difuziju jona i elektrona na površinu trupa, pa će se reakcije rekombinacije odvijati na većoj udaljenosti od trupa, zagrijavanje trupa od topline ovih reakcija će se smanjiti.
Fig.9
Hlađenje je moguće provesti odleđivanjem, kada čvrsti konstrukcijski element prelazi u tečno stanje i ta tekućina se ispušta preko broda ili u brodski vod [IZ 2033947]. Prednost ovog dizajna je da čvrsto rashladno sredstvo može biti strukturni element prije topljenja.

Ulazni hodnik
Da bi se smanjila vjerovatnoća zagrijavanja i uništenja zrakoplova pri ulasku u atmosferu, potrebno je poznavati i koristiti „prirodne“ sposobnosti. Za druge planete osim Merkura i satelita (Titan, Enceladus, eventualno Ganimed) sa atmosferom, treba zapamtiti tzv. ulazni hodnik - razlika u visinama perigeja između dozvoljenih graničnih vrijednosti za visine ispod i iznad planirane. Visina ispod planirane dovešće do kvara ili sagorevanja letelice, a iznad nje do izlaska letelice iz atmosfere. Širina hodnika ovisi o dopuštenim ograničenjima toplinskog opterećenja i preopterećenja za određeni uređaj; pri paraboličnoj brzini - približno jednako: Venera - 113 km, Zemlja - 105 km, Mars - 1159 km, Jupiter - 113 km, . Ali čak i u hodniku rasipana energija će biti ogromna. Ekstremni primjer je ulazak svemirske letjelice Galileo u atmosferu Jupitera brzinom od 47,5 km/sec; 4 minuta prije otvaranja kočionog padobrana, raspršeno je 3,8∙105 megadžula. Temperatura površine je bila 15.000 K, isparilo je 90 kg materijala za ablaciju (sa težinom uređaja od 340 kg).
Zanimljiva prednost je dizajn uređaja-diska sa ablativno hlađenim dnom i vakuumskom termičkom zaštitom kabine. Prilikom ulaska u atmosferu pod uglom od 45 stepeni, kabina takvog uređaja će biti u zoni gotovo apsolutnog vakuuma, što će je pouzdano zaštititi od zagrevanja pri ulasku.
Faza “Let u svemiru”
U ovom radu nećemo detaljno razmatrati ovaj dio, već ćemo navesti samo neke od faktora koji se moraju uzeti u obzir pri razvoju i konstrukciji svemirskog broda: jonizujuće zračenje, izmijenjeno magnetsko polje, sunčevo zračenje (UV), vakuum (vodi usporavanje isparavanja kože letjelice), opasnost od meteorita, temperaturni gradijent, kosmičko zračenje, svemirski otpad, komponente goriva.
Osim toga, uvjeti boravka u svemirskom brodu imaju značajan utjecaj na osobu: ubrzanje, umjetna atmosfera, izolacija, hipokinezija, bestežinsko stanje.

Izgledi i dizajn svemirskih letjelica
Projekti svemirskih letjelica izvode se uglavnom prema dvije sheme:
. Nosivo tijelo
. Avion.
Raspored je nosivo telo - nema horizontalnih aerodinamičkih površina, osim kontrolnih površina - zakrilaca, zakrilaca, elevatora itd. Pretpostavljalo se da će uređaji sa nosećim tijelom (ANC) biti lansirani u svemir pomoću lansirne rakete. Imaju veći bočni manevar od balističkih vozila, ali je i veoma ograničen, a takođe nemaju oštre ivice projektovane u tok (osim kobilica). Međutim, tokom testiranja (uglavnom u SAD, uređaji M2-F1, M2-F2 itd. u okviru PILOT programa, ASV i ASE u okviru ASSET programa i uređaji iz programa PRIME) pokazalo se da ANC imaju nizak aerodinamički kvalitet (<1 на гиперзвуке), неудовлетворительную устойчивость по крену и высокую скорость снижения, а величина бокового маневра увеличивалась не очень значительно.
Raspored aviona. Najčešće je letjelica dizajnirana prema dizajnu „bez repa“ s krilom u obliku delte niskog omjera širine i visine. Ova shema se odlikuje značajnom količinom bočnog manevra, većom od balističkih vozila i vozila s potpornim tijelom. Međutim, aero- i termodinamički proračuni dizajna krila su složeniji i potrebna je dodatna toplinska zaštita oštrih rubova krila. Ali ovi nedostaci su više nego nadoknađeni prednostima: sposobnošću da se nešto isporuči iz orbite i potpuni povratak orbitalnog bloka.
Svaki CS za višekratnu upotrebu, za razliku od lansirne rakete za jednokratnu upotrebu, nosi sredstvo povratka iz orbite ili putanje lansiranja. Jedno od takvih sredstava povratka su aerodinamičke površine - tijelo ili krilo.

1 Disco
Može se smatrati zasebnom klasom sa rasporedom koji uključuje i "nosivo tijelo" i "zrakoplov".
Višekratni vazdušni svemirski sistem [AC 580696] dizajniran je za lansiranje PN-a u referentnu orbitu blizu Zemlje, kao i za vraćanje svemirskih objekata iz orbite na Zemlju pomoću transportne letjelice (10). Tijelo (trup) i krilo stepenica i TKK predstavljaju jedno cijelo tijelo-krilo, čiji je profil polu-disk za stepenice i disk za TKK; oba stupnja i TKK su kružnog ili eliptičnog plana. Obje etape i TKK su opremljene posadom i povezane su prolazima s mogućnošću prelaska iz jedne kabine u drugu.
Rice. 10
Višekratni sistem za polijetanje u vazduhoplovstvu sa avionom u obliku diska sa poprečnim profilom u obliku suze [AC 1740251] sastoji se od letelice spojene na vodilicu za lansiranje sa vakuumskom elektranom (WPP) i aerostatskih školjki povezanih sa vodič za lansiranje - još jedna verzija "lansiranja balona" (jedanaest).
Vetroturbina usisava aerostatske školjke kako bi podigla avion na potrebnu visinu i postavila vođicu za lansiranje pod potrebnim uglom. Zrakoplov slijeće na aerodrom ili na površinu vode zadržavajući stabilan položaj. Aerostatske školjke se vraćaju na Zemlju i ponovo koriste.
Fig.11
Inženjeri ne napuštaju ideju o letjelici u obliku diska u 21. vijeku. Disk avion [PM 57238] sa mnogo termonuklearnih raketnih motora na svom obimu moći će da postigne brzine od 0 do 15 km/s i da transportuje teret na površinu Meseca i obavlja poslove u geostacionarnoj orbiti.
Vozilo EKIP sa efektom tla postalo je inspiracija za letjelicu u obliku diska [IZ 2396185] sa trupom u obliku diska.

2 Potporno tijelo
Za rješavanje niza svemirskih problema može se koristiti svemirska letjelica [IZ 2137681] sa tijelom u obliku monokrila (12) u kojoj se nalaze tri međusobno povezana trupa, ugrađeni rezervoari za gorivo i nekoliko grupa mlaznih motora - nosač, poletanje. i sletanje, kočenje i gasna turbina. Napajanje također sadrži solarne panele.
Fig.12

3. Izgled aviona
Predložene šeme su izuzetno raznolike.
Svemirska letjelica za višekratnu upotrebu dizajnirana je kao krilati „šatl“ sa šupljinama za lansirne rakete [IZ 2111902]. Ovo omogućava poboljšanje upravljivosti šatla u lansirnoj sekciji zbog eliminacije neusklađenosti potiska zbog postavljanja šatla sa strane lansirnog vozila. Letjelica polijeće okomito, a nakon isteka vremena rada rakete-nosača odvaja se od šatla. Slična ideja odbacivanja ugrađene lansirne rakete implementirana je (ili će biti implementirana) u raketnom avionu Lynx.
Zanimljiv i neočekivan prijedlog je korištenje uređaja različitih baza za isporuku tereta u orbitu [IZ 2120397]. Samostalno djelujući avioni - VKS, bazirani na orbitalnoj svemirskoj stanici, i zemaljski transportni avion (TA) polijeću svaki iz svoje baze. U Zemljinoj atmosferi, pristajanje i razmjena tereta se dešava tokom zajedničkog leta, odvezivanja i vraćanja svake letjelice u matičnu tačku.
Dvostepena svemirska letelica koju je razvio N. E. Staroverov [IZ 2503592] sastoji se od krilnog prvog i drugog stepena i beskrilnog čvrstog raketnog pojačivača (za jednokratnu upotrebu) koji se nalazi između njih. Prvi stepen i raketni pojačivač su bez posade, a drugi stepen sa posadom. Prilikom lansiranja rade dvokružni turbomlazni motori. Ubrzanje i izron se izvode uzastopnim aktiviranjem režima rada motora, pod različitim uglovima u odnosu na horizontalu.
Naravno, posebno su interesantni jednostepeni sistemi koji mogu da se lansiraju sa površine Zemlje.
Razvoj jednostepenih svemirskih letelica vrši indijska kompanija Adviser, Defence Research i Dev.org - jednostepeni svemirski avion [PO 51288]. opremljen sa dva mlazna motora i dva motora na tečno gorivo, a usis vazduha je pravougaonog oblika.
U SAD-u, SUNSTAR IM razvija ličnu jednostepenu svemirsku letjelicu „baziranu u garaži“. Pretpostavlja se da će letjelica ući u orbitalnu putanju i, vjerovatno, pristati na orbitalnu stanicu. Posebnost dizajna je mogućnost sklapanja krila (13) spojenih na trup za skladištenje i isporuku do mjesta lansiranja i nazad.
Fig.13
Jedan od pravaca su turistički svemirski brodovi.
Kompanija Ruski avijacijski konzorcijum razvija [PO 78697] suborbitalni turistički avion.
MAI je jedan od programera vazduhoplovnog sistema za naučne i sportske svrhe. Sistem uključuje suborbitalni raketni avion sa avionom nosačem MiG-31S, sistem zemaljske službe i sportsko-tehnički kompleks za obuku potencijalnih posada.
Svemirski turizam je jedini pravac u kojem se svemirski brodovi trenutno implementiraju. Prvi let suborbitalnog vazduhoplovnog aviona Lynx planiran je za 2016. godinu, a suborbitalna turistička kapsula SpaceShipTwo i nosač aviona WhiteKnightTwo (dvostepeni sistem) su u probnom radu nekoliko godina. Međutim, svemirski turizam je skupa ponuda. Jedan od entuzijasta vazduhoplovnog i svemirskog turizma, R. Branson, požalio se da su putovanja u svemir ili astronomski skupa: u Sovjetskom Savezu (tamo tako piše!) tražili su 30 miliona dolara za let do ISS-a, ili je nezgodno i nesigurno.
Svemirski brod SpaceShipTwo ima hibridni raketni motor sa čvrstim gorivom i tečnim oksidantom. SpaceShipTwo je dizajniran za 8 osoba - 2 člana posade i 8 putnika. Cilj kompanije je da letovi budu sigurni i pristupačni. Nosač WhiteKnightTwo je avion sa dvostrukim trupom, sa kapsulom SpaceShipTwo pričvršćenom između trupa.
ASTRIUM SAS (Airbus), Francuska, razvija svemirski avion koji može postići brzinu veću od 0,9 Maha i omogućiti trans- i/ili nadzvučni let. Avion je opremljen sa dva turbomlazna motora koji rade tokom atmosferskog leta i raketnim motorom. Kada njihova atmosfera izađe, ulazi za vazduh se zatvaraju posebnim pokretnim ventilima u obliku kupole koji prate oblik trupa aviona.
Suborbitalni jednostepeni CS Lynx, koji proizvodi XCOR Aerospace Incompany (SAD), može se koristiti za isporuku turista u svemir, provođenje naučnih istraživanja i lansiranje tereta težine do 650 kg u nisku orbitu pomoću vanjskog gornjeg stepena. Bez vanjskog odjeljka s gornjim stupnjem, Lynx se može koristiti za nošenje nekoliko turista ili turista i skup naučnih instrumenata u svemir za istraživanje svemira.
Lynx koristi raketne motore za višekratnu upotrebu sa paljenjem svjećicama koje pokreću tečni kisik-tečni ugljovodonici (kerozin, metan, etan, izopropanol).
Britanska kompanija Bristol Spaceplanes razvija svemirski brod za prevoz turista. Ascender je suborbitalni raketni avion koji može dopremiti jednog pilota i jednog putnika ili jednog pilota i komplet naučne opreme na visinu do 100 km.
Ascender bi započeo razvoj dvostepenog Spacebus sistema, orbitalne letjelice sposobne da ponese do 50 putnika i da leti od Evrope do Australije za oko 75 minuta. Budući da je projekat baziran, ako je moguće, na standardnim elementima vazduhoplovnih i svemirskih sistema, cena leta Spacebusom biće 100 puta manja od cene leta šatla.
Vijest iz 2004. predstavio je EMZ po imenu. V.M. Myasishchev i avio-kosmički sistem "Suborbital Corporation" Cosmopolis-XXI (C-XXI) - kombinacija aviona nosača M-55 "Geophysics" i suborbitalnog raketnog aviona. Projekat nije realizovan.

Pogonski sistemi svemirskih letjelica
Bez obzira koliko je dobar dizajn, koliko god dobro osmišljen plan leta, letjelica neće letjeti nigdje bez motora.
Pretpostavljalo se da će za vodeće svemirske sile do kraja 1980-ih, uobičajen zadatak biti lansiranje ukupnog korisnog tereta težine 900 - 1000 tona. Najperspektivnijim motorima smatrani su nuklearni motori sa jezgrom u gasnoj fazi, termonuklearni i pulsni termonuklearni motori.
Svaki pogonski sistem (PS) mora da sadrži izvor energije, izvor radne tečnosti (izbačena masa) i sam motor, a kod nekih tipova motora su izvor energije i radni fluid kombinovani (hemijski motori).
Uobičajeno, elektrane se mogu podijeliti u tri grupe:
1. Autonomni - izvor energije i radni fluid su na brodu (LPRE i drugi hemijski motori, NRE);
2. Poluautonomni - DS sa eksternim izvorima energije: motori koji koriste energiju eksternih lasera, mikrotalasnih generatora, Sunca („u metalu“ postoje samo jon i plazma);
3. Neautonomni motori koji koriste atmosferu, međuplanetarni medij, materijal planeta i asteroida, kao i solarni vjetar (solarno jedro) kao radni fluid.
Motori se dijele prema vrsti izvora energije, početnom stanju radnog fluida i drugim karakteristikama.
Nijedan od postojećih mlaznih motora ne može se koristiti na svemirskom brodu u svim režimima leta. Dakle, sam koncept sa ubrzanjem na mlaznom motoru zahteva kombinovani pogonski sistem sa motorima različitih tipova. Borba za brzinu leta je, prije svega, borba za povećanje snage i efikasnosti motora.
Razmotrimo neke vrste motora koji su obećavajući za upotrebu na svemirskim letjelicama.

Tečni mlazni motor
Tečni raketni motor je najčešći motor za svemirske letjelice i lansirna vozila. Posebna karakteristika raketnog motora na tečno gorivo je sposobnost rada u cijelom rasponu visina. Međutim, tečni raketni motori troše velike količine goriva i oksidatora, a imaju i relativno nisku efikasnost.
Obećavajuća područja razvoja:
- raketni motor na tečno gorivo sa podesivom površinom kritičnog presjeka; specifični impuls sa smanjenom vrijednošću potiska povećava se za 3-4%.
- raketni motor na tečno gorivo čiji se odnos komponenti goriva Km (oksidator - tečni kiseonik, gorivo - tečni vodonik) menja u toku rada nekoliko puta (do Km = 15) tokom rada komore za sagorevanje; motor se nakon penjanja stavlja u nominalni režim (Km=6), čime se obezbeđuje visok specifični impuls potiska; osigurava manju potrošnju vodika i smanjenje veličine i težine rezervoara.

Hibridni raketni motori (HRE)
Zapravo, plinski motori su obični raketni motori u kojima su komponente goriva u različitim fazama, na primjer, tekuće gorivo - čvrsti oksidator, ili čvrsto gorivo - tekući oksidator. Po karakteristikama, plinski motori zauzimaju srednju poziciju između motora na tekuće gorivo i raketnih motora na čvrsto gorivo. Prednosti gasnoturbinskih motora su u tome što im je potrebna kontrola napajanja samo jedne komponente, za drugu nisu potrebni rezervoari, ventili, pumpe itd., imaju mogućnost kontrole promaje i gašenja i ne zahtevaju odvojene sisteme za hlađenje. za zidove komore za sagorevanje: čvrsta komponenta koja isparava hladi zidove. Ovo je tip motora instaliranog na svemirskom avionu SpaceShipTwo.

Ramjet motor (ramjet)
Zbog relativne jednostavnosti dizajna, kao i mogućnosti rada u širokom rasponu brzina, ramjet motori se razmatraju u mnogim projektima svemirskih letjelica. U ovim projektima ramjet motori igraju ulogu glavnog motora za ubrzanje u atmosferi, jer praktički nemaju ograničenja maksimalne brzine atmosferskog leta. Efikasnost i snaga ramjet raste sa brzinom i visinom. Jedan od nedostataka ramjet motora je to što je za njihovo pokretanje potrebno ubrzati uređaj do brzina od oko 300 km/h, au slučaju hipersoničnih ramjet motora do nadzvučnih brzina pomoću drugih tipova motora.
Ramjet motori mogu koristiti gorivo u prahu, kao što je ugalj. Predloženo je korištenje ugljenog praha kao primarnog goriva u projektu aviona Li P.13 A. Lippischa.
Najperspektivnijim ramjet dizajnom smatra se hibridni raketno-ramjet motor. Takav motor ima veći specifični impuls od raketnog motora na tekuće gorivo i veći potisak po 1 m2 površine poprečnog presjeka, au nekim slučajevima i veću vrijednost specifičnog impulsa. Ramjet se može efikasno koristiti u širokom rasponu brzina. Sastoji se od raketnog kola – gasnog generatora, koji je raketni motor na čvrsto gorivo, raketni motor na tečno gorivo ili gasni motor, i strujni krug.
Upotreba metala kao goriva je zbog njihove visoke aktivnosti, značajnog stvaranja toplote i omogućava stvaranje fundamentalno novih, visoko efikasnih ramjet motora za vođene rakete. Prednosti ramjet motora sa pogonom na metalno gorivo u prahu, koji koriste atmosferski zrak kao oksidant, su da pružaju visoke performanse, mogu se koristiti u širokom rasponu brzina i pouzdani su u rukovanju i skladištenju.
Jedan od zadataka projektovanja ramjet je da obezbedi potpuno sagorevanje goriva. Zanimljivo rješenje predložili su zaposlenici korporacije za taktičko raketno oružje [IZ 2439358]. Metalni prah, kao što su aluminijum ili magnezijum, predložen je kao gorivo. U predkomori se formira zračno-praškasta suspenzija sa viškom zraka i počinje sagorijevanje ove smjese. Čestice praha u potpunosti sagorevaju u komori za naknadno sagorevanje. Formira se mlazni tok.
KB Khimavtomatika, zajedno sa CIAM-om, razvija istraživački hipersonični ramjet - osnosimetrični hipersonični ramjet. Scramjet motor od 58L s komorom pravokutnog poprečnog presjeka dizajniran je za eksperimentalna istraživanja radnih procesa tokom sagorijevanja vodonika u nadzvučnom strujanju. Godine 1998. uspješno je obavljeno letno testiranje motora, tokom kojeg je po prvi put u svijetu postignuta brzina od 6,35 Maha.
Testovi letenja modela osnosimetričnog dvomodnog scramjet motora koji koristi tekući vodik također su obavljeni u rasponu Mahovih brojeva leta od 3,5 do 6,5 na visini do 28 km.
Istovremeno, naučnici CIAM-a kreiraju novi dizajn za supersonični pulsirajući detonacioni ramjet motor (SPDDE) sa nadzvučnim strujanjem u detonacionoj komori za sagorevanje i sagorevanjem u pulsirajućem detonacionom talasu. Proračuni za vodonik-vazduh SDPPD pokazali su da pri letenju na visini od H = 25 km može raditi na Mahovim brojevima leta m/s od 4,5 do 7,5.

Nuklearni raketni motor (NRE)
Čini se da je korištenje toplinske energije iz reakcija fisije jezgri nestabilnih elemenata najperspektivniji pravac u razvoju termalnih raketnih motora.
NRE - raketni motori čiji je izvor energije nuklearno raketno gorivo; imaju veći specifični impuls od najefikasnijih raketnih motora. Ali u isto vrijeme, raketni motori na nuklearni pogon imaju veću masu od raketnih motora na tekuće gorivo, budući da su opremljeni radiozaštitnim štitom.
YARD troši malu količinu goriva tokom dužeg vremenskog perioda i može raditi dugo vremena bez dopunjavanja goriva.
Glavne klase nuklearnih pogonskih motora:
- direktno zagrevanje: radni fluid se zagreva pri prolasku kroz područje koje sadrži fisioni materijal (RD-0410);
- sa sistemom srednje konverzije energije, gdje se nuklearna energija prvo pretvara u električnu, a električna energija se koristi za zagrijavanje ili ubrzavanje radnog fluida, tj. predstavljaju nuklearni reaktor i pripadajuće električne pogonske motore ("TOPAZ 100/40").
RD-0410 YARD se može koristiti za ubrzanje, usporavanje svemirskih letjelica i korekciju njihove orbite tokom istraživanja dubokog svemira. Ovaj motor je napravljen po zatvorenom krugu, radni fluid je tečni vodonik. Zahvaljujući termodinamičkom savršenstvu radnog fluida i njegovoj visokoj temperaturi zagrevanja u nuklearnom reaktoru (do 3000 K), motor ima visoku efikasnost, specifični impuls potiska u vakuumu je 910 kgf.s/kg, što je duplo više. dobar kao onaj kod raketnih motora na tečno gorivo koji koriste vodonik-kiseoničke komponente i 1,85 puta veći nego kod raketnih motora sa tečnim pogonom na vodik-fluor. Ali to je i istorija. KBHA je dobila zadatak da razvije nuklearne pogonske motore RD0410 i RD0411 1965. godine.
Nuklearne elektrane su podvrgnute dugogodišnjim detaljnim istraživanjima: tokom 70-ih - 90-ih godina u svemiru je radilo više od tri desetine nuklearnih elektrana (NPP) tri modifikacije, dizajnirane za napajanje opreme svemirskih letjelica električnom energijom na principu pretvaranja toplotne energije nuklearni reaktor u električnu energiju u poluvodičkom termoelektričnom generatoru.
Rad na stvaranju nuklearnih elektrana za svemirske letelice nastavlja „Krasnaja zvezda“ AD, [IZ 2421836], [IZ 2507617].
Međutim, nuklearni pogonski motori i nuklearne elektrane još uvijek nisu našli praktičnu primjenu čak ni u demonstracijskim letovima, iako se i dalje smatraju obećavajućim za svemirske letove na velike udaljenosti. Izražene su i sumnje da li je takav motor potreban i da li će biti razvijen.
U toku rada nuklearni motor emituje radioaktivno zračenje, pa je potrebna zaštita od zračenja broda. U atmosferi je potrebna potpuna zaštita, a u svemiru je dovoljno zasjenjeno kada je motor od glavnog broda zaklonjen zaštitnim štitom.
Odlaganje nuklearnih elektrana nakon završetka rada vrši se prebacivanjem u orbitu, gdje je vijek trajanja reaktora dovoljan za raspad produkata fisije do sigurnog nivoa (najmanje 300 godina). U slučaju bilo kakvih nesreća sa svemirskim brodom, nuklearna elektrana uključuje visoko efikasan dodatni sistem zaštite od zračenja (ASRS), koji koristi aerodinamičku disperziju reaktora na siguran nivo.
Vratimo se prognozama. Ju. Konecchi je 1966. pisao da bi, prema najpesimističnijoj procjeni, puštanje u rad nuklearnih pogonskih motora sa jezgrom u gasnoj fazi bilo 1990. godine... Prošlo je četvrt vijeka.

Laserski raketni motor (LRE)
Vjeruje se da karakteristike mlaznog motora leže između karakteristika nuklearnog i električnog pogonskog motora.
Mlazni motor je dizajniran da pruži potisak avionu koji pokreće plazma bljesak pokrenut laserom. Od 2002. KBKhA u saradnji sa Istraživačkim centrom po imenu. M.V. Keldysh i Istraživački institut za optičko-elektronske uređaje istražuju problem stvaranja mlaznog motora koji je znatno ekonomičniji od tradicionalnih motora na kemijsko gorivo.
U dizajnu drugog JPL-a [IZ 2559030], princip rada je drugačiji. Kontinuirano optičko pražnjenje se stvara u komori za sagorijevanje pomoću lasera. Radni fluid, u interakciji sa pražnjenom plazmom, poprima nadzvučnu brzinu.
Fotonski raketni motor - hipotetički raketni motor koji stvara potisak kao rezultat usmjerenog odljeva fotona iz njega, ima graničnu specifičnu vrijednost impulsa, jer tok fotona ima najveću moguću brzinu – brzinu svjetlosti. . Razvoj teorije fotonskih raketa ima dugu istoriju. Prema E. Zengeru, fotonske rakete, vođene reakcijom struje fotona izbačenih iz rakete, omogućit će letenje do najudaljenijih područja Galaksije
Možda je ovo pitanje terminologije. Fotonski motori se danas ponekad nazivaju motorima koji koriste laser; 1958. laseri još nisu bili stvoreni. Fotonski motor [PM RU 64298] „konvencionalnog“ dizajna sadrži snažan laser kao izvor fotona; Posebnost je upotreba optičkog rezonatora, koji omogućava povećanje potiska motora.
Drugi fotonski motor [IZ 2201527] odlikuje se činjenicom da koristi dijamantski kristal i radijalna ogledala kao rezonator. Rezonator se također koristi za povećanje potiska.

Električni pogonski motor (EPE)
Električni pogonski motori izbacuju radni fluid pomoću elektromagnetnog polja ili zagrijavanja radnog fluida električnom energijom. U većini slučajeva, električna energija potrebna za rad električnih pogonskih motora uzima se iz unutrašnjih izvora energije (radioizotopni termoelektrični generator (RTG), baterije) ili sa Sunca.
Glavne klase električnih pogonskih motora, procesi rada su bitno različiti:
- jonski
- motori sa azimutalnim driftom elektrona
- motori velike struje
- električni pogonski motori za izmjenu topline.
U ionskim električnim pogonskim motorima radni fluid su joni plemenitog plina (u većini projekata - ksenon), a u slučaju električnih mlaznih motora s izmjenom topline - pare metala niskog topljenja. Prvi ksenonski jonski motor korišten u svemiru bio je RITA motor u misiji Eureca (ESA) 1992. godine.
Električni pogonski motori imaju prilično visoku efikasnost, dostižući 0,7. Upravo su električni pogonski motori u kombinaciji s nuklearnim reaktorom predloženi kao glavni dolazni/odlazni motori za letove na Mars.
Trenutno se električni pogonski motori koriste na nekim svemirskim letjelicama kao motori za orijentaciju, glavni buster motori za međuplanetarne svemirske letjelice (Deep Space 1, SMART-1), motori niskog potiska za održavanje i ultra-male orbitalne korekcije.
Istorija razvoja jonskih motora seže više od jedne decenije. Tako je jedan od izvora informacija za razvoj jonskog motora firme Messerschmitt-Bölkow-Blom GmbH (Njemačka) [patent 682150] bila knjiga S. L. Eilenberga i A. L. Hübnera objavljena davne 1961. godine.

Područja primjene letjelice
1 Za vojnu upotrebu (pribavljanje obavještajnih podataka o dejstvima potencijalnog neprijatelja, izviđanje i uništavanje neprijateljskih svemirskih ciljeva, itd.), u tu svrhu stvoreni su prvi svemirski brodovi
2 Isporuka korisnog tereta u svemir;
3 Isporuka tereta i posade na orbitalne stanice. Trenutno, isporuku tereta na ISS mogu izvršiti samo svemirske letjelice Progress (Rusija), Dragon (SAD), Cygnus (SAD) i HTV (Japan); isporuka ljudi - samo brodovi Soyuz (Rusija)
4 Dopunjavanje goriva međuplanetarnih brodova
5 Testiranje perspektivnih sistema daljinskog upravljanja sa mogućnošću njihovog povratka na Zemlju
6 Hvatanje i isporuka svemirskog otpada na Zemlju
7 Proučavanje gornje atmosfere
8 Isporuka korisnog tereta u orbitu umjetnog lunarnog satelita (ALS)
9 Satelitska inspekcija i održavanje
Prema savremenim procenama, moguća distribucija zadataka koje obavlja letelica: 57% - svemirski turizam; 18% - obavljanje naučnih istraživanja; 12% - operativna daljinska detekcija i praćenje životne sredine, 8%, 5% - obuka astronauta i 5% - implementacija reklamnih projekata.
Ova lista ne uključuje još jedan obećavajući pravac za svemirske letjelice - vađenje planetarnih minerala.
Kako pokazuje analiza, svemirski turizam bi mogao postati najpopularniji u bliskoj budućnosti.
Preduvjeti za to mogu se smatrati spletom okolnosti:
- avijacija i aeronautika su široko razvijeni,
- ljudi su navikli da lete,
- akumulirano je značajno iskustvo u letovima na svemirskim letjelicama s posadom,
- moderne tehnologije proizvodnje aviona garantuju tehničku izvrsnost i visok stepen pouzdanosti aviona,
- ima mnogo ljudi koji mogu platiti let u svemir,
- u savremenom toku informacija „virtuelni“ resursi postaju nedovoljni.
Mogući scenariji za turističke letove (vratimo se u 1966. godinu - fantastika ili naučna fantastika (?)):
- suborbitalni letovi do visina do 100 km,
- orbitalni, od nekoliko sati do nekoliko dana.
- orbitalni - 1-2 sedmice sa zaustavljanjem u svemirskom hotelu.
- letovi na Mjesec sa ulaskom u njegovu orbitu, slijetanjem na površinu i smještajem u hotel na površini u trajanju od nekoliko sedmica do nekoliko mjeseci;
- letovi do Marsa i njegovih satelita sa ulaskom u orbitu, slijetanjem na površinu i smještajem u hotel na površini Marsa od nekoliko dana do nekoliko sedmica.
- preleti Jupitera, Saturna i njihovih satelita sa slijetanjem na površinu satelita.
Za implementaciju su potrebni pouzdani i sigurni avioni za višekratnu upotrebu sa jeftinim popravkama i održavanjem; strukturni moduli koji postaju složeniji kako se savladavaju nove rute; povećan komfor za posadu i putnike; specijalizovana infrastruktura centara za edukaciju i obuku za pripremu za let i rehabilitaciju nakon leta; nezavisna infrastruktura lansirnih objekata, mjesta slijetanja i kontrole leta. Isti principi važe za naučne i istraživačke probleme.

Zaključak
Postoji klasa problema koje treba riješiti. Većina njih se može riješiti uz pomoć svemirskih letjelica, posebno kao što su dopremanje tereta i posade na orbitalne stanice, lansiranje automatskih svemirskih letjelica u orbitu, vraćanje zastarjelih satelita iz orbite u svrhu ponovne upotrebe njihovih vrijednih komponenti, praćenje zemljine površine i orbite situacije, kao i vraćanje velikih objekata svemirskog otpada iz orbite, „transport” svemirskih turista. Razvoj svemirskih letjelica ponovo počinje. Neki od njih su već došli u fazu probnog rada.

Zaključak
Teorijski proračuni, istraživanja i do sada nekoliko ali stvarnih lansiranja pokazali su mogućnosti višekratnih sistema. Sadašnje stanje tehnologije, ekonomije i politike daju realnu šansu za nastavak i razvoj izgradnje visoko efikasnih vazdušno-kosmičkih transportnih sistema i mogućnost realizacije letova kratkog dometa u srednjoročnom i dugoročnom periodu, uključujući međuplanetarne, letove. u različite svrhe na duži rok.
Prognoze su nezahvalan zadatak. Prema prognozama, prošlo je deceniju i po otkako moramo da se skrasimo u bazi na Titanu. Ali možda 2030.

Spisak izvora
1 Karpova L.I. Istorija vazduhoplovstva i astronautike. Kurs predavanja na MSTU. M., 2005
2 Svemirsko doba. Prognoze za 2001. Yu. Konecchi et al./Trans. sa engleskog V.S. Emelyanova. M.: Mir, 1970
3 Ekspedicija s posadom na Mars./P/r A.S. Koroteev. M.: Ross. Ak-I Kosmonautika nazvana po. K.E.Tsiolkovsky, 2006
4 Lopota V.A. Svemirska misija generacija XXI veka, Poljot, br. 7, 2010
5 svemirskih krila. Lukashevich V., Afanasyev I., M.: LenTa Wanderings LLC, 2009.
6 Feoktistov K.P., Bubnov I.N. O svemirskim brodovima, M.: Mlada garda, 1982
7 Zlatno doba kosmonautike: snovi i stvarnost./Afanasjev I., Voroncov D.M.: Fondacija ruskih vitezova, 2015.
8 Kosmonautika Mala enciklopedija. M.: “Sov. Enz.“, 1970
9 Bono F., Gatland K. Izgledi za istraživanje svemira. London, 1969. Sk. lane sa engleskog M.: „Mašinostr.“, 1975
10 www.buran.ru
11 Bašilov A.S., Osin M.I. Primena naučno intenzivnih tehnologija u vazduhoplovnom inženjerstvu: Proc. selo M.: MATI, 2004
12 Shibanov A. Zabrinutost arhitekte prostora. M.: “DJECA. LIT-RA", 1982
13 Slavin S.N. Tajne vojne astronautike. M.: Večer, 2013
14 www.bayterek.kz
15 www.airlaunch.ru
16 www.makeyev.ru
17 www1.fips.ru
18 www.federalspace.ru
19 www.sea-launch.comt
20 www.emz-m.ru
21 Aviapanorama, br. 5, 2013
22 Parfenov V.A. Povratak iz svemira Naučno-popularna biblioteka vojne izdavačke kuće. M.: Izdavačka kuća Voenizdat 1961
23 www.npomash.ru
24 Zbirka izvještaja naučnika i specijalista JSC "VPK "NPO Mashinostroeniya" na XXXVI Akademskim čitanjima o kosmonautici, 2012.
25 Razvoj sistema svemirskih letelica/ P/r. P. Fortescue, itd.; Per. sa engleskog M.: Alpina Publisher, 2015
26 Akišin A.I., Novikov L.S. Uticaj okoline na materijale svemirskih letelica, M.: Znanie, 1983
27 Salakhutdinov G. M. Toplotna zaštita u svemirskoj tehnologiji. M.: Znanje, 1982
28 Molodcov V.A. Svemirski letovi s ljudskom posadom. 2002
29 en.espacenet.com
30 www.mai.ru
31 Branson R. Stigni do neba. Per. sa engleskog M.: Alpina non fiction, 2013
32 www.virgingalactic.com
33 www.thespaceshipcompany.com
34 www.xcor.com
35 bristolspaceplanes.com
36 Sobolev I. Letenje u paraboli, Tehnologija-Mladi, br., 2004.
37 Dmitriev A.S., Koshelev V.A. Svemirski motori budućnosti. M.: Znanje, 1982
38 Erokhin B.T. Teorija i dizajn raketnih motora: Uč-k. Sankt Peterburg: Izdavačka kuća Lan, 2015
39 www.kbkha.ru
40 Baev L.K., Merkulov I.A. Avion-Raketa. M.: Država. Izdavačka kuća tehničke i teorijske literature, 1956
41 www.ciam.ru
42 Bussard R., Delauer R. Nuklearni motori za avione i projektile. Abbr. lane sa engleskog R.Avalova i dr., M.: Vojna izdavačka kuća, 1967
43 Jednom i zauvijek... Dokumenti i ljudi o Valentinu Petroviču Glushku, M.: Mashinostr., 1998.
44 www.redstaratom.ru
45 PROJEKTNI BIRO HEMA AUTOMATIKA (brošura). Voronjež, 2010
46 Zenger E. O mehanici fotonskih raketa. Per. s njim. V.M. Patskevich; p/r I.M. Khalatnikov. M.: Strana izdavačka kuća. književnost, 1958
47 Električni raketni motori svemirskih letelica / S.D. Grishin, L.V. Leskov. M.: Mašinostr., 1989
48 Aerospace Review br. 3,4,5, 2005
49 Devet mjeseci na ISS-u: izvještavanje sa orbite. Nauka i život, broj 1, 2016, str
50 Danilov S. Prostor u sudarima, iluzijama i okluzijama, Tehnologija mladih, br. 1, 2016.

Odavno smo navikli na prisustvo stajališta javnog prevoza u blizini naših domova, na svakodnevni polazak desetina vozova sa najbliže stanice, kao i na polaske aviona sa aerodroma. Ako javni prevoz nestane, svijet kakav poznajemo jednostavno će se urušiti! Ali, nakon što smo se navikli na udobnost, počinjemo tražiti još više! Kakav nas razvoj očekuje?

Autoput - cijevi

Užasan saobraćaj jedan je od vodećih problema svih megagradova. Često su uzrokovane ne samo lošom organizacijom saobraćajnih čvorova i autoputeva, već i vremenskim prilikama. Zašto ići daleko: ruske snježne padavine često dovode do kolapsa na putevima.

Jedno od najefikasnijih rješenja je skrivanje najvećeg dijela saobraćajnih tokova ispod zemlje. Broj i veličina cestovnih tunela samo su rasli tokom godina. Ali oni su skupi, a njihov razvoj je ograničen krajolikom. Ovi problemi se mogu riješiti zamjenom tunela cijevima!

Henry Liu, inženjer i graditelj iz Amerike, već je predložio svoj razvoj cjevovoda za transport. Biće moguć transport velikih teretnih kontejnera na struju. Razmotrili smo njegov projekat za upotrebu u Njujorku, poznatom po ogromnim saobraćajnim gužvama. Samo u ovom gradu, premještanje teretnog saobraćaja u cijevi smanjit će promet vozila za desetine milijardi milja u samo jednoj godini. Kao rezultat toga, poboljšat će se ekološka situacija i smanjiti opterećenje na autoputevima metropole. Ne treba zaboraviti ni sigurnost i pravovremenu isporuku robe.

Također je moguć transport ljudi u takvim cjevovodima. Sličan sistem prevoza putnika predložio je Elon Musk, američki milioner. Muskov “Hyperloop” će uključivati ​​sistem cjevovoda postavljenih na nadvožnjacima, čiji će prečnik prelaziti nekoliko metara. Planirano je održavanje niskog pritiska u njima. Planirano je da se kapsule pomeraju u cevima, koje lebde tik iznad dna zahvaljujući vazduhu koji se u njih upumpava. Brzina kapsula, zahvaljujući elektromagnetnom pulsu, može dostići šest stotina kilometara za pola sata.

Letovi vozom

Vozovi će se razvijati, postajući prostraniji i brži. Već razgovaraju o projektu nevjerovatnih razmjera za rutu od Londona do Pekinga, koji su pripremili Kinezi. Žele da do 2020. godine izgrade superautoput u dužini od osam do devet hiljada kilometara.

Vozovi će saobraćati ispod Lamanša, zatim kroz Evropu, Rusiju, Astanu, Daleki istok i Habarovsk. Odatle - konačni transfer do Pekinga. Cijelo putovanje će trajati nekoliko dana, ograničenje brzine je 320 km/h. Napomenimo ovdje da ruski Sapsan ubrzava samo do 250 km/h.

Ali ova brzina nije granica! Maglev voz, nazvan po frazi Magnetna levitacija, lako postiže brzinu od 581 km/h. Podržan magnetnim poljem u zraku, leti preko šina umjesto da se vozi duž njih. Danas su ovi vozovi rijetka egzotika. Ali u budućnosti se takva tehnologija može razviti.

Auto pod vodom: nerealno, ali postoji!

Revolucija se očekuje i u vodnom saobraćaju. Stručnjaci proučavaju projekte podvodnih brzih vozila, kao i podvodnih motocikala. Šta reći o pojedinačnim podmornicama!

Projekt organiziran u Švicarskoj pod nazivom sQuba kreiran je kako bi se razvio originalni automobil koji može voziti ravno s ceste u vodu i, krećući se duž valova, čak i zaroniti u njih! Tada se automobil može lako vratiti na kopno, nastavljajući putem.

Dizajneri novog proizvoda inspirirani su jednim od filmova o Jamesu Bondu. Pravi podvodni automobil izložen je na Sajmu automobila u Ženevi u obliku otvorenog sportskog automobila. Ovaj model je veoma lagan i omogućava posadi da napusti vozilo u slučaju opasnosti.

Kretanje pod vodom obezbeđuje par propelera koji se nalazi ispod zadnjeg branika, kao i par rotacionih vodenih mlaznica u blizini lukova prednjih točkova. Sve ovo radi pomoću elektromotora. Naravno, modelu ćete morati dodati vodootpornu kapu kako se vozač i putnici ne bi pokvasili.

Spremni za odlazak u svemir?

Vazduhoplovstvo, prateći druge vidove transporta, aktivno se razvija. Nakon što je napustila supersonične avione poput Concordea, odlučila je otići u svemir. Britanski dizajneri rade na svemirskoj letjelici, ili inače orbitalnoj letjelici, nazvanoj Skylon.

Moći će da poleti na hibridnom motoru sa aerodroma i postigne hipersoničnu brzinu, koja je više od pet puta veća od brzine zvuka. Dostigavši ​​visinu od 26 kilometara, prebacit će se na kisik iz vlastitih spremnika i potom otići u svemir. Sletanje je kao sletanje aviona. Odnosno, nema vanjskih pojačivača, gornjih stupnjeva ili rezervoara za gorivo. Za cijeli let trebat će vam samo nekoliko motora.

Trenutno rade na bespilotnoj verziji Skylona. Takav svemirski nosač moći će da izbaci 12 tona tereta u orbitu. Imajte na umu da Sojuz, ruska raketa, može podnijeti samo sedam tona. Za razliku od rakete, svemirski brod se može koristiti mnogo puta. Kao rezultat toga, trošak isporuke će se smanjiti za 15 puta.

Istovremeno, dizajneri razmišljaju o verziji s posadom. Promjenom dizajna tovarnog prostora, kreiranjem sigurnosnih sistema i izradom prozora može se prevesti tri stotine putnika. Za četiri sata obići će čitavu planetu! Eksperimentalni model će biti lansiran 2019.

Začudo, sve vrste transporta koje smo naveli opisali su futurolozi u zoru dvadesetog veka. Nadali su se da je njihova implementacija pred vratima. Pogriješili su sa tajmingom, dok je sve u fazi razvoja. Ali imamo odličnu priliku - postati putnik u budućnosti jednog od gore navedenih čuda tehnologije.

– najteža raketa za podizanje do sada – i možda je transportna revolucija bliža nego što mislimo. Govorimo vam kako nevjerovatan može biti transport budućnosti.

Automobile

Gradova budućnosti će biti sve više. Automobili na cestama će biti sve rjeđi, posebno u velikim gradovima. Madrid, Kopenhagen i Hamburg usvajaju politiku kako bi postali što je više moguće. Ali autoputevi između gradova postat će super brzi - Elon Musk je već izgradio tunel tako velike brzine između Los Angelesa i njegovog predgrađa Culver Cityja. Automobili će njime moći da se kreću bez gužvi i brzinom do 240 km/h.

Promjenit će se i sami putevi koji će, osim transporta, snabdijevati naseljena mjesta energijom. Već u Francuskoj postoji cesta obložena solarnim panelima: 2.800 kvadratnih metara solarnih panela postavljeno je na dionici od jednog kilometra. Energija koju proizvodi "solarni put" biće dovoljna da napaja svu uličnu rasvjetu najbližeg sela, a kompanija koja je završila projekat vjeruje da Francuska može postati energetski nezavisna ako se samo 250 hiljada kilometara puteva poploča solarnim panelima.

Javni prijevoz

Javni prevoz u budućnosti će se udaljiti od fosilnih goriva ka obnovljivim izvorima, što može biti nekonvencionalno. Londonske vlasti već voze gradske autobuse na biogorivo, koje je dijelom napravljeno od taloga kafe. Otpad od kafe će se sakupljati iz fabrika, barova, kafića i restorana širom grada, a zatim slati na reciklažu. Novo gorivo smanjuje štetne emisije za 10-15%. Ne nedostaje ga - stanovništvo Londona godišnje za sobom "ostavi" 200 hiljada tona kafe otpada.

Oslo ne zaostaje za Londonom: ljudi će tamo početi da putuju 2019. godine. A do 2025. Norveška planira potpuno zabraniti automobile s motorima s unutrašnjim sagorijevanjem. Električni autobus bez vozača će primiti 12 putnika i dostizat će brzinu od oko 20 km/h. Autobus možete pozvati pomoću posebne mobilne aplikacije. Vrijeme čekanja – ne više od 10 minuta.

Gradski autobusi budućnosti biće zeleni ne samo u smislu izvora goriva, već i u doslovnom smislu - na krovovima javnog prevoza biće bašte sa živim biljkama. Takav projekat već ima za cilj poboljšanje ekološke situacije u gradu i smanjenje štetnih emisija u zrak. Svaki vrt će biti izgrađen sa posebnim sistemom za navodnjavanje i uređen tako da biljke mogu izdržati stalno kretanje.

Možda uskoro više neće biti potrebe za kupovinom beskonačnih kupona i putnih karata - biće dovoljno nositi određeni odjevni predmet. U Berlinu, na primjer, koji su istovremeno propusnica za sve vrste prijevoza na godinu dana.

Za one koji nisu zadovoljni povoljnim javnim prevozom ili biciklima u gradovima, ubuduće će biti dostupni leteći taksiji. Uber će lansirati leteće taksije već 2020. u Teksasu i Dubaiju. Takav taksi će biti mala laka letjelica s električnim motorom. Kompanija planira da utiša avione kako bi se mogli koristiti unutar grada. Još jedna slična opcija prijevoza (također u Dubaiju) je. Putnički dron će moći da prevozi ljude manje od 100 kilograma, maksimalna brzina će mu biti 160 km/h, a moći će da bude u vazduhu ne više od 30 minuta i prevoziće putnike na maksimalnu udaljenost od 50 kilometara.

Voz

Vozovi će nastaviti da ubrzavaju, stvarajući jaku konkurenciju avionima. U Kini, između Pekinga i Šangaja, već su lansirani. Može da ubrza do 350 km/h i pređe razdaljinu od 1200 km za 4 sata i 28 minuta. Ovo je sat i po brže od ostalih vozova.

Ali Elon Musk je još 2013. predložio još više izgleda u poslovanju sa vozovima sa konceptom sistema vozova sa električnim motorom koji prolaze kroz cevovode niskog pritiska na vazdušnoj ili magnetnoj levitaciji. Vakumski voz će biti dva puta brži od aviona i tri puta od brzog voza, dostižući maksimalnu brzinu od 1.200 km/h. Hyperloop je već pokazao, izveo i do 310 kilometara na sat na probnoj stazi u Nevadi. Najbliža moguća ruta će povezivati ​​Abu Dhabi i Dubai 2020. godine.

Njemačka je također predstavila svoje - imaće sportsku opremu, plazma televizore i sobe za sastanke sa zvučnom izolacijom i tabletima (kao konkurencija - u Škotskoj). Dok se jedni koncentrišu na udobnost, drugi na tehnologiju: u Njemačkoj će se lansirati do 2021. Biće to ekološki prihvatljiv i potpuno tih putnički voz Coradia iLint - prvi dugolinijski voz u istoriji koji u atmosferu ispušta samo paru i vodeni kondenzat. Rezervoar za vodonik nalazi se na krovu voza i napaja gorivu ćeliju, koja zauzvrat proizvodi električnu energiju. Takav voz može neprekidno putovati 1000 km bez dopunjavanja goriva i dostići brzinu do 140 km/h.

I, naravno, vozovi budućnosti će voziti na energiju iz obnovljivih izvora. U Holandiji se vozovi već pokreću 100% vjetrom. Sat rada jedne vjetroturbine dovoljan je za putovanje vlakom od 192 km. Istovremeno, u Holandiji se nadaju da će do 2020. smanjiti količinu energije potrebne za prevoz jednog putnika za još 35%.

Avion

Čini se da su avioni najpoznatiji način prijevoza za moderne putnike, iako ne i ekološki najprihvatljiviji zbog previsoke emisije CO2. Međutim, već postoji avion koji leti na biogorivo: konkretno, Qantas avion je prvi let između Sjedinjenih Država i Australije koji koristi biogorivo proizvedeno od posebne sorte senfa. Avion je bio gorivo sa 24 tone biogoriva iz Brassica Carinata senfa. Prema Qantasu, ovo je smanjilo emisiju ugljičnog dioksida po letu za 18 tona u odnosu na korištenje konvencionalnog kerozina.

Za 10 godina, naša industrija će se transformisati, rekao je Denis Muhlenberg, izvršni direktor, predsjednik i predsjednik Boeinga. On predviđa proizvodnju raketa, svemirskih letjelica u niskoj orbiti i povećanje broja konvencionalnih putničkih aviona, ali kakvi god oni bili, Boeing će ih proizvoditi.

Govoreći na GeekWire samitu, Muhlenberg je rekao da u budućnosti više neće postojati jasna razlika između vazdušnog i svemirskog transporta, već integracija ovih načina prevoza koji će uključivati ​​lične vazdušne taksije, tradicionalne avione, nadzvučni transport i komercijalne svemirske letelice .

“Unutar jedne decenije, trebali biste vidjeti da svemirsko putovanje u niskoj orbiti postaje mnogo uobičajenije nego danas. Svemirski turizam, fabrike u svemiru... to su komponente ekosistema koji danas nastaje, a mi ćemo se aktivno uključiti u kreiranje transportnih sistema za omogućavanje pristupa ovim objektima.“

Boeingovo učešće u ovoj integrisanoj budućnosti fokusira se na svemirsku letjelicu CST-100 Starliner, koju kompanija namjerava uvesti u upotrebu za transport astronauta već sljedeće godine. “Možemo smatrati da je ovo naš prvi u budućem portfelju komercijalnih svemirskih letjelica proizvedenih uz naše komercijalne avione”, dodao je Muhlenberg.

Ako je to plan, početak njegove implementacije nije bio lak. Nedavna testiranja jednog od Starliner sistema su bila neuspješna, nakon čega je Boeing pomjerio naredna testiranja sa avgusta na kraj ove ili početak sljedeće godine. S obzirom na nedavnu nesreću lansirne rakete Sojuz, razvijači svemirskog transporta kao što su Boeing i SpaceX biće pod većim pritiskom da proizvedu funkcionalno efikasna i sigurna vozila za opsluživanje Međunarodne svemirske stanice (ISS).

Moguće je da će doći do povećanja zasićenosti vazdušnog prostora avionima i tada će biti potrebna razvijenija sredstva kontrole vazdušnog saobraćaja. Boeing već sarađuje s NASA-om i drugim kompanijama na projektu vrijednom 35 milijardi dolara za stvaranje takvog sistema sljedeće generacije za američki vazdušni prostor; ovaj sistem bi trebao biti gotov do 2030.

Ako Boeing želi postati glavni igrač u avio industriji, kompanija mora riješiti probleme sa svojim trenutnim proizvodima. Na primjer, ljetos je došlo do problema s nabavkom velikog broja Boeinga 737, koji zbog nedostatka motora nisu mogli biti poslani kupcima. Međutim, to nije uticalo na Boeingov finansijski učinak, koji je u drugom kvartalu izgledao dobro.

Kao lider u vazduhoplovnoj industriji, Boeing se suočava sa značajnom konkurencijom Airbusa (u vazduhu) i SpaceX-a (u svemiru). To ne sprječava Muhlenberga da sanja o svemirskom transportu: on je mnogo puta ponovio da će prvi ljudi koji će sletjeti na Mars to učiniti pomoću rakete koju je napravio Boeing.

web stranica: Na kraju ove napomene nalazi se link na članak o uspjehu avio sektora u drugom kvartalu 2018. Sveukupno, sektor je povećao prihod za 7,6% u odnosu na prethodnu godinu u kvartalu, uključujući: Lockheed Martin - 13,4 milijarde dolara, rast od 23,5%, Airbus - 17,16 dolara, rast od 8% (zahvaljujući uspjehu A320 neo), 24,26 dolara, do 6% . Napominje se da, uz izvještaje o uspjehu, kompanije u industriji izražavaju zabrinutost zbog trgovinskih ratova koji se odvijaju, na koje je zrakoplovni sektor posebno osjetljiv zbog globalne prirode lanaca nabavke karakterističnih za industriju.

Ured Boeinga u Chicagu (fotografija sa web stranice kompanije)

Uvod
1. Istorijsko istraživanje problematike
2. Obećavajući motori budućnosti
3. Izgledi za privatne kompanije u vazduhoplovstvu
Zaključak
Spisak korišćene literature

UVOD

Zahvaljujući razvoju tehnologije u svijetu, život je počeo da se kreće ubrzanim tempom. Sada se tehnologija uvelike razvila - čak su i kompjuteri našeg vremena, u poređenju sa mašinama od prije 20-30 godina, postali toliko moćniji da je teško povjerovati. U relativno kratkom vremenu, tehnologija je evoluirala do nivoa koje nismo mogli ni zamisliti.

Zahvaljujući razvoju informacionih i drugih tehnologija, velike promjene su se dogodile iu drugim oblastima. Na primjer, avijacija, ako pogledate kako je bila prije i sada, velika je razlika, postala je složenija, moćnija i sigurnija za letove.

Danas se tehnologije razvijaju u pravcu vazdušnog transporta. Govoreći o svemirskom transportu, pretpostavljam da ćemo uskoro početi pomno proučavati svemir leteći na velike svemirske udaljenosti.

Svrha rada je da se razmotri pitanje – kakva je budućnost vazdušnog saobraćaja?
S tim u vezi postavljaju se sljedeći zadaci u radu:

• izvršiti istorijska istraživanja o ovom pitanju;
• razmotriti obećavajuće motore budućnosti;
• proučavati izglede privatnih kompanija u sektoru vazduhoplovstva.

1. ISTORIJSKA ISTRAŽIVANJA BROJA

Prvi put je progresivno čovječanstvo povjerovalo u stvarnost bijega u daleke svjetove krajem 19. vijeka. Tada je postalo jasno da ako letelici dobije brzinu potrebnu da savlada gravitaciju i zadrži je dovoljno vremena, ona će moći da izađe izvan Zemljine atmosfere i da se učvrsti u orbiti.

4. oktobra 1957. započela je nova, odnosno prva era u istraživanju svemira - lansiranje prvog veštačkog satelita Zemlje, Sputnjik-1 (slika 3), pomoću rakete R-7 (slika 1,2), dizajniran pod vodstvom Sergeja Koroljeva. Prvi satelit je bio mikroskopski, prečnika nešto više od pola metra i težak samo 83 kg. Završio je punu revoluciju oko Zemlje za 96 minuta.

Samo mesec dana nakon lansiranja Sputnjika 1, prva životinja, pas Lajka, otišla je u orbitu na drugom veštačkom Zemljinom satelitu (slika 4). Njen cilj je bio da testira opstanak živih bića u uslovima svemirskog leta. Lansiranje i ubacivanje satelita u orbitu bili su uspješni, ali je nakon četiri orbite oko Zemlje, zbog greške u proračunima, temperatura unutar uređaja prekomjerno porasla, a Laika je umrla. Sam satelit se rotirao u svemiru još 5 mjeseci, a zatim je izgubio brzinu i izgorio u gustim slojevima atmosfere.

Laika je prva životinja lansirana u Zemljinu orbitu (slika 4)

Prvi čupavi kosmonauti koji su radosnim lajanjem pozdravili svoje "pošiljaoce" po povratku bili su Belka i Strelka (slika 5), ​​koji su petom satelitom u avgustu 1960. krenuli u osvajanje nebesa. Njihov let je trajao nešto više od jednog dana, a za to vreme psi su uspeli da oblete planetu 17 puta. Kao rezultat lansiranja, sama svemirska letjelica je također finalizirana i konačno odobrena - za samo 8 mjeseci prva osoba će otići u svemir u sličnom aparatu.

Belka i Strelka(Slika 5)

Dan 12. aprila 1961. godine, prva osoba koja je osvojila svemir - Jurij Gagarin na svemirskom brodu Vostok-1. Treba napomenuti da su uslovi leta bili daleko od onih koji se sada nude svemirskim turistima: Gagarin je doživio osam do deseterostruka preopterećenja, postojao je period kada se brod bukvalno prevrtao, a iza prozora je gorjela koža i metal se topljenje.

Jurij Gagarin (slika 6)

Nakon Gagarinovog leta, značajne prekretnice u istoriji istraživanja svemira padale su jedna za drugom: završen je prvi grupni let u svemir (slika 8), zatim je u svemir otišla prva žena kosmonaut Valentina Tereškova (1963) (slika 7), Prvi let je obavljen svemirskim brodom sa više sedišta, Aleksej Leonov (Sl. 10) je postao prva osoba koja je izvela svemirsku šetnju (1965). Konačno, 21. jula 1969. prvi čovjek je sletio na Mjesec (sl. 9)

Prva definicija vazduhoplovnog inženjerstva pojavila se 1958. Definicija je ujedinila Zemljinu atmosferu i svemir u jednu sferu i kombinovala oba pojma: avion (aero) i svemirski brod (svemir). Kao odgovor na SSSR-ovo prvo lansiranje prvog Zemljinog satelita u svemir 4. oktobra 1957. godine, američki avio-inženjeri lansirali su prvi američki satelit 31. januara 1958. godine.

Radi praktičnosti, svemirske letjelice (SC) podijeljene su u 3 generacije

PRVA GENERACIJA

Prvom generacijom treba smatrati sovjetski "Vostok" i američki "Merkur". Morali su riješiti samo jedan problem: dokazati da se čovjek može staviti u nisku orbitu Zemlje, da je moguće živjeti u svemiru i da se na Zemlju može vratiti živ i zdrav.

VOSTOK SPACESHIP

Trostepeno lansirno vozilo sastoji se od četiri bočna bloka (I stepen) koji se nalaze oko centralnog bloka (II stepen). Treći stepen rakete postavljen je iznad centralnog bloka. Svaka od jedinica prvog stepena bila je opremljena četvorokomornim mlaznim motorom na tečno gorivo RD-107, a druga faza je opremljena četvorokomornim mlaznim motorom RD-108. Treća faza je bila opremljena jednokomornim tečnim mlaznim motorom sa četiri upravljačke mlaznice.

Vostok lansirno vozilo
1 — oklop za glavu;
2 — nosivost;
3 — rezervoar za kiseonik;
4 — ekran; 5 - rezervoar za kerozin;
6 — kontrolna mlaznica;
7—raketni motor na tečnost (LPRE);
8 - prelazna rešetka;
9 - reflektor;
10 — odeljak za instrumente centralne jedinice;
11 i 12 - opcije glavne jedinice
(od Luna-1 AMS i Luna-3 AMS, respektivno).

Svemirski brod Vostok sastojao se od modula za spuštanje i odeljka za instrumente koji su međusobno povezani. Težina broda je oko 5 tona.
Vozilo za spuštanje (kabina za posadu) napravljeno je u obliku lopte prečnika 2,3 m. U vozilo za spuštanje ugrađeno je sedište astronauta, uređaji za upravljanje i sistem za održavanje života. Sjedište je postavljeno tako da je preopterećenje koje se javlja prilikom polijetanja i slijetanja najmanje utjecalo na astronauta.

Kapsula nakon sletanja (Slika 14)

DRUGA GENERACIJA

Glavni zadatak druge generacije je razvoj sistema za brodove narednih generacija.
Sistem sletanja je razrađen na Voshodu. Napuštanje sistema za izbacivanje omogućilo je povećanje njegovog kapaciteta bez veće prerade broda.

VOSKHOD SPACESHIP

Svemirski brod "Voskhod-2" (slika 15)

Zadaci svemirskih letova se proširuju i svemirski brodovi se u skladu s tim unapređuju. 12. oktobra 1964. tri osobe su odmah otišle u svemir na svemirskom brodu Voskhod: V. M. Komarov (komandant broda), K. P. Feoktistov (sada doktor fizičko-matematičkih nauka) i B. B. Egorov (doktor).

Svemirski brod "Voskhod-1" (slika 16)

Novi brod se značajno razlikovao od brodova serije Vostok. Mogao je da primi tri astronauta i imao je sistem mekog sletanja. Voskhod 2 imao je vazdušnu komoru za izlazak broda u svemir.
Let svemirske letelice Voskhod-2 obavljen je 18. marta 1965. Nakon što je letelica ušla u orbitu, otvorena je komora vazdušne komore. Komora zračne komore se odvijala s vanjske strane kabine, formirajući cilindar koji je mogao primiti osobu u svemirskom odijelu.

Svemirski brod Voskhod-2 i dijagram vazdušne komore na brodu

1,4,9, 11 - antene;

2 - televizijska kamera;

3 — cilindri sa komprimovanim vazduhom i kiseonikom;

5 - televizijska kamera;

6 - prolaz prije punjenja;

7 — vozilo za spuštanje;

8 — agregatni odjeljak;

10 — motor kočionog sistema;

A - punjenje vazdušne komore vazduhom;

B - astronaut izlazi iz vazdušne komore (otvor je otvoren);

B — ispuštanje vazduha iz vazdušne komore napolje (otvor je zatvoren);

G — astronaut izlazi u svemir sa otvorenim vanjskim poklopcem;

D - odvajanje vazdušne komore od kabine.

TREĆA GENERACIJA

Svemirske letjelice "Sojuz" i "Apolo" - ovi brodovi su bili namijenjeni za let na Mjesec i, shodno tome, mogli su ući u Zemljinu atmosferu drugom izlaznom brzinom.

SOYUZ SPACESHIP

svemirski brod Sojuz (slika 17)

Svemirski brod Sojuz sastoji se od orbitalnog odjeljka, modula za spuštanje i odjeljka za instrumente.
Sedišta astronauta nalaze se u kabini vozila za spuštanje. Oblik sjedišta olakšava izdržavanje preopterećenja koja nastaju prilikom polijetanja i slijetanja. Poseban amortizer ublažava udarce koji nastaju prilikom sletanja.
Sojuz ima dva autonomna operativna sistema za održavanje života: sistem za održavanje života u kabini i sistem za održavanje života u svemirskom odijelu.

Nosilac Sojuz

Lansirana težina, t - 300
Težina nosivosti, kg
"Sojuz" - 6800
"Napredak" - 7020
Potisak motora, kN
Faza I - 4000
II faza - 940
III stepen - 294
Maksimalna brzina, m/s 8000

1—sistem za hitno spašavanje (ASS);
2 — akceleratori praha;
3 - brod Sojuz;
4 — stabilizirajuće klapne;
5 i 6 — rezervoari za gorivo III stepena;
7 — motor III stepena;
8 - rešetka između faza II i III;
9 — rezervoar sa oksidantom prve faze;
10 — rezervoar sa oksidantom prve faze;
11 i 12—rezervoari sa gorivom I stepena;
13 — rezervoar sa tečnim azotom;
14 — motor prvog stepena;
15 — motor stepena II;
16 — kontrolna komora;
7 — vazdušno kormilo.

Nosilac Sojuz (Slika 18)

Svemirska letjelica Soyuz T nastala je na osnovu svemirske letjelice Soyuz. Sojuz T-2 je prvi put lansiran u orbitu u junu 1980. Nova letelica je kreirana uzimajući u obzir iskustvo u razvoju i radu svemirske letelice Sojuz. Lansirna težina broda je 6850 kg. Procijenjeno trajanje autonomnog leta je 4 dana, au sklopu orbitalnog kompleksa 120 dana.

Opcije glavne jedinice (Slika 19)

I - sa brodom Voskhod-2;

II—sa svemirskim brodom Sojuz-5;

III - sa svemirskim brodom Sojuz-12;

IV - sa svemirskim brodom Sojuz-19

GRANA: TERETNI BRODOVI

Prilikom razvoja orbitalnih stanica druge generacije (stanice su dizajnirane za dopunu potrošnog materijala tokom leta), postavilo se pitanje isporuke tereta na orbitalne stanice. U tu svrhu razvili smo brod Progress.

TERETNI BROD "PROGRESS"

Pristajanje teretnog broda Progres M-27M sa ISS (Sl. 19)

"Progres" je serija transportnih bespilotnih teretnih svemirskih letelica (TGV), lansiranih u orbitu pomoću rakete-nosača Sojuz. Razvijen u SSSR-u za snabdevanje orbitalnih stanica.
Razvoj novog vozila baziranog na svemirskom brodu Sojuz pod šifrom 7K-TG započeo je 1973. godine. Prva raketa Progress ušla je u orbitu 20. januara 1978. godine.

Programer i proizvođač porodice brodova Progress od 1970-ih do danas je Energia Rocket and Space Corporation.

Transportni teretni brod "Progres M1-10" (sl. 20)

Prvi teretni brod Progres-1 porinut je na orbitalnu stanicu Saljut-6 20. januara 1978. godine. Napredak operacije pratili su Centar za kontrolu letenja i kosmonauti Jurij Romanenko i Georgij Grečko, koji su se nalazili na stanici Saljut-6. 22. januara, brod je automatski usidren sa stanicom.

GRANA: PONOVNE UPOTREBE

Odvojiću ovu vrstu broda u granu. Budući da su alternativa orbitalnim stanicama.

"SVEMIRSKI BROD"

Spejs šatl je transportna letelica za višekratnu upotrebu. Podrazumijevalo se da će šatlovi „juriti kao šatlovi“ između niske Zemljine orbite i Zemlje, isporučujući teret u oba smjera.

Space shuttle nakon slijetanja (slika 21)

Program spejs šatla razvili su Sjevernoamerički Rockwell i grupa povezanih izvođača u ime NASA-e od 1971. godine. Radovi na razvoju i razvoju obavljeni su u okviru zajedničkog programa NASA-e i Ratnog vazduhoplovstva. Izgrađeno je ukupno pet šatlova (dva su poginula u katastrofama) i jedan prototip. Letovi u svemir vršeni su od 12. aprila 1981. do 21. jula 2011. godine.

Space shuttle pri lansiranju (slika 22)

Godine 1985. NASA je planirala da će do 1990. godine biti 24 lansiranja godišnje, a svaka letjelica će izvršiti do 100 letova u svemir. U praksi su se mnogo manje koristile - za 30 godina rada izvršeno je 135 lansiranja (uključujući dvije katastrofe).

Uzlet šatla na ISS

Dva sjedišta NASA-e su se 30. oktobra 1968. obratila američkim svemirskim kompanijama s prijedlogom da istraže mogućnost stvaranja svemirskog sistema za višekratnu upotrebu, koji je trebao smanjiti troškove svemirske agencije podložne intenzivnoj upotrebi.

Space shuttle "Buran" (sl. 23)

Odlučeno je da se insistira na stvaranju šatla, ali da se on predstavi ne kao transportni brod za sklapanje i servisiranje svemirske stanice, već kao sistem sposoban da ostvari profit i nadoknadi ulaganja komercijalnim lansiranjem satelita u orbitu.

2. MOTORI BUDUĆNOSTI OBEĆAVANJE

Moderni raketni motori dobro obavljaju posao lansiranja opreme u orbitu, ali su potpuno neprikladni za dugotrajna svemirska putovanja. Stoga već decenijama naučnici rade na stvaranju alternativnih svemirskih motora koji bi mogli ubrzati brodove do rekordnih brzina. Razmotrimo glavne ideje motora iz ove oblasti.

EmDrive

EmDrive motor (slika 24)

EmDrive (Electro Magnetic Drive) koristi elektromagnetne mikrotalasne šupljine da direktno pretvara energiju u potisak bez potrebe za gorivom. Dizajn je u obliku metalne kante, zatvoren na oba kraja. Unutar ove kante je magnetron koji emituje elektromagnetne talase.

Dijagram rada motora EmDrive (Slika 25)

Koncept EmDrive, koji je prvi predložila britanska istraživačka kompanija, većina naučne zajednice odbacila je kao kršenje zakona fizike, uključujući zakon održanja momenta.

Vajt je predložio da potisak EmDrive generiše virtuelne čestice u kvantnom vakuumu koje se ponašaju kao joni goriva u magnetohidrodinamičkim pogonskim sistemima, izvlačeći "gorivo" iz same tkanine prostor-vremena i eliminišući potrebu za korišćenjem goriva. Iako su mnogi naučnici kritizirali Whiteov teorijski model, drugi vjeruju da on barem pokazuje udesno

Fizika je eksperimentalna nauka, a činjenica da EmDrive radi potvrđena je u laboratoriji, ali je priroda uočenog potiska još uvijek nejasna.

Test motora EmDrive

S obzirom na prednosti EM Drive-a, nije teško shvatiti zašto ljudi žele da ga vide na djelu. Teoretski, mogao bi proizvesti dovoljno potiska da stigne do Mjeseca za četiri sata, Marsa za 70 dana i Plutona za 18 mjeseci, sve bez kapi goriva. Nažalost, ovaj pogonski sistem je zasnovan na principima koji krše zakon održanja impulsa.

Izvještaj također potvrđuje potrebu za daljim testiranjem kako bi se isključili drugi mogući uzroci. A ako se mogu isključiti i vanjski uzroci, budući testovi će imati za cilj poboljšanje performansi EM Drive-a.

Gradijent raspodjele temperature na površini (Slika 26)

Povrh svega ovoga, IB Times napominje da je post doktora sadržavao informacije iz odlomka iz članka:
“Podaci iz testova naprijed, nazad i nultog potiska u TM212 modu na manje od 8106 mm Hg. Art. pokazao da sistem konstantno pokazuje potisak sa faktorom snage od 1,2 +/- 0,1 mN/kW.”

Solarno jedro

Solarno jedro (slika 27)

Planetary Society je pokrenuo projekat pod nazivom LightSail kako bi istražio mogućnost razvoja svemirske letjelice koja se u potpunosti pokreće solarnom energijom i ubrzava isključivo sunčevom svjetlošću.

Problem je, međutim, što je svjetlosni pritisak izuzetno nizak i opada s povećanjem udaljenosti od izvora. Stoga, da bi bilo efikasno, takvo jedro mora imati vrlo malu težinu i vrlo veliku površinu.

Nakon nekoliko neuspješnih pokušaja, program LightSail 1 uspješno je završio probno lansiranje i postavljanje solarnog jedra 2015. godine. Planirano je da nova verzija solarnog jedra, LightSail 2, bude lansirana u Zemljinu orbitu na raketi SpaceX Falcon Heavy 2018.

Električno jedro

Sunce emituje ne samo fotone, već i električno nabijene čestice materije: elektrone, protone i ione. Svi oni formiraju takozvani solarni vetar, koji svake sekunde odnese oko milion tona materije sa površine zvezde.
Sunčev vetar putuje milijarde kilometara i odgovoran je za neke prirodne pojave na našoj planeti.
Sunčev vjetar, kao i zračni vjetar, sasvim je pogodan za putovanja, samo ga treba natjerati da dune u jedra. Projekt električnog jedra koji je 2006. godine kreirao finski naučnik Pekka Janhunen. Ovaj motor se sastoji od nekoliko dugih tankih kablova, sličnih žbicama točka bez naplatka.

Princip rada električnog jedra (slika 28)

Princip na kojem radi HERTS je razmjena impulsa između niza dugih žica pod naponom i protona solarnog vjetra, koji radijalno teku od Sunca brzinom od 300 do 700 km/s. Visokonaponske pozitivno nabijene žice orijentirane prema protoku sunčevog vjetra reflektiraju strujne protone, što rezultira reaktivnom silom u žicama - također usmjerenim radijalno od Sunca. Tokom mjeseci, ova mala sila će ubrzati letjelicu do gigantskih brzina - oko 100-150 km/s (od 20 do 30 AJ godišnje).

Jonski motor

Jonski motor (slika 29)

Tok nabijenih čestica materije, odnosno jona, ne emituju samo zvijezde. Ionizovani gas se može stvoriti i veštački. Normalno, čestice plina su električno neutralne, ali kada njegovi atomi ili molekuli izgube elektrone, postaju ioni. U svojoj ukupnoj masi, takav plin još uvijek nema električni naboj, ali njegove pojedinačne čestice postaju nabijene, što znači da se mogu kretati u magnetskom polju.

U ionskom motoru, plemeniti plin se jonizuje strujom visokoenergetskih elektrona. Oni izbacuju elektrone iz atoma i oni dobijaju pozitivan naboj. Rezultirajući ioni se zatim ubrzavaju u elektrostatičkom polju do brzina reda veličine 200 km/s, što je 50 puta veće od brzine strujanja plina iz kemijskih mlaznih motora. Međutim, moderni jonski motori imaju vrlo mali potisak - oko 50-100 milinwtona. Takav motor ne bi mogao ni da se pomeri sa stola. Ali ima ozbiljnu prednost.

Visok specifični impuls omogućava značajno smanjenje potrošnje goriva u motoru. Za jonizaciju gasa koristi se energija dobijena iz solarnih panela, tako da jonski motor može da radi veoma dugo - do tri godine bez prekida. U tom periodu imaće vremena da ubrza svemirski brod do brzina o kojima hemijski motori nisu ni sanjali.

Jonski motori su već više puta lutali prostranstvima Sunčevog sistema u sklopu raznih misija, ali obično kao pomoćne, a ne kao glavne.

Nedavna ispitivanja akceleratora X3 (vrsta Holovog potisnika) pokazala su da je instalacija sposobna da radi na više od 100 kW snage i da generiše 5,4 njutna sile, što je trenutno najveća efikasnost za bilo koji potisnik jonske plazme.

Fusion motor

Fusion motor (slika 30)

Ljudi pokušavaju ukrotiti energiju termonuklearne fuzije još od sredine 20. vijeka, ali do sada to nisu uspjeli. Ipak, kontrolirana termonuklearna fuzija je i dalje vrlo atraktivna, jer je izvor ogromne energije dobivene iz vrlo jeftinog goriva - izotopa helijuma i vodonika.

Nuklearna fuzija se događa kada se dva atoma vodika sudare i stvaraju veći atom helija-4, koji u tom procesu emituje energiju.

Sinteza se može dogoditi samo u izuzetno vrućoj sredini, čija se temperatura mjeri u milionima stepeni. Zvijezde, napravljene od plazme, jedini su prirodni objekti koji su dovoljno topli da proizvedu reakcije nuklearne fuzije. Plazma, koja se često naziva četvrto stanje materije, je jonizovani gas koji se sastoji od atoma kojima je oduzeto nekoliko elektrona. Reakcija fuzije je odgovorna za stvaranje 85% sunčeve energije.

Visoka razina topline potrebna za stvaranje ove vrste plazme znači da ona ne može biti sadržana u posudi bilo koje nama poznate tvari. Međutim, plazma je dobar provodnik električne energije, što joj omogućava da bude zadržana, kontrolisana i ubrzana magnetnim poljem.

Fuzijski motor može imati specifični impuls 300 puta veći od konvencionalnih hemijskih motora. Tipični hemijski raketni motor ima puls od približno 1300 sekundi, što znači da motor proizvodi 1 kilogram potiska na 1 kilogram goriva u 1300 sekundi. Fuzijska raketa može imati impuls od 500.000 sekundi.

Trenutno postoji nekoliko dizajna mlaznog motora koji se pokreće termonuklearnom fuzijskom energijom. Termonuklearni reaktor u takvom motoru će biti cilindrična komora bez pritiska, dužine 100-300 metara i prečnika 1-3 metra. Komora mora biti opskrbljena gorivom u obliku visokotemperaturne plazme, koja pod dovoljnim pritiskom ulazi u reakciju nuklearne fuzije. Zavojnice magnetnog sistema smještene oko komore moraju spriječiti ovu plazmu da dođe u kontakt sa opremom.

Termonuklearna reakciona zona nalazi se duž ose takvog cilindra. Uz pomoć magnetnih polja, ekstremno vruća plazma struji kroz mlaznicu reaktora, stvarajući ogroman potisak, višestruko veći nego kod hemijskih motora.

Motor antimaterije

Sva materija oko nas sastoji se od fermiona - elementarnih čestica sa polucijelim spinom. To su, na primjer, kvarkovi, koji čine protone i neutrone u atomskim jezgrama, kao i elektrone. Štaviše, svaki fermion ima svoju antičesticu. Za elektron je ovo pozitron, za kvark je antikvark.

Antičestice imaju istu masu i isti spin kao i njihovi obični „drugovi“, razlikuju se u predznaku svih ostalih kvantnih parametara. Teoretski, antičestice su sposobne stvarati antimateriju, ali do sada antimaterija nije otkrivena nigdje u Univerzumu. Za fundamentalnu nauku, veliko je pitanje zašto je nema.
Ali u laboratorijskim uslovima moguće je dobiti određenu količinu antimaterije. Na primjer, nedavno je proveden eksperiment za poređenje svojstava protona i antiprotona koji su pohranjeni u magnetnoj zamci.

Kada se antimaterija i obična materija sretnu, dolazi do procesa međusobnog uništenja, praćenog naletom kolosalne energije. Shodno tome, postoji želja da se ova energija iskoristi za svemirska putovanja stvaranjem fotonskog motora, sličnog solarnom jedru, samo što će u tom slučaju svjetlost biti generirana iz unutrašnjeg izvora.

3. PERSPEKTIVE PRIVATNIH PREDUZEĆA

U ZRAČNOM SMJERU

Posljednjih godina vladine svemirske agencije širom svijeta izgubile su svoj monopol na misije izvan Zemlje. Uspješna lansiranja privatnih aviona u orbitu ili suborbitalni prostor se sve češće dešavaju. Želio bih govoriti o izgledima privatnih kompanija na primjeru SpaceX-a.

SpaceX

SpaceX je kompanija koju je 2002. godine osnovao Elon Musk. Glavni cilj SpaceX-a je smanjiti troškove svemirskih letova i otvoriti put kolonizaciji Marsa.

Kompanija je razvila lansirne rakete Falcon 1 i Falcon 9, sa ciljem od samog početka da ih učini za višekratnu upotrebu, i svemirsku letjelicu Dragon (koju je u orbitu lansirao isti Falcon 9), dizajniranu da opskrbi Međunarodnu svemirsku stanicu. Putnička verzija svemirske letjelice Dragon V2 za transport astronauta na ISS je u završnoj fazi razvoja.

SpaceX je uspješno razvio i lansirao u svemir lagane rakete Falcon 1 i Falcon 9 srednjeg dometa; Lansirna raketa Falcon Heavy je u razvoju, a prvo lansiranje planirano je za januar 2018.

Falcon 1

Falcon 1 (Slika 31)

Prvo lansiranje SpaceX rakete dogodilo se 24. marta 2006. godine. Svemirska letjelica Falcon 1 bila je duga 21,7 metara i imala je lansirnu težinu od 38.555 kilograma, od čega je 670 kg nosivost. Međutim, lansiranje je završilo neuspjehom čak iu fazi rada prve faze.

Drugo i treće lansiranje rakete Falcon 1 također su bile neuspješne za SpaceX. Štaviše, u potonjem slučaju, letjelica je već nosila teret: jedan američki vojni satelit, dva malezijska komercijalna mikrosatelita, kao i pepeo mrtvih za sahranu u svemiru.

Investitori koji su gledali ambicioznu kompaniju izgubili su interesovanje za nju, a lična sredstva Elona Maska su brzo nestajala.

A onda je Musk odlučio da ide all-in. Bukvalno dva mjeseca nakon trećeg pada Falcona 1, 28. septembra 2008. godine, izvršeno je četvrto lansiranje rakete, koje se pokazalo uspješnim. Istovremeno, sam direktor SpaceX-a tvrdi da bi kompanija prestala da postoji ako ovo lansiranje ne bi uspjelo.

Lansirno vozilo Falcon 1

Falcon 9

Falcon 9 raketa-nosač (slika 32)

Ova lansirna raketa prvi put je otišla u orbitu 4. juna 2010. godine. Trenutno je izvršeno 18 lansiranja Falcona 9, sva su uspješna.

Falcon 9 je porodica teških lansirnih vozila za jednokratnu i djelomično višekratnu upotrebu serije Falcon američke kompanije SpaceX. Falcon 9 se sastoji od dva stepena i koristi RP-1 kerozin (gorivo) i tečni kiseonik (oksidator) kao pogonske komponente. Broj "9" u nazivu označava broj Merlin tečnih raketnih motora instaliranih na prvom stepenu rakete-nosača.

Nosilica je prošla kroz dvije značajne modifikacije od svog prvog lansiranja.

Falcon 9 v1.0, lansiran pet puta od 2010. do 2013.,
Falcon 9 v1.1, koji ga je zamijenio, završio je 15 lansiranja; njegova upotreba je završena u januaru 2016.
Falcon 9 Full Thrust (FT), najnovija verzija, prvi put lansirana u decembru 2015. godine, koristi super hlađene pogonske komponente i maksimalni potisak motora za povećanje performansi lansirne rakete za 30%.

Falcon 9 v1.1 (Slika 33)

Prvi stepen Falcona 9 može se ponovo koristiti, opremljen opremom za njegovo vraćanje i vertikalno slijetanje na sletnu rampu ili autonomni svemirski brod dron. I ako prva lansiranja rakete Falcon 9 nisu podrazumijevala njenu ponovnu upotrebu, sada je SpaceX postupno počeo razvijati tehnologiju za ponovno korištenje prve faze rakete. Ali upravo taj dio je najskuplja stavka rashoda prilikom lansiranja u svemir.

Lansiranje i slijetanje prve faze Falcona 9

Dana 22. decembra 2015. godine, nakon lansiranja 11 Orbcomm-G2 satelita u orbitu, prvi stepen rakete-nosača Falcon 9 FT je po prvi put uspješno sletio na podlogu Landing Zone.

Dana 8. aprila 2016. godine, u sklopu misije SpaceX CRS-8, prvi stepen rakete Falcon 9 FT uspješno je sletio na offshore platformu Off Course I Still Love You po prvi put u istoriji raketiranja.
Dana 30. marta 2017. godine ista bina je, nakon održavanja, ponovo pokrenuta u sklopu misije SES-10 i ponovo uspješno sletjela na podmorsku platformu.

Falcon 9 se koristi za lansiranje geostacionarnih komercijalnih komunikacijskih satelita, znanstveno-istraživačkih svemirskih letjelica, teretne svemirske letjelice Dragon u sklopu programa Commercial Resupply Services za opskrbu Međunarodne svemirske stanice, a koristit će se i za lansiranje njegove verzije s posadom Dragon V2.

Falcon Heavy

Falcon Heavy (slika 34)

SpaceX trenutno razvija svemirski brod Falcon Heavy, koji će postati najmoćnije lansirno vozilo u istoriji. Sa lansirnom težinom od 1463 tone, moći će da nosi do 53 tone korisnog tereta. Očekuje se da će uz pomoć ovih raketa SpaceX izvršiti svoje misije na Mars.

Od 2017. godine, SpaceX-ova raketa Falcon Heavy je najmoćnija raketa na svijetu, sposobna lansirati u svemir najmanje dvostruko više korisnog tereta od bilo koje postojeće svemirske lansirne rakete. Raketa je posebno dizajnirana za nastavak letova s ​​ljudskom posadom na Mjesec, kao i za izvođenje prvih letova na Mars.

Raketa je sposobna da lansira više od 54 metričke tone (119.000 funti) u orbitu, što je maseni ekvivalent aviona Boeing 737 sa putnicima, posadom, prtljagom i gorivom. Falcon Heavy će biti u stanju da lansira do 22,2 metričke tone u geotransfer orbitu, a moći će da pošalje oko 13,6 tona na Mars.
Falcon Heavy može podići više od dvostruko veće nosivosti od najmoćnijeg operativnog lansirnog vozila United Launch Alliance (ULA), Delta IV Heavy.

Lansiranje lansirne rakete i sletanje njenih stepenica

Prva faza, zajedno sa svojim pojačivačima, čini moćan paket od 27 raketnih motora koji zajedno stvaraju više od 5 miliona funti potiska pri poletanju, što je ekvivalentno otprilike osamnaest aviona Boeing 747.
Na vrhu prve etape nalazi se posebna srednja struktura (međustepena) u kojoj se nalaze motori drugog stepena i posebna oprema za otpuštanje.

Prvi stepen rakete Falcon Heavy ima sistem za višekratnu upotrebu za kontrolisano vraćanje i sletanje prvog stepena i njegovih bočnih pojačivača na tri različita mesta za sletanje.

Uzimajući u obzir činjenicu da će za povratak prve faze na mjesto slijetanja biti potrebno smanjiti masu lansiranog korisnog tereta, s tim u vezi, najvjerovatnije će se gotovo sva njegova slijetanja izvršiti na plutajućoj platformi autonomne svemirske luke. drone ship. No, bočni pojačivači će se, naprotiv, vratiti na mjesto lansiranja i mjesta slijetanja.

Druga faza je potpuno ista kao kod rakete-nosača Falcon 9. Opremljena je jednim Merlin 1D Vacuum motorom, koji je dizajniran da gori oko šest minuta i proizvodi 934 kN potiska, može se isključiti i ponovo pokrenuti nekoliko vremena koliko je potrebno za isporuku različitih tereta na različite orbite.

zmaj

Dragon shuttle (Slika 35)

Dragon je privatna svemirska letjelica za višekratnu upotrebu kompanije SpaceX, razvijena za NASA-u u okviru programa Commercial Orbital Transportation Services (COTS), dizajnirana da isporuči i vrati korisni teret i, na kraju, ljude na Međunarodnu svemirsku stanicu. Može isporučiti do 3.310 kilograma korisnog tereta u orbitu i odatle izvući do 2.500 kg.

Potreba za novim teretnim brodovima pojavila se u Sjedinjenim Državama zbog prestanka letova šatlova.

Od 2017. i od 2012. Dragon je jedina u svijetu operativna teretna svemirska letjelica koja se može vratiti na Zemlju.

SpaceX je započeo razvoj svemirske letjelice Dragon krajem 2004.

Dragon je postao prva privatna svemirska letjelica koja je pristala na Međunarodnu svemirsku stanicu

Prema ugovoru zaključenom između NASA-e i SpaceX-a u okviru programa Commercial Resupply Services, potonji je trebao izvršiti 12 redovnih misija na ISS, ali je NASA u martu 2015. odlučila produžiti ugovor za još tri misije u 2017. godini. Iznos ugovora sa NASA-om je oko 1,6 milijardi dolara (povećan na oko 2 milijarde nakon produženja).

Dragon V2

Dragon V2 (Slika 36)

Dragon V2 je nova, poboljšana verzija SpaceX-ovog Dragon space shuttlea, koju je razvila NASA u okviru programa Commercial Crew Development (CCDev), dizajniran za prevoz ljudi do Međunarodne svemirske stanice i povratak na Zemlju. U orbitu će ga lansirati raketa-nosač Falcon 9 iz Launch Complex LC-39A u svemirskom centru Kennedy. Putničku verziju svemirske letjelice Dragon je 30. maja 2014. godine predstavio Elon Musk.

Dragon V2 iznutra (Slika 37)

Dragon V2 je napredna verzija Dragon vozila za višekratnu upotrebu, koja će omogućiti posadi da otputuje na ISS i vrati se na Zemlju uz punu kontrolu slijetanja. Kapsula Dragon V2 moći će da primi do sedam astronauta istovremeno. Za razliku od kargo verzije, on će samostalno pristati na ISS, bez korištenja manipulatora stanice. Cijena leta po astronautu iznosit će 20 miliona dolara.

Dragon V2 animacija leta

Prvobitno, u maju 2014. godine, planirano je kontrolisano sletanje na motore (padobranska šema kao rezerva), podrška za meko sletanje. Prema riječima programera, zahvaljujući SuperDraco motorima, uređaj je u stanju sletjeti gotovo bilo gdje s preciznošću helikoptera, a mogućnost kontroliranog slijetanja je zadržana ako 2 od 8 motora pokvare. U slučaju kvara motora, sletanje se vrši pomoću padobrana. SuperDraco su prvi motori u svemirskoj industriji koji se mogu proizvesti korištenjem tehnologije 3D printanja. Naknadno je odlučeno da u prvim letovima brod sleti u okean pomoću padobrana, a slijetanje na tlo pomoću motora koristi se u budućim letovima nakon završetka procesa certifikacije.

Spejs šatl Dragon V2 zvanično je predstavljen u proleće 2014. Trenutno su u toku njegova tehnička testiranja i lansiranja, ali ne u punom režimu.

Dragon V2 testovi

Spejs šatl Red Dragon uskoro bi mogao postati nastavak linije Dragon. Biće kreiran direktno za misiju na Mars. Međutim, detalji ovog projekta još uvijek su nepoznati široj javnosti.

Big Falcon Rocket

Big Falcon raketa (slika 38)

Big Falcon Rocket je naziv za univerzalni transportni sistem koji se sastoji od višekratne superteške rakete i broda koji može primiti do stotinu ljudi. Prema Musku, takav paket se može koristiti ne samo za misije na Mars i Mjesec, već i za isporuku tereta na ISS. A uz pomoć BFR-a biće moguće dopremati ljude sa jedne tačke sveta na drugu
biće sposoban da lansira do 150 tona korisnog tereta u nisku referentnu orbitu.

Big Falcon raketa u svemiru (slika 39)

Prva faza nosača biće opremljena sa 31 motorom Raptor. Prema riječima čelnika SpaceX-a, BFR bi u budućnosti mogao zamijeniti sve postojeće rakete koje proizvodi kompanija, jer će postati univerzalno sredstvo za transport tereta i astronauta. Unutar BFR-a nalazit će se 825 kubnih metara otvorenog prostora, podijeljenog u 40 kabina i zajedničkih prostora. Brod će biti dug oko 48 metara i težak skoro 85 tona. Planirano je da prva dva BFR leta bez posade do Marsa budu obavljena do 2022. godine, a nakon još dvije godine SpaceX planira da pošalje ljude na Crvenu planetu.

Animacija leta Big Falcon Rocket

Struktura rakete Big Falcon (Slika 40)

BFR raketa je veoma velika i ako je samo stavite u grad, biće nešto ovako

Određivanje dimenzija rakete Big Falcon (Sl. 41)

Sa 130 metara visine, to je u suštini neboder od 40 spratova. Sa 13 metara u prečniku, takođe će biti tri puta teža i snažnija u smislu potiska od gigantske rakete Saturn V - rakete misije Apolo - koja ostaje najveća raketa koju su ljudi napravili do sada.

Ovako to izgleda pored ostalih raketa:

Iz rezolucije rakete Big Falcon sa drugim raketama (Sl. 42)

Razlika postaje još oštrija u poređenju s raketama u smislu mase tereta (kapaciteta tereta i ljudi) koje mogu staviti u orbitu.

Rezolucija rakete Big Falcon sa drugim raketama sa pozicije mase tereta (Sl. 42)

Jedan motor Raptor proizvodi 310 tona potiska, dok ih BFR ima 42, što ukupno iznosi 13.033 tone potiska.

Raketni motori

Otkako je SpaceX osnovan 2002. godine, kompanija je razvila nekoliko raketnih motora:

• Kestrel - za drugu etapu Falcona 1,
• Merlin - za prvu etapu Falcon 1 i obje faze Falcon 9 i Falcon Heavy,
• Draco - manevarski motori za Dragon ship i drugu fazu Falcon 9 v1.0,
• SuperDraco - za sistem za hitno spašavanje i kontrolirano slijetanje svemirske letjelice Dragon V2.
• U razvoju je i motor Raptor, koji će se koristiti za buduće misije na Mars.

Tehnologija slijetanja plutajuće platforme

Prva faza rakete-nosača Falcon 9 (slika 47)

Kako bi smanjio troškove lansiranja, SpaceX koristi kontrolirano slijetanje prve faze rakete-nosača na plutajuću platformu - autonomni svemirski brod dron.
Na platformi nema posade, ona radi potpuno autonomno, a može se kontrolisati i daljinski sa pomoćnog broda.
Prema rečima predstavnika kompanije, očekivane šanse za uspešan povratak prve faze su 75-80% za LEO i 50-60% za GPO.

Šema sletanja prve etape na platformu (Sl. 48)

Prvo uspješno slijetanje prve faze rakete-nosača Falcon 9 na plutajuću platformu održano je u aprilu 2016. u sklopu misije SpaceX CRS-8; mjesec dana kasnije, SpaceX je uspio ponoviti ovaj uspjeh, slijetajući pozornicu za prvi put od lansiranja komunikacijskog satelita JCSAT-14 u orbitu geosinhronog prijenosa. Profil povratka pozornice u posljednjoj misiji bio je povezan s visokim temperaturnim opterećenjima pri ulasku u guste slojeve atmosfere, zbog čega je pozornica pretrpjela najveću štetu u odnosu na dva koja su se vratila ranije. Kompanija je odlučila da iskoristi ovu etapu za intenzivna testiranja na zemlji, pošto se vraćala u najtežim uslovima, kao reper za druge faze sletanja. Prva etapa sletanja na platformu ponovo je pokrenuta krajem marta 2017.

Uspješno slijetanje Falcona 9 1. stepena na plutajuću platformu

Neuspješno Falcon 9 1. stepen slijetanja na plutajuću platformu

SpaceX faktori uspjeha

Mora se priznati da su se trenutni uspjesi SpaceX-a pokazali prilično nepredvidivim za svjetsku tehničku zajednicu. Malo je ljudi vjerovalo da će Elon Musk uspjeti postići željeni rezultat - tehnički i komercijalno uspješno privatno preduzeće za istraživanje svemira.

Među glavnim faktorima uspjeha, stručnjaci ističu sljedeće tačke:

1. Privatna priroda SpaceX-a.
Iskustvo protekle decenije pokazalo je da je poslovanje na gotovo svim nivoima mnogo efikasniji vlasnik od državnih agencija. To se odnosi i na svemirsku industriju.

Privatna kompanija SpaceX je mnogo više fokusirana na postizanje konačnog rezultata što brže i jeftinije od vladine agencije NASA. Potonji je u više navrata kritikovan zbog napuhanih budžeta kreiranih isključivo za njihov razvoj.

2. Niska cijena svemirskih letova
Od samog početka svog postojanja, SpaceX je planirao da koristi letjelice za višekratnu upotrebu. Ovo će smanjiti troškove svakog lansiranja za skoro polovinu.

Takođe, na cenu svemirskih letova u velikoj meri utiče i mali broj zaposlenih u SpaceX-u. Trenutno broji tri i po hiljade ljudi. Poređenja radi, NASA ima više od 18 hiljada zaposlenih.

3. Inovacije
SpaceX svoj uspjeh vidi u maksimalnoj implementaciji inovativnih tehnologija. Privatna kompanija ima priliku da za saradnju privuče najbolje stručnjake u svetu u određenim oblastima delatnosti. Rad u kompaniji Elona Muska san je miliona inženjera, programera i administratora. Svi su usmjereni na uspjeh, na najbrži i neograničeni razvoj.

4. Državna podrška
Međutim, uspjeh privatne kompanije SpaceX ne bi se dogodio bez podrške vlade. Na primjer, NASA je uložila stotine miliona dolara u projekte ove zamisli Elona Muska, nazivajući ih plaćanjem za buduća lansiranja. To se dešavalo čak i u onim trenucima kada niko nije mogao da garantuje uspeh SpaceX-ovih inicijativa.

Zaključak

Gledajući obećavajuće razvoje svemirskog transporta u naše vrijeme, možemo reći da je budućnost već stigla! Ono o čemu su ljudi sanjali dugi niz godina počinje da se ostvaruje. Za samo 5-10 godina ljudi će početi kolonizirati Mars; to je postalo moguće zahvaljujući povratnim fazama rakete-nosača, što će značajno smanjiti troškove transporta i omogućiti put do kolonizacije, ali ne samo to, već će i učiniti moguće proširiti svemirske stanice, smanjiti troškove lansiranja umjetnih satelita i učiniti letove dostupnim običnim ljudima. Sve ovo je veoma inspirativno za bilo šta! Bio sam inspiriran da napišem ovaj članak koji bi mogao zapaliti iskru u drugima i inspirirati ih da učine nešto više. Da biste promijenili svijet na bolje, samo trebate početi od sebe i tada će se svijet oko vas promijeniti sam. Gledajući kompaniju SpaceX i šta Elon Musk radi, koje grandiozne projekte oživljava, možete se uvjeriti da je sve moguće!