Vad är framtiden för flygtransporter?

Mål och syfte
Syftet med arbetet är att fastställa möjliga och lovande användningsområden, möjliga utformningar av rymdfarkoster och deras element för att lösa problem med rymdutforskning.
Syftet med arbetet är att studera utvecklingsriktningarna, särdragen hos flygsteg och deras hänsyn till rymdfarkosternas design, konstruktioner och framdrivningssystem.
Introduktion
Det tog mänskligheten tusentals år att röra sig mer eller mindre självsäkert runt sin egen planet. Tekniken utvecklades, människor kunde flytta längre och längre från sina hem. I början av 1700-talet ledde utvecklingen av tillverkning och vetenskapliga landvinningar till födelsen av flygteknik. I början av 1900-talet gjorde skapandet av en lätt och kraftfull förbränningsmotor det möjligt att lyfta ett flygplan i luften, och skapandet av en flytande raketmotor (LPRE) gjorde det möjligt att fly ut i rymden. Det tog bara 150 år att gå från vindfångst till rymdflyg (1802 - inga ångfartyg, 1957 - det finns redan rymdraketer).
Framstegen var så uppenbara och häpnadsväckande att redan i början av 1960-talet gjordes prognoser om hur vi om 35-40 år skulle tillbringa helger i omloppsbana, flyga på semester till månen och våra rymdskepp skulle börja plöja de interstellära vidderna. Mycket stora förväntningar var förknippade med 2000-talet (1), som fortfarande var 35 år bort:

Ris. 1
Utsikterna för regelbundna flygningar av rymdfarkoster i rymden nära jorden och till de närmaste planeterna i solsystemet för turister är behagligt optimistiska:

Destination	Biljettpris fram och tillbaka", Docka.	Antal passagerare på flyget	Flygtid
Jordens bana	1250	200	24 timmar
Måne	10000	35	6 dagar
Venus	32000	20	18 månader
Mars	35000	20	24 månader
Mars Express	70000	20	11 månader

Passagerare bör förses med komfort, som på flygbolag, järnvägstransporter och oceanångare. För varje passagerare under en flygning till en omloppsbana nära jorden finns det 2,85 m3 rymdskeppsvolym, till månen - 11,4 m3, till de närmaste planeterna - 28,5 m3. Låt oss förtydliga - erfarenheten av långvariga rymdflygningar och astronauternas arbete vid orbitalstationer har visat att volymen av trycksatta fack för varje person bör vara minst 60 m3.

Utveckling av rymdteknik
Andra hälften av 1900-talet ägnades huvudsakligen åt utforskning av jordens närhet med ballistiska medel, nämligen flerstegsraketer.
Två vägar för utvecklingen av rymdteknik dök upp omedelbart - ballistisk och aerodynamisk. Ballistisk flygplan(flygplan) använd endast motorstrålkraft för flygning. Aerodynamiska flygplan för flygning, utöver motorns jettryck (LPRE eller luftandningsjet (WRD)), använder den lyftkraft som skapas av flygplanets vinge eller kropp. Det fanns också ett kombinerat system. Aerodynamiska flygplan är mer lovande för oberoende kontrollerade mjuklandningar.

Vad är ett "rymdplan"
Flyg- och rymdtransport är ett extremt brett begrepp som inkluderar ett flygplan, uppskjutnings- och landningssystem, fjärrkontrollsystem etc. I detta arbete kommer vi att ta hänsyn till själva flygplanet, dess delar och uppskjutningsanordningar.
Det finns inget strikt namn för den här typen av enhet. Det kallas rymdplan, rymdskepp, astroplan, rymdplan (VKS), etc. "VKS är en typ av bemannat jetflygplan med en lyftyta (i synnerhet en bevingad), avsedd för flygningar i atmosfären och yttre rymden, som kombinerar egenskaperna hos ett flygplan och ett rymdflygplan. Designad för upprepad användning måste den kunna lyfta från flygfält, accelerera till omloppshastighet, flyga i yttre rymden och återvända till jorden med en landning på flygfältet."
VKS är designad för flygning i atmosfären och utanför – i yttre rymden, och är också designad för att manövrera i atmosfären med hjälp av aerodynamiska krafter.
En rymdfarkost är antingen ett integrerat återanvändbart rymdsystem (CS), eller en del av en återanvändbar rymdfarkost med återvinningsbara element, och "returnerbarhet" är huvudvillkoret för "återanvändbarhet" av rymdfarkosten. Alla återanvändbara CS måste uppfylla kraven på hög tillförlitlighet, säkerhet, minimal risk för besättningen och nyttolasten när de utför flyguppdrag, och måste också ha fördelarna med konventionella jetplan i drift och underhåll, utföra allvädersuppskjutning och landning.
En annan bestämmelse är relaterad till att bestämma graden av "återanvändbarhet" - att returnera hela det återanvändbara systemet (i etapper) eller bara en del av det. Engångssystem kräver tilldelning av områden för nedgången av de första stadierna av raketer, såväl som kåpor. De andra stadierna brinner i bästa fall upp i atmosfären och faller i värsta fall till marken eller i havet, eller förblir i omloppsbana under lång tid och blir till rymdskräp. Nya attityder till jordens och yttre rymdens ekologi , såväl som staters ovilja att "kasta pengar i sjön" "(bokstavligen!) ledde till behovet av att skapa en återanvändbar CS.
Återanvändbarhet innebär också energiförluster på grund av CS-designelementen som säkerställer återanvändbarheten i sig (vingar, landningsställ, fallskärmssystem, extra bränsle till framdrivningssystemet etc.). Nya byggmaterial, ny teknik och motorer som är mer effektiva än idag krävs.

Flygetapper
Oavsett det allmänna flygscenariot för en rymdfarkost inkluderar det nödvändigtvis:
- start och utträde ur atmosfären,
- återinträde och landning,
- flygning i yttre rymden.

Steg "Start och lämna atmosfären"
Nästan alla projekt strävar efter ett mål - att minska massandelen av bränsle i en bärraket (LV) eller rymdfarkost (i en LV är mer än 90% av massan bränsle).

1 Starta fordonet
De mest kända och utvecklade uppskjutningssystemen är vertikala uppskjutningssystem med speciella plattformar på vilka master placeras som håller flygplanet i vertikalt läge (kosmodrom). Sådana system användes främst för uppskjutning av flygfarkoster (ASV) som lanserades av bärraketer (LKS, Dyna-Soar) och VSV med vertikal uppskjutning (Energia-Buran, rymdfärja). En version av bärraketen utvecklades också, där sidoblocken från det första steget, efter att ha separerats, sträckte ut vingen och landade på flygfältet, och det centrala blocket på det andra steget, efter att ha gått in i omloppsbana och lossat bärraketen, gick in i atmosfären och landade med hjälp av en deltavinge ("Energia-2 "").
Eller - flygplanet skjuts upp i omloppsbana av en separat bärraket, och själva flygplanets motorer används inte förrän det går in i en stabil omloppsbana. Exempel på ett sådant uppskjutningssystem är raketplanen Dyna-Soar (USA), Bor (USSR), ASSET och PRIME (USA), återanvändbar transport CS Energia-Buran (USSR) och Space Shuttle (USA).
LVs utvecklas och tillverkas i många länder runt om i världen. De största tillverkarna är Ryssland (40 %), USA (26 %), EU-länder (21 %), Kina (20 %), Ukraina (6 %), Japan (4 %), Indien (4 %), Israel (1 %). % ). Huvudkriterierna för konkurrenskraft är vikten av den lanserade bärraketen, design, miljövänlighet, etc., och en av bärraketernas huvudegenskaper är deras tillförlitlighet. Det ryska protonsystemet har den högsta indikatorn för denna parameter - 97% av framgångsrika lanseringar, vilket överstiger de genomsnittliga resultaten med 10-20%.

2 transportflygplan
"Air launch" är en av de mest lovande metoderna för att lansera ett flygplan; uppskjutning med ett bärarflygplan (CA) utvecklas aktivt av olika utvecklare.
Flygplanet skjuts upp till höjd med SV, separerat från det och, med sina egna motorer, fört i omloppsbana. Det är möjligt att installera en extra raketbooster.
Denna metod för borttagning har ett antal fördelar. Den förväntade effekten vid användning av SN är 30-40 % mer PN än vid uppskjutning från jorden.
En av operationerna före lanseringen är tankning av rymdfarkosten och bärraketen med drivmedelskomponenter. Men tankning kan också göras under flygning [IZ 2000257]. En tankningsflygning består av flera steg (2).
Fig.2
SV:s funktioner kan utföras av ett ekranoplan, som har den största bärkraften per enhet av sin egen vikt av alla flygplan som är tyngre än luft. Ekranoplanen kan röra sig över land [IZ 2404090] eller över vattenytan [IZ 2397922].
Utvecklare från USA föreslog ett trestegssystem [IZ 2191145] med besparing av alla tre steg (3). Under CH:s vingar (steg I), till exempel ett S-5- eller An-124-flygplan. ett annat flygplan är upphängt med ett lastutrymme placerat på "baksidan", där steg III är placerat med en kåpa där PN är placerad. Fulltankade plan lyfter från ett flygfält nära ekvatorn. CH stiger till en höjd och utvecklar en hastighet som är tillräcklig för att starta steg II ramjet. Steg II separeras och går in i en suborbital bana. När man lämnar atmosfärens täta skikt separeras steg III, vilket vid sin apogeum för PN i omloppsbana. Steg II återvänder oberoende, steg III "plockas upp" och återvänder tillsammans med CH.
Fig.3
Återanvändbart raket- och rymdsystem [IZ 2232700] med mycket stor mängd(upp till 10) identiska helt återställbara steg (4). Alla etapper är placerade ovanför varandra med en liten förskjutning och skiljer sig inte från varandra, bara den första etappen har kastbara vingar, som är utrustade med räddningsfallskärmar. CS lyfter horisontellt från en återanvändbar vagn med hjälp av fallvingar. PN är placerad i lastutrymmet på sista etappen eller i en speciell lastkapsel som är fäst vid det sista steget. Endast det sista steget går in i omloppsbana, och vid lanseringen fungerar motorerna i alla steg, och de drivs av tanken i det första steget. När bränslet i det första stegets tank är slut, separeras det steget och bränslet förbrukas från det andra stegets tank. De kastade vingarna separeras efter att rymdfarkosten övergår till vertikal flygning och landning, var och en på en individuell fallskärm.
Fig.4
Uppskjutningen av flygplanet (5) från en speciell, helikopterliknande fackverk med skruvar, under vilken flygplanet är upphängt, gör att flygplanet kan höjas till en höjd upp till troposfärens gräns [IZ 2268209]. Konstruktionen använder propellrar med olika drivningar och olika antal blad. Flerbladiga propellrar drivs av högspänningselektriska motorer med växellådor och flerbladiga propellrar är jetdrivna.
Fig. 5

3 Behållare
Redan 1954 föreslog V.N. Chelomey att man skulle lansera ett flygplan från en rörformig behållare utrustad med guider inuti för att starta flygplanet. Behållaren kan placeras på en ubåt (förseglad), ett ytfartyg, en markbaserad mobil eller stationär anordning [AC 1841043], [AC 1841044] och användas för att sjösätta flygplan med vingar som expanderar eller inte expanderar under flygning. Det är möjligt att använda en rörformig behållare för att sjösätta flygplan såsom flygplan. Flygplanets vinge och svans kan fällas ut automatiskt när de lämnar containern. I allmänhet låter systemet dig placera det maximala antalet flygplan i containrar i ett givet utrymme, för att utföra den snabbaste möjliga uppskjutningen av flygplanet utan att först ta bort det från containern, utan att först öppna vingarna och använda ytterligare speciella uppskjutningsanordningar .
Rokot och Dnepr bärraketer lanseras från transport- och uppskjutningscontainern.

4 "Kanon" start
En kombinerad pistol-missil ("mortel") uppskjutning från en transport- och uppskjutningscontainer används redan för att avfyra RS-20 Dnepr-raketen. Uppskjutningsschaktet rymmer en transport- och uppskjutningscontainer, containern innehåller själva raketen och en gasgenerator, som slås på före uppskjutning och underlättar uppskjutningen av raketen.
I slutet av 90-talet - början av 2000-talet utvecklades den så kallade rymdfarkosten som en av de lovande metoderna för uppskjutning av rymdfarkoster. kanonuppskjutning - uppskjutning av en nyttolast (inklusive bemannad rymdfarkost) i låg omloppsbana om jorden från en elektromagnetisk eller gasdynamisk pistol. Funktionsprincipen för den elektromagnetiska pistolen: metallflygplanet - en sorts kärna belägen inuti solenoidspolen, i närvaro av likström i spolens lindning, påverkas av Lorentz-kraften, som skjuter ut flygplanet från cylindern. elektromagnetisk pistol som ger flygplanet hög hastighet. Efter skottet sätts själva flygplanets motorer på. När det lämnar pistolpipan (en pistol i form av en torus) kommer flygplanet att ha en hastighet på cirka 10 km/s, men på grund av atmosfärens höga täthet nära jordens yta, efter att ha lämnat pistolen hastigheten av fordonet minskar.
För att minska hastighetsförlusterna och minska luftmotståndet när man flyger i täta lager av atmosfären skapas samtidigt en termisk kanal med hjälp av en laserstråle [IZ 2343091], [IZ 2422336] - ett elektriskt sammanbrott (plasmakanal) skapas i luften, sedan på grund av absorption av laserstrålning bildar atmosfäriska gaser en termisk kanal med reducerat tryck längs vilken fartyget rör sig.

5. Börja från en överfart
Flygplanet lyfter på en vagn med jetmotorer längs en speciell överfart. Vagnen saktar ner i slutet av överfarten, och flygplanet separeras från vagnen och avfyrar sin egen raketmotor.
En speciell egenskap för genomförandet av en uppskjutning från en vagnöverfart [IZ 2102292] är isytan på vilken flygplanet rör sig på en vagn (6).
Fig. 6
Utvecklare erbjuder system med en rörformad överfart där en vagn med ett flygplan rör sig [IZ 2381154].
System som kombinerar en elektromagnetisk pistol med en överfart kan också implementeras. Flygplanet accelererar inuti ett rör med en lindning och skjuts uppåt [IZ 2239586].

6 Ballong
Intressant utveckling där flygplanet är en ballong fylld med väte, som förbrukas av motorerna [IZ 2111147], [AS 1740251]. Denna design [IZ 2111147] hjälper till att lösa problemet med att ta av ett fordon med bränsle. Flyguppskjutning transportsystem produceras från jordens yta. Bärgningsfordonet lyfts på grund av den aerostatiska lyftkraften som skapas av vätet i cylindrarna (7). Som ett resultat av driften av motorerna accelereras det återvändande flygplanet till en hastighet av M = 2,5 - 3,0. Väte från cylindrar kan användas som motorbränsle under accelerationssteget.
Fig. 7

7 sjösättning
Sea Launch raket- och rymdkomplexet är designat för att skjutas upp direkt från ekvatorn med maximal användning av effekten av jordens rotation till låga jordbanor, inklusive höga cirkulära, elliptiska, utan restriktioner för orbital lutning, geostationär omloppsbana och avgångsbanor.
Naturligtvis har bara en liten del beaktats möjliga alternativ lansering och tillbakadragande av flygplan utanför atmosfären.

Jämförelse av horisontell och vertikal start
Det finns diskussioner om vilken typ av start som är bättre - horisontell eller vertikal?
Vid uppskjutning vertikalt är det nödvändigt att använda motorer med en dragkraft som är större än raketens vikt. Sådana motorer har mer massa än motorer för horisontell lansering. Med en vertikal uppskjutning är det nästan omöjligt att använda en jetmotor. Men för vertikal lansering behövs de inte landningsbanor, endast ett relativt kompakt startbord. Nackdelar är gravitationsförluster och risken för att uppskjutningskomplexet förstörs av skräp i händelse av en bärraketsolycka några sekunder efter uppskjutningen.
För en horisontell uppskjutning kan mindre kraftfulla motorer användas, och för flygningens första etapp kan en jetmotor användas istället för raketmotorer. Visserligen medför en horisontell uppskjutning energiförluster på grund av medlen för att säkerställa en horisontell uppskjutning - vingar och landningsställ, men dessa förluster kan minimeras. Med en horisontell uppskjutning är det lättare att organisera ett första stegs räddningssystem. Nackdelen är tilldelningen av stora ytor för landningsbanor. Detta problem kan lösas genom att använda vanliga flygfält för start och landning. Det förväntas att risken för förstörelse av atmosfärens ozonskikt, beläget på höjder av 15-35 km, från drift av jetmotorer kommer att öka. Med en vertikal uppskjutning flyger raketen genom detta lager på 30-40 sekunder. Problemet med miljöfara kan till exempel lösas genom att välja en speciell flygbana: accelerera till höga hastigheter på en höjd av 12-14 km, utföra en "slide" med en tillfällig ökning av vinkeln mot horisonten till ~50 grader med en snabb flygning genom ozonskiktet (flygning i skiktet är destruktiv under 10 minuter), och sedan minska vinkeln mot horisonten till 10-20 grader på en höjd av över 36 km. Ett sådant scenario kan dock leda till ökade aerodynamiska förluster.
Valet av starttyp bestäms av konstruktören. Vissa designers är för en vertikal start, andra är för en horisontell. V.M. Myasishchev gav en tydlig preferens till horisontell uppskjutning. Så föddes projektet för rymdfarkosten M-19 med en kärnmotor, vars uppskjutning enligt Myasishchev var tänkt att ske 1990 (två år efter den enda uppskjutningen av Buran).

Etapp "Inträde och landning"
Huvudproblemet med att återvända från låg omloppsbana är uppvärmningen av flygplanet på grund av friktion med luften i atmosfärens täta lager. Bostadsmaterial och skyddande beläggningar är ett helt utvecklingsområde. Samtidigt kan och bör följande problem lösas: skydd mot uppvärmning under interaktion med atmosfären under start och landning under förhållanden med höga hastigheter och atmosfärisk uppvärmning; exponering för solstrålning i yttre rymden, höga temperaturgradienter på sol- och skuggsidorna, långsiktiga och kortsiktiga termiska effekter av kraftverk, samt skydd mot vapen, inklusive laser.
För att skydda rymdfarkoster från termisk förstörelse finns det tre huvudsakliga kylningsmetoder, var och en med sina egna fördelar och nackdelar:
- "het" design - kylning utförs av strålning;
- ablation - kylning utförs genom förångning av beläggningen, beläggningen byts ut efter varje flygning;
- värmeisolering med keramiska plattor på botten.
Bevingade rymdfarkoster har en fördel när de går ner i atmosfären: överbelastning och termisk belastning minskar, enhetens manövrerbarhet och landningsnoggrannhet ökar, men den tunna profilvingen är känslig för höga temperaturer.
Designarbete på bemannad retur rymdfarkoster av typen "kosmoplan" började 1960 vid OKB-52 (numera NPO Mashinostroeniya). Resultatet blev det bemannade raketplanet R-2 och bärraketen UR-500, som senare blev Proton. R-2, som alla bevingade rymdfarkoster utvecklade av V.N. Chelomey, hade fällbara vingar, till skillnad från de flesta liknande projekt från andra designbyråer. På 1960-talet släpade termiska skyddstekniker betydligt efter kraven på värmebelastade element. Därför hade de första bemannade fordonen i Sovjetunionen och USA formen av en sfär och en omvänd kon utan att flytta massans centrum.
För att minska värmeeffekterna från flygplansvingarna utvecklas olika utformningar av själva vingen.
Kombinerat termiskt skydd [IZ 1840531] - på utsidan (8) finns ett hölje tillverkat av kvartsplattor med en extern strålningsbeläggning, fäst vid kraftaggregatet, och i området för de fack som bildas av det yttre höljet och kraftaggregatet, kapillärporöst material med en tjocklek på 2-3 mm, som fuktas med flytande köldmedium för att säkerställa avlägsnandet av avdunstat köldmedium.
Fig. 8
Redan 1976 föreslog NPO Energia att man skulle använda ett magnetfält för skydd. Temperaturen på luften i kontakt med fartyget under inbromsning vid den första kosmiska hastigheten når ~8000°C, och jonisering av luften sker. Utan ett externt magnetfält diffunderar jonerna in i flygkroppsområdet, där det är svalare, och en rekombinationsreaktion uppstår som genererar värme. Inuti rymdfarkosten (9) är det möjligt att installera kraftfulla permanentmagneter som skapar ett magnetfält [AC 1840521], vilket hindrar diffusionen av joner och elektroner till ytan av flygkroppen, så rekombinationsreaktioner kommer att inträffa på ett större avstånd från flygkropp, uppvärmning av flygkroppen från värmen från dessa reaktioner kommer att minska.
Fig. 9
Det är möjligt att implementera kylning genom avfrostning, när ett fast konstruktionselement övergår i flytande tillstånd och denna vätska töms överbord eller in i ledningen ombord [IZ 2033947]. Fördelen med denna design är att det fasta köldmediet kan vara ett strukturellt element innan det smälter.

Entrékorridor
För att minska sannolikheten för uppvärmning och förstörelse av ett flygplan vid inträde i atmosfären är det nödvändigt att känna till och använda "naturliga" förmågor. För andra planeter än Merkurius och satelliter (Titan, Enceladus, möjligen Ganymedes) med atmosfär måste man komma ihåg den sk. ingångskorridor - skillnaden i perigeumhöjder mellan de tillåtna gränsvärdena för höjder under och över den planerade. En höjd under den planerade kommer att leda till haveri eller förbränning av rymdfarkosten, och ovanför den kommer att leda till att rymdfarkosten lämnar atmosfären. Korridorens bredd beror på de tillåtna begränsningarna för termisk belastning och överbelastning för en viss enhet; vid parabolisk hastighet - ungefär lika med: Venus - 113 km, Jorden - 105 km, Mars - 1159 km, Jupiter - 113 km, . Men även i korridoren kommer den förslösade energin att vara enorm. Ett extremt exempel är rymdfarkosten Galileos intåg i Jupiters atmosfär med en hastighet av 47,5 km/sek; 4 minuter före öppnandet av drogfallskärmen spreds 3,8∙105 megajoule. Yttemperaturen var 15 000 K, 90 kg ablationsmaterial avdunstat (med en anordningsvikt på 340 kg).
En intressant fördel är designen av enhetsskivan med en ablativt kyld botten och vakuumtermiskt skydd av kabinen. När du kommer in i atmosfären i en vinkel på 45 grader kommer kabinen på en sådan enhet att vara i en zon med nästan absolut vakuum, vilket på ett tillförlitligt sätt skyddar den från att värmas upp vid inträde.
Steg "Flyg i yttre rymden"
I detta arbete kommer vi inte att överväga detta avsnitt i detalj; vi kommer bara att lista några av de faktorer som måste beaktas vid utveckling och konstruktion av en rymdfarkost: joniserande strålning, förändrat magnetfält, solstrålning (UV), vakuum (ledningar). för att bromsa avdunstning av rymdfarkostens hud), meteoritrisk, temperaturgradient, kosmisk strålning, rymdskräp, bränslekomponenter.
Dessutom har villkoren för att vara ombord på en rymdfarkost en betydande effekt på en person: acceleration, konstgjord atmosfär, isolering, hypokinesi, viktlöshet.

Layouter och design av rymdfarkoster
Rymdskeppsprojekt utförs huvudsakligen enligt två system:
. Bärande kropp
. Flygplan.
Layouten är en bärande kropp - det finns inga horisontella aerodynamiska ytor, förutom kontrollytor - klaffar, klaffar, hissar, etc. Det antogs att enheter med en stödjande kropp (ANC) skulle skjutas upp i rymden med hjälp av en bärraket. De har större sidomanöver än ballistiska fordon, men den är också mycket begränsad och har inte heller skarpa kanter som projiceras in i flödet (förutom kölarna). Men under testning (främst i USA, enheter M2-F1, M2-F2, etc. under PILOT-programmet, ASV och ASE under ASSET-programmet och enheter i PRIME-programmet) visade det sig att ANC:er har låg aerodynamisk kvalitet (<1 на гиперзвуке), неудовлетворительную устойчивость по крену и высокую скорость снижения, а величина бокового маневра увеличивалась не очень значительно.
Flygplanslayout. Oftast är rymdfarkosten designad enligt den "svanslösa" designen med en deltaformad vinge med lågt bildförhållande. Detta schema kännetecknas av en betydande mängd sidomanöver, större än den för ballistiska fordon och fordon med en stödjande kropp. Aero- och termodynamiska beräkningar av den bevingade designen är dock mer komplexa, och ytterligare termiskt skydd av vingens skarpa kanter krävs. Men dessa nackdelar mer än kompenseras av fördelar: förmågan att leverera något från en omloppsbana och den fullständiga återgången av orbitalblocket.
Varje återanvändbar CS, i motsats till en engångsbärraket, bär medel för retur från omloppsbana eller uppskjutningsbana. Ett sådant retursätt är aerodynamiska ytor - en kropp eller en vinge.

1 Disco
Kan betraktas som en separat klass med en layout som inkluderar både en "lastbärande kropp" och ett "flygplan".
Det återanvändbara flyg- och rymdsystemet [AC 580696] är designat för att skjuta upp en PN i en referensbana nära jorden, såväl som att återföra rymdobjekt från omloppsbana till jorden med hjälp av en transportfarkost (10). Kroppen (flygkroppen) och vingen på scenerna och TKK representerar en enda hel kroppsvinge, vars profil är en halvskiva för scenerna och en skiva för TKK; båda stegen och TKK är cirkulära eller elliptiska i plan. Båda scenerna och TKK är bemannade och sammankopplade av passager med möjlighet att flytta från en stuga till en annan.
Ris. 10
Ett återanvändbart flygstartsystem med ett flygplan i form av en skiva med en droppformad tvärprofil [AC 1740251] består av ett flygplan kopplat till startguiden med ett vakuumkraftverk (WPP) och aerostatiska skal anslutna till lanseringsguide - en annan version av "ballonguppskjutningen" ( elva).
Vindkraftverket dammsuger de aerostatiska skalen för att lyfta flygplanet till önskad höjd och ställa in startguiden i önskad vinkel. Flygplanet landar på ett flygfält eller på en vattenyta samtidigt som det bibehåller en stabil position. Aerostatiska skal återförs till jorden och återanvänds.
Fig. 11
Ingenjörer överger inte idén om ett skivformat flygplan på 2000-talet. Skivplanet [PM 57238] med många termonukleära raketmotorer på sin omkrets kommer att kunna nå hastigheter från 0 till 15 km/s och transportera last till Månens yta och utföra arbete i geostationär bana.
EKIP markeffektfordon blev inspirationen för det skivformade flygplanet [IZ 2396185] med en skivformad flygkropp.

2 Stödkropp
För att lösa ett antal rymdproblem kan ett rymdflygplan [IZ 2137681] med en kropp i form av en monowing (12) användas, som rymmer tre sammankopplade flygkroppar, installerade bränsletankar och flera grupper av jetmotorer - sustainer, start och landning, bromsning och gasturbin. Strömförsörjningen innehåller även solpaneler.
Fig. 12

3. Flygplanslayout
De föreslagna systemen är extremt olika.
Den återanvändbara rymdfarkosten är designad som en bevingad "skyttel" med hålrum för bärraketer [IZ 2111902]. Detta gör det möjligt att förbättra styrbarheten av skytteln i uppskjutningssektionen på grund av elimineringen av dragkraftsfelinriktning på grund av placeringen av skytteln på sidan av bärraketen. Rymdfarkosten lyfter vertikalt och efter att bärraketens drifttid har gått ut separeras de från skytteln. En liknande idé om att kassera den inbyggda bärraketen har implementerats (eller kommer att implementeras) i Lynx-raketplanet.
Ett intressant och oväntat förslag är att använda enheter med olika baser för att leverera nyttolaster i omloppsbana [IZ 2120397]. Självständigt opererande flygplan - VKS, baserat på en orbital rymdstation, och ett markbaserat transportflygplan (TA) lyfter var och en från sin egen bas. I jordens atmosfär sker dockning och utbyte av last under en gemensam flygning, lossning och retur av varje flygplan till sin hempunkt.
Tvåstegsrymdfarkosten som utvecklats av N.E. Staroverov [IZ 2503592] består av bevingade första och andra steg och en vinglös solid raketbooster (engångs) placerad mellan dem. Det första steget och raketboostern är obemannat, det andra steget är bemannat. Vid lanseringen fungerar tvåkrets turbojetmotorer. Acceleration och uppstigning utförs med sekventiell aktivering av motorlägen, i olika vinklar mot horisontalplanet.
Naturligtvis är enstegssystem som kan skjuta upp från jordens yta av särskilt intresse.
Utvecklingen av enstegsrymdfarkoster utförs av det indiska företaget Adviser, Defense Research och Dev.org - enstegsflygplan [PO 51288]. utrustad med två jetmotorer och två motorer för flytande drivmedel, och luftintaget är rektangulärt.
I USA utvecklar SUNSTAR IM en personlig enstegs "garagebaserad" rymdfarkost. Det antas att rymdfarkosten kommer att gå in i en omloppsbana och troligen docka med omloppsstationen. En designfunktion är möjligheten att vika vingarna (13) med gångjärn till flygkroppen för förvaring och leverans till uppskjutningsplatsen och tillbaka.
Fig. 13
En av riktningarna är turistrymdskepp.
Det ryska luftfartskonsortiets företag utvecklar [PO 78697] ett suborbitalt turistflygplan.
MAI är en av utvecklarna av flyg- och rymdsystemet för vetenskapliga och sportiga ändamål. Systemet inkluderar ett suborbitalt raketplan med ett MiG-31S bärarflygplan, ett markservicesystem och ett sport- och tekniskt komplex för utbildning av potentiella besättningar.
Rymdturismen är den enda riktningen i vilken rymdskepp för närvarande implementeras. Den första flygningen av Lynx suborbital flygplan är planerad till 2016, och SpaceShipTwo suborbital turistkapsel och WhiteKnightTwo bärarflygplan (ett tvåstegssystem) har varit i provdrift i flera år. Rymdturism är dock ett dyrt förslag. En av entusiasterna inom flyg- och rymdturism, R. Branson, klagade över att rymdresor antingen är astronomiskt dyra: i Sovjetunionen (det står så där!) bad de om 30 miljoner dollar för ett flyg till ISS, eller så är det obekvämt. och osäkra.
Rymdfarkosten SpaceShipTwo har en hybridraketmotor med fast bränsle och flytande oxidationsmedel. SpaceShipTwo är designad för 8 personer - 2 besättningsmedlemmar och 8 passagerare. Bolagets mål är att flyg ska vara säkra och prisvärda. WhiteKnightTwo bärarflygplan är ett dubbelflygplan med en SpaceShipTwo-kapsel fäst mellan flygkropparna.
Ett rymdplan som kan nå hastigheter på mer än Mach 0,9 och ge trans- och/eller överljudsflyg utvecklas av ASTRIUM SAS (Airbus), Frankrike. Flygplanet är utrustat med två turbojetmotorer som fungerar under atmosfärisk flygning och en raketmotor. När deras atmosfär går ut stängs luftintagen med speciella rörliga kupolformade ventiler som följer formen på flygplanets flygkropp.
Den suborbitala enstegs CS Lynx, producerad av XCOR Aerospace Incompany (USA), kan användas för att leverera turister ut i rymden, utföra vetenskaplig forskning och skjuta upp en nyttolast som väger upp till 650 kg i låg omloppsbana med hjälp av ett yttre övre steg. Utan ett externt fack med en övre scen kan Lynx användas för att bära flera turister eller en turist och en uppsättning vetenskapliga instrument ut i rymden för rymdforskning.
Lynx använder gnisttända, återanvändbara raketmotorer som drivs av flytande syre-flytande kolvätekomponenter (fotogen, metan, etan, isopropanol).
Det brittiska företaget Bristol Spaceplanes utvecklar ett rymdskepp för att transportera turister. Ascender är ett suborbitalt raketplan som kan leverera en pilot och en passagerare eller en pilot och en uppsättning vetenskaplig utrustning till en höjd av upp till 100 km.
Ascender skulle starta utvecklingen av tvåstegs Spacebus-systemet, ett orbitalflygplan som kan ta upp till 50 passagerare och flyga från Europa till Australien på cirka 75 minuter. Eftersom projektet om möjligt bygger på standardelement av flyg- och rymdsystem, kommer kostnaden för en Spacebus-flygning att vara 100 gånger mindre än kostnaden för en Shuttle-flygning.
Nyheten 2004 presenterades av EMZ uppkallad efter. V.M. Myasishchev och "Suborbital Corporation"-flygsystemet Cosmopolis-XXI (C-XXI) - en kombination av M-55 "Geophysics" bärarflygplan och ett suborbitalt raketplan. Projektet har inte genomförts.

Framdrivningssystem för rymdfarkoster
Oavsett hur bra designen är, hur väl genomtänkt färdplanen än är, kommer rymdfarkosten inte att flyga någonstans utan motor.
Det antogs att för de ledande rymdmakterna i slutet av 1980-talet skulle den vanliga uppgiften vara att skjuta upp en total nyttolast som vägde 900 - 1000 ton. De mest lovande motorerna ansågs vara kärnkraftsmotorer med gasfaskärna, termonukleära och pulsade termonukleära motorer.
Varje framdrivningssystem (PS) måste innefatta en energikälla, en källa för arbetsvätska (kastad massa) och själva motorn, och i vissa typer av motorer är energikällan och arbetsvätskan kombinerade (kemiska motorer).
Konventionellt kan kraftverk delas in i tre grupper:
1. Autonom - energikällan och arbetsvätskan finns ombord (LPRE och andra kemiska motorer, NRE);
2. Semi-autonom - DS med externa energikällor: motorer som använder energin från externa lasrar, mikrovågsgeneratorer, solen ("i metall" finns det bara joner och plasma);
3. Icke-autonoma motorer som använder atmosfären, interplanetärt medium, material från planeter och asteroider, samt solvind (solsegel) som arbetsvätska.
Motorer är uppdelade efter typen av energikällor, arbetsvätskans initiala tillstånd och andra egenskaper.
Ingen av de befintliga jetmotorerna kan användas på en rymdfarkost i alla flyglägen. Därför kräver själva konceptet med acceleration på en jetmotor ett kombinerat framdrivningssystem med motorer av olika slag. Kampen om flyghastigheten är först och främst en kamp för att öka motoreffekten och effektiviteten.
Låt oss överväga några typer av motorer som är lovande för användning på rymdfarkoster.

Vätskejetmotor
Flytande raketmotor är den vanligaste motorn för rymdfarkoster och bärraketer. En speciell egenskap hos raketmotorn med flytande drivmedel är förmågan att fungera i hela höjdområdet. Flytande raketmotorer förbrukar dock stora mängder bränsle och oxidationsmedel och har även relativt låg verkningsgrad.
Lovande utvecklingsområden:
- raketmotor för flytande drivmedel med justerbar kritisk sektionsarea; den specifika impulsen med reducerat dragkraftsvärde ökar med 3-4%.
- raketmotor med flytande drivmedel med förhållandet mellan bränslekomponenterna Km (oxidationsmedel - flytande syre, bränsle - flytande väte) som ändras under drift flera gånger (upp till Km = 15) under drift av förbränningskammaren; motorn sätts i nominellt läge (Km=6) efter klättring, vilket säkerställer en hög specifik dragimpuls; säkerställer lägre väteförbrukning och en minskning av tankarnas storlek och vikt.

Hybridraketmotorer (HRE)
Faktum är att gasmotorer är vanliga raketmotorer där bränslekomponenterna är i olika faser, till exempel flytande bränsle - fast oxidationsmedel eller fast bränsle - flytande oxidationsmedel. När det gäller egenskaper, intar gasmotorer en mellanposition mellan flytande drivmedelsmotorer och fasta drivmedelsraketmotorer. Fördelarna med gasturbinmotorer är att de kräver kontroll av tillförseln av endast en komponent, den andra kräver inte tankar, ventiler, pumpar etc., de har förmågan att styra drag och avstängning och kräver inte separata kylsystem för förbränningskammarens väggar: den förångande fasta komponenten kyler väggarna. Detta är den typ av motor som är installerad på rymdplanet SpaceShipTwo.

Ramjetmotor (ramjet)
På grund av den relativa enkelheten i designen, såväl som förmågan att arbeta i ett brett spektrum av hastigheter, övervägs ramjetmotorer i många rymdfarkostprojekt. I dessa projekt spelar ramjetmotorer rollen som huvudmotorn för acceleration i atmosfären, eftersom de praktiskt taget inte har några begränsningar för den maximala hastigheten för atmosfärisk flygning. Effektiviteten och kraften hos en ramjet ökar med hastighet och höjd. En av nackdelarna med ramjetmotorer är att för att starta dem är det nödvändigt att accelerera enheten till hastigheter på cirka 300 km/h, och i fallet med hypersoniska ramjetmotorer till överljudshastigheter med andra typer av motorer.
Ramjet-motorer kan använda fast pulverbränsle, såsom kol. Det föreslogs att använda kolpulver som det primära bränslet i A. Lippischs flygplansprojekt Li P.13.
Den mest lovande ramjetdesignen anses vara en hybrid raket-ramjetmotor. En sådan motor har en högre specifik impuls än en raketmotor med flytande drivmedel, och högre dragkraft per 1 m2 tvärsnittsarea, och i vissa fall ett högre specifikt impulsvärde. Ramjet kan användas effektivt över ett brett spektrum av hastigheter. Den består av en raketkrets - en gasgenerator, som är en raketmotor med fast drivmedel, vätskeraketmotor eller gasmotor, och en direktflödeskrets.
Användningen av metaller som bränsle beror på deras höga aktivitet, betydande värmeutveckling och gör det möjligt att skapa i grunden nya, högeffektiva ramjetmotorer för styrda missiler. Fördelarna med ramjetmotorer som drivs av pulveriserat metallbränsle, som använder atmosfärisk luft som oxidationsmedel, är att de ger höga prestandaegenskaper, kan användas i ett brett hastighetsområde och är pålitliga vid hantering och lagring.
En av uppgifterna med att designa en ramjet är att säkerställa fullständig förbränning av bränslet. En intressant lösning föreslogs av anställda vid Tactical Missile Weapons Corporation [IZ 2439358]. Metallpulver, såsom aluminium eller magnesium, har föreslagits som bränsle. En luftpulversuspension med överskottsluft bildas i förkammaren och förbränningen av denna blandning börjar. Pulverpartiklarna brinner helt i efterförbränningskammaren. En jetström bildas.
KB Khimavtomatika utvecklar tillsammans med CIAM en forskningshypersonisk ramjet - en axisymmetrisk hypersonisk ramjet. 58L scramjetmotorn med en kammare med rektangulär tvärsektion är designad för experimentella studier av arbetsprocesser under väteförbränning i ett överljudsflöde. 1998 genomfördes ett flygtest av motorn framgångsrikt, under vilket en hastighet på Mach 6,35 uppnåddes för första gången i världen.
Flygtester av en modellaxelsymmetrisk dual-mode scramjetmotor med flytande väte utfördes också i intervallet för flyg Mach-tal från 3,5 till 6,5 på en höjd av upp till 28 km.
Samtidigt skapar CIAM-forskare en ny design för en supersonisk pulserande detonationsramjetmotor (SPDDE) med ett överljudsflöde i detonationsförbränningskammaren och förbränning i en pulserande detonationsvåg. Beräkningar för väte-luft SPDPD visade att när den flyger på en höjd av H = 25 km kan den fungera vid flyg Mach-tal m/s från 4,5 till 7,5.

Kärnraketmotor (NRE)
Användningen av termisk energi från fissionsreaktioner av kärnor av instabila element verkar vara den mest lovande riktningen i utvecklingen av termiska raketmotorer.
NRE - raketmotorer, vars energikälla är kärnraketbränsle; har en högre specifik impuls än de mest effektiva raketmotorerna. Men samtidigt har kärnkraftsdrivna raketmotorer en större massa än raketmotorer med flytande drivmedel, eftersom de är utrustade med en strålskyddssköld.
YARD förbrukar en liten mängd bränsle under lång tid och kan fungera under lång tid utan att tanka.
Huvudklasser av kärnkraftsmotorer:
- direkt uppvärmning: arbetsvätskan värms upp när den passerar genom ett område som innehåller klyvbart material (RD-0410);
- med ett mellanenergiomvandlingssystem, där kärnenergi först omvandlas till elektrisk energi, och den elektriska energin används för att värma eller accelerera arbetsvätskan, d.v.s. de representerar en kärnreaktor och tillhörande elektriska framdrivningsmotorer ("TOPAZ 100/40").
RD-0410 YARD kan användas för acceleration, retardation av rymdfarkoster och korrigering av deras omloppsbana under utforskning av rymden. Denna motor är gjord enligt en sluten krets, arbetsvätskan är flytande väte. Tack vare arbetsvätskans termodynamiska perfektion och dess höga uppvärmningstemperatur i en kärnreaktor (upp till 3000 K) har motorn hög verkningsgrad, den specifika dragimpulsen i vakuum är 910 kgf.s/kg, vilket är dubbelt så mycket bra som för raketmotorer för flytande vätskor som använder väte-syrekomponenter och 1,85 gånger högre än för raketmotorer för flytande väte-fluor. Men det är också historia. KBHA fick i uppdrag att utveckla kärnkraftsmotorerna RD0410 och RD0411 1965.
Kärnkraftverk genomgick många år av detaljerad forskning: under 70-90-talet drevs mer än tre dussin kärnkraftverk (NPP) av tre modifieringar i rymden, utformade för att förse rymdfarkostutrustning med elektricitet enligt principen att omvandla värmeenergin från en kärnreaktor till elektricitet i en termoelektrisk halvledargenerator.
Arbetet med att skapa kärnkraftverk för rymdfarkoster fortsätter av Krasnaya Zvezda JSC, [IZ 2421836], [IZ 2507617].
Men kärnkraftsmotorer och kärnkraftverk har ännu inte funnit praktisk tillämpning ens i demonstrationsflygningar, även om de fortfarande anses lovande för långdistansflygningar i rymd. Det uttrycktes också tvivel om en sådan motor behövdes och om den skulle utvecklas.
Under drift avger kärnkraftsmotorn radioaktiv strålning, så strålskydd av fartyget krävs. I atmosfären krävs fullständigt skydd och i rymden är det tillräckligt skuggigt när motorn är avskärmad från huvudfartyget av en skyddssköld.
Omhändertagande av kärnkraftverk efter driftens slut utförs genom överföring till omloppsbana, där reaktorns livslängd är tillräcklig för att klyvningsprodukterna ska sönderfalla till en säker nivå (minst 300 år). Vid eventuella olyckor med en rymdfarkost inkluderar kärnkraftverket ett mycket effektivt extra strålsäkerhetssystem (ASRS), som använder aerodynamisk spridning av reaktorn till en säker nivå.
Låt oss återgå till prognoserna. 1966 skrev Yu. Konecchi att enligt den mest pessimistiska uppskattningen skulle idrifttagningen av kärnkraftsmotorer med en gasfaskärna ske 1990... Ett kvarts sekel har passerat.

Laserraketmotor (LRE)
Man tror att egenskaperna hos en jetmotor ligger mellan egenskaperna hos en kärnkraftsmotor och en elektrisk framdrivningsmotor.
Jetmotorn är utformad för att ge dragkraft till ett flygplan som drivs av en plasmablixt initierad av en laser. Sedan 2002, KBKhA i samarbete med Forskningscentrum uppkallat efter. M.V. Keldysh och Research Institute of Optical-Electronic Devices forskar på problemet med att skapa en jetmotor som är betydligt mer ekonomisk än traditionella kemiska bränslemotorer.
I konstruktionen av en annan JPL [IZ 2559030] är funktionsprincipen annorlunda. En kontinuerlig optisk urladdning skapas i förbränningskammaren med hjälp av en laser. Arbetsvätskan, som interagerar med urladdningsplasman, får överljudshastighet.
Fotonraketmotor - en hypotetisk raketmotor som skapar dragkraft som ett resultat av det riktade utflödet av fotoner från den, har ett begränsande specifikt impulsvärde, eftersom flödet av fotoner har en maximalt uppnåbar hastighet - ljusets hastighet. . Utvecklingen av teorin om fotonraketer har en lång historia. Enligt E. Zenger kommer fotonraketer, drivna av reaktionen från en ström av fotoner som kastas ut från raketen, göra det möjligt att flyga till de mest avlägsna regionerna i galaxen
Kanske är det en fråga om terminologi. Fotoniska motorer kallas nu ibland för motorer som använder en laser; 1958 hade lasrar ännu inte skapats. Fotonmotorn [PM RU 64298] av en "konventionell" design innehåller en kraftfull laser som en källa för fotoner; En utmärkande egenskap är användningen av en optisk resonator, som möjliggör ökad motorkraft.
En annan fotonmotor [IZ 2201527] kännetecknas av det faktum att den använder en diamantkristall och radiella speglar som resonator. Resonatorn används också för att öka dragkraften.

Elektrisk framdrivningsmotor (EPE)
Elektriska framdrivningsmotorer sprutar ut arbetsvätskan med hjälp av ett elektromagnetiskt fält eller värmer arbetsvätskan med elektricitet. I de flesta fall tas den elektriska energin som krävs för driften av elektriska framdrivningsmotorer från interna kraftkällor (radioisotop termoelektrisk generator (RTG), batterier) eller från solen.
Huvudklasserna av elektriska framdrivningsmotorer, arbetsprocesserna är fundamentalt olika:
- jonisk
- motorer med azimutelektrondrift
- högströmsmotorer
- värmeväxlare elektriska framdrivningsmotorer.
I jonelektriska framdrivningsmotorer är arbetsvätskan joner av ädelgas (i de flesta projekt - xenon), och i fallet med värmeväxlande elektriska jetmotorer - ångor av lågsmältande metaller. Den första xenonjonmotorn som användes i rymden var RITA-motorn på Eureca-uppdraget 1992 (ESA).
Elektriska framdrivningsmotorer har en ganska hög verkningsgrad och når 0,7. Det var elektriska framdrivningsmotorer i kombination med en kärnreaktor som föreslogs som huvudankomst-/avgångsmotorer för flygningar till Mars.
För närvarande används elektriska framdrivningsmotorer på vissa rymdfarkoster som orienteringsmotorer, huvudboostermotorer för interplanetära rymdfarkoster (Deep Space 1, SMART-1), motorer med låg dragkraft för underhåll och ultrasmå orbitalkorrigeringar.
Historien om utvecklingen av jonmotorer går tillbaka mer än ett decennium. Således var en av informationskällorna för utvecklingen av jonmotorn från företaget Messerschmitt-Bölkow-Blom GmbH (Tyskland) [patent 682150] en bok av S. L. Eilenberg och A. L. Hübner publicerad redan 1961.

Användningsområden för rymdfarkosten
1 Militär användning (att erhålla underrättelseinformation om en potentiell fiendes handlingar, spaning och förstörelse av fientliga rymdmål, etc.), för detta ändamål skapades de första rymdskeppen
2 Leverans av nyttolast till rymden;
3 Leverans av last och besättning till orbitalstationer. För närvarande kan lastleverans till ISS endast utföras av rymdfarkosterna Progress (Ryssland), Dragon (USA), Cygnus (USA) och HTV (Japan); leverans av människor - endast Soyuz-fartyg (Ryssland)
4 Tankning av interplanetära fartyg
5 Test av lovande fjärrkontrollsystem med möjlighet att återvända till jorden
6 Fångst och leverans av rymdskräp till jorden
7 Studie av den övre atmosfären
8 Leverans av nyttolast i omloppsbana för en artificiell månsatellit (ALS)
9 Satellitinspektion och underhåll
Enligt moderna uppskattningar är den möjliga fördelningen av uppgifter som utförs av rymdfarkosten: 57% - rymdturism; 18% - utföra vetenskaplig forskning; 12 % - operativ fjärranalys och miljöövervakning, 8 %, 5 % - utbildning av astronauter och 5 % - genomförande av reklamprojekt.
Denna lista innehåller inte en annan lovande riktning för rymdfarkoster - utvinning av planetariska mineraler.
Som analysen visar kan rymdturismen bli den mest populära inom en snar framtid.
Förutsättningarna för detta kan betraktas som en kombination av omständigheter:
- Flyg och flygteknik är mycket utvecklat,
- människor är vana vid att flyga,
- avsevärd erfarenhet har samlats på flygningar med bemannade rymdfarkoster,
- modern flygplansproduktionsteknik garanterar teknisk excellens och en hög grad av flygplans tillförlitlighet,
- det finns många människor som kan betala för rymdflyg,
- I det moderna informationsflödet blir "virtuella" resurser otillräckliga.
Möjliga scenarier för turistflyg (låt oss gå tillbaka till 1966 - fantasy eller science fiction (?)):
- suborbitala flygningar till höjder upp till 100 km,
- orbital, från flera timmar till flera dagar.
- orbital - 1-2 veckor med stopp på rymdhotell.
- flyg till månen med inträde i dess omloppsbana, landning på ytan och boende på ett hotell på ytan som varar från flera veckor till flera månader;
- flyg till Mars och dess satelliter med inträde i omloppsbana, landning på ytan och boende på hotell på Mars yta från flera dagar till flera veckor.
- förbiflygningar av Jupiter, Saturnus och deras satelliter med landningar på satelliternas yta.
För implementering krävs tillförlitliga och säkra återanvändbara flygplan med låga kostnader för reparationer och underhåll; strukturella moduler som blir mer komplexa när nya rutter bemästras; ökad komfort för besättning och passagerare; specialiserad infrastruktur för utbildnings- och träningscentra för förberedelse för flygning och rehabilitering efter flygning; oberoende infrastruktur för uppskjutningsanläggningar, landningsplatser och flygkontroll. Samma principer gäller för vetenskapliga och forskningsmässiga problem.

Slutsats
Det finns en klass av problem som måste lösas. De flesta av dem kan lösas med hjälp av rymdfarkoster, speciellt som leverans av nyttolaster och besättning till orbitalstationer, uppskjutning av automatiska rymdfarkoster i omloppsbana, återföring av föråldrade satelliter från omloppsbana i syfte att återanvända deras värdefulla komponenter, övervaka jordens yta och omloppsbana. situation , såväl som återlämnande av stora föremål av rymdskräp från omloppsbana, "transport" av rymdturister. Utvecklingen av rymdfarkoster börjar igen. Några av dem har redan nått fasen av försöksverksamhet.

Slutsats
Teoretiska beräkningar, forskning och hittills få men verkliga lanseringar har visat kapaciteten hos återanvändbara system. Det nuvarande tillståndet inom teknik, ekonomi och politik ger en verklig chans för återupptagande och utveckling av konstruktionen av högeffektiva flyg- och rymdtransportsystem och möjligheten att genomföra kortdistansflygningar på medellång och lång sikt, inklusive interplanetära flygningar för olika ändamål på lång sikt.
Prognoser är en otacksam uppgift. Enligt prognoser har det gått ett och ett halvt decennium sedan vi måste bosätta oss i en bas på Titan. Men kanske 2030...

Lista över källor
1 Karpova L.I. Flygets och astronautikens historia. Föreläsningskurs vid MSTU. M., 2005
2 Rymdåldern. Prognoser för 2001. Yu Konecchi et al./Trans. från engelska V.S. Emelyanova. M.: Mir, 1970
3 Bemannad expedition till Mars./P/r A.S. Koroteev. M.: Ross. Ak-I Cosmonautics uppkallad efter. K.E.Tsiolkovsky, 2006
4 Lopota V.A. Rymduppdrag för generationer av XXI-talet, Poljot, nr 7, 2010
5 rymdvingar. Lukashevitj V., Afanasyev I., M.: LenTa Wanderings LLC, 2009
6 Feoktistov K.P., Bubnov I.N. Om rymdskepp, M.: Young Guard, 1982
7 The Golden Age of Cosmonautics: Dreams and Reality./Afanasyev I., Vorontsov D.M.: Russian Knights Foundation, 2015
8 Kosmonautik Litet uppslagsverk. M.: "Sov. Enz.", 1970
9 Bono F., Gatland K. Utsikter för rymdutforskning. London, 1969. Abbr. körfält från engelska M.: "Mashinostr.", 1975
10 www.buran.ru
11 Bashilov A.S., Osin M.I. Tillämpning av vetenskapsintensiv teknik inom flygteknik: Proc. by M.: MATI, 2004
12 Shibanov A. En rymdarkitekts oro. M.: ”BARN. LIT-RA", 1982
13 Slavin S.N. Hemligheter för militär astronautik. M.: Veche, 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, nr 5, 2013
22 Parfenov V.A. Tillbaka från rymden Populärvetenskapligt bibliotek från militärförlaget. M.: Voenizdat Publishing House 1961
23 www.npomash.ru
24 Samling av rapporter från forskare och specialister från JSC "VPK "NPO Mashinostroeniya" vid XXXVI Academic Readings on Cosmonautics, 2012
25 Utveckling av rymdfarkostsystem/ P/r. P. Fortescue, etc.; Per. från engelska M.: Alpina Publisher, 2015
26 Akishin A.I., Novikov L.S. Miljöns påverkan på rymdfarkostmaterial, M.: Znanie, 1983
27 Salakhutdinov G. M. Termiskt skydd inom rymdteknik. M.: Kunskap, 1982
28 Molodtsov V.A. Bemannade rymdfärder. 2002
29 sv.espacenet.com
30 www.mai.ru
31 Branson R. Nå skyarna. Per. från engelska M.: Alpina facklitteratur, 2013
32 www.virgingalactic.com
33 www.thespaceshipcompany.com
34 www.xcor.com
35 bristolspaceplanes.com
36 Sobolev I. Flying in a parabola, Technology-Youth, No., 2004
37 Dmitriev A.S., Koshelev V.A. Framtidens rymdmotorer. M.: Kunskap, 1982
38 Erokhin B.T. Teori och design av raketmotorer: Uch-k. St. Petersburg: Lan Publishing House, 2015
39 www.kbkha.ru
40 Baev L.K., Merkulov I.A. Plan-raket. M.: Stat. Förlag för teknisk och teoretisk litteratur, 1956
41 www.ciam.ru
42 Bussard R., Delauer R. Kärnmotorer för flygplan och missiler. Abbr. körfält från engelska R.Avalova et al., M.: Military Publishing House, 1967
43 En gång och för alltid... Dokument och personer om Valentin Petrovich Glushko, M.: Mashinostr., 1998
44 www.redstaratom.ru
45 DESIGNBYRÅ FÖR CHEMA AUTOMATICS (broschyr). Voronezh, 2010
46 Zenger E. Om fotonraketernas mekanik. Per. med honom. V.M. Patskevich; p/r I.M. Khalatnikov. M.: Utländskt förlag. litteratur, 1958
47 Elektriska raketmotorer för rymdfarkoster / S.D. Grishin, L.V. Leskov. M.: Mashinostr., 1989
48 Aerospace Review nr. 3,4,5, 2005
49 Nio månader på ISS: rapportering från omloppsbana. Science and Life, nr 1, 2016, s. 39
50 Danilov S. Rymden i kollisioner, illusioner och ocklusioner, Ungdomsteknik, nr 1, 2016

Vi har länge varit vana vid närvaron av hållplatser för kollektivtrafiken nära våra hem, vid den dagliga avgången för dussintals tåg från närmaste station och vid avgången av flygplan från flygplatser. Om kollektivtrafiken försvinner kommer världen som vi känner den helt enkelt att kollapsa! Men efter att ha vant oss vid bekvämlighet börjar vi kräva ännu mer! Vilken utveckling väntar oss?

Motorväg - rör

Hemsk trafik är ett av de största problemen i alla megastäder. De orsakas ofta inte bara av dålig organisation av transportknutpunkter och motorvägar, utan också av väderförhållanden. Varför gå långt: Ryska snöfall leder ofta till kollapser på vägarna.

En av de mest effektiva lösningarna är att dölja huvuddelen av trafikflöden under jord. Antalet och storleken på vägtunnlar har bara ökat med åren. Men de är dyra och deras utveckling begränsas av landskapet. Dessa problem kan lösas genom att ersätta tunnlar med rör!

Henry Liu, en ingenjör och byggare från Amerika, har redan föreslagit sin utveckling av en pipeline för transport. Det kommer att vara möjligt att transportera stora lastcontainrar som drivs med el. Vi övervägde att hans projekt skulle användas i New York, känt för sina enorma trafikstockningar. Bara i denna stad kommer att flytta godstrafik till rören att minska fordonstrafiken med tiotals miljarder mil på bara ett år. Som ett resultat kommer miljösituationen att förbättras och belastningen på metropolens motorvägar kommer att minska. Vi bör inte heller glömma säkerheten och snabb leverans av varor.

Det är också möjligt att transportera människor i sådana rörledningar. Ett liknande passagerartransportsystem föreslogs av Elon Musk, en amerikansk miljonär. Musks "Hyperloop" kommer att inkludera ett system av rörledningar placerade på övergångar, vars diameter kommer att överstiga ett par meter. Det är planerat att hålla lågt tryck i dem. Det är planerat att flytta kapslar i rören, svävande precis ovanför botten tack vare luften som pumpas in i dem. Kapslarnas hastighet, tack vare den elektromagnetiska pulsen, kan nå sexhundra kilometer på en halvtimme.

Tågflyg

Tågen kommer att utvecklas, bli rymligare och snabbare. De diskuterar redan ett projekt i otrolig skala för en rutt från London till Peking, utarbetat av kineserna. De vill bygga en motorväg med en längd på åtta till nio tusen kilometer till 2020.

Tågen kommer att åka under Engelska kanalen, sedan genom Europa, Ryssland, Astana, Fjärran Östern och Khabarovsk. Därifrån - den sista transfern till Peking. Hela resan kommer att ta ett par dagar, hastighetsgränsen är 320 km/h. Låt oss här notera att den ryska Sapsan bara accelererar till 250 km/h.

Men denna hastighet är inte gränsen! Maglev-tåget, uppkallat efter frasen Magnetic Levitation, når lätt en hastighet på 581 km/h. Understödd av ett magnetfält i luften flyger den över rälsen istället för att åka längs dem. Nuförtiden är dessa tåg sällsynta exotiska. Men i framtiden kan sådan teknik utvecklas.

En bil under vattnet: orealistiskt, men den finns!

En revolution förväntas också inom vattentransporter. Experter studerar projekt för höghastighetsfordon under vatten, såväl som undervattensmotorcyklar. Vad kan vi säga om enskilda ubåtar!

Ett projekt organiserat i Schweiz som heter sQuba skapades för att utveckla en originalbil som kan köra rakt av vägen ner i vattnet och, röra sig längs vågorna, till och med dyka in i dem! Då kan bilen lätt återvända till land och fortsätta längs vägen.

Designerna av den nya produkten inspirerades av en av James Bond-filmerna. En riktig undervattensbil ställdes ut på bilsalongen i Genève i form av en öppen sportbil. Denna modell är mycket lätt och gör att besättningen kan lämna fordonet i händelse av fara.

Rörelse under vatten tillhandahålls av ett par propellrar placerade under den bakre stötfångaren, samt av ett par roterande vattenstrålar nära de främre hjulhusen. Allt detta fungerar med elmotorer. Naturligtvis måste du lägga till en vattentät keps till modellen så att föraren och passagerarna inte blir blöta.

Redo att gå ut i rymden?

Flyget, i takt med andra transportsätt, utvecklas aktivt. Efter att ha övergett överljudsflygplan som Concorde, bestämde hon sig för att åka ut i rymden. Brittiska designers arbetar på en rymdfarkost, eller på annat sätt ett orbitalflygplan, kallat Skylon.

Den kommer att kunna lyfta på en hybridmotor från ett flygfält och nå hypersonisk hastighet, som är mer än fem gånger högre än ljudhastigheten. Efter att ha nått en höjd av 26 kilometer kommer den att byta till syre från sina egna tankar och sedan gå ut i rymden. Att landa är som att landa ett flygplan. Det vill säga inga externa boosters, övre steg eller tankar för bränslefall. För hela flygningen behöver du bara ett par motorer.

De arbetar för närvarande på en obemannad version av Skylon. En sådan rymdfarkost kommer att kunna skjuta upp 12 ton last i omloppsbana. Notera här att Soyuz, den ryska raketen, bara kan hantera sju ton. Till skillnad från en raket kan ett rymdskepp användas många gånger. Som ett resultat kommer kostnaden för leverans att minska med 15 gånger.

Samtidigt funderar designers på en bemannad version. Genom att ändra utformningen av lastutrymmet, skapa säkerhetssystem och göra fönster kan trehundra passagerare transporteras. Om fyra timmar kommer de att kretsa runt hela planeten! Den experimentella modellen kommer att lanseras 2019.

Överraskande nog beskrevs alla typer av transporter som vi har listat av futurologer i början av 1900-talet. De hoppades att deras genomförande var precis runt hörnet. De gjorde ett misstag med timingen, medan allt är på utvecklingsstadiet. Men vi har en utmärkt möjlighet - att bli passagerare i framtiden för ett av de ovan nämnda teknikunderverken.

– den hittills tyngsta lyftraketen – och kanske en transportrevolution är närmare än vi tror. Vi berättar hur fantastisk framtidens transporter kan vara.

Bil

Framtidens städer kommer att bli fler och fler. Bilar på vägarna kommer att bli allt mindre vanliga, särskilt i storstäder. Madrid, Köpenhamn och Hamburg antar politik för att bli så mycket som möjligt. Men motorvägar mellan städer kommer att bli superhöghastighets - Elon Musk har redan byggt en sådan höghastighetstunnel mellan Los Angeles och dess förort Culver City. Bilar kommer att kunna färdas längs den utan bilköer och i hastigheter upp till 240 km/h.

Själva vägarna kommer också att förändras och kommer förutom transporter att förse bebyggda områden med energi. Redan i Frankrike finns en väg kantad av solpaneler: 2 800 kvadratmeter solpaneler lades ut på en enkilometer lång vägsträcka. Energin som genereras av "solvägen" kommer att räcka för att driva alla gatubelysningar i den närmaste byn, och företaget som slutförde projektet tror att Frankrike kan bli energioberoende om bara 250 tusen kilometer vägar beläggs med solpaneler.

Kollektivtrafik

Kollektivtrafiken kommer i framtiden att gå bort från fossila bränslen och mot förnybara resurser, vilket kan vara okonventionellt. Londons myndigheter kör redan stadsbussar på biobränsle, som delvis är tillverkat av kaffesump. Kaffeavfall kommer att samlas in från fabriker, barer, kaféer och restauranger över hela staden och sedan skickas till återvinning. Det nya bränslet minskar skadliga utsläpp med 10-15%. Det finns ingen brist på det - Londons befolkning "lämnar" årligen efter sig 200 tusen ton kaffeavfall.

Oslo ligger inte efter London: folk kommer att börja resa dit 2019. Och till 2025 planerar Norge att helt förbjuda bilar med förbränningsmotorer. Den förarlösa elbussen kommer att rymma 12 passagerare och når en hastighet på cirka 20 km/h. Du kan ringa en buss med en speciell mobilapplikation. Väntetid – inte mer än 10 minuter.

Framtidens stadsbussar kommer att vara gröna inte bara när det gäller bränslekällor, utan också i bokstavlig mening – det kommer att finnas trädgårdar med levande växter på kollektivtrafikens tak. Ett sådant projekt syftar redan till att förbättra miljösituationen i staden och minska skadliga utsläpp till luften. Varje trädgård kommer att byggas med ett speciellt bevattningssystem och arrangeras på ett sådant sätt att växterna tål konstant rörelse.

Kanske kommer det snart inte finnas något behov av att köpa oändliga kuponger och resekort - det räcker med att bära ett visst klädesplagg. I Berlin, till exempel, som samtidigt är ett pass för alla typer av transporter under ett år.

För dem som inte nöjer sig med bekväma kollektivtrafik eller cyklar i städer kommer flygande taxibilar att finnas tillgängliga i framtiden. Uber kommer att lansera flygande taxibilar redan 2020 i Texas och Dubai. En sådan taxi kommer att vara ett litet lätt flygplan med elmotor. Bolaget planerar att göra flygplanen tysta så att de kan användas inom staden. Ett annat liknande transportalternativ (även i Dubai) är. Passagerardrönaren kommer att kunna transportera människor som väger mindre än 100 kg, dess maximala hastighet kommer att vara 160 km/h, och den kommer att kunna vara i luften i högst 30 minuter och kommer att bära sina passagerare till ett maximalt avstånd på 50 kilometer.

Tåg

Tågen kommer att fortsätta att öka, vilket gör konkurrensen om flygplan stark. I Kina, mellan Peking och Shanghai, har de redan lanserats. Den kan accelerera till 350 km/h och tillryggalägger en sträcka på 1200 km på 4 timmar 28 minuter. Detta är en och en halv timme snabbare än andra tåg.

Men Elon Musk föreslog ännu fler framtidsutsikter i tågbranschen redan 2013 med konceptet med ett system av tåg med en elektrisk motor som glider igenom lågtrycksrörledningar på en luft- eller magnetisk levitation. Vakuumtåget kommer att vara dubbelt så snabbt som ett flygplan och tre gånger så snabbt som ett höghastighetståg och nå en topphastighet på 1 200 km/h. Hyperloop har redan visat, genomfört och upp till 310 kilometer i timmen på en testbana i Nevada. Den närmaste möjliga rutten kommer att förbinda Abu Dhabi och Dubai 2020.

Tyskland presenterade också sin egen - den kommer att ha sportutrustning, plasma-TV och mötesrum med ljudisolering och surfplattor (som tävling - i Skottland). Medan vissa koncentrerar sig på komfort, andra på teknik: i Tyskland kommer de att lanseras 2021. Det blir ett miljövänligt och helt tyst Coradia iLint persontåg – historiens första långväga tåg som bara släpper ut ånga och vattenkondensat till atmosfären. Vätgastanken sitter på tågets tak och driver bränslecellen som i sin tur producerar el. Ett sådant tåg kan kontinuerligt åka 1000 km utan att tanka och nå hastigheter på upp till 140 km/h.

Och givetvis kommer framtidens tåg att köras på energi från förnybara källor. I Nederländerna drivs tågen redan till 100 % av vindkraft. En timmes drift av ett vindkraftverk räcker för en tågresa på 192 km. Samtidigt hoppas de i Nederländerna år 2020 kunna minska mängden energi som krävs för att transportera en passagerare med ytterligare 35 %.

Flygplan

Flygplan verkar vara det mest välbekanta transportsättet för moderna resenärer, även om det inte är det mest miljövänliga på grund av för höga CO2-utsläpp. Men det finns redan ett flygplan som flyger på biobränsle: i synnerhet är ett Qantas-flygplan den första flygningen mellan USA och Australien som använder biobränsle framställt av en speciell sort av senap. Planet tankades med 24 ton biobränsle från Brassica Carinata senap. Enligt Qantas minskade detta koldioxidutsläppen per flygning med 18 ton jämfört med att använda konventionell fotogen.

Om 10 år kommer vår bransch att förändras, säger Denis Muhlenberg, Boeings vd, vd och ordförande. Han förutspår produktion av raketer, rymdfarkoster i låg omloppsbana och en ökning av antalet konventionella passagerarplan, men vad de än är kommer Boeing att producera dem.

När han talade vid GeekWire-toppmötet sa Muhlenberg att det i framtiden inte längre kommer att finnas en tydlig skillnad mellan luft- och rymdtransport, utan snarare en integration av dessa transportsätt som kommer att inkludera personliga flygtaxibilar, traditionella flygplan, överljudstransporter och kommersiella rymdfarkoster. .

"Inom ett decennium borde du se rymdresor i låg omloppsbana bli mycket vanligare än det är idag. Rymdturism, fabriker i rymden... dessa är komponenterna i ekosystemet som växer fram idag, och vi kommer att vara aktivt involverade i att skapa transportsystem för att ge tillgång till dessa objekt."

Boeings deltagande i denna integrerade framtid kretsar kring rymdfarkosten CST-100 Starliner, som företaget avser att ta i bruk för att transportera astronauter redan nästa år. "Vi kan betrakta detta som vårt första i vad som kommer att bli en framtida portfölj av kommersiella rymdfarkoster som produceras tillsammans med våra kommersiella flygplan," tillade Muhlenberg.

Om detta är planen var starten på genomförandet inte lätt. De senaste testerna av ett av Starliner-systemen misslyckades, varefter Boeing flyttade nästa test från augusti till slutet av detta år eller början av nästa. Med tanke på den senaste olyckan med uppskjutningsfordon i Soyuz kommer utvecklare av rymdtransporter som Boeing och SpaceX att vara under större press att producera funktionellt effektiva och säkra fordon för att serva den internationella rymdstationen (ISS).

Det är möjligt att luftrummets mättnad med flygplan ökar, och då kommer det att krävas mer utvecklade medel för flygledning. Boeing samarbetar redan med NASA och andra företag i ett projekt på 35 miljarder dollar för att skapa ett sådant nästa generationssystem för USA:s luftrum; detta system bör vara klart 2030.

Om Boeing ska bli en stor aktör inom flygindustrin måste företaget lösa problem med sina nuvarande produkter. Till exempel var det i somras problem med leveransen av ett stort antal Boeing 737, som inte kunde skickas till kunder på grund av motorbrist. Detta påverkade dock inte Boeings finansiella resultat, som såg bra ut under andra kvartalet.

Som ledande inom flygindustrin möter Boeing betydande konkurrens från Airbus (i luften) och SpaceX (i rymden). Detta hindrar inte Muhlenberg från att drömma om rymdtransport: han har upprepat många gånger att de första människorna som landar på Mars kommer att göra det med en raket byggd av Boeing.

webbplats: I slutet av denna anteckning finns en länk till en artikel om framgångarna för flygsektorn under andra kvartalet 2018. Sammantaget ökade sektorn intäkterna med 7,6 % jämfört med föregående år under kvartalet, inklusive: Lockheed Martin - 13,4 miljarder dollar, upp 23,5 %, Airbus - 17,16 dollar, upp 8 % (tack vare framgången med A320 neo), 24,26 dollar, upp 6 %. Det noteras att tillsammans med rapporter om framgång uttrycker företag i branschen oro över de pågående handelskrigen, som flygsektorn är särskilt känslig för på grund av den globala karaktären hos försörjningskedjor som är karakteristiska för branschen.

Boeings kontor i Chicago (foto från företagets hemsida)

Introduktion
1. Historisk forskning av frågan
2. Framtidens lovande motorer
3. Utsikter för privata företag inom flyg- och rymdindustrin
Slutsats
Lista över begagnad litteratur

INTRODUKTION

Tack vare teknologins utveckling i världen har livet börjat röra sig i en snabbare takt. Nu har tekniken utvecklats mycket - även vår tids datorer, jämfört med maskinerna för 20-30 år sedan, har blivit så mycket kraftfullare att det är svårt att tro. På relativt kort tid har tekniken utvecklats till nivåer vi aldrig föreställt oss.

Tack vare utvecklingen av information och annan teknik har stora förändringar skett även inom andra områden. Till exempel flyget, om man tittar på hur det var förr och nu så är det stor skillnad, det har blivit mer komplext, kraftfullare och säkrare för flyg.

Nuförtiden utvecklas teknologier mot flygtransporter. På tal om flygtransporter föreställer jag mig att vi snart kommer att börja närmare studera yttre rymden genom att flyga över långa rymdavstånd.

Syftet med arbetet är att fundera över frågan – vad är framtiden för flygtransporter?
I detta avseende ställs följande uppgifter upp i arbetet:

• utföra historisk forskning i frågan;
• överväga framtidens lovande motorer;
• studera utsikterna för privata företag inom flygsektorn.

1. HISTORISK FORSKNING AV FRÅGAN

För första gången trodde den progressiva mänskligheten på verkligheten av flykt till avlägsna världar i slutet av 1800-talet. Det var då det stod klart att om flygplanet fick den hastighet som krävs för att övervinna gravitationen och bibehåller den under en tillräcklig tid, skulle det kunna gå utanför jordens atmosfär och få fotfäste i omloppsbana.

Den 4 oktober 1957 började en ny, eller snarare den första, eran inom rymdutforskningen - uppskjutningen av den första konstgjorda jordsatelliten, Sputnik-1 (Figur 3), med R-7-raketen (Figur 1,2), designad under ledning av Sergei Korolev. Den första satelliten var mikroskopisk, drygt en halv meter i diameter och vägde bara 83 kg. Den genomförde ett helt varv runt jorden på 96 minuter.

Bara en månad efter uppskjutningen av Sputnik 1 gick det första djuret, hunden Laika, i omloppsbana ombord på den andra konstgjorda jordsatelliten (Figur 4). Hennes mål var att testa levande varelsers överlevnad under rymdflygningsförhållanden. Uppskjutningen och införandet av satelliten i omloppsbana var framgångsrik, men efter fyra omlopp runt jorden, på grund av ett fel i beräkningarna, steg temperaturen inuti enheten överdrivet, och Laika dog. Själva satelliten roterade i rymden i ytterligare 5 månader och tappade sedan fart och brann upp i täta lager av atmosfären.

Laika är det första djuret som skjuts upp i jordens omloppsbana (Figur 4)

De första lurviga kosmonauterna som hälsade sina "avsändare" med en glad skällande när de återvände var Belka och Strelka (Figur 5), som gav sig iväg för att erövra himlen på den femte satelliten i augusti 1960. Deras flygning varade drygt ett dygn, och under denna tid lyckades hundarna flyga runt planeten 17 gånger. Som ett resultat av uppskjutningen slutfördes också själva rymdfarkosten och godkändes slutligen - om bara 8 månader kommer den första personen att åka ut i rymden i en liknande apparat.

Belka och Strelka(Figur 5)

Dagen 12 april 1961, den första personen att erövra rymden - Yuri Gagarin på rymdfarkosten Vostok-1. Det bör noteras att flygförhållandena var långt ifrån de som nu erbjuds rymdturister: Gagarin upplevde åtta till tio gånger överbelastningar, det fanns en period då fartyget bokstavligen ramlade, och bakom fönstren brann huden och metallen var smältande.

Yuri Gagarin (Figur 6)

Efter Gagarins flygning föll betydande milstolpar i rymdutforskningens historia den ena efter den andra: världens första grupprymdflygning avslutades (fig. 8), sedan gick den första kvinnliga kosmonauten Valentina Tereshkova (1963) ut i rymden (fig. 7), den första flygningen ägde rum med flera säten, Alexey Leonov (Fig. 10) blev den första personen att utföra en rymdpromenad (1965). Slutligen, den 21 juli 1969, landade den första mannen på månen (bild 9)

Den första definitionen av flygteknik dök upp 1958. Definitionen förenade jordens atmosfär och yttre rymden till en enda sfär och kombinerade båda termerna: flygplan (aero) och rymdfarkoster (rymd). Som svar på Sovjetunionens första uppskjutning av den första jordsatelliten i rymden den 4 oktober 1957, lanserade amerikanska flygingenjörer den första amerikanska satelliten den 31 januari 1958.

För enkelhetens skull är rymdfarkoster (SC) indelade i 3 generationer

FÖRSTA GENERATIONENS

Den första generationen bör betraktas som den sovjetiska "Vostok" och den amerikanska "Mercury". De behövde bara lösa ett problem: att bevisa att en person kan försättas i låg omloppsbana om jorden, att det är möjligt att leva i rymden och att det är möjligt att återvända till jorden levande och frisk.

VOSTOK RYMDSKIP

Trestegs bärraketen består av fyra sidoblock (I-steg) placerade runt det centrala blocket (II-steg). Det tredje steget av raketen placeras ovanför det centrala blocket. Var och en av de första stegsenheterna var utrustade med en fyrkammar jetmotor RD-107 för flytande drivmedel, och det andra steget var utrustad med en fyrkammarjetmotor RD-108. Det tredje steget var utrustat med en enkammar vätskestrålemotor med fyra styrmunstycken.

Vostok bärraket
1 — huvudkåpa;
2 — nyttolast;
3 - syretank;
4 — skärm; 5 - fotogentank;
6 — styrmunstycke;
7—flytande raketmotor (LPRE);
8 - övergångsfackverk;
9 — reflektor;
10 — instrumentfack för centralenheten;
11 och 12 - alternativ för huvudenhet
(från Luna-1 AMS respektive Luna-3 AMS).

Rymdfarkosten Vostok bestod av en nedstigningsmodul och ett instrumentfack kopplade samman. Fartygets vikt är cirka 5 ton.
Nedstigningsfordonet (besättningshytten) gjordes i form av en boll med en diameter på 2,3 m. Astronautens säte, kontrollanordningar och ett livstödssystem installerades i nedstigningsfordonet. Sätet var placerat på ett sådant sätt att den överbelastning som inträffade under start och landning hade minsta möjliga effekt på astronauten.

Kapsel efter landning (Figur 14)

ANDRA GENERATIONEN

Den andra generationens huvuduppgift är att utveckla system för fartyg av nästa generation.
Landningssystemet utarbetades på Voskhod. Övergivandet av utkastningssystemet gjorde det möjligt att öka dess kapacitet utan större omarbetning av fartyget.

VOSKHOD RYMDSKIP

Rymdfarkosten "Voskhod-2" (Fig. 15)

Uppgifterna för rymdflyget utökas och rymdfarkoster förbättras i enlighet med detta. Den 12 oktober 1964 steg tre personer omedelbart upp i rymden med rymdfarkosten Voskhod: V. M. Komarov (fartygsbefälhavare), K. P. Feoktistov (nu doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper) och B. B. Egorov (läkare).

Rymdfarkosten "Voskhod-1" (Fig. 16)

Det nya fartyget skilde sig markant från fartygen i Vostok-serien. Den kunde ta emot tre astronauter och hade ett mjuklandningssystem. Voskhod 2 hade en luftslusskammare för att lämna fartyget ut i rymden.
Flygningen av rymdfarkosten Voskhod-2 ägde rum den 18 mars 1965. Efter att rymdfarkosten kommit in i omloppsbana öppnades luftslusskammaren. Luftslusskammaren vecklades ut från utsidan av kabinen och bildade en cylinder som kunde rymma en person i en rymddräkt.

Rymdfarkosten Voskhod-2 och luftslussdiagrammet på skeppet

1,4,9, 11 - antenner;

2 - TV-kamera;

3 — cylindrar med tryckluft och syre;

5 - TV-kamera;

6 - gateway före fyllning;

7 — nedstigningsfordon;

8 — aggregatfack;

10 — bromssystemets motor.

A - fylla luftslussen med luft;

B - astronauten lämnar luftslussen (luckan är öppen);

B — utsläpp av luft från luftslussen till utsidan (luckan är stängd);

G — Astronaut går ut i rymden med den yttre luckan öppen;

D - separation av luftslussen från kabinen.

TREDJE GENERATIONEN

Rymdskepp "Soyuz" och "Apollo" - dessa fartyg var avsedda för en flygning till månen och kunde följaktligen komma in i jordens atmosfär med den andra flykthastigheten.

SOYUZ RYMDSKIP

Soyuz rymdfarkost (Fig. 17)

Rymdfarkosten Soyuz består av ett orbitalfack, en nedstigningsmodul och ett instrumenteringsfack.
Astronauternas säten är placerade i kabinen på nedstigningsfordonet. Stolens form gör det lättare att stå emot de överbelastningar som uppstår vid start och landning. En speciell stötdämpare dämpar stötarna som uppstår vid landning.
Soyuz har två självständigt fungerande livstödssystem: livsuppehållande system för kabinen och livstödssystem för rymddräkter.

Sojus bärraket

Lanseringsvikt, t - 300
Lastvikt, kg
"Soyuz" - 6800
"Framsteg" - 7020
Motorkraft, kN
Steg I - 4000
Steg II - 940
III stadium - 294
Maxhastighet, m/s 8000

1—nödräddningssystem (ASS);
2 — pulveracceleratorer.
3 - Sojuzskepp;
4 — stabiliserande klaffar;
5 och 6 — steg III bränsletankar;
7 — steg III-motor;
8 - fackverk mellan steg II och III;
9 — tank med steg 1 oxidationsmedel;
10 — tank med steg 1 oxidationsmedel;
11 och 12—tankar med steg I-bränsle;
13 — tank med flytande kväve;
14 — första stegsmotor;
15 — steg II-motor;
16 — kontrollkammare;
7 — luftroder.

Sojus bärraket (Figur 18)

Rymdfarkosten Soyuz T skapades på basis av rymdfarkosten Soyuz. Soyuz T-2 lanserades första gången i omloppsbana i juni 1980. Den nya rymdfarkosten skapades med hänsyn till erfarenheterna från utvecklingen och driften av rymdfarkosten Soyuz. Fartygets sjösättningsvikt är 6850 kg. Den beräknade varaktigheten av den autonoma flygningen är 4 dagar, som en del av orbitalkomplexet 120 dagar.

Huvudenhetsalternativ (Figur 19)

I - med Voskhod-2-skeppet;

II—med rymdfarkosten Soyuz-5;

III - med rymdfarkosten Soyuz-12;

IV - med rymdfarkosten Soyuz-19

AFDELING: LASTFARTYG

När man utvecklade andra generationens orbitalstationer (stationer är utformade för att fylla på förbrukningsvaror under flygning) uppstod frågan om leverans av last till orbitalstationer. För detta ändamål utvecklade vi Progress-skeppet.

LASTFARTYG "PROGRESS"

Dockning av lastfartyget Progress M-27M med ISS (Fig. 19)

"Progress" är en serie obemannade transportfarkoster (TGV), som skjuts upp i omloppsbana med hjälp av en Sojus-raket. Utvecklad i Sovjetunionen för att försörja orbitalstationer.
Utvecklingen av ett nytt fordon baserat på rymdfarkosten Soyuz under koden 7K-TG började 1973. Den första Progress-raketen gick in i omloppsbana den 20 januari 1978.

Utvecklaren och tillverkaren av Progress-familjen av fartyg från 1970-talet till idag är Energia Rocket and Space Corporation.

Transportlastfartyg "Progress M1-10" (Fig. 20)

Det första lastfartyget Progress-1 sjösattes till omloppsstationen Salyut-6 den 20 januari 1978. Operationens framsteg övervakades av Flight Control Center och kosmonauterna Yuri Romanenko och Georgy Grechko, som befann sig vid Salyut-6-stationen. Den 22 januari lades fartyget automatiskt till vid stationen.

GREEN: ÅTERANVÄNDBARA SLUTAR

Jag kommer att dela upp den här typen av fartyg i en gren. Eftersom de är ett alternativ till orbitalstationer.

"RYMDFÄRJA"

Rymdfärjan är en återanvändbar transportfarkost. Man förstod att skyttlarna skulle "snurra som skyttlar" mellan låg omloppsbana och jorden och leverera nyttolaster i båda riktningarna.

Rymdfärja efter landning (Figur 21)

Rymdfärjans programmet har utvecklats av nordamerikanska Rockwell och en grupp associerade entreprenörer på uppdrag av NASA sedan 1971. Utvecklings- och utvecklingsarbete genomfördes som en del av ett gemensamt program mellan NASA och flygvapnet. Totalt byggdes fem skyttlar (två av dem dog i katastrofer) och en prototyp. Flygningar till rymden genomfördes från 12 april 1981 till 21 juli 2011.

Rymdfärja vid uppskjutning (Figur 22)

1985 planerade NASA att 1990 skulle det ske 24 uppskjutningar per år, och varje rymdfarkost skulle göra upp till 100 flygningar i rymden. I praktiken användes de mycket mindre - under 30 års drift gjordes 135 uppskjutningar (inklusive två katastrofer).

Shuttle startar till ISS

Den 30 oktober 1968 vände sig två NASA-högkvarter till amerikanska rymdföretag med ett förslag om att undersöka möjligheten att skapa ett återanvändbart rymdsystem, vilket var tänkt att minska kostnaderna för rymdorganisationen som var föremål för intensiv användning.

Rymdfärjan "Buran" (bild 23)

Man beslutade att insistera på att skapa en skyttel, men att presentera den inte som ett transportfartyg för montering och service av rymdstationen, utan som ett system som kan generera vinst och få tillbaka investeringar genom att skjuta upp satelliter i omloppsbana på kommersiell basis.

2. LOVANDE FRAMTIDENS MOTORER

Moderna raketmotorer gör ett bra jobb med att skjuta upp utrustning i omloppsbana, men är helt olämpliga för långvariga rymdresor. Därför har forskare i årtionden nu arbetat med att skapa alternativa rymdmotorer som kan accelerera fartyg till rekordfart. Låt oss överväga huvudidéerna för motorer från detta område.

EmDrive

EmDrive-motor (Figur 24)

EmDrive (Electro Magnetic Drive) använder elektromagnetiska mikrovågshål för att direkt omvandla energi till dragkraft utan behov av bränsle. Designen är formad som en metallhink, förseglad i båda ändar. Inuti denna hink finns en magnetron som avger elektromagnetiska vågor.

EmDrive motordriftdiagram (Figur 25)

EmDrive-konceptet, som först föreslogs av ett brittiskt forskningsföretag, avvisades av större delen av forskarvärlden eftersom det bröt mot fysikens lagar, inklusive lagen om bevarande av momentum.

White föreslog att EmDrives dragkraft genereras av virtuella partiklar i kvantvakuumet som beter sig som bränslejoner i magnetohydrodynamiska framdrivningssystem, extraherar "bränsle" från själva rymdtidens struktur och eliminerar behovet av att använda bränsle. Även om många forskare har kritiserat Whites teoretiska modell, menar andra att han åtminstone pekar åt höger

Fysik är en experimentell vetenskap, och det faktum att EmDrive fungerar har bekräftats i laboratoriet, men arten av den observerade dragkraften är fortfarande oklart.

EmDrive motortest

Med tanke på fördelarna med EM Drive är det inte svårt att se varför folk vill se det i aktion. Teoretiskt kan den generera tillräckligt med dragkraft för att nå månen på fyra timmar, Mars på 70 dagar och Pluto på 18 månader, allt utan en droppe bränsle. Tyvärr är detta framdrivningssystem baserat på principer som bryter mot lagen om bevarande av momentum.

Rapporten erkänner också behovet av ytterligare tester för att utesluta andra möjliga orsaker. Och om yttre orsaker också kan uteslutas, kommer framtida tester att syfta till att förbättra prestandan hos EM Drive.

Temperaturfördelningsgradient på ytan (Figur 26)

Utöver allt detta noterar IB Times att läkarens inlägg innehöll information från ett utdrag ur artikeln:
"Data från tester av framåt, bakåt och noll dragkraft i TM212-läge vid mindre än 8106 mm Hg. Konst. visade att systemet konsekvent uppvisar dragkraft med en effektfaktor på 1,2 +/- 0,1 mN/kW."

Solsegel

Solsegel (Figur 27)

Planetary Society har lanserat ett projekt kallat LightSail för att undersöka möjligheten att utveckla en rymdfarkost som drivs helt av solenergi och accelereras enbart av solljus.

Problemet är dock att ljustrycket är extremt lågt och minskar med ökande avstånd från källan. Därför måste ett sådant segel för att vara effektivt ha en mycket låg vikt och en mycket stor yta.

Efter flera misslyckade försök slutförde LightSail 1-programmet framgångsrikt en testlansering och utplacering av solseglet 2015. En ny version av solseglet, LightSail 2, är planerad att skjutas upp i jordens omloppsbana på en SpaceX Falcon Heavy-raket 2018.

Elektriskt segel

Solen avger inte bara fotoner, utan också elektriskt laddade partiklar av materia: elektroner, protoner och joner. Samtliga bildar den så kallade solvinden, som varje sekund för bort cirka en miljon ton materia från stjärnans yta.
Solvinden färdas över miljarder kilometer och är ansvarig för vissa naturfenomen på vår planet.
Solvinden, precis som luftvinden, är ganska lämplig för resor, du behöver bara få den att blåsa in i seglen. Ett elektriskt segelprojekt skapat 2006 av den finska forskaren Pekka Janhunen. Denna motor består av flera långa tunna kablar, liknande ekrarna på ett hjul utan fälg.

Funktionsprincipen för ett elektriskt segel (Fig. 28)

Principen som HERTS fungerar på är utbytet av impulser mellan en rad långa strömförsörjda ledningar och solvindsprotoner, som strömmar radiellt från solen med hastigheter på 300 till 700 km/s. Högspännings positivt laddade ledningar orienterade mot solvindens flöde reflekterar strömprotoner, vilket resulterar i en reaktiv kraft i ledningarna - också riktade radiellt från solen. Under loppet av månader kommer denna lilla kraft att accelerera rymdfarkosten till gigantiska hastigheter - cirka 100-150 km/s (från 20 till 30 AU per år).

Jonmotor

Jonmotor (Figur 29)

Flödet av laddade partiklar av materia, det vill säga joner, emitteras inte bara av stjärnor. Joniserad gas kan också skapas på konstgjord väg. Normalt är gaspartiklar elektriskt neutrala, men när dess atomer eller molekyler förlorar elektroner blir de joner. I sin totala massa har en sådan gas fortfarande ingen elektrisk laddning, men dess individuella partiklar laddas, vilket innebär att de kan röra sig i ett magnetfält.

I en jonmotor joniseras en ädelgas av en ström av högenergielektroner. De slår ut elektroner ur atomer och får en positiv laddning. De resulterande jonerna accelereras sedan i ett elektrostatiskt fält till hastigheter av storleksordningen 200 km/s, vilket är 50 gånger högre än hastigheten för gasflödet från kemiska jetmotorer. Moderna jonmotorer har dock mycket låg dragkraft - cirka 50-100 millinewton. En sådan motor skulle inte ens kunna röra sig från bordet. Men det har en allvarlig fördel.

Hög specifik impuls gör det möjligt att avsevärt minska bränsleförbrukningen i motorn. För att jonisera gasen används energi som erhålls från solpaneler, så jonmotorn kan fungera under mycket lång tid - upp till tre år utan avbrott. Under denna tidsperiod kommer han att ha tid att accelerera rymdfarkosten till hastigheter som kemiska motorer aldrig har drömt om.

Jonmotorer har strövat runt i solsystemets vidder mer än en gång som en del av olika uppdrag, men vanligtvis som hjälpuppdrag snarare än huvuduppdrag.

Nyligen genomförda tester av X3-acceleratorn (en typ av Hall-propeller) har visat att installationen kan arbeta med mer än 100 kW effekt och generera 5,4 newtons kraft, vilket för närvarande är den högsta verkningsgraden för någon jonplasmapropeller.

Fusionsmotor

Fusionsmotor (Figur 30)

Människor har försökt tämja energin från termonukleär fusion sedan mitten av nittonhundratalet, men hittills har de inte kunnat göra det. Ändå är kontrollerad termonukleär fusion fortfarande mycket attraktiv, eftersom det är en källa till enorm energi som erhålls från mycket billigt bränsle - isotoper av helium och väte.

Fusion uppstår när två väteatomer kolliderar och skapar en större helium-4-atom, som avger energi i processen.

Syntes kan bara ske i en extremt varm miljö, vars temperatur mäts i miljoner grader. Stjärnor, gjorda av plasma, är de enda naturliga föremål som är tillräckligt varma för att producera kärnfusionsreaktioner. Plasma, ofta kallad materiens fjärde tillstånd, är en joniserad gas som består av atomer som har tagits bort från några elektroner. Fusionsreaktionen är ansvarig för att skapa 85 % av solens energi.

Den höga nivån av värme som krävs för att skapa denna typ av plasma gör att den inte kan innehållas i en behållare med något ämne som vi känner till. Plasma är dock en bra ledare av elektricitet, vilket gör att den kan innehållas, manipuleras och accelereras av ett magnetfält.

En fusionsmotor kan ha en specifik impuls 300 gånger större än konventionella kemiska motorer. En typisk kemisk raketmotor har en puls på cirka 1300 sekunder, vilket innebär att motorn producerar 1 kg dragkraft per 1 kg bränsle på 1300 sekunder. En fusionsraket kan ha en fart på 500 000 sekunder.

För tillfället finns det flera projekt för design av en jetmotor som drivs av termonukleär fusionsenergi. Den termonukleära reaktorn i en sådan motor kommer att vara en trycklös cylindrisk kammare som mäter 100-300 meter i längd och 1-3 meter i diameter. Kammaren måste förses med bränsle i form av högtemperaturplasma, som under tillräckligt tryck går in i en kärnfusionsreaktion. De magnetiska systemspolarna som finns runt kammaren måste hindra denna plasma från att komma i kontakt med utrustningen.

Den termonukleära reaktionszonen är belägen längs en sådan cylinders axel. Med hjälp av magnetfält strömmar extremt het plasma genom reaktormunstycket, vilket skapar en enorm dragkraft, många gånger större än kemiska motorers.

Antimateria motor

All materia runt omkring oss består av fermioner - elementarpartiklar med halvheltalsspinn. Det är till exempel kvarkar, som utgör protoner och neutroner i atomkärnor, samt elektroner. Dessutom har varje fermion sin egen antipartikel. För en elektron är detta en positron, för en kvark är det en antikvark.

Antipartiklar har samma massa och samma spinn som deras vanliga "kamrater", och skiljer sig åt i tecknet på alla andra kvantparametrar. Teoretiskt sett är antipartiklar kapabla att göra antimateria, men hittills har antimateria inte upptäckts någonstans i universum. För grundvetenskapen är det en stor fråga varför den inte finns där.
Men under laboratorieförhållanden är det möjligt att få en viss mängd antimateria. Till exempel genomfördes nyligen ett experiment för att jämföra egenskaperna hos protoner och antiprotoner som lagrades i en magnetfälla.

När antimateria och vanlig materia möts inträffar en process av ömsesidig förintelse, åtföljd av en våg av kolossal energi. Följaktligen finns det en önskan att använda denna energi för rymdresor genom att skapa en fotonisk motor, liknande ett solsegel, bara i detta fall kommer ljuset att genereras av en intern källa.

3. PRIVATA FÖRETAGS UTSIKTER

I FLYGPLATS RIKTNING

Under de senaste åren har statliga rymdorganisationer runt om i världen förlorat sitt monopol på uppdrag bortom jorden. Framgångsrika uppskjutningar av privata flygplan i omloppsbana eller suborbitala rymden sker allt oftare. Jag skulle vilja prata om utsikterna för privata företag som använder exemplet med SpaceX.

SpaceX

SpaceX är ett företag som grundades 2002 av Elon Musk. Huvudmålet med SpaceX är att minska kostnaderna för rymdflyg och öppna vägen för koloniseringen av Mars.

Företaget utvecklade bärraketerna Falcon 1 och Falcon 9, med målet från början att göra dem återanvändbara, och rymdfarkosterna Dragon (som lanserades i omloppsbana av samma Falcon 9), utformade för att försörja den internationella rymdstationen. Passagerarversionen av rymdfarkosten Dragon V2 för att transportera astronauter till ISS är i slutfasen av utvecklingen.

SpaceX har framgångsrikt utvecklat och lanserat de lätta Falcon 1- och mellanklassen Falcon 9-raketer i rymden; Falcon Heavy bärraket är under utveckling, med den första lanseringen planerad till januari 2018.

Falcon 1

Falcon 1 (Figur 31)

Den första uppskjutningen av en SpaceX-raket skedde den 24 mars 2006. Rymdfarkosten Falcon 1 var 21,7 meter lång och hade en uppskjutningsvikt på 38 555 kg, varav 670 kg var nyttolast. Lanseringen slutade dock i ett misslyckande även i operationsstadiet för den första etappen.

Den andra och tredje uppskjutningen av Falcon 1-raketen misslyckades också för SpaceX. Dessutom hade rymdfarkosten redan i det senare fallet en nyttolast: en amerikansk militärsatellit, två malaysiska kommersiella mikrosatelliter samt askan från de döda för begravning i rymden.

Investerare som tittade på det ambitiösa företaget tappade intresset för det, och Elon Musks personliga medel tog snabbt slut.

Och sedan bestämde sig Musk för att gå all-in. Bokstavligen två månader efter den tredje Falcon 1-kraschen, den 28 september 2008, genomfördes den fjärde raketuppskjutningen, vilket visade sig vara framgångsrikt. Samtidigt hävdar chefen för SpaceX själv att om denna uppskjutning misslyckades skulle företaget upphöra att existera.

Falcon 1 bärraket

Falcon 9

Falcon 9 bärraket (Figur 32)

Denna bärraket gick först i omloppsbana den 4 juni 2010. För närvarande har 18 Falcon 9 lanseringar genomförts, alla framgångsrika.

Falcon 9 är en familj av engångs- och delvis återanvändbara tunga bärraketer från Falcon-serien från det amerikanska företaget SpaceX. Falcon 9 består av två steg och använder RP-1 fotogen (bränsle) och flytande syre (oxidationsmedel) som bränslekomponenter. Siffran "9" i namnet indikerar antalet Merlin flytande raketmotorer installerade på det första steget av bärraketen.

Draget har genomgått två betydande modifieringar sedan den första lanseringen.

Falcon 9 v1.0, lanserad fem gånger från 2010 till 2013,
Falcon 9 v1.1, som ersatte den, genomförde 15 lanseringar; dess användning slutfördes i januari 2016.
Falcon 9 Full Thrust (FT), den senaste versionen, som först lanserades i december 2015, använder superkylda drivmedelskomponenter och maximal motorkraft för att öka bärraketens prestanda med 30 %.

Falcon 9 v1.1 (Figur 33)

Den första etappen av Falcon 9 kan återanvändas, utrustad med utrustning för dess återkomst och vertikal landning på en landningsplatta eller ett autonomt drönarskepp i rymdhamnen. Och om de första uppskjutningarna av Falcon 9-raketen inte innebar dess återanvändbarhet, har nu SpaceX gradvis börjat utveckla teknik för att återanvända det första steget av raketen. Men det är just denna del av den som är den dyraste utgiftsposten vid rymduppskjutningar.

Falcon 9 första etappen lansering och landning

Den 22 december 2015, efter uppskjutningen av 11 Orbcomm-G2-satelliter i omloppsbana, landade den första etappen av Falcon 9 FT bärraket framgångsrikt på landningszonen för första gången.

Den 8 april 2016, som en del av SpaceX CRS-8-uppdraget, landade den första etappen av Falcon 9 FT-raketen framgångsrikt på Off Course I Still Love You-offshoreplattformen för första gången i rakethistorien.
Den 30 mars 2017 återlanserades samma etapp, efter underhåll, som en del av SES-10-uppdraget och landade återigen framgångsrikt på offshoreplattformen.

Falcon 9 används för att skjuta upp geostationära kommersiella kommunikationssatelliter, rymdfarkoster för vetenskaplig forskning, lastfarkosten Dragon som en del av programmet Commercial Resupply Services för att återförsörja den internationella rymdstationen, och kommer också att användas för att skjuta upp dess besättningsversion Dragon V2.

Falcon Heavy

Falcon Heavy (Figur 34)

SpaceX utvecklar för närvarande rymdfarkosten Falcon Heavy, som kommer att bli den mest kraftfulla bärraketen i historien. Med en lanseringsvikt på 1463 ton kommer den att kunna bära upp till 53 ton nyttolast. Det förväntas att SpaceX med hjälp av dessa raketer kommer att utföra sina uppdrag till Mars.

Från och med 2017 är SpaceX:s Falcon Heavy-raket den mest kraftfulla raketen i världen, som kan skjuta upp i rymden minst dubbelt så mycket nyttolast som alla befintliga rymdfarkoster. Raketen var speciellt utformad för att återuppta bemannade flygningar till månen, samt för att utföra de första flygningarna till Mars.

Raketen kan skjuta upp mer än 54 ton (119 000 pund) i omloppsbana, vilket är massekvivalenten till ett flygplan av typen Boeing 737 med passagerare, besättning, bagage och bränsle. Falcon Heavy kommer att kunna skjuta upp upp till 22,2 ton i geoöverföringsbana och kommer att kunna skicka cirka 13,6 ton till Mars.
Falcon Heavy kan lyfta mer än dubbelt så mycket nyttolasten som United Launch Alliances (ULA) mest kraftfulla operativa bärraket, Delta IV Heavy.

Lansering av en bärraket och landning av dess etapper

Det första steget, tillsammans med dess boosters, bildar ett kraftfullt knippe av 27 raketmotorer som tillsammans genererar mer än 5 miljoner pund dragkraft vid lyft, motsvarande cirka arton Boeing 747-flygplan.
Överst på första steget finns en speciell mellanstruktur (mellansteg) som inrymmer andrastegsmotorer och speciell avdockningsutrustning.

Det första steget av Falcon Heavy-raketen har ett återanvändbart system för kontrollerad retur och landning av det första steget och dess sidoförstärkare till tre olika landningsplatser.

Med tanke på det faktum att för att återföra det första steget till landningsplatsen kommer det att vara nödvändigt att minska massan på den utskjutna nyttolasten, i detta avseende kommer nästan alla dess landningar troligen att utföras på en flytande plattform autonom rymdhamn drönarfartyg. Men sidoförstärkarna, tvärtom, kommer att återvända till startplatsen och landningsplatserna.

Det andra steget är exakt detsamma som för bärraketen Falcon 9. Den är utrustad med en enda Merlin 1D Vacuum-motor, som är designad att brinna i cirka sex minuter och producerar 934 kN dragkraft, som kan stängas av och startas om flera gånger. gånger som behövs för att leverera olika nyttolaster till olika banor.

drake

Drakskyttel (Figur 35)

Dragon är en privat återanvändbar transportfarkost från SpaceX, utvecklad för NASA under programmet Commercial Orbital Transportation Services (COTS), designad för att leverera och returnera nyttolast och, så småningom, människor till den internationella rymdstationen. Den kan leverera upp till 3 310 kg nyttolast i omloppsbana och hämta upp till 2 500 kg därifrån.

Behovet av nya lastfartyg uppstod i USA på grund av att Shuttle-flygen upphörde.

Från och med 2017, och sedan 2012, är Dragon världens enda operativa lastrymdfarkost som kan återvända till jorden.

SpaceX började utveckla rymdfarkosten Dragon i slutet av 2004.

Dragon blev den första privata rymdfarkost som dockade vid den internationella rymdstationen

Enligt avtalet som ingåtts mellan NASA och SpaceX under programmet Commercial Resupply Services, skulle det senare genomföra 12 reguljära uppdrag till ISS, men i mars 2015 beslutade NASA att förlänga kontraktet med ytterligare tre uppdrag 2017. Kontraktsbeloppet med NASA är cirka 1,6 miljarder dollar (ökat till cirka 2 miljarder efter förlängningen).

Dragon V2

Dragon V2 (Figur 36)

Dragon V2 är en ny, förbättrad version av SpaceX:s Dragon rymdfärja, utvecklad av NASA under programmet Commercial Crew Development (CCDev), designad för att transportera människor till den internationella rymdstationen och återföra dem till jorden. Den kommer att skjutas upp i omloppsbana av en Falcon 9 bärraket från Launch Complex LC-39A vid Kennedy Space Center. Passagerarversionen av rymdfarkosten Dragon avtäcktes den 30 maj 2014 av Elon Musk.

Dragon V2 från insidan (Figur 37)

Dragon V2 är en avancerad bemannad version av det återanvändbara Dragon-fordonet, som gör att besättningen kan resa till ISS och återvända till jorden med full landningskontroll. Dragon V2-kapseln kommer att kunna ta emot upp till sju astronauter åt gången. Till skillnad från lastversionen kommer den att docka med ISS oberoende, utan att använda stationens manipulator. Kostnaden för flygningen per astronaut kommer att vara 20 miljoner dollar.

Dragon V2 flyganimation

Ursprungligen, i maj 2014, planerades en kontrollerad landning på motorer (fallskärmssystem som reserv), stöd för en mjuklandning. Enligt utvecklarna kan enheten, tack vare SuperDraco-motorerna, landa nästan var som helst med precisionen av en helikopter, och möjligheten till en kontrollerad landning bibehålls om 2 av de 8 motorerna misslyckas. Vid motorbortfall utförs landning med fallskärmar. SuperDraco är de första motorerna i rymdindustrin som kan tillverkas med 3D-utskriftsteknik. Det beslutades därefter att fartyget under de första flygningarna skulle landa i havet med fallskärmar, och landning på marken med hjälp av motorer skulle användas i framtida flygningar efter avslutad certifiering.

Rymdfärjan Dragon V2 avtäcktes officiellt våren 2014. För tillfället pågår dess tekniska tester och lanseringar, men inte i fullt läge.

Dragon V2 tester

Rymdfärjan Red Dragon kan snart bli en fortsättning på Dragon-linjen. Den kommer att skapas direkt för Mars-uppdraget. Men detaljerna i detta projekt är fortfarande okända för allmänheten.

Big Falcon Rocket

Big Falcon Rocket (Figur 38)

Big Falcon Rocket är namnet på ett universellt transportsystem som består av en återanvändbar supertung raket och ett fartyg som kan ta emot upp till hundra personer. Enligt Musk kan en sådan bunt användas inte bara för mars- och månuppdrag, utan också för att leverera last till ISS. Och med hjälp av BFR kommer det att vara möjligt att leverera människor från en punkt på jorden till en annan
kommer att kunna skjuta upp upp till 150 ton nyttolast i en låg referensbana.

Big Falcon Rocket i rymden (Figur 39)

Den första etappen av bäraren kommer att utrustas med 31 Raptor-motorer. Enligt chefen för SpaceX kan BFR i framtiden ersätta alla befintliga raketer som produceras av företaget, eftersom det kommer att bli ett universellt medel för att transportera last och astronauter. Inne i BFR kommer det att finnas 825 kubikmeter öppen yta, fördelat på 40 stugor och gemensamma ytor. Fartyget blir cirka 48 meter långt och väger nästan 85 ton. De två första obemannade BFR-flygningarna till Mars är planerade att genomföras till 2022, och efter ytterligare två år planerar SpaceX att skicka människor till den röda planeten.

Flyganimation Big Falcon Rocket

Strukturen för Big Falcon Rocket (Figur 40)

BFR-missilen är väldigt stor och om man bara sätter den i en stad så blir den ungefär så här

Bestämma dimensionerna på Big Falcon Rocket (Fig. 41)

Med en höjd på 130 meter är det i huvudsak en 40-vånings skyskrapa. Med en diameter på 13 meter kommer den också att vara tre gånger tyngre och kraftfullare när det gäller dragkraft än den gigantiska Saturnus V – uppdragsraketen Apollo – som fortfarande är den största raketen som byggts av människor hittills.

Så här ser det ut bredvid andra raketer:

Med upplösningen av Big Falcon Rocket med andra raketer (Fig. 42)

Skillnaden blir ännu mer påtaglig jämfört med raketer när det gäller nyttolastmassan (last och personkapacitet) de kan sätta i omloppsbana.

Upplösning av Big Falcon Rocket med andra raketer från läget för nyttolastmassan (Fig. 42)

En Raptor-motor producerar 310 ton dragkraft, medan BFR har 42 av dem, för totalt 13 033 ton dragkraft.

Raketmotorer

Sedan SpaceX grundades 2002 har företaget utvecklat flera raketmotorer:

• Kestrel - för andra etappen av Falcon 1,
• Merlin - för den första etappen av Falcon 1 och båda etapperna av Falcon 9 och Falcon Heavy,
• Draco - manövreringsmotorer för drakskeppet och den andra etappen av Falcon 9 v1.0,
• SuperDraco - för nödräddning och kontrollerat landningssystem för rymdfarkosten Dragon V2.
• Även under utveckling är Raptor-motorn, som kommer att användas för framtida uppdrag till Mars.

Flytande plattform landningsteknik

Första etappen av Falcon 9 bärraket (Figur 47)

För att minska kostnaden för uppskjutningar använder SpaceX en kontrollerad landning av det första steget av bärraketen på en flytande plattform - Drönarskepp för autonoma rymdhamnar.
Det finns ingen besättning på plattformen, den fungerar helt autonomt och kan även fjärrstyras från ett stödfartyg.
Enligt en företagsrepresentant är den förväntade chansen att det första steget lyckas 75-80% för LEO och 50-60% för GPO.

Schema för att landa första etappen på plattformen (bild 48)

Den första framgångsrika landningen av den första etappen av en Falcon 9 bärraket på en flytande plattform ägde rum i april 2016 som en del av SpaceX CRS-8-uppdraget; en månad senare kunde SpaceX upprepa denna framgång och landade en scen för första gången sedan lanseringen av kommunikationssatelliten JCSAT-14 i geosynkron överföringsbana. Etappens returprofil i det senaste uppdraget var förknippad med höga temperaturbelastningar vid inträde i atmosfärens täta lager, vilket resulterade i att scenen fick de största skadorna jämfört med de två som återvände tidigare. Företaget bestämde sig för att använda detta steg för intensiva marktester, eftersom det återvände under de svåraste förhållandena, som ett riktmärke för andra landningssteg. Den första etappens landning på plattformen återlanserades i slutet av mars 2017.

Framgångsrik landning av Falcon 9 1:a etappen på en flytande plattform

Misslyckad Falcon 9 1:a etappen landar på en flytande plattform

SpaceX framgångsfaktorer

Det måste erkännas att de nuvarande framgångarna med SpaceX har visat sig vara ganska oförutsägbara för det globala tekniska samfundet. Få människor trodde att Elon Musk skulle kunna uppnå det önskade resultatet - ett tekniskt och kommersiellt framgångsrikt privat rymdutforskningsföretag.

Bland de viktigaste framgångsfaktorerna lyfter experter fram följande punkter:

1. Den privata karaktären hos SpaceX.
Erfarenheterna från det senaste decenniet har visat att företag på nästan alla nivåer är en mycket effektivare ägare än statliga myndigheter. Det gäller även rymdindustrin.

Det privata företaget SpaceX är mycket mer fokuserat på att nå slutresultatet så snabbt och billigt som möjligt än den statliga myndigheten NASA. Den senare har upprepade gånger kritiserats för svulstiga budgetar som skapats enbart för deras utveckling.

2. Låg kostnad för rymdflyg
Redan från början av sin existens planerade SpaceX att använda återanvändbara rymdfarkoster. Detta kommer att minska kostnaden för varje lansering med nästan hälften.

Dessutom påverkas kostnaden för rymdflyg i hög grad av det lilla antalet anställda på SpaceX. För tillfället uppgår det till tre och ett halvt tusen personer. Som jämförelse har NASA mer än 18 tusen anställda.

3. Innovation
SpaceX ser sin framgång i maximal implementering av innovativa teknologier. Ett privat företag har möjlighet att attrahera de bästa specialisterna i världen inom olika verksamhetsområden för samarbete. Att arbeta för Elon Musks företag är en dröm för miljontals ingenjörer, programmerare och administratörer. Alla är inriktade på framgång, på den snabbaste och gränslösa utvecklingen.

4. Statligt stöd
Framgången för det privata företaget SpaceX hade dock inte hänt utan statligt stöd. Till exempel investerade NASA hundratals miljoner dollar i projekten av Elon Musks idé, och kallade dem betalning för framtida lanseringar. Detta hände även i de ögonblick då ingen kunde garantera framgången för SpaceX:s initiativ.

Slutsats

Om vi ​​tittar på den lovande utvecklingen av flygtransporter i vår tid kan vi säga att framtiden redan har anlänt! Det människor har drömt om i många år börjar bli verklighet. Om bara 5-10 år kommer människor att börja kolonisera Mars; detta blev möjligt på grund av bärraketens återvändande stadier, vilket avsevärt kommer att minska transportkostnaderna och ge en väg till kolonisering, men inte bara det, det kommer också att göra det möjligt att bygga ut rymdstationer, minska uppskjutningskostnaderna för konstgjorda satelliter och göra flyg tillgängliga för vanliga människor. Det här är väldigt inspirerande att göra vad som helst! Jag blev inspirerad att skriva den här artikeln som kan tända en gnista hos andra och inspirera dem att göra något mer. För att förändra världen till det bättre behöver du bara börja med dig själv och sedan kommer världen omkring dig att förändra sig själv. Om du tittar på SpaceX-företaget och vad Elon Musk gör, vilka storslagna projekt han förverkligar, kan du verifiera att allt är möjligt!