Después de accidentes bastante publicitados que involucraron cohetes Proton rusos, se puede decir que se ha vuelto incluso indecente escribir sobre la situación real de la industria espacial. Sin embargo, el programa espacial ruso no se trata solo de accidentes y catástrofes de satélites y estaciones espaciales, también son proyectos realmente sorprendentes que son bastante prometedores y pasan con éxito el camino de su diseño. Se centrará en el sistema espacial y de cohetes reutilizables (MRKS-1), cuyas pruebas de modelos comenzaron en TsAGI.
No hace mucho, el centro de prensa de TsAGI publicó una imagen de este modelo. Su apariencia recuerda a muchas de las naves espaciales reutilizables, como el transbordador espacial estadounidense o nuestro "Buran". Pero el parecido externo, como suele ser el caso en la vida, es engañoso. MKRS-1 es un sistema completamente diferente. Implementa una ideología fundamentalmente diferente, que es cualitativamente diferente de todos los proyectos espaciales anteriores implementados. En esencia, es un vehículo de lanzamiento reutilizable.
El proyecto MRKS-1 es un vehículo de lanzamiento de despegue vertical parcialmente reutilizable basado en una primera etapa de crucero reutilizable, bloques impulsores y segundas etapas desechables. La primera etapa se realiza según el esquema de la aeronave y es reversible. Vuelve a la zona de lanzamiento en modo avión y realiza un aterrizaje horizontal en aeródromos de primera clase. El bloque reutilizable con alas de la 1ª etapa del sistema de cohetes estará equipado con motores cohete propulsores líquidos de crucero reutilizables (LPRE).
Actualmente, el Centro Estatal de Investigación y Producción que lleva el nombre Khrunichev, el trabajo de diseño y desarrollo e investigación sobre el desarrollo y la justificación de la apariencia técnica, así como las características técnicas del cohete reutilizable y el sistema espacial, está en pleno apogeo. Este sistema se está creando en el marco del programa espacial federal en cooperación con muchas empresas relacionadas.
Sin embargo, hablemos un poco de historia. La primera generación de naves espaciales reutilizables incluye 5 naves espaciales del tipo Transbordador espacial, así como varios desarrollos domésticos de las series BOR y Buran. En estos proyectos, tanto los estadounidenses como los especialistas soviéticos intentaron construir una nave espacial reutilizable por sí mismos (la última etapa, que se lanza directamente al espacio). Los objetivos de estos programas eran los siguientes: el retorno del espacio de una cantidad significativa de cargas útiles, la reducción del costo de lanzamiento de una carga útil al espacio, la preservación de naves espaciales costosas y complejas para uso repetido, la capacidad de realizar lanzamientos frecuentes de una etapa reutilizable..
Sin embargo, la primera generación de sistemas espaciales reutilizables no pudo resolver sus problemas con un nivel de eficiencia suficiente. El costo unitario de acceso al espacio resultó ser aproximadamente 3 veces mayor que el de los cohetes ordinarios de un solo uso. Al mismo tiempo, el retorno de cargas útiles desde el espacio no aumentó significativamente. Al mismo tiempo, el recurso de usar etapas reutilizables resultó ser significativamente menor que el calculado, lo que no permitió el uso de estas naves en un horario apretado de lanzamientos espaciales. Como resultado, en estos días, tanto los satélites como los astronautas se envían a una órbita cercana a la tierra utilizando sistemas de cohetes desechables. Y no hay nada en absoluto para devolver equipos y vehículos caros de la órbita cercana a la tierra. Solo los estadounidenses se hicieron un pequeño barco automático X-37B, que fue diseñado para necesidades militares y tiene una carga útil de menos de 1 tonelada. Es obvio para todos que los sistemas reutilizables modernos deben ser cualitativamente diferentes de los representantes de la primera generación.
En Rusia, se está trabajando en varios sistemas espaciales reutilizables a la vez. Sin embargo, está claro que el más prometedor será el llamado sistema aeroespacial. Idealmente, una nave espacial despegaría de un aeródromo como un avión ordinario, entraría en órbita terrestre baja y regresaría, consumiendo solo combustible. Sin embargo, esta es la opción más difícil que requiere muchas soluciones técnicas e investigación preliminar. Esta opción no puede ser implementada rápidamente por ningún estado moderno. Aunque Rusia tiene una reserva científica y técnica bastante grande para proyectos de este tipo. Por ejemplo, el "avión aeroespacial" Tu-2000, que tenía un estudio bastante detallado. La implementación de este proyecto en un momento se vio obstaculizada por la falta de fondos después del colapso de la URSS en la década de 1990, así como por la ausencia de una serie de componentes críticos y complejos.
También hay una versión intermedia, en la que el sistema espacial consta de una nave espacial reutilizable y una etapa de refuerzo reutilizable. El trabajo en tales sistemas se llevó a cabo en la URSS, por ejemplo, el sistema Spiral. También hay desarrollos mucho más nuevos. Pero incluso este esquema de un sistema espacial reutilizable presupone un ciclo bastante largo de trabajo de diseño e investigación en numerosas áreas.
Por lo tanto, el enfoque principal en Rusia está en el programa MRKS-1. Este programa son las siglas de Stage 1 Reusable Rocket and Space System. A pesar de esta "primera etapa", el sistema creado será muy funcional. Es solo que en el marco de un programa general bastante grande para la creación de los últimos sistemas espaciales, este programa tiene los plazos más cercanos para su implementación final.
El sistema propuesto por el proyecto MRKS-1 será de dos etapas. Su objetivo principal es lanzar a la órbita cercana a la Tierra absolutamente cualquier nave espacial (de transporte, tripulada, automática) que pese entre 25 y 35 toneladas, tanto ya existentes como en proceso de creación. El peso de la carga útil que se pone en órbita es mayor que el de los protones. Sin embargo, la diferencia fundamental con los cohetes portadores existentes será diferente. El sistema MRKS-1 no será desechable. Su primera etapa no se quemará en la atmósfera ni caerá al suelo en forma de una colección de escombros. Después de acelerar la segunda etapa (que es única) y la carga útil, la primera etapa aterrizará, como los transbordadores espaciales del siglo XX. Hoy en día, esta es la forma más prometedora de desarrollar sistemas de transporte espacial.
En la práctica, este proyecto es una modernización paso a paso del vehículo de lanzamiento de un solo uso Angara que se está creando actualmente. En realidad, el proyecto MRKS-1 en sí nació como un desarrollo posterior de GKNPTs im. Khrunichev, donde, junto con la ONG Molniya, se creó un propulsor de primera etapa reutilizable del vehículo de lanzamiento Angara, que recibió la designación Baikal (por primera vez, el modelo Baikal se mostró en MAKS-2001). Baikal utilizó el mismo sistema de control automático que permitió al transbordador espacial soviético Buran volar sin tripulación a bordo. Este sistema proporciona soporte para el vuelo en todas sus etapas: desde el momento del lanzamiento hasta el aterrizaje del vehículo en el aeródromo, este sistema se adaptará para el MRKS-1.
A diferencia del proyecto Baikal, el MRKS-1 no tendrá planos plegables (alas), sino instalados rígidamente. Esta solución técnica reducirá la probabilidad de situaciones de emergencia cuando el vehículo entra en la trayectoria de aterrizaje. Pero el diseño recientemente probado del acelerador reutilizable aún sufrirá cambios. Como señaló Sergei Drozdov, jefe del departamento de aerotermodinámica de aviones de alta velocidad de TsAGI, los especialistas se quedaron "sorprendidos por los altos flujos de calor en la sección central del ala, lo que sin duda supondrá un cambio en el diseño del avión". En septiembre-octubre de este año, los modelos MRKS-1 se someterán a una serie de pruebas en túneles de viento transónicos e hipersónicos.
En la segunda etapa de la implementación de este programa, se planea hacer que la segunda etapa sea reutilizable, y la masa de la carga útil que se lanzará al espacio tendrá que crecer a 60 toneladas. Pero incluso el desarrollo de un acelerador reutilizable de solo la primera etapa ya es un avance real en el desarrollo de los sistemas de transporte espacial modernos. Y lo más importante es que Rusia avanza hacia este gran avance, mientras mantiene su estatus como una de las principales potencias espaciales del mundo.
Hoy en día, el MRKS-1 se considera un vehículo universal multipropósito destinado al lanzamiento de naves espaciales y diversas cargas útiles, naves tripuladas y de carga a una órbita cercana a la tierra, naves tripuladas y de carga bajo los programas de exploración de la humanidad del espacio cercano a la Tierra, exploración del Luna y Marte, así como otros planetas de nuestro sistema solar. …
La composición del MRKS-1 incluye una unidad de cohete reutilizable (VRB), que es un refuerzo de etapa I reutilizable, un refuerzo de etapa II de una sola vez, así como una ojiva espacial (RGC). El VRB y el acelerador de etapa II se acoplan entre sí en un esquema por lotes. Se propone construir modificaciones del MRCS con diferente capacidad de carga (la masa de la carga entregada a una órbita de referencia baja de 20 a 60 toneladas), teniendo en cuenta los aceleradores de etapa I y II unificados utilizando un solo complejo terrestre. Que a largo plazo permitirá asegurar en la práctica una disminución de la intensidad laboral del trabajo en un puesto técnico, una producción en serie máxima y la posibilidad de desarrollar una familia económicamente eficaz de vehículos espaciales sobre la base de módulos básicos.
Desarrollo y construcción de la familia MRKS-1 de diferente capacidad de carga basada en etapas unificadas desechables y reutilizables, que cumplirán con los requisitos para sistemas avanzados de transporte espacial, y serán capaces de resolver las tareas de lanzamiento tanto de objetos espaciales costosos únicos como en serie con Muy alta eficiencia y confiabilidad Las naves espaciales pueden convertirse en una alternativa muy seria en una serie de vehículos de lanzamiento de nueva generación que estarán en funcionamiento durante mucho tiempo en el siglo XXI.
En la actualidad, los especialistas de TsAGI ya han logrado evaluar la multiplicidad racional del uso de la primera etapa del MRKS-1, así como las opciones para los demostradores de las unidades de misiles devueltas y la necesidad de su implementación. La primera etapa MRKS-1 devuelta proporcionará un alto nivel de seguridad y confiabilidad y abandonará por completo la asignación de áreas donde caen las piezas desmontables, lo que aumentará significativamente la eficiencia de la implementación de programas comerciales prometedores. Las ventajas antes mencionadas para Rusia parecen ser extremadamente importantes, como para el único estado en el mundo que tiene una ubicación continental de cosmódromos existentes y prometedores.
TsAGI cree que la creación del proyecto MRKS-1 es un paso cualitativamente nuevo en el diseño de vehículos espaciales reutilizables prometedores para su lanzamiento en órbita. Dichos sistemas cumplen plenamente con el nivel de desarrollo de la tecnología espacial y de cohetes en el siglo XXI y tienen indicadores significativamente más altos de eficiencia económica.
