Cuando miras las fotografías de la nave espacial alada Burana y Shuttle, es posible que tengas la impresión de que son bastante idénticas. Al menos no debería haber diferencias fundamentales. A pesar de la similitud externa, estos dos sistemas espaciales siguen siendo fundamentalmente diferentes.
Shuttle y Buran
Lanzadera
El Shuttle es una nave espacial de transporte reutilizable (MTKK). El barco tiene tres motores cohete de propulsión líquida (LPRE), que funcionan con hidrógeno. Agente oxidante - oxígeno líquido. Entrar en órbita terrestre baja requiere una gran cantidad de combustible y oxidante. Por lo tanto, el tanque de combustible es el elemento más grande del sistema del transbordador espacial. La nave espacial está ubicada en este enorme tanque y está conectada a él por un sistema de tuberías a través de las cuales se suministra combustible y oxidante a los motores del Shuttle.
Y de todos modos, los tres potentes motores de la nave alada no son suficientes para ir al espacio. Adjuntos al tanque central del sistema hay dos propulsores de propulsor sólido, los cohetes más poderosos en la historia de la humanidad hasta la fecha. Se necesita la mayor potencia precisamente al principio para mover el barco de varias toneladas y elevarlo a las primeras cuatro decenas y media de kilómetros. Los propulsores de cohetes sólidos absorben el 83% de la carga.
Otro "transbordador" despega
A una altitud de 45 km, los propulsores de propulsante sólido, después de haber agotado todo el combustible, se separan del barco y, en paracaídas, caen al océano. Además, a una altitud de 113 km, el "transbordador" se eleva con la ayuda de tres motores de cohetes. Luego de separar el tanque, la nave vuela por otros 90 segundos por inercia y luego, por un corto tiempo, se encienden dos motores de maniobra orbital propulsados por combustible autoinflamable. Y el "transbordador" entra en una órbita de trabajo. Y el tanque entra a la atmósfera, donde arde. Partes caen al océano.
Departamento de impulsores de propulsantes sólidos
Los motores de maniobras orbitales están diseñados, como su nombre lo indica, para diversas maniobras en el espacio: para cambiar los parámetros orbitales, para acoplarse a la ISS oa otras naves espaciales en órbita terrestre baja. Así que los "transbordadores" hicieron varias visitas al telescopio en órbita Hubble para su reparación.
Y finalmente, estos motores sirven para crear un impulso de frenado al regresar a la Tierra.
La etapa orbital se realiza según la configuración aerodinámica de un monoplano sin cola con un ala delta baja con un doble barrido del borde de ataque y con una cola vertical del esquema habitual. Para el control atmosférico, se utilizan un timón de dos piezas en la quilla (aquí hay un freno de aire), elevones en el borde de fuga del ala y un flap de equilibrio debajo del fuselaje de popa. Chasis retráctil, triciclo, con rueda de morro.
Longitud 37, 24 m, envergadura 23, 79 m, altura 17, 27 m. El peso "seco" del vehículo es de aproximadamente 68 t, peso de despegue: de 85 a 114 t (según la tarea y la carga útil), aterrizando con un carga de retorno a bordo - 84, 26 t.
La característica de diseño más importante del fuselaje es su protección térmica.
En los lugares más sometidos a estrés por calor (temperatura de diseño de hasta 1430 ° C), se utiliza un compuesto de carbono-carbono multicapa. Hay pocos lugares de este tipo, es principalmente la nariz del fuselaje y el borde de ataque del ala. La superficie inferior de todo el aparato (calentamiento de 650 a 1260 ° C) está cubierta con baldosas de un material a base de fibra de cuarzo. Las superficies superior y lateral están parcialmente protegidas por baldosas aislantes de baja temperatura, donde la temperatura es de 315–650 ° C; en otros lugares, donde la temperatura no supera los 370 ° С, se utiliza material de fieltro cubierto con caucho de silicona.
El peso total de los cuatro tipos de protección térmica es de 7164 kg.
La etapa orbital tiene una cabina de dos pisos para siete astronautas.
Shuttle piso superior
En el caso de un programa de vuelo extendido o al realizar operaciones de rescate, hasta diez personas pueden estar a bordo del transbordador. En la cabina, hay controles de vuelo, lugares de trabajo y para dormir, una cocina, un cuarto de almacenamiento, un compartimiento sanitario, una esclusa de aire, puestos de control de operaciones y carga útil, y otros equipos. El volumen presurizado total de la cabina es de 75 metros cúbicos. m, el sistema de soporte vital mantiene una presión de 760 mm Hg en él. Arte. y temperatura en el rango de 18, 3 - 26, 6 ° С.
Este sistema se realiza en una versión abierta, es decir, sin el uso de regeneración de aire y agua. Esta elección se debe a que la duración de los vuelos lanzadera se fijó en siete días, con la posibilidad de ampliarla hasta 30 días con fondos adicionales. Con una autonomía tan insignificante, la instalación de equipos de regeneración supondría un aumento injustificado de peso, consumo de energía y complejidad de los equipos de a bordo.
El suministro de gases comprimidos es suficiente para restablecer la atmósfera normal en la cabina en caso de una despresurización completa o para mantener una presión de 42,5 mm Hg en la misma. Arte. dentro de 165 minutos cuando se forma un pequeño agujero en el casco poco después del inicio.
El compartimento de carga mide 18,3 x 4,6 my un volumen de 339,8 metros cúbicos. m está equipado con un manipulador de "tres rodillas" 15, de 3 m de largo, cuando se abren las puertas del compartimento, los radiadores del sistema de refrigeración se ponen en posición de trabajo junto con ellos. La reflectividad de los paneles del radiador es tal que permanecen fríos incluso cuando el sol brilla sobre ellos.
Que puede hacer el transbordador espacial y como vuela
Si imaginamos un sistema ensamblado volando horizontalmente, veremos un tanque de combustible externo como su elemento central; un orbitador está acoplado a él desde arriba y los aceleradores están a los lados. La longitud total del sistema es de 56,1 my la altura es de 23,34 m. El ancho total está determinado por la envergadura de la etapa orbital, es decir, es de 23,79 m. El peso máximo de lanzamiento es de unos 2.041.000 kg.
Es imposible hablar de manera tan inequívoca sobre el tamaño de la carga útil, ya que depende de los parámetros de la órbita objetivo y del punto de lanzamiento de la nave espacial. Aquí tienes tres opciones. El sistema del transbordador espacial es capaz de mostrar:
- 29.500 kg cuando se lanza hacia el este desde Cabo Cañaveral (Florida, costa este) a una órbita con una altitud de 185 km y una inclinación de 28º;
- 11 300 kg cuando se lanza desde el Centro de Vuelo Espacial. Kennedy en una órbita con una altitud de 500 km y una inclinación de 55º;
- 14.500 kg cuando se lanza desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg (California, costa oeste) a una órbita circumpolar con una altitud de 185 km.
Para los transbordadores, se equiparon dos pistas de aterrizaje. Si el transbordador aterrizara lejos del sitio de lanzamiento, regresaría a casa en un Boeing 747.
Boeing 747 toma lanzadera al cosmódromo
En total, se construyeron cinco lanzaderas (dos de ellas murieron en accidentes) y un prototipo.
Durante el desarrollo, se preveía que los transbordadores realizarían 24 lanzamientos al año, y cada uno de ellos realizaría hasta 100 vuelos al espacio. En la práctica, se utilizaron mucho menos: al final del programa en el verano de 2011, se realizaron 135 lanzamientos, de los cuales Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 …
La tripulación del transbordador consta de dos astronautas: el comandante y el piloto. La tripulación más grande del transbordador es de ocho astronautas (Challenger, 1985).
Reacción soviética a la creación del transbordador
El desarrollo del "transbordador" causó una gran impresión en los líderes de la URSS. Se consideró que los estadounidenses estaban desarrollando un bombardero orbital armado con misiles espacio-tierra. El enorme tamaño del transbordador y su capacidad para devolver una carga de hasta 14,5 toneladas a la Tierra se interpretaron como una clara amenaza de secuestro de satélites soviéticos e incluso estaciones espaciales militares soviéticas como Almaz, que volaba al espacio bajo el nombre de Salyut.. Estas estimaciones eran erróneas, ya que Estados Unidos abandonó la idea de un bombardero espacial en 1962 en relación con el desarrollo exitoso de un submarino nuclear y misiles balísticos terrestres.
Soyuz podría caber fácilmente en la bodega de carga del transbordador
Los expertos soviéticos no podían entender por qué se necesitaban 60 lanzamientos de transbordadores al año, ¡un lanzamiento a la semana! ¿De dónde procedía la multitud de satélites espaciales y estaciones para las que necesitaría el Transbordador? Los soviéticos que vivían en un sistema económico diferente ni siquiera podían imaginar que el liderazgo de la NASA, que impulsaba enérgicamente un nuevo programa espacial en el gobierno y el Congreso, estuviera guiado por el miedo a estar desempleado. El programa lunar estaba a punto de completarse y miles de especialistas altamente calificados estaban sin trabajo. Y, lo que es más importante, los ejecutivos de la NASA respetados y muy bien pagados enfrentaron la decepcionante perspectiva de separarse de sus oficinas habitadas.
Por tanto, se elaboró un estudio de viabilidad económica sobre el gran beneficio económico de las naves espaciales de transporte reutilizables en caso de abandono de cohetes desechables. Pero para el pueblo soviético era absolutamente incomprensible que el presidente y el congreso pudieran gastar fondos a nivel nacional solo teniendo en cuenta la opinión de sus votantes. En este sentido, reinaba la opinión en la URSS de que los estadounidenses estaban creando un nuevo control de calidad para algunas tareas futuras incomprensibles, muy probablemente militares.
Nave espacial reutilizable "Buran"
En la Unión Soviética, se planeó originalmente crear una copia mejorada del Transbordador: un avión orbital OS-120, que pesaba 120 toneladas (el transbordador estadounidense pesaba 110 toneladas a plena carga). A diferencia del Transbordador, se planeó equipar el Buran con cabina eyectable para dos pilotos y turborreactores para aterrizar en el aeropuerto.
La dirección de las fuerzas armadas de la URSS insistió en la copia casi completa del "transbordador". En ese momento, la inteligencia soviética pudo obtener mucha información sobre la nave espacial estadounidense. Pero resultó no ser tan simple. Los motores de cohetes domésticos de hidrógeno y oxígeno resultaron ser más grandes y más pesados que los estadounidenses. Además, en términos de poder, eran inferiores al extranjero. Por lo tanto, en lugar de tres motores cohete, fue necesario instalar cuatro. Pero en el plano orbital simplemente no había espacio para cuatro motores de propulsión.
En el transbordador, el 83% de la carga al inicio fue transportada por dos propulsores de propulsión sólida. En la Unión Soviética, no fue posible desarrollar misiles de propulsor sólido tan poderosos. Los misiles de este tipo se utilizaron como portadores balísticos de cargas nucleares marítimas y terrestres. Pero no alcanzaron mucho, mucho la potencia requerida. Por lo tanto, los diseñadores soviéticos tuvieron la única oportunidad: usar cohetes propulsores líquidos como aceleradores. Bajo el programa Energia-Buran, se crearon RD-170 de queroseno-oxígeno muy exitosos, que sirvieron como una alternativa a los impulsores de combustible sólido.
La misma ubicación del cosmódromo de Baikonur obligó a los diseñadores a aumentar la potencia de sus vehículos de lanzamiento. Se sabe que cuanto más cerca está la plataforma de lanzamiento del ecuador, mayor es la carga que uno y el mismo cohete pueden poner en órbita. ¡El cosmódromo estadounidense de Cabo Cañaveral tiene una ventaja del 15% sobre Baikonur! Es decir, si un cohete lanzado desde Baikonur puede levantar 100 toneladas, ¡entonces pondrá en órbita 115 toneladas cuando se lance desde Cabo Cañaveral!
Las condiciones geográficas, las diferencias en la tecnología, las características de los motores creados y un enfoque de diseño diferente, todo influyó en la aparición de "Buran". Sobre la base de todas estas realidades, se desarrolló un nuevo concepto y un nuevo vehículo orbital OK-92, con un peso de 92 toneladas. Se transfirieron cuatro motores de oxígeno-hidrógeno al tanque de combustible central y se obtuvo la segunda etapa del vehículo de lanzamiento Energia. En lugar de dos propulsores de propulsor sólido, se decidió utilizar cuatro cohetes con combustible líquido queroseno-oxígeno con motores RD-170 de cuatro cámaras. Cuatro cámaras significa cuatro boquillas; una boquilla de gran diámetro es extremadamente difícil de fabricar. Por lo tanto, los diseñadores van a la complicación y el peso del motor al diseñarlo con varias boquillas más pequeñas. Hay tantas boquillas como cámaras de combustión con un montón de tuberías de suministro de combustible y oxidante y todos los "amarres". Este vínculo se hizo de acuerdo con el esquema tradicional, "real", similar a las "alianzas" y "este", se convirtió en la primera etapa de "Energía".
"Buran" en vuelo
El propio crucero Buran se convirtió en la tercera etapa del vehículo de lanzamiento, similar al Soyuz. La única diferencia es que el Buran estaba ubicado en el costado de la segunda etapa, mientras que el Soyuz estaba en la parte superior del vehículo de lanzamiento. Así, se obtuvo el esquema clásico de un sistema espacial desechable de tres etapas, con la única diferencia de que la nave orbital era reutilizable.
La reutilización fue otro problema del sistema Energia-Buran. Para los estadounidenses, los transbordadores fueron diseñados para 100 vuelos. Por ejemplo, los motores de maniobra orbital podrían soportar hasta 1000 vueltas. Después del mantenimiento preventivo, todos los elementos (excepto el tanque de combustible) fueron aptos para su lanzamiento al espacio.
Refuerzo de propulsante sólido recogido por un buque especial
Los propulsores de propulsor sólido fueron lanzados en paracaídas al océano, recogidos por embarcaciones especiales de la NASA y entregados a la planta del fabricante, donde se sometieron a mantenimiento preventivo y se llenaron de combustible. El propio Shuttle también fue revisado, prevenido y reparado minuciosamente.
El ministro de Defensa, Ustinov, en un ultimátum exigió que el sistema Energia-Buran sea reciclable al máximo. Por lo tanto, los diseñadores se vieron obligados a abordar este problema. Formalmente, los impulsores laterales se consideraron reutilizables, adecuados para diez lanzamientos. Pero, de hecho, no se llegó a esto por muchas razones. Tomemos al menos el hecho de que los aceleradores estadounidenses cayeron al océano y los soviéticos cayeron en la estepa kazaja, donde las condiciones de aterrizaje no eran tan benignas como las cálidas aguas del océano. Y un cohete propulsor líquido es una creación más delicada. que el propulsor sólido. "Buran" también fue diseñado para 10 vuelos.
En general, el sistema reutilizable no funcionó, aunque los logros fueron obvios. La nave orbital soviética, liberada de grandes motores de propulsión, recibió motores más potentes para maniobrar en órbita. Lo cual, en el caso de su uso como "caza-bombardero" espacial, le otorgaba grandes ventajas. Más turborreactores para vuelo y aterrizaje atmosférico. Además, se creó un poderoso cohete con la primera etapa con combustible de queroseno y la segunda con hidrógeno. Fue un cohete tal que a la URSS le faltó para ganar la carrera lunar. En cuanto a sus características, Energia era prácticamente equivalente al cohete estadounidense Saturno-5 que envió al Apolo-11 a la luna.
"Buran" tiene una gran accesibilidad externa con el "Shuttle" estadounidense. Korabl poctroen Po cheme camoleta tipa "bechvoctka» c treugolnym krylom peremennoy ctrelovidnocti, imeet aerodinamicheckie organy upravleniya, rabotayuschie en pocadke pocle vozvrascheniya en plotnye cloi atmocfery y rueda elevpravleniya. Pudo realizar un descenso controlado en la atmósfera con una maniobra lateral de hasta 2000 kilómetros.
La longitud del "Buren" es de 36,4 metros, la envergadura es de unos 24 metros, la altura del barco en el chasis es de más de 16 metros. La antigua masa del barco es de más de 100 toneladas, de las cuales 14 toneladas se utilizan como combustible. En nocovoy otcek vctavlena germetichnaya tselnocvarnaya kabina para ekipazha y bolshey chacti apparatury para obecpecheniya poleta en coctave raketno-kocmicheckogo komplekca, avtonomnogo poleta nA orbite, cpucka y pocadki. El volumen de la cabina supera los 70 metros cúbicos.
Cuando vozvraschenii en plotnye cloi atmocfery naibolee teplonapryazhennye uchactki poverhnocti koblya rackalyayutcya do graducov 1600, zhe teplo, dohodyaschee nepocredctvenno do metallicheckoy konctruktsii gradualmentea, ne dolconov. Por ello, "BURAN" se distingue por su potente protección térmica, proporcionando condiciones de temperatura normales para el diseño de un barco durante el vuelo en aeronave.
Cubierta resistente al calor hecha de más de 38 mil baldosas, hecha de materiales especiales: fibra de cuarzo, núcleo de alto rendimiento, sin núcleo La madera cerámica tiene la capacidad de acumular calor, sin pasarlo al casco del barco. La masa total de esta armadura fue de aproximadamente 9 toneladas.
La longitud del compartimento de carga de BURANA es de unos 18 metros. En su amplio compartimento de carga, es posible acomodar una carga útil con una masa de hasta 30 toneladas. Allí fue posible colocar grandes vehículos espaciales: grandes satélites, bloques de estaciones orbitales. La masa de aterrizaje del barco es de 82 toneladas.
Se utilizó "BURAN" con todos los sistemas y equipos necesarios tanto para vuelo automático como pilotado. Esto y los medios de navegación y control, y los sistemas radiotécnicos y de televisión, y los controles automáticos para el calor y la potencia.
La cabaña de Buran
La instalación del motor principal, dos grupos de motores para maniobrar se ubican en el extremo de la sección de cola y en la parte delantera del bastidor.
En total, se planeó construir 5 naves orbitales. Además de Buran, Tempest estaba casi lista y casi la mitad de Baikal. Dos barcos más que estaban en la etapa inicial de producción no recibieron nombres. El sistema Energia-Buran no tuvo suerte, nació en un momento desafortunado para él. La economía soviética ya no podía financiar costosos programas espaciales. Y una especie de destino persiguió a los cosmonautas que se preparaban para los vuelos en el "Buran". Los pilotos de prueba V. Bukreev y A. Lysenko murieron en accidentes aéreos en 1977, incluso antes de unirse al grupo de cosmonautas. En 1980, murió el piloto de pruebas O. Kononenko. 1988 se cobró la vida de A. Levchenko y A. Shchukin. Después del vuelo de "Buran" R. Stankevichus, el copiloto del vuelo tripulado de la nave espacial alada, murió en un accidente aéreo. I. Volk fue nombrado primer piloto.
El "Buran" tampoco tuvo suerte. Después del primer y único vuelo exitoso, el barco se mantuvo en un hangar en el cosmódromo de Baikonur. El 12 de mayo de 2002 se derrumbó la superposición del taller en el que se ubicaban los modelos Buran y Energia. Con este triste acorde, terminó la existencia de la nave espacial alada, que había mostrado tantas esperanzas.
Después del colapso del piso
