L'industria spaziale è una delle più high-tech e il suo stato caratterizza in gran parte il livello generale di sviluppo dell'industria e della tecnologia nel paese. Le conquiste spaziali esistenti della Russia si basano principalmente sulle conquiste dell'URSS. Al momento del crollo dell'Unione Sovietica, le capacità dell'URSS e degli Stati Uniti nello spazio erano approssimativamente comparabili. Successivamente, la situazione con l'astronautica nella Federazione Russa ha iniziato a deteriorarsi gradualmente.
A parte i servizi per la consegna degli astronauti americani alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), sorti a causa del rifiuto degli Stati Uniti dal costoso programma Space Shuttle, la Russia è inferiore agli Stati Uniti in tutto: non ci sono praticamente grandi progetti scientifici di successo paragonabili all'invio di rover, allo spiegamento di telescopi orbitali o all'invio di veicoli spaziali verso oggetti distanti nel sistema solare. Il rapido sviluppo delle società commerciali private ha portato a una significativa diminuzione della quota di Roskosmos nel mercato dei lanci spaziali. I motori russi RD-180 forniti agli Stati Uniti sostituiranno presto gli americani BE-4 di Blue Origin.
Con un'alta probabilità, nel prossimo anno, gli Stati Uniti rifiuteranno i servizi della Russia come "cabina spaziale", dopo aver completato i test della propria navicella spaziale con equipaggio (tre veicoli spaziali con equipaggio vengono sviluppati contemporaneamente).
L'ultimo punto di contatto tra Stati Uniti e Russia è l'Iss, che sta volgendo al termine. Se non viene realizzato alcun progetto nazionale o internazionale con la partecipazione russa, la permanenza dei cosmonauti russi in orbita diventerà estremamente episodica.
La principale tendenza consolidata, che nel prossimo futuro dovrebbe portare a una significativa riduzione dei costi di lancio in orbita di un carico utile, è la creazione di razzi riutilizzabili. In una certa misura, questo sta già accadendo: l'obiettivo dichiarato di SpaceX è ridurre di dieci volte il costo di lancio del carico in orbita, e al momento è stato possibile abbattere il prezzo di circa una volta e mezza.
Dovrebbe essere chiaro che la missilistica riutilizzabile nella sua forma attuale (con il ritorno del primo stadio) è nella fase iniziale di sviluppo. A giudicare dall'interesse mostrato da altre società commerciali in questa direzione, la direzione può essere considerata estremamente promettente. Un passo avanti in questa direzione potrebbe essere la comparsa di un veicolo di lancio a due stadi (LV) BFR con la piena riutilizzabilità di entrambe le fasi e l'affidabilità di volo prevista a livello dei moderni aerei di linea.
L'industria spaziale russa ha anche diversi progetti di veicoli di lancio riutilizzabili di vari gradi di sofisticatezza.
Baikal
Uno dei progetti di razzi riutilizzabili più attivamente promossi è Baikal-Angara. Il promettente modulo "Baikal" è un acceleratore riutilizzabile (MRU) del primo stadio del veicolo di lancio Angara, sviluppato presso il GKNPTs im. Krunichev.
A seconda della classe del razzo (leggero, medio, pesante) dovrebbero essere usati uno, due o quattro booster Baikal riutilizzabili. Nella sua versione leggera, l'acceleratore Baikal è, infatti, il primo stadio, che avvicina il concetto di razzo Angara in questa versione al concetto Falcon-9 di SpaceX.
Una caratteristica dell'acceleratore riutilizzabile "Baikal" è il ritorno effettuato dagli aerei. Dopo lo sganciamento, "Baikal" dispiega un'ala rotante nella parte superiore dello scafo e atterra sull'aerodromo, mentre si possono effettuare manovre a una distanza di circa 400 km.
Il design è stato criticato per essere più complesso e potenzialmente meno efficiente rispetto alla piantagione verticale utilizzata nei progetti all'estero. Secondo Roskosmos, è necessario uno schema di atterraggio orizzontale per garantire la possibilità di tornare al sito di lancio, ma la stessa possibilità è stata dichiarata per il veicolo di lancio BFR. E le prime fasi del veicolo di lancio Falcon-9 non distano più di 600 km dal sito di lancio, ovvero i siti di atterraggio per loro possono essere facilmente attrezzati a una distanza relativamente breve dal cosmodromo.
Un altro inconveniente del concetto del veicolo di lancio Baikal MRU + Angara può essere considerato che nella versione media e pesante ritornano solo gli acceleratori, il primo stadio (unità centrale) del veicolo di lancio viene perso. E l'atterraggio di quattro MRU contemporaneamente al lancio di una versione pesante del veicolo di lancio può causare difficoltà.
Sullo sfondo dell'elaborazione del progetto Baikal-Angara, le dichiarazioni del progettista generale dei missili Angara, Alexander Medvedev, sembrano strane. Secondo lui, il razzo può atterrare con l'aiuto di motori a reazione su supporti retrattili, come il veicolo di lancio Falcon-9. Il retrofit dei primi stadi dei veicoli di lancio Angara-A5V e Angara-A3V con supporti per l'atterraggio, un sistema di controllo dell'atterraggio, ulteriori sistemi di protezione termica e carburante aggiuntivo aumenterà il loro peso di circa il 19%. Dopo la revisione, Angara-A5V sarà in grado di prelevare 26-27 tonnellate dal cosmodromo di Vostochny, e non 37 tonnellate, come in una versione unica. Se questo progetto viene implementato, il costo del sollevamento del carico utilizzando l'"Angara" dovrebbe diminuire del 22-37%, mentre non è indicato il numero massimo consentito di lanci delle prime fasi del veicolo di lancio.
Tenendo conto delle dichiarazioni dei rappresentanti di Roscosmos sulla possibilità di creare un veicolo di lancio Soyuz-7 in collaborazione con S7 Space in una versione riutilizzabile, si può concludere che il progetto di un veicolo di lancio riutilizzabile non è stato ancora definitivamente deciso in Russia. Tuttavia, il progetto Baikal MRU viene gradualmente elaborato. L'impianto sperimentale di costruzione di macchine intitolato a V. M. Myasishchev è impegnato nel suo sviluppo. Un volo orizzontale di prova del dimostratore è previsto per il 2020, quindi dovrebbe essere raggiunta una velocità di circa 6,5 m. In futuro, l'MRU sarà lanciato da un pallone, da un'altitudine di 48 km.
Sojuz-7
Nel settembre 2018, Igor Radugin, primo vice progettista generale - capo progettista dei veicoli di lancio dell'Energia Rocket and Space Corporation, che ha guidato lo sviluppo del nuovo veicolo di lancio russo Soyuz-5 e del razzo super pesante Yenisei, ha lasciato il suo incarico e è andato a lavorare alla società privata S7 Space. Secondo lui, S7 Space prevede di creare un razzo Soyuz-7 basato sul razzo monouso Soyuz-5 sviluppato da Roscosmos, che, a sua volta, è il successore ideologico del successo del razzo sovietico Zenit.
Come nel razzo Falcon-9, è previsto che il veicolo di lancio Soyuz-7 ritorni al primo stadio utilizzando la manovra dinamica del razzo e l'atterraggio verticale utilizzando motori a razzo. È previsto lo sviluppo di una versione Soyuz-7SL per la piattaforma Sea Launch. Si prevede di utilizzare il collaudato motore RD-171 (molto probabilmente la sua modifica RD-171MV) come motore Soyuz-7 LV, che può essere riutilizzato fino a venti volte (10 voli e 10 bruciature). S7 Space prevede di implementare il suo sviluppo entro 5-6 anni. Al momento, il veicolo di lancio Soyuz-7 può essere considerato il progetto più realistico di un veicolo di lancio riutilizzabile in Russia.
Teia
La società "Lin Industrial" sta progettando un ultra-piccolo razzo suborbitale "Teia", progettato per decollare fino al confine spaziale condizionale di 100 km e poi tornare.
Nonostante le modeste caratteristiche del progetto, può fornire le tecnologie necessarie per creare in futuro un veicolo di lancio con caratteristiche più elevate, soprattutto perché Lin Industrial sta lavorando contemporaneamente al progetto di un veicolo di lancio ultra-piccolo usa e getta Taimyr.
Corona
Uno dei progetti più interessanti e innovativi può essere considerato il razzo riutilizzabile a decollo e atterraggio verticale monostadio "Korona", sviluppato dallo State Missile Center (GRT) intitolato a V. I. Makeev tra il 1992 e il 2012. Durante lo sviluppo del progetto, sono state prese in considerazione molte varianti del veicolo di lancio Korona fino a quando non è stata formata la versione finale ottimale.
La versione finale del veicolo di lancio Korona è progettata per lanciare un carico utile del peso di 6-12 tonnellate in un'orbita terrestre bassa con un'altitudine di circa 200-500 km. Si presume che la massa di lancio del veicolo di lancio sia nella regione di 280-290 tonnellate. Il motore avrebbe dovuto utilizzare un motore a razzo a propellente liquido a cuneo (LRE) su una coppia di carburante idrogeno + ossigeno. La protezione termica migliorata del veicolo spaziale orbitante "Buran" dovrebbe essere utilizzata come protezione termica.
La forma conica assialsimmetrica dello scafo ha una buona aerodinamica quando si muove ad alta velocità, il che consente al veicolo di lancio Korona di atterrare nel punto di lancio. Ciò, a sua volta, rende possibile il lancio del Korona LV sia da piattaforme terrestri che offshore. Quando scende negli strati superiori dell'atmosfera, il veicolo di lancio esegue la frenata e le manovre aerodinamiche e, nella fase finale, quando si avvicina al sito di atterraggio, gira a poppa verso il basso e atterra utilizzando un motore a razzo su ammortizzatori integrati. Presumibilmente, il veicolo di lancio Korona può essere utilizzato fino a 100 volte, con la sostituzione dei singoli elementi strutturali ogni 25 voli.
Secondo lo sviluppatore, ci vorranno circa 7 anni e 2 miliardi di dollari per entrare nella fase operativa di prova, non tanto per la possibilità di ottenere un complesso così rivoluzionario.
Al momento, i GRT li. Makeev può essere considerata una delle imprese più competenti nel campo della missilistica, che ha mantenuto il più possibile il suo potenziale dopo il crollo dell'URSS. Sono stati loro a creare uno dei missili balistici intercontinentali (ICBM) più efficaci, Sineva, ea loro è stata affidata la creazione dell'ICBM Sarmat, che sostituirà il famoso Satana. Il completamento della creazione dell'ICBM Sarmat nel 2020-2021 apre un'opportunità per attirare l'SRC intitolato a Makeev per progetti spaziali.
Parlando delle carenze del progetto Korona, si può presumere che queste saranno principalmente la necessità di creare un'infrastruttura per la consegna e lo stoccaggio dell'idrogeno liquido, nonché tutti i problemi e i rischi associati al suo utilizzo. È possibile che la soluzione migliore sia abbandonare lo schema a stadio singolo del veicolo di lancio Korona e implementare un complesso a metano completamente riutilizzabile a due stadi. Ad esempio, sulla base del motore ossigeno-metano sviluppato RD-169 o delle sue modifiche. In questo caso, la prima fase potrebbe essere utilizzata separatamente per portare un carico utile specifico a un'altitudine di circa 100 km.
D'altra parte, l'idrogeno liquido, come combustibile per missili, molto probabilmente non può essere evitato. In molti progetti, a seconda che il primo stadio sia a metano oa kerosene, nel secondo stadio vengono utilizzati motori idrogeno-ossigeno. In questo contesto, è opportuno ricordare i motori a tre componenti, che, ad esempio, è il motore a tre componenti a due modalità RD0750 sviluppato dal Chemical Automation Design Bureau (KBKhA). Nella prima modalità, il motore RD0750 funziona con ossigeno e cherosene con l'aggiunta del 6% di idrogeno, nella seconda con ossigeno e idrogeno. Un tale motore può essere implementato anche per la combinazione idrogeno + metano + ossigeno, ed è possibile che questo risulti ancora più semplice rispetto alla versione con cherosene.
Baikal-Angara, Soyuz-7 o Korona?
Quale di questi progetti potrebbe essere il primo razzo riutilizzabile della Russia? Il progetto Baikal-Angara, nonostante la sua popolarità, può essere considerato il meno interessante. In primo luogo, il clamore a lungo termine con i veicoli di lancio "Angara" sta già lasciando il segno, e in secondo luogo, anche il concetto di restituzione dell'MRU per via aerea solleva molte domande. Se parliamo dell'opzione facile, quando l'MRU è in realtà il primo stadio, quindi ovunque sia andato, ma se parliamo di opzioni medie e pesanti con due / quattro MRU e la perdita del primo e del secondo stadio, allora l'idea sembra molto strano. I discorsi sull'atterraggio verticale del veicolo di lancio "Angara" rischiano di rimanere tali, o si realizzeranno quando il resto del mondo sta già volando sull'antigravità o sull'antimateria.
La creazione di una versione riutilizzabile del veicolo di lancio Soyuz-7 da parte di una società privata S7 Space in collaborazione con Roskosmos sembra più ottimistica, soprattutto perché il previsto veicolo di lancio super pesante Yenisei sarà costruito sugli stessi motori, il che consentirà potenzialmente il trasferimento le tecnologie “riutilizzabili” ad esso. … Tuttavia, ricordando l'epopea con "Yo-mobile", e questo progetto può andare nella pattumiera della storia. Un altro problema è l'uso iniziale di motori ossigeno-cherosene nei progetti dei veicoli di lancio Soyuz-5, Soyuz-7 e Yenisei. I vantaggi e le prospettive del metano come carburante per missili sono ovvi ed è necessario concentrare gli sforzi sulla transizione a questa tecnologia: la creazione di un motore a razzo a metano riutilizzabile strozzato, invece di creare il prossimo ossigeno "più potente al mondo" -motore a cherosene, che cesserà di essere rilevante tra 5-10 anni …
Il progetto "Crown" in questa situazione può essere visto come un "cavallo oscuro". Come accennato in precedenza, la SRC li. Makeeva ha elevate competenze e, con finanziamenti adeguati, avrebbe potuto creare un veicolo di lancio riutilizzabile a uno o due stadi nel periodo dal 2021 al 2030, dopo il completamento dei lavori sull'ICBM Sarmat. Di tutte le opzioni possibili, il progetto Korona può diventare potenzialmente il più innovativo, in grado di gettare le basi per le prossime generazioni di veicoli di lancio.
L'apparizione del veicolo di lancio riutilizzabile Falcon-9 ha mostrato che una nuova battaglia per lo spazio era iniziata e stavamo rapidamente rimanendo indietro in questa battaglia. Non c'è dubbio che, dopo aver ricevuto vantaggi unilaterali nello spazio, gli Stati Uniti, e forse la Cina lo seguiranno, inizieranno la loro rapida militarizzazione. Il basso costo del lancio in orbita dei carichi utili, fornito da veicoli di lancio riutilizzabili, renderà lo spazio un investimento interessante per il settore commerciale, alimentando ulteriormente la corsa allo spazio.
In relazione a quanto sopra, vorrei sperare che la leadership del nostro paese si renda conto dell'importanza dello sviluppo della tecnologia spaziale nel contesto di applicazioni, se non civili, almeno militari, e investa i fondi necessari nello sviluppo di spazi promettenti tecnologie, e non nella costruzione di un altro stadio o parco di divertimenti, garantendo un controllo adeguato sulla loro destinazione d'uso.
