Quando guardi le fotografie della navicella spaziale Burana e dello Shuttle, potresti avere l'impressione che siano abbastanza identiche. Almeno non dovrebbero esserci differenze fondamentali. Nonostante la somiglianza esterna, questi due sistemi spaziali sono ancora fondamentalmente diversi.
Navetta e Buran
Navetta
Lo Shuttle è un veicolo spaziale da trasporto riutilizzabile (MTKK). La nave ha tre motori a razzo a propellente liquido (LPRE), funzionanti a idrogeno. Agente ossidante - ossigeno liquido. Entrare in un'orbita terrestre bassa richiede un'enorme quantità di carburante e ossidante. Pertanto, il serbatoio del carburante è l'elemento più grande del sistema Space Shuttle. La navicella si trova su questo enorme serbatoio ed è collegata ad esso da un sistema di condutture attraverso le quali vengono forniti carburante e ossidante ai motori dello Shuttle.
E tuttavia, i tre potenti motori della nave alata non sono sufficienti per andare nello spazio. Attaccati al serbatoio centrale del sistema ci sono due booster a propellente solido: i razzi più potenti nella storia dell'umanità fino ad oggi. La massima potenza è necessaria proprio all'inizio per spostare la nave multi-tonnellata e sollevarla per le prime quattro decine e mezza di chilometri. I razzi a propellente solido assorbono l'83% del carico.
Un altro "Shuttle" decolla
A un'altitudine di 45 km, i booster a propellente solido, dopo aver esaurito tutto il carburante, vengono separati dalla nave e, tramite paracadute, si tuffano nell'oceano. Inoltre, a un'altitudine di 113 km, la "navetta" sale con l'aiuto di tre motori a razzo. Dopo aver separato il serbatoio, la nave vola per altri 90 secondi per inerzia e poi, per breve tempo, vengono accesi due motori di manovra orbitali alimentati da carburante autoinfiammabile. E la "navetta" entra in un'orbita di lavoro. E il serbatoio entra nell'atmosfera, dove brucia. Parti di esso cadono nell'oceano.
Dipartimento di booster a propellente solido
I motori di manovra orbitale sono progettati, come suggerisce il nome, per varie manovre nello spazio: per modificare i parametri orbitali, per l'attracco alla ISS o ad altri veicoli spaziali in orbita terrestre bassa. Quindi le "navette" hanno fatto diverse visite al telescopio orbitante Hubble per la manutenzione.
E infine, questi motori servono a creare un impulso di frenata quando si torna sulla Terra.
Lo stadio orbitale è realizzato secondo la configurazione aerodinamica di un monoplano senza coda con un'ala a delta bassa con una doppia inclinazione del bordo d'attacco e con una coda verticale del solito schema. Per il controllo atmosferico, vengono utilizzati un timone in due pezzi sulla chiglia (qui c'è un freno ad aria compressa), elevoni sul bordo di uscita dell'ala e un flap di bilanciamento sotto la fusoliera di poppa. Telaio retrattile, triciclo, con ruotino anteriore.
Lunghezza 37, 24 m, apertura alare 23, 79 m, altezza 17, 27 m Il peso "a secco" del veicolo è di circa 68 t, peso al decollo - da 85 a 114 t (a seconda del compito e del carico utile), atterraggio con un carico di ritorno a bordo - 84, 26 t.
La caratteristica progettuale più importante della cellula è la sua protezione termica.
Nei luoghi più sollecitati dal calore (temperatura di progetto fino a 1430 ° C), viene utilizzato un composito carbonio-carbonio multistrato. Ci sono pochi posti del genere, sono principalmente il muso della fusoliera e il bordo d'attacco dell'ala. La superficie inferiore dell'intero apparato (riscaldamento da 650 a 1260 ° C) è ricoperta da piastrelle realizzate con un materiale a base di fibra di quarzo. Le superfici superiore e laterale sono parzialmente protette da piastrelle isolanti a bassa temperatura, dove la temperatura è di 315-650 ° C; in altri luoghi, dove la temperatura non supera i 370 ° С, viene utilizzato materiale in feltro ricoperto di gomma siliconica.
Il peso totale di tutti e quattro i tipi di protezione termica è di 7164 kg.
Lo stadio orbitale ha una cabina di pilotaggio a due piani per sette astronauti.
Navetta ponte superiore
In caso di un programma di volo esteso o durante l'esecuzione di operazioni di soccorso, a bordo della navetta possono essere presenti fino a dieci persone. Nella cabina di pilotaggio ci sono comandi di volo, posti di lavoro e posti letto, una cucina, un ripostiglio, un compartimento sanitario, una camera di equilibrio, postazioni di controllo delle operazioni e del carico utile e altre attrezzature. Il volume totale pressurizzato della cabina è di 75 metri cubi. m, il sistema di supporto vitale mantiene una pressione di 760 mm Hg al suo interno. Arte. e temperatura nell'intervallo 18, 3 - 26, 6 ° С.
Questo sistema è realizzato in versione aperta, cioè senza l'utilizzo della rigenerazione dell'aria e dell'acqua. Questa scelta è dovuta al fatto che la durata dei voli navetta è stata fissata in sette giorni, con la possibilità di portarla fino a 30 giorni utilizzando fondi aggiuntivi. Con un'autonomia così insignificante, l'installazione di apparecchiature di rigenerazione comporterebbe un ingiustificato aumento di peso, consumo energetico e complessità delle apparecchiature di bordo.
L'apporto di gas compressi è sufficiente per ripristinare la normale atmosfera in cabina in caso di una completa depressurizzazione o per mantenere in essa una pressione di 42,5 mm Hg. Arte. entro 165 minuti quando si forma un piccolo foro nello scafo poco dopo la partenza.
Il vano di carico misura 18, 3 x 4, 6 me un volume di 339, 8 metri cubi. m è dotato di un manipolatore a "tre ginocchia" 15, lungo 3 M. All'apertura delle porte del vano, i radiatori dell'impianto di raffreddamento si portano in posizione di lavoro insieme ad essi. La riflettività dei pannelli del radiatore è tale che rimangono freddi anche quando il sole li colpisce.
Cosa può fare lo Space Shuttle e come vola
Se immaginiamo un sistema assemblato che vola orizzontalmente, vedremo un serbatoio esterno come elemento centrale; un orbiter è agganciato dall'alto e gli acceleratori sono ai lati. La lunghezza totale del sistema è di 56,1 me l'altezza è di 23,34 m La larghezza complessiva è determinata dall'apertura alare dello stadio orbitale, ovvero è di 23,79 m Il peso massimo di lancio è di circa 2.041.000 kg.
È impossibile parlare in modo così inequivocabile delle dimensioni del carico utile, poiché dipende dai parametri dell'orbita bersaglio e dal punto di lancio del veicolo spaziale. Ecco tre opzioni. Il sistema Space Shuttle è in grado di visualizzare:
- 29.500 kg quando lanciato verso est da Cape Canaveral (Florida, costa orientale) in un'orbita con un'altitudine di 185 km e un'inclinazione di 28º;
- 11 300 kg quando viene lanciato dallo Space Flight Center. Kennedy in un'orbita con un'altitudine di 500 km e un'inclinazione di 55º;
- 14.500 kg quando lanciato dalla base aerea di Vandenberg (California, costa occidentale) in un'orbita circumpolare con un'altitudine di 185 km.
Per le navette sono state attrezzate due piste di atterraggio. Se lo shuttle fosse atterrato lontano dal sito di lancio, sarebbe tornato a casa su un Boeing 747
Boeing 747 prende la navetta per il cosmodromo
In totale, sono state costruite cinque navette (due delle quali sono morte in incidenti) e un prototipo.
Durante lo sviluppo, si prevedeva che le navette avrebbero effettuato 24 lanci all'anno e ciascuna di esse avrebbe effettuato fino a 100 voli nello spazio. In pratica, sono stati utilizzati molto meno - entro la fine del programma nell'estate del 2011, sono stati effettuati 135 lanci, di cui Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 …
L'equipaggio della navetta è composto da due astronauti: il comandante e il pilota. L'equipaggio più numeroso della navetta è composto da otto astronauti (Challenger, 1985).
Reazione sovietica alla creazione dello Shuttle
Lo sviluppo della "navetta" ha fatto una grande impressione sui leader dell'URSS. Si riteneva che gli americani stessero sviluppando un bombardiere orbitale armato di missili spazio-terra. Le enormi dimensioni della navetta e la sua capacità di riportare sulla Terra un carico fino a 14,5 tonnellate sono state interpretate come una chiara minaccia del rapimento di satelliti sovietici e persino di stazioni spaziali militari sovietiche come Almaz, che ha volato nello spazio con il nome di Salyut. Queste stime erano errate, dal momento che gli Stati Uniti abbandonarono l'idea di un bombardiere spaziale nel 1962 in relazione al successo dello sviluppo di un sottomarino nucleare e di missili balistici terrestri.
La Soyuz potrebbe stare facilmente nella stiva della navetta
Gli esperti sovietici non riuscivano a capire perché fossero necessari 60 lanci di navette all'anno: un lancio a settimana! Da dove veniva la moltitudine di satelliti e stazioni spaziali di cui avrebbe bisogno lo Shuttle? I sovietici che vivevano in un sistema economico diverso non potevano nemmeno immaginare che la leadership della NASA, che stava strenuamente spingendo un nuovo programma spaziale nel governo e nel Congresso, fosse guidata dalla paura di essere disoccupati. Il programma lunare era in fase di completamento e migliaia di specialisti altamente qualificati erano senza lavoro. E, cosa più importante, i dirigenti della NASA rispettati e molto ben pagati hanno affrontato la deludente prospettiva di separarsi dai loro uffici abitati.
Pertanto, è stato preparato uno studio di fattibilità economica sul grande vantaggio finanziario dei veicoli spaziali da trasporto riutilizzabili in caso di abbandono di razzi usa e getta. Ma per il popolo sovietico era assolutamente incomprensibile che il presidente e il congresso potessero spendere fondi nazionali solo tenendo in grande considerazione l'opinione dei loro elettori. A questo proposito, in URSS regnava l'opinione che gli americani stessero creando un nuovo controllo di qualità per alcuni futuri compiti incomprensibili, molto probabilmente militari.
Veicolo spaziale riutilizzabile "Buran"
In Unione Sovietica, originariamente era previsto di creare una copia migliorata dello Shuttle: un aereo orbitale OS-120, del peso di 120 tonnellate (lo shuttle americano pesava 110 tonnellate a pieno carico). A differenza dello Shuttle, era previsto di equipaggiare il Buran con cabina di espulsione per due piloti e motori turbogetto per l'atterraggio in aeroporto.
La leadership delle forze armate dell'URSS ha insistito sulla copia quasi completa della "navetta". A questo punto, l'intelligence sovietica è stata in grado di ottenere molte informazioni sull'astronave americana. Ma si è rivelato non così semplice. I motori a razzo domestici a idrogeno-ossigeno si sono rivelati più grandi e più pesanti di quelli americani. Inoltre, in termini di potere, erano inferiori all'estero. Pertanto, invece di tre motori a razzo, è stato necessario installarne quattro. Ma sul piano orbitale non c'era semplicemente spazio per quattro motori di propulsione.
Alla navetta, l'83% del carico alla partenza era trasportato da due booster a propellente solido. In Unione Sovietica non era possibile sviluppare missili a propellente solido così potenti. Missili di questo tipo venivano usati come vettori balistici di cariche nucleari marittime e terrestri. Ma non hanno raggiunto la potenza richiesta molto, molto. Pertanto, i progettisti sovietici avevano l'unica opportunità: utilizzare i razzi a propellente liquido come acceleratori. Nell'ambito del programma Energia-Buran, sono stati creati RD-170 a cherosene-ossigeno di grande successo, che sono serviti come alternativa ai booster a combustibile solido.
La posizione stessa del cosmodromo di Baikonur ha costretto i progettisti ad aumentare la potenza dei loro veicoli di lancio. È noto che più la rampa di lancio è vicina all'equatore, maggiore è il carico e lo stesso razzo può mettere in orbita. Il cosmodromo americano di Cape Canaveral ha un vantaggio del 15% su Baikonur! Cioè, se un razzo lanciato da Baikonur può sollevare 100 tonnellate, ne lancerà 115 tonnellate in orbita quando lanciato da Cape Canaveral!
Le condizioni geografiche, le differenze nella tecnologia, le caratteristiche dei motori creati e un diverso approccio progettuale hanno influenzato l'aspetto di "Buran". Sulla base di tutte queste realtà, sono stati sviluppati un nuovo concetto e un nuovo veicolo orbitale OK-92, del peso di 92 tonnellate. Nel serbatoio centrale del carburante sono stati trasferiti quattro motori ossigeno-idrogeno ed è stato ottenuto il secondo stadio del veicolo di lancio Energia. Invece di due booster a propellente solido, è stato deciso di utilizzare quattro razzi a cherosene-ossigeno a combustibile liquido con motori RD-170 a quattro camere. Quattro camere significa quattro ugelli; un ugello di grande diametro è estremamente difficile da fabbricare. Pertanto, i progettisti vanno alla complicazione e alla ponderazione del motore progettandolo con diversi ugelli più piccoli. Ci sono tanti ugelli quante sono le camere di combustione con un mucchio di tubazioni di alimentazione del carburante e dell'ossidante e tutti gli "ormeggi". Questo collegamento è stato realizzato secondo il tradizionale schema "reale", simile alle "alleanze" e "est", è diventato il primo stadio di "Energia".
"Buran" in volo
La stessa nave da crociera Buran divenne la terza fase del veicolo di lancio, simile alla Soyuz. L'unica differenza è che il Buran si trovava sul lato del secondo stadio, mentre il Soyuz era in cima al veicolo di lancio. Si ottenne così il classico schema di un sistema spaziale usa e getta a tre stadi, con l'unica differenza che la nave orbitale era riutilizzabile.
La riutilizzabilità era un altro problema del sistema Energia-Buran. Per gli americani, le navette erano progettate per 100 voli. Ad esempio, i motori di manovra orbitale potrebbero resistere fino a 1000 giri. Dopo la manutenzione preventiva, tutti gli elementi (tranne il serbatoio del carburante) erano adatti per il lancio nello spazio.
Booster a propellente solido raccolto da una nave speciale
I booster a propellente solido sono stati paracadutati nell'oceano, raccolti da speciali navi della NASA e consegnati allo stabilimento del produttore, dove sono stati sottoposti a manutenzione preventiva e sono stati riempiti di carburante. Anche lo Shuttle stesso è stato accuratamente controllato, prevenuto e riparato.
Il ministro della Difesa Ustinov in un ultimatum ha chiesto che il sistema Energia-Buran sia riciclabile al massimo. Pertanto, i progettisti sono stati costretti ad affrontare questo problema. Formalmente, i booster laterali erano considerati riutilizzabili, adatti a dieci lanci. Ma in realtà, non si è arrivati a questo per molte ragioni. Prendi almeno il fatto che gli acceleratori americani sono caduti nell'oceano e quelli sovietici sono caduti nella steppa kazaka, dove le condizioni di atterraggio non erano favorevoli come le calde acque oceaniche. E un razzo a propellente liquido è una creazione più delicata. rispetto al propellente solido "Buran" è stato progettato anche per 10 voli.
In generale, il sistema riutilizzabile non funzionava, sebbene i risultati fossero evidenti. La nave orbitale sovietica, liberata dai grandi motori di propulsione, ricevette motori più potenti per le manovre in orbita. Il che, nel caso del suo utilizzo come "cacciabombardiere spaziale", gli dava grandi vantaggi. Più turboreattori per il volo atmosferico e l'atterraggio. Inoltre, è stato creato un potente razzo con il primo stadio a cherosene e il secondo a idrogeno. Era un tale razzo che all'URSS mancava per vincere la corsa lunare. In termini di caratteristiche, Energia era praticamente equivalente al razzo americano Saturn-5 che mandò Apollo-11 sulla luna.
"Buran" ha una grande accessibilità esterna con lo "Shuttle" americano. Korabl poctroen Po cheme camoleta tipa "bechvoctka» c treugolnym krylom peremennoy ctrelovidnocti, imeet aerodinamicheckie organy upravleniya, rabotayuschie at pocadke pocle vozvrascheniya in plotnye cloi atmocfery e wheel e naplevoleniya. È stato in grado di effettuare una discesa controllata nell'atmosfera con una manovra laterale fino a 2000 chilometri.
La lunghezza del "Buren" è di 36,4 metri, l'apertura alare è di circa 24 metri, l'altezza della nave sul telaio è di oltre 16 metri. La vecchia massa della nave è di oltre 100 tonnellate, di cui 14 tonnellate sono utilizzate per il carburante. In nocovoy otcek vctavlena germetichnaya tselnocvarnaya kabina per ekipazha e bolshey chacti apparatury per obecpecheniya poleta in coctave raketno-kocmicheckogo komplekca, avtonomnogo poleta nA orbite, cpucka e pocadki. Il volume della cabina è di oltre 70 metri cubi.
Quando vozvraschenii in plotnye cloi atmocfery naibolee teplonapryazhennye uchactki poverhnocti korablya rackalyayutcya do graducov 1600, zhe teplo, dohodyaschee nepocredctvenno do metallicheckoy konctruktsii 150 Pertanto, "BURAN" ha distinto la sua potente protezione termica, fornendo condizioni di temperatura normali per la progettazione di una nave durante il volo in aereo
Copertura termoresistente composta da più di 38mila piastrelle, realizzata con materiali speciali: fibra di quarzo, anima ad alte prestazioni, senza anima Il legno ceramico ha la capacità di accumulare calore, senza trasmetterlo allo scafo della nave. La massa totale di questa armatura era di circa 9 tonnellate.
La lunghezza del vano di carico BURANA è di circa 18 metri. Nel suo ampio vano di carico è possibile ospitare un carico utile con una massa fino a 30 tonnellate. Lì era possibile posizionare grandi veicoli spaziali: grandi satelliti, blocchi di stazioni orbitali. La massa di atterraggio della nave è di 82 tonnellate.
"BURAN" è stato utilizzato con tutti i sistemi e le attrezzature necessarie sia per il volo automatico che pilotato. Questo e i mezzi di navigazione e controllo, e i sistemi radiotecnici e televisivi, e i controlli automatici per il calore e la potenza
La capanna di Buran
L'installazione del motore principale, due gruppi di motori per la manovra si trovano all'estremità della sezione di coda e nella parte anteriore del telaio.
In totale, era prevista la costruzione di 5 navi orbitali. Oltre a Buran, Tempest era quasi pronto e quasi la metà del Baikal. Altre due navi che erano nella fase iniziale della produzione non hanno ricevuto nomi. Il sistema Energia-Buran non è stato fortunato: è nato in un momento sfortunato per questo. L'economia sovietica non era più in grado di finanziare costosi programmi spaziali. E una sorta di destino ha perseguito i cosmonauti che si stavano preparando per i voli sul "Buran". I piloti collaudatori V. Bukreev e A. Lysenko sono morti in incidenti aerei nel 1977, ancor prima di unirsi al gruppo dei cosmonauti. Nel 1980 morì il pilota collaudatore O. Kononenko. Il 1988 ha tolto la vita ad A. Levchenko e A. Shchukin. Dopo il volo di "Buran" R. Stankevichus, il copilota per il volo con equipaggio della navicella spaziale alata, è morto in un incidente aereo. I. Volk è stato nominato il primo pilota.
Anche il "Buran" non è stato fortunato. Dopo il primo e unico volo riuscito, la nave è stata tenuta in un hangar presso il cosmodromo di Baikonur. Il 12 maggio 2002 è crollata la sovrapposizione dell'officina in cui si trovavano il modello Buran e il modello Energia. Su questo triste accordo, finì l'esistenza dell'astronave alata, che aveva mostrato così grandi speranze.
Dopo il crollo del pavimento
