Quan mireu les fotografies de la sonda espacial amb ales Burana i Shuttle, podríeu tenir la impressió que són bastant idèntiques. Si més no, no hi hauria d’haver diferències fonamentals. Malgrat la similitud externa, aquests dos sistemes espacials encara són fonamentalment diferents.
Llançadora i Buran
Llançadora
La llançadora és una sonda espacial de transport reutilitzable (MTKK). El vaixell compta amb tres motors coets de combustible líquid (LPRE), que funcionen amb hidrogen. Agent oxidant: oxigen líquid. Per arribar a una òrbita terrestre baixa es necessita una gran quantitat de combustible i oxidant. Per tant, el dipòsit de combustible és l’element més gran del sistema del transbordador espacial. La nau espacial es troba en aquest enorme tanc i hi està connectada mitjançant un sistema de canonades a través del qual es subministra combustible i oxidant als motors del transbordador.
I, de totes maneres, els tres potents motors del vaixell alat no són suficients per anar a l’espai. Al tanc central del sistema s’adjunten dos impulsors de combustible sòlid, els coets més potents de la història de la humanitat fins ara. La potència més gran es necessita precisament a l’inici per moure el vaixell de diverses tones i elevar-lo fins als primers quatre desenes i mitja de quilòmetres. Els impulsors de coets sòlids assumeixen el 83% de la càrrega.
Un altre "Transbordador" s'enlaira
A 45 km d’altitud, els impulsors de combustible sòlid, després d’haver consumit tot el combustible, se separen del vaixell i, amb un paracaigudes, esquitxen a l’oceà. A més, a una altitud de 113 km, el "transbordador" s'eleva amb l'ajut de tres motors coets. Després de separar el tanc, el vaixell vola durant 90 segons més per inèrcia i després, durant poc temps, s’encenen dos motors orbitals de maniobra impulsats per combustible auto-inflamable. I la "llançadora" entra en òrbita. I el tanc entra a l’atmosfera, on crema. Part d’ella cau a l’oceà.
Departament d’impulsors de combustible sòlid
Els motors de maniobra orbital estan dissenyats, com el seu nom indica, per a diverses maniobres a l’espai: per canviar paràmetres orbitals, per acoblar-se a l’ISS o a altres naus espacials en òrbita terrestre baixa. Així, els "transbordadors" van fer diverses visites al telescopi orbital Hubble per fer-ne servei.
I, finalment, aquests motors serveixen per crear un impuls de frenada en tornar a la Terra.
L’etapa orbital es realitza d’acord amb la configuració aerodinàmica d’un monoplà sense cua amb una ala delta baixa amb doble escombrat de la vora principal i amb una cua vertical de l’esquema habitual. Per al control atmosfèric, s’utilitzen un timó de dues peces a la quilla (aquí hi ha un fre d’aire), elevons a la vora de sortida de l’ala i una solapa d’equilibri sota el fuselatge de popa. Xassís retràctil, tricicle, amb roda.
Longitud 37, 24 m, envergadura 23, 79 m, alçada 17, 27 m. El pes "sec" del vehicle és d'aproximadament 68 t, el pes de l'enlairament - de 85 a 114 t (segons la tasca i la càrrega útil), aterrant amb càrrega de retorn a bord: 84, 26 t.
La característica de disseny més important de la cèl·lula és la seva protecció tèrmica.
Als llocs més estressats per calor (temperatura de disseny fins a 1430 ° C), s’utilitza un compost multicapa carboni-carboni. Hi ha pocs llocs d’aquest tipus, principalment el nas del fuselatge i la vora davantera de l’ala. La superfície inferior de tot l’aparell (calefacció de 650 a 1260 ° C) està coberta amb rajoles fetes d’un material a base de fibra de quars. Les superfícies superiors i laterals estan parcialment protegides per rajoles aïllants de baixa temperatura, on la temperatura és de 315-650 ° C; en altres llocs, on la temperatura no supera els 370 ° С, s’utilitza material de feltre recobert de goma de silicona.
El pes total dels quatre tipus de protecció tèrmica és de 7164 kg.
L'escenari orbital té una cabina de doble coberta per a set astronautes.
Coberta superior llançadora
En cas d’un programa de vol ampliat o quan es realitzin operacions de rescat, fins a deu persones poden estar a bord del transbordador. A la cabina hi ha controls de vol, llocs de treball i de dormir, una cuina, un traster, un compartiment sanitari, un pany d’aire, llocs de control d’operacions i càrrega útil i altres equips. El volum total de la cabina a pressió és de 75 metres cúbics. m, el sistema de suport vital manté una pressió de 760 mm Hg. Art. i la temperatura en el rang de 18, 3 - 26, 6 ° С.
Aquest sistema es fabrica en versió oberta, és a dir, sense l'ús de regeneració d'aire i aigua. Aquesta elecció es deu al fet que la durada dels vols llançadora es va fixar en set dies, amb la possibilitat de pujar fins a 30 dies amb fons addicionals. Amb una autonomia tan insignificant, la instal·lació d’equips de regeneració significaria un augment injustificat de pes, consum d’energia i complexitat dels equips de bord.
El subministrament de gasos comprimits és suficient per restaurar l'atmosfera normal de la cabina en cas d'una despresurització completa o per mantenir-hi una pressió de 42,5 mm Hg. Art. en 165 minuts quan es forma un petit forat al casc poc després de l’inici.
El compartiment de càrrega mesura 18, 3 x 4, 6 mi un volum de 339, 8 metres cúbics. m està equipat amb un manipulador "de tres genolls" de 15 m de llargada. Quan s'obren les portes del compartiment, els radiadors del sistema de refrigeració passen a la posició de treball junt amb ells. La reflectivitat dels panells del radiador és tal que romanen freds fins i tot quan hi brilla el sol.
Què pot fer el transbordador espacial i com vola
Si imaginem un sistema muntat volant horitzontalment, veurem un dipòsit de combustible extern com a element central; s’hi acobla una orbitadora des de dalt i els acceleradors estan als costats. La longitud total del sistema és de 56,1 m i l’alçada de 23,34 m. L’amplada total està determinada per l’envergadura de l’etapa orbital, és a dir, és de 23,79 m. El pes màxim de llançament és d’uns 2.041.000 kg.
És impossible parlar tan sense ambigüitats sobre la mida de la càrrega útil, ja que depèn dels paràmetres de l'òrbita objectiu i del punt de llançament de la nau espacial. Aquí hi ha tres opcions. El sistema del transbordador espacial és capaç de mostrar:
- 29.500 kg quan es llança cap a l'est des de Cap Canaveral (Florida, costa est) en una òrbita amb una altitud de 185 km i una inclinació de 28º;
- 11 300 kg quan es llança des del centre de vol espacial. Kennedy en una òrbita amb una altitud de 500 km i una inclinació de 55º;
- 14.500 kg quan es llança des de la base de la força aèria de Vandenberg (Califòrnia, costa oest) en una òrbita circumpolar amb una altitud de 185 km.
Per als transbordadors, es van equipar dues pistes d'aterratge. Si el transbordador aterrés lluny del lloc de llançament, tornaria a casa amb un Boeing 747
El Boeing 747 agafa la llançadora cap al cosmodrom
En total, es van construir cinc llançadores (dues d’elles van morir en accidents) i un prototip.
Quan es desenvolupava, es preveia que les llançadores fessin 24 llançaments a l'any i cadascun d'ells fes fins a 100 vols a l'espai. A la pràctica, s’utilitzaven molt menys: al final del programa, a l’estiu del 2011, es van fer 135 llançaments, dels quals Discovery - 39, Atlantis - 33, Columbia - 28, Endeavour - 25, Challenger - 10 …
La tripulació del transbordador està formada per dos astronautes: el comandant i el pilot. La tripulació més gran del transbordador és de vuit astronautes (Challenger, 1985).
Reacció soviètica a la creació del Transbordador
El desenvolupament de la "llançadora" va causar una gran impressió als líders de l'URSS. Es va considerar que els nord-americans estaven desenvolupant un bombarder orbital armat amb míssils espai-terra. L’enorme mida de la llançadora i la seva capacitat per retornar a la Terra una càrrega de fins a 14,5 tones es van interpretar com una clara amenaça del segrest de satèl·lits soviètics i fins i tot d’estacions espacials militars soviètiques com Almaz, que volava a l’espai amb el nom de Salyut.. Aquestes estimacions eren errònies, ja que els Estats Units van abandonar la idea d'un bombarder espacial el 1962 en relació amb el desenvolupament reeixit d'un submarí nuclear i míssils balístics terrestres.
Soyuz podria cabre fàcilment a la bodega de càrrega del transbordador
Els experts soviètics no van poder entendre per què es necessitaven 60 llançaments de llançadora a l'any: un llançament a la setmana. D’on va sorgir la multitud de satèl·lits espacials i estacions per a les quals necessitaria el transbordador? Les persones soviètiques que vivien en un sistema econòmic diferent ni tan sols podien imaginar que el lideratge de la NASA, que impulsava intensament un nou programa espacial al govern i al Congrés, estava guiat per la por de quedar-se a l’atur. El programa lunar estava a punt d’acabar i milers d’especialistes altament qualificats estaven sense feina. I, el més important, els respectats i molt ben remunerats executius de la NASA es van enfrontar a la decebedora perspectiva de separar-se de les seves oficines habitades.
Per tant, es va preparar un estudi de viabilitat econòmica sobre el gran benefici financer de les naus espacials de transport reutilitzables en cas d'abandonament de coets d'un sol ús. Però per al poble soviètic era absolutament incomprensible que el president i el congrés poguessin gastar fons nacionals només tenint en compte l'opinió dels seus votants. En aquest sentit, a l'URSS regnava l'opinió que els nord-americans creaven un nou control de qualitat per a algunes tasques futures incomprensibles, molt probablement militars.
Nau espacial reutilitzable "Buran"
A la Unió Soviètica, inicialment es va planejar crear una còpia millorada del transbordador: un avió orbital OS-120, que pesava 120 tones (el transbordador nord-americà pesava 110 tones a plena càrrega). A diferència del transbordador, es planejava equipar el Buran amb cabina d’expulsió per a dos pilots i motors turborreactors per aterrar a l’aeroport.
La direcció de les forces armades de l'URSS va insistir en la còpia gairebé completa del "transbordador". En aquest moment, la intel·ligència soviètica era capaç d'obtenir molta informació sobre la sonda espacial americana. Però va resultar no ser tan senzill. Els motors coets domèstics d’hidrogen-oxigen van resultar ser més grans i pesats que els americans. A més, pel que fa al poder, eren inferiors als d’ultramar. Per tant, en lloc de tres motors coets, calia instal·lar-ne quatre. Però al pla orbital simplement no hi havia espai per a quatre motors de propulsió.
A la llançadora, el 83% de la càrrega a l’inici la portaven dos impulsors de combustible sòlid. A la Unió Soviètica, no va ser possible desenvolupar míssils tan propulsors sòlids tan potents. Els míssils d’aquest tipus s’utilitzaven com a transportistes balístics de càrregues nuclears marítimes i terrestres. Però no van aconseguir molt, molt el poder requerit. Per tant, els dissenyadors soviètics van tenir l’única oportunitat: fer servir coets de combustible líquid com a acceleradors. Sota el programa Energia-Buran, es van crear els RD-170 de querosè-oxigen de gran èxit, que servien d’alternativa als impulsors de combustibles sòlids.
La mateixa ubicació del cosmodrom de Baikonur va obligar els dissenyadors a augmentar la potència dels seus vehicles de llançament. Se sap que com més a prop la plataforma de llançament estigui de l’equador, major serà la càrrega que el mateix coet pot posar en òrbita. El cosmodrom nord-americà de Cape Canaveral té un avantatge del 15% sobre Baikonur. És a dir, si un coet llançat des de Baikonur pot elevar 100 tones, llavors llançarà 115 tones en òrbita quan es llanci des de Cap Canaveral.
Les condicions geogràfiques, les diferències tecnològiques, les característiques dels motors creats i un enfocament de disseny diferent van influir en l'aparició de "Buran". Basant-se en totes aquestes realitats, es va desenvolupar un nou concepte i un nou vehicle orbital OK-92, amb un pes de 92 tones. Es van transferir quatre motors d’oxigen-hidrogen al dipòsit central de combustible i es va obtenir la segona etapa del vehicle de llançament Energia. En lloc de dos impulsors de combustible sòlid, es va decidir utilitzar quatre coets en combustible líquid querosè-oxigen amb motors RD-170 de quatre cambres. Quatre cambres significa quatre broquets; un broquet amb un diàmetre gran és extremadament difícil de fabricar. Per tant, els dissenyadors van a la complicació i ponderació del motor dissenyant-lo amb diversos broquets més petits. Hi ha tants broquets com cambres de combustió amb un munt de canonades de subministrament de combustible i oxidants i tots els "amarratges". Aquest vincle es va fer d'acord amb l'esquema tradicional "reial", similar a les "aliances" i "est", es va convertir en la primera etapa de "Energia".
"Buran" en vol
El mateix creuer Buran es va convertir en la tercera etapa del vehicle de llançament, similar al Soyuz. L'única diferència és que el Buran estava situat al costat de la segona etapa, mentre que el Soyuz era a la part superior del vehicle de llançament. Així, es va obtenir l’esquema clàssic d’un sistema d’espai disponible en tres etapes, amb l’única diferència que el vaixell orbital era reutilitzable.
La reutilització va ser un altre problema del sistema Energia-Buran. Per als nord-americans, les llançadores van ser dissenyades per a 100 vols. Per exemple, els motors de maniobra orbital podrien suportar fins a 1.000 voltes. Després del manteniment preventiu, tots els elements (excepte el dipòsit de combustible) eren adequats per llançar-se a l'espai.
Reforç de combustible sòlid recollit per un recipient especial
Els impulsors de combustible sòlid van ser paracaigudats a l'oceà, recollits per vaixells especials de la NASA i lliurats a la planta del fabricant, on van ser sotmesos a manteniment preventiu i es van omplir de combustible. El transbordador també es va revisar, prevenir i reparar a fons.
El ministre de Defensa, Ustinov, va exigir en un ultimàtum que el sistema Energia-Buran fos el màxim reciclable. Per tant, els dissenyadors es van veure obligats a abordar aquest problema. Formalment, els reforços laterals es consideraven reutilitzables, aptes per a deu llançaments. Però, de fet, no va arribar a això per molts motius. Prengui almenys el fet que els acceleradors nord-americans van caure a l’oceà i els soviètics van caure a l’estepa kazakh, on les condicions d’aterratge no eren tan benignes com les aigües càlides de l’oceà. I un coet de combustible líquid és una creació més delicada. "Buran" també va ser dissenyat per a 10 vols.
En general, el sistema reutilitzable no funcionava, tot i que els èxits eren evidents. El vaixell orbital soviètic, alliberat de grans motors de propulsió, rebia motors més potents per maniobrar en òrbita. Cosa que, en el cas del seu ús com a "caça-bombarder" espacial, li va donar grans avantatges. A més de turborreactors per al vol i l’aterratge atmosfèrics. A més, es va crear un coet potent amb la primera etapa en combustible de querosè i la segona en hidrogen. Va ser un coet que a l’URSS li va faltar per guanyar la carrera lunar. Pel que fa a les seves característiques, Energia era pràcticament equivalent al coet americà Saturn-5 que va enviar Apollo-11 a la lluna.
"Buran" té una gran accessibilitat externa amb el "Shuttle" americà. 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 - wheel napravleniya. Va ser capaç de fer un descens controlat a l'atmosfera amb una maniobra lateral de fins a 2000 quilòmetres.
La longitud del "Buren" és de 36,4 metres, l'envergadura de les ales és d'aproximadament 24 metres, l'alçada del vaixell al xassís és de més de 16 metres. L’antiga massa del vaixell supera les 100 tones, de les quals 14 tones s’utilitzen com a combustible. En nocovoy otcek vctavlena germetichnaya tselnocvarnaya kabina for ekipazha and bolshey chacti apparatury for obecpecheniya poleta in coctave raketno-kocmicheckogo komplekca, avtonomnogo poleta nA orbite, cpucka and pocadki. El volum de la cabina supera els 70 metres cúbics.
When vozvraschenii in plotnye cloi atmocfery naibolee teplonapryazhennye uchactki poverhnocti korablya rackalyayutcya do graducov 1600, zhe teplo, dohodyaschee nepocredctvenno do metallicheckoy konctruktsii korablya, ne dolzhuc prevyshat 150. Per tant, "BURAN" va distingir la seva potent protecció tèrmica, proporcionant condicions normals de temperatura per al disseny d'un vaixell durant el vol en avió
Coberta resistent a la calor feta de més de 38 mil rajoles, fabricada amb materials especials: fibra de quars, nucli d’alt rendiment, sense nucli La fusta ceràmica té la capacitat d’acumular calor, sense passar-la al casc del vaixell. La massa total d’aquesta armadura era d’unes 9 tones.
La longitud del compartiment de càrrega BURANA és d’uns 18 metres. Al seu ampli compartiment de càrrega, és possible allotjar una càrrega útil amb una massa de fins a 30 tones. Allà era possible col·locar vehicles espacials grans: grans satèl·lits, blocs d’estacions orbitals. La massa d’aterratge del vaixell és de 82 tones.
"BURAN" es va utilitzar amb tots els sistemes i equips necessaris per al vol automàtic i pilotat. Això i els mitjans de navegació i control, i sistemes radiotècnics i de televisió, i controls automàtics per a la calor i la potència
La cabina de Buran
La instal·lació principal del motor, dos grups de motors per a la maniobra, es troben al final de la secció de la cua i a la part frontal del quadre.
En total, estava previst construir 5 vaixells orbitals. A més de Buran, Tempest estava gairebé a punt i gairebé la meitat del Baikal. Dos vaixells més que estaven en la fase inicial de producció no van rebre noms. El sistema Energia-Buran no va tenir sort: va néixer en un moment desafortunat. L'economia soviètica ja no era capaç de finançar costosos programes espacials. I algun destí va perseguir els cosmonautes que es preparaven per als vols al "Buran". Els pilots de proves V. Bukreev i A. Lysenko van morir en accidents d’avió el 1977, fins i tot abans d’incorporar-se al grup dels cosmonautes. El 1980, el pilot de proves O. Kononenko va morir. El 1988 es va acabar amb la vida d’Alevchenko i A. Shchukin. Després del vol de "Buran" R. Stankevichus, el copilot del vol tripulat de la sonda espacial alada, va morir en un accident d'avió. I. Volk va ser nomenat primer pilot.
El "Buran" tampoc va tenir sort. Després del primer i únic vol amb èxit, el vaixell es va mantenir en un hangar al cosmodrom de Baikonur. El 12 de maig de 2002 es va ensorrar la superposició del taller on es trobava el model Buran i el model Energia. En aquest trist acord, va acabar l'existència de la nau alada, que havia mostrat tan grans esperances.
Després del col·lapse del terra
