宇宙スーパーウェイトのクロニクル。 パート3.新しい時代の「マストドント」

1984年、NASAにとって、スペースシャトルシステムは、元のプロジェクトで発表された計画された20回の打ち上げを実行できないことが明らかになりました。 代替ソリューションの検索により、宇宙システムの予算オプションを増やすための最初の作業が行われました。



1986年のシャトルチャレンジャーの衝突は、図面だけではあるが、この普遍的なシステムが超重量の月ロケットに変身するきっかけとなった。



レビューの前の部分からわかるように、RS 25マーチングエンジンを使用するオービタースペースシャトルは、宇宙システムの加速の主要部分に外部燃料タンクを使用しました。 これにより、約100トンのオービターが地球の軌道に入りました。 また、OS 120再利用可能システム（Shuttleテクニカルコピー）をEneriya Buranに変換したソビエトのエンジニアの経験から、このようなスキームにより、再利用可能なシステムを比較的低コストで超重量の打ち上げロケットに変換できることがわかります。



1987年10月にシャトルC超重量ロケットの設計を開始したことが、その方向への第一歩でした。



実際、それは実際には同じシステムでしたが、オービターからは3つのマーチング（RS 25）および2つのシャント（OMS）エンジンしか残っていませんでした。その自由重量により、シャトルCロケットは最大77トンのペイロードを低地球軌道に運ぶことができました。 そのため、NASAは、スペースシャトル（一度に25トン以下の持ち出し）を打ち上げるための1年間の計画をカバーするとともに、新しいキャリアを使用して大型軌道ステーションと大型光学望遠鏡を打ち上げることを望んでいました。



シャトルC LVの概略図、右側には上段Cの大規模モデル





作業全体のコストは20億ドルと推定され、これは新しいオービターのコストとほぼ同じでした。 90年代の初めまでに、この比較的低い量にもかかわらず、NASAはまだ新しい有望な打ち上げロケットの目標を決定することができませんでした。 20億が新しいEndeavorオービターに費やされ、オービタルステーションの建設において、ロシア（ミールアトランティス、ISS）の助けと経験に依存することが決定されました。 シャトルCプロジェクトは1995年に棚上げされました。 結局のところ、長い間ではありませんでした。



2003年、世界は別の宇宙災害に衝撃を受けました。 コロンビア号の船で地球に戻ると、7人の宇宙飛行士の乗組員全員が死亡しました。 皮肉なことに、シャトルC LVの第2ステージに変換することが提案されたのは80年代の終わりのこのシャトルでした。 米国とNASAのリーダーシップにより、シャトルの時代は予想よりも早く終了することが明らかになりました。 アメリカの宇宙飛行士の技術的戦略だけでなく、イデオロギー戦略も再考することが決定されました。



これにより、2004年に表明された野心的なプログラム「Constellation」が生まれました。 このプログラムの枠組みの中で、スペースシャトルプログラムの基盤を再び使用することになっていますが、シャトルCとは異なり、固体推進剤ロケットブースターのパワーは大幅に増加しました（両方の加速器の推力は1700トンに増加しました！それぞれ）。 TRUブロックは、開始から116秒後に分離されました。 外部燃料タンクの直径が8 mから10 mに拡大され、3個のRS 25マーチングエンジンが、燃料タンク自体の下に既に転送された5個の単純なDelta 4ロケットのRS 68（それぞれ350トンの推力）に置き換えられました（ C PHユニットと同様「エネルギー」 ）。 303秒の動作後、上記のLVの第1ステージが分離され、その後、J 2Xエンジン（サターン5第2および第3ステージエンジンの改造）を装備した第2ステージが、Altair月面モジュールとともに軌道に投入されました。



アレス5 LVとAltair月面モジュール





超重量のランチャーはアレス5と名付けられました。名前「アレス」はこのランチャーの主な目的を意味しました-火星への有人遠征（ローマ人はギリシャの戦争神アレスと呼ばれる火星）。 5番は有名な土星5の月ロケットを指します。アレス5は188トンのペイロードを低地球軌道（または月の軌道に70トン以上）に入れることができました。



これと並行して、Ares 1重発射ロケットが使用されました。その最初のステージは1つのAres 5 LVユニット（SRB）で、2番目のステージもJ 2Xエンジンを装備していました。 アレス1はオリオン有人宇宙船を打ち上げました。これは、Altair月面モジュールとドッキングした後、アレス5の第2ステージで月への飛行経路に加速しました。アポロは60-70年代の有人宇宙船でした。



LVデバイス「Ares 1」





アレス1 LV、2009年のテスト打ち上げ このプロジェクトの閉鎖により、NASAはロシアのソユーズ宇宙船を使用して宇宙飛行士をISSに派遣することを余儀なくされました。





2009年に、シャトルCプロジェクト開発コンセプト（HLLVと改名）が再び提案され、その一部の修正により、約100トンを地球に近い軌道に投入することができました）





しかし、NASAはプロジェクトを拒否し、1年後の2010年、世界的な金融危機のピーク時に、ソズヴェディプログラムはキャンセルされました。



2011年、Constellationプロジェクトに基づいて、非常に重いAres 5ロケットとOrion有人宇宙船の両方の「ストリップダウン」バージョンを作成することが決定されました。



新しいSLSロケット（スペース打ち上げシステム-「スペース打ち上げシステム」）は、アレス5よりも基本的なスペースシャトルシステムとの違いがはるかに少なかったため、5番目のセグメントがTRUの4つの元のセクションに追加されました。 外部燃料タンクのパラメーターはほぼ同じままでした（直径8.4 m）。 Energiaの中央ブロックとの類推により、3つのクルーズエンジンの代わりに、4つのRS 25D / Eエンジンが元のシャトル燃料タンクの下に取り付けられました。 ただし、EnergyおよびShuttle Cとは異なり、出力負荷は側面ではなく上部に配置されました。 ペイロードは、シャトルCと同じ70トン（ブロック1）でした。 打上げ機の重量は3000tに増加し、高さは121m、打ち上げ時の総推力は4000t（2台のTRUユニットの合計で3200tのトラクション+ 740tのトラクション4x RS 25）でした。 （ブロック2の130トンバージョンでも）出力負荷に対する推力のこのような過剰は、TRUブロックの非常に低い比インパルス（265秒）によって説明されます。



LV「SLS」ブロック図1





将来的には、最初の月探査と惑星間有人探査を実施するために、SLSの推力対重量比をそれぞれ最大105（ブロック1A）および130トン（ブロック2）まで強化する予定です。 2017年までのプロジェクトの費用は350億ドルと見積もられています。 SLSの準備は70％と推定され、最初の飛行は2017年に予定されています。



SLSのさまざまなバリエーション





もう一つの歴史的な好奇心。 NASAは、前述の低yのため、将来のバージョンのSLS（特にブロック2）に有望な液体推進剤ロケットエンジンを購入するための入札を発表しました。 パルスはTRUをブロックします。 RocketdyneによるSaturn 5ロケットF 1エンジンの修正版（690から800トンに推力が増加したF 1B）の提供に加えて、AJ 26エンジンを搭載した民間宇宙会社のAeroshetが争いに加わりました。 ... NK 33、ソビエトの月ロケットH 1のために一度に開発されました。入札は来年終了し、新しい月ロケットの場所のための古いライバルの新しい決闘は熱くなることを約束します。 ただし、NASAが両方のエンジンを採用する可能性があります。



AerojetテストベンチでのコンセプトF 1B（左）とNK 33 / AJ 26（右）





2010年6月4日に開催されたコンステレーションプログラムの終了年、Ilon Maskによって設立された民間企業Space Xは、Falconシリーズロケットの拡張バージョンであるFalcon 9を発売しました。 Falcon 9 1.1の修正版でも14トンを超えるペイロード（Zenithロケットよりわずかに少ない）を搭載することはできませんでしたが、2012年にスペースXはすでに米国国防総省とFalcon Heavyの超重量版を打ち上げる契約を発表しました「2015年



ファルコン9 1.0ロケットの背景にあるイーロンマスク。 「正方形」に位置するはっきりと見える9つのMerlin 1Cエンジン





これを行うには、第1ステージと第2ステージに3つのFalcon 9 1.1ブロックを備えたロケットのバッチ設計スキームを使用し、それぞれ9個の強化Merlin 1Dエンジンを装備します。 1つのMerlin 1Dエンジンを装備した第3ステージは、貨物を地球軌道に分散させるために使用されます（下図の5）。 打ち上げ時の合計27個のエンジンは、yで1800トンの推力を発揮します。 282秒の衝動。 各ブロックの直径は3.6 m、ロケットの高さは68 m、重量は1460トン、低地球軌道に配置されたペイロードの質量は53トン、打ち上げ価格は1億ドルです。 将来的には、第1段階のブロックの再利用が計画されています。



Falcon Heavy LVのスキーム、Falcon 9 1.1 LVの第1ステージの3つのモジュールには、それぞれ9つのMerlin 1Dエンジン（右下）があります。 LV「Falcon 9 1.1」のマーチングエンジンの特徴的な「円形」配置に注目することができます





Space Xの計画によると、このキャリアを作成する主な目的は、火星への有人遠征を実施する安価な手段を実証することです（ Red DragonおよびMars One プログラム ）。



RSC EnergiaとNPO Energomashによって開発されたロシアのアンガラ打上げ機であるFalcon打上げ機のモジュール式「同僚」は、理論的には最大50トンの貨物を軌道に投入することもできます。 A7,2Vロケットのバージョンには、それぞれRD 191エンジンを装備した6つの基本URMブロックと1つの強化URMブロックが装備されています。 7つのエンジンは、1400tの開始時に総牽引力を発揮するはずです。 地球の軌道へのペイロードを加速するために、エンジンrd 0124を備えた第3ステージユニットKVTK2が使用されます。設計された打上げ機の質量は1200 t、高さは65 mです。 ただし、35トンの積載量を備えたアンガラA7バージョンの場合でも、別個の発射パッドを構築する必要があり、今後10年間で、1.5から25トンの積載量を備えたA1からA5アセンブリが主に使用されます。



ブロックURM 1 LV「アンガラ」のさまざまな構成







別の超重量の打ち上げロケットのプロジェクトは、ロシアではまだ初期段階です。 わが国には必要なすべての手段（軽量（RD 191 / NK 33）ファミリーと重量（RD 171 / M）高性能エンジン）がありますが、そのような打ち上げロケットに特定のタスクはまだありません。 しかし、アメリカのSLSとFalcon Heavyプロジェクトの成功を背景に、東方の隣人のこの方向での作業に対しても、すべてが急速に変化する可能性があります。



超重量のロシアのエニセイ5ロケットの仮想バージョンは、エネルギーロケットの成果、つまりRD 170エンジンと2段水素エンジンRD 0120を備えた4つの上段加速ユニットから大きく借用されています（後者の生産の復元は大きな問題のままです）





中国では2013年以降、作業の設計段階で将来の超重量キャリア「Great March 9」が登場します。 中国のエンジニアは、650トンの始動推力でYF 660酸素/灯油エンジンを積極的に開発しています。 これらのうち4つは、打ち上げロケットの第1段階で使用する予定です（または、推力がそれぞれ1000トンの4つのTRUユニット）。



プロトタイプYF 650エンジンの技術レイアウト（左）およびYF 220エンジンのレイアウト（右）





2段目はx4 YF 660（バージョンA）またはx5 YF 220（バージョンB）で武装し、3段目は推力200トンの2（バージョンA）または1（バージョンB）YF 220エンジンで武装します。 ロケットの質量は4000トン、発射時の推力は5000トン、長さ100 m、ペイロード130トンと推定されます。 新しい打ち上げロケットの主なタスクは、私たちの自然の衛星である月の人間の植民地化の始まりです。



Great Camp 9ロケット、バージョンA（左）およびB（右）





超重量キャリアの新しいレースのすべての参加者に幸運を祈るだけであり、今回の宇宙への人の素晴らしい旅行が、人による太陽系の本格的な習熟の始まりとなることを望んでいます。



パート1.月の「恐竜」。

パート2.「パーク」再利用可能期間。