Блог Даніеля Маріна

Радянський Союз і Росія мають великий досвід у розробці крилатих космічних кораблів. Від спірального космічного перехоплювача до човника Буран до МАКС, космічні літаки відігравали важливу роль в історії космонавтики. На жаль, всі ці проекти впали в забуття, але десять років тому Росія ще раз спробувала розробити невеликий космічний човник. Це історія проекту Кліпера.

космічний
В альтернативній реальності Кліпер наближається до МКС для участі (Вадим Лукашевич/www.buran.ru).

Той, який був би відомий як Кліпер, народився в першій половині 90-х років у компанії RKK Energía, відповідальній за виробництво кораблів "Союз" і "Прогрес". Група інженерів на чолі з Андрієм Решетіним вирішила дослідити можливість розробки нової пілотованої капсули на заміну поважного "Союзу". Решетін спирався на досвід компанії з невеликими капсулами Ráduga ("веселка"), які використовувались для доставки невеликої кількості корисного навантаження на Землю зі станції "Мир" і які подорожували всередині деяких вантажних суден "Прогрес". Нова капсула Rsehetin мала би форму опорного корпусу, на відміну від "Союзу", який би збільшив маневреність під час входу і, таким чином, підвищив точність посадки, а також зменшив прискорення, яке відчувають космонавти. Опорний корпус був би не таким універсальним, як Буран чи інший крилатий корабель, але це, безумовно, було б більше, ніж капсула "Союз".

Оригінальна форма опорного корпусу, на якому базувався б Кліпер (www.buran.ru).

5 серпня 1994 року група Решетіна запатентувала цікавий дизайн опорного корпусу, який би став основою для майбутнього Кліпера. Вивчались різні конфігурації різних розмірів для капсули, як пілотовані, так і ні, залежно від ракети-носія. Система посадки складалася з парашутів, а кілька твердопаливних ракет, прикріплених до парашутних ліній, сповільнювались безпосередньо перед тим, як вдаритися об землю. Одна з цих версій мала назву TPKA (Transportni Pilotiruemi Kosmocheski Korabl, «пілотований та транспортний космічний корабель») і мала бути запущена ракетою «Зеніт». ТПКА використовував підтримуючу корпус у формі капсули, прикріплену до орбітального модуля (BO) та рушійного модуля (PAO), дуже подібного до "Союзу". БО міг би включати андрогінну систему зв’язку APAS для підключення до модуля Mir Kristall або станційних модулів Mir 2. При розмірах 6,2 x 2,8 метра TPKA міг би перевезти трьох космонавтів або сім у випадку надзвичайної ситуації.

Корабель TPKA з капсулою у формі опорного корпусу (www.buran.ru).

Про ТПКА та її сестер забули до початку 21 століття, коли в Росії знову обговорювали можливість створення корабля на заміну "Союзу". У 2001 році з'явилася версія пілотованого корабля, яка мала ту особливість, що його капсула у формі опорного корпусу була з'єднана "назад" (тобто носом у задній частині) з рушійним модулем. Цей новий космічний корабель міг перевезти до шести космонавтів і повернути на Землю близько 700 кг корисного навантаження. Розташувавши капсулу таким чином, док-станцію можна було легко встановити на передній частині автомобіля, яка в той же час була найширшою частиною капсули. Між 2002 і 2003 рр. Інститути ЦАГІ та ЦНІІМАш провели кілька аеродинамічних випробувань капсули, спочатку розробленої групою Решетіна з метою покращення її характеристик.

Оригінальні конфігурації пілотованих кораблів на базі опорного корпусу типу капсули (RKK Energía). Одним з оригінальних проектів того, що буде Klíper (RKK Energía).

Приблизно в той час RKK Energía прийняла рішення повернутися до більш традиційного дизайну з капсулою, розташованою «праворуч», і додала модуль BO, отриманий від «Союзу» з док-портом. Таким чином, судно, яке було б закріплено в зворотному напрямку, могло позбутися БО перед входом, рішення, яке дозволило зменшити загальну масу транспортного засобу. BO також служив би аварійним шлюзом для виходу в космос і як додатковий вантажний відсік. Три парашути, розташовані у верхній частині капсули, зможуть амортизувати спуск у деяких регіонах Росії, оскільки було вирішено припинити використання Казахстану як десантної смуги для російських пілотованих кораблів. Більша точність капсули у формі опорного корпусу - близько одного кілометра - дозволить цю зміну.

У разі надзвичайної ситуації під час запуску буде використана евакуаційна вежа (SAS), подібна до тієї, що застосовувалася в "Союзі", але більш потужна. І тут інженери-енергетики зіткнулися з першою проблемою. Загальна маса автомобіля з системою SAS могла сягнути 17,3 тонни, що майже на десять тонн перевищувало вантажопідйомність ракети "Союз". На той час варіант використання пускової установки «Зеніт» був виключений, оскільки це був вектор, частково виготовлений в Україні. Тому єдиною можливістю було використовувати один із багатьох варіантів «Союзу», які були на конструкторських дошках. Для зменшення загальної маси в 2005 році було прийнято рішення замінити САС набір твердопаливних ракет, прикріплених до основи космічного корабля. Ці ракети можуть також служити для виведення космічного корабля на орбіту в заключній фазі запуску, заощаджуючи паливо і, як наслідок, корисну масу.

Версія Klíper з 2005 року з вихлопною вежею SAS. Двигунний відсік та модуль БО ("Новости Космонавтики") високо оцінені.

У 2003 році човник "Колумбія" розпався під час повторного в'їзду, і NASA негайно почало шукати заміну космічному човнику. Традиційна капсула, згодом названа Оріон, буде найбільш перспективним кандидатом. Скориставшись зміною світової парадигми, російське космічне агентство "Росавіакосмос" також розпочало офіційний пошук замінника "Союзу" і, як не могло бути, почало цікавитися проектами допоміжних органів РКК "Енергія".

До 2004 року проект нового пілотованого корабля вже був відомий як PKK (Pilotiruemi Kosmicheski Korabl, `` пілотований космічний корабель ''), але було вирішено дати йому більш гідне ім'я, і ​​в лютому того ж року він був офіційно хрещений як Кліпер ( Клипер), на честь відомих кораблів Clipper, які плавали океанами в 19 столітті. Кліпер 2004 року був 13-тонним підйомним кузовом, здатним перевозити шість чоловік, що сиділи в двох рядах сидінь, і 500 кг вантажу за рогом. Маса капсули становила 8,8 тонни, до якої потрібно було додати масу рушійного модуля (ПАО), який, у свою чергу, оточував модуль БО, прикріплений ззаду. Термозахисний щит буде складатися з вуглецевої та керамічної плитки за програмою Буран, а також з абляційних матеріалів від "Союзу". Чотири аеродинамічні поверхні, розташовані в задній частині корабля, надавали Кліперу певної маневреності.

Кліпер з 2004 року з "Союзом" поруч (не в масштабі) ("Новости Космонавтики"). Інтер'єр "Кліпера" 2004 року, без ПАО та БО ("Новости Космонавтики"). Оригінальна версія Klíper з SAS, розташованим ззаду (RKK Energía).

У листопаді 2004 року RKK Energía представила пресі модель Klíper у натуральній величині, розташовану в штаб-квартирі в Москві. Парадоксально - а може, ні - модель стояла перед моделлю Бурана для тестування електричних систем. Кліпер можна було б використовувати багаторазово, а термін його служби оцінювався приблизно в 20-25 років. Було б побудовано кілька агрегатів, які могли б здійснити посадку з використанням трьох парашутів та ракет на твердому паливі від MKB Iskra. Корабель міг приземлитися лише з двома розгорнутими парашутами, і для полегшення його повторного використання він містив би одноразовий тепловий екран на дні, який найбільше постраждав від високих температур повернення. Завдяки своїй новій формі космонавтам доведеться зазнати лише 2,5 г прискорення під час повторного входу. Корисний об'єм салону досяг двадцяти кубічних метрів. У листопаді 2004 року було вирішено використовувати паливні елементи, створені під час програми Буран, для виробництва необхідної електроенергії, хоча до того часу були обрані сонячні панелі. Хоча улюбленою пусковою установкою був вдосконалений "Союз", РКК "Енергія" не відмовилася від використання варіанту "Зеніт-2" для "Кліпера".

Схема місії Кліпера в 2004 році ("Новости Космонавтики").

Вгорі, крилата версія Кліпера з 2005 року. Внизу, оригінальна версія з 2004 року (новини Космонавтики). Крилатий Кліпер з 2005 року (Вадим Лукашевич/www.buran.ru). Елементи крилатих і безкрилих версій Кліпера (РКК Енергія). Крилаті та безкрилі версії Кліпера (RKK Energía). Удосконалені пускові установки "Союз" будуть використовуватися для "Кліпера" ("Новости Космонавтики").

Однак із призначенням у 2005 році Миколи Севастянова президентом з питань енергетики програма отримала значний поштовх. Севасттянов без комплексів зробив ставку на лист Кліпера, і нічого більше не приєднався до позиції, було вирішено, що пріоритетом буде крилата версія. Насправді безкрилого Кліпера стали розглядати як можливу версію для польотів на Місяць або на інші планети, оскільки аеродинамічні навантаження під час повторного входу на швидкості втечі несумісні з наявністю крил. Новий Кліпер приземлиться як планер подібним чином до забутих проектів космічних шаттлів, задуманих РКК Енергія протягом останніх десятиліть. Таким чином, він прощався з класичним дизайном опорного корпусу Решетіна, хоча не без певних протестів з боку компанії. Крилата версія, на думку критиків, була набагато складнішою і дорожчою, а отже, складнішою у розробці та експлуатації.

Модель Кліпера (Новости Космонавтики). Казахський космонавт Талгат Мусабаєв всередині моделі Кліпера. Елементи управління схожі на елементи керування "Союзом" ("Новости Космонавтики").

Для запуску "Кліпера" було кілька варіантів, і всі вони вдосконалені версії ракети "Союз", такі як "Онега" або "Союз 2-3". Однак Кліпер все ще був занадто важким навіть для цих найпотужніших ракет. Для вирішення постійних проблем проекту в 2005 році керівництво Енергетики вирішило запровадити новий елемент, який в кінцевому підсумку стане падінням програми Кліпера. Було вирішено, що Кліпер не буде перевозити паливо до космічної станції, а буде перевозити лише те, що було необхідно для виходу на низьку орбіту. Пізніше космічний буксир під назвою "Паром" буде пришвартований, що відтягне його на потрібну орбіту. «Паром» був безпілотним кораблем вагою 6,8 тонни та габаритами 6,55 х 3,20 метра, конструкція якого базувалася на кількох дослідженнях кораблів з автоматичним завантаженням 1980-х років, хоча зовнішня форма нагадувала кораблі TKS Челомеї. Паром можна було використовувати до 50 разів, а для заряджання паливом використовувались одноразові резервуари 12,5 тонн та 8,13 х 3,40 метра, які регулярно запускалися самостійно. Ці танки смутно нагадували великий Прогрес.

Буксир "Паром" і "Кліпер" (РКК "Енергія"). Буксир Parom (зліва), прикріплений до одноразового паливного бака (RKK Energía). Одна з конструкцій орбітального буксира Parom (RKK Energía). Елементи системи Паром. Паливний бак ліворуч і буксир Parom праворуч (Новости Космонавтики) Паливний бак системи Parom (RKK Energía).

Схема Кліпера-Парома була надзвичайно складною і вимагала хореографії транспортних засобів, яка ставила під сумнів життєздатність проекту. До всього іншого, російський уряд не виконав своїх обіцянок про фінансування проекту. У 2005 році «Енергія» намагалася залучити до проекту іноземних інвесторів, і протягом кількох місяців європейське космічне агентство ESA було зацікавлене у можливому співробітництві, хоча врешті-решт все залишилось у воді. Незважаючи на все, Кліпер пішов вперед, і в 2006 році його дизайн знову зазнав кардинальних змін. Аеродинамічні аналізи, проведені інститутом TSAGI, призвели до нової форми човника, який тепер мав на дні певний вид кіля, метою якого було формувати ударні хвилі під час повторного входу, щоб знизити температуру, що зазнає тепловий щит, яка все ще була занадто високою . Центральний корпус, що знаходиться під тиском, був би вужчим, а шість космонавтів були б розташовані в три ряди по два місця в кожному. Нова конструкція була менш маневреною, ніж стара, але більш ефективна. Тоді компанія Energía виявила, що вивчає варіанти Кліпера під назвою «трансформатор» зі складними крилами, які також слугуватимуть для орбітальних або місячних польотів.

Кліперська версія 2006 року ("Новости Космонавтики"). Характерний кіл Кліпера з 2006 року (РКК Енергія). "Кліпер" 2006 року порівняно з "Союзом" ("Новости Космонавтики"). Ракети "Союз 2-3", що використовуються для двох варіантів "Кліпера" ("Новости Космонавтики").

Новий "Кліпер" мав 12,5 тонни при запуску і міг провести три дні в автономному польоті або один рік, стикований з МКС (замість шести місяців на "Союзі"). Ця версія отримала назву Варіант 1 і не включала орбітальний модуль BO для економії маси. Натомість було додано спрощений задній відсік з орбітальними маневреними двигунами та стикувальним тунелем. Версія з БО отримала назву Варіант 2 і, оскільки її маса становила близько 14 тонн, вона вступила в експлуатацію лише тоді, коли була доступна досить потужна пускова установка.

Перша місія була запланована на 2012 або 2015 рік. Але це не могло бути. У лютому 2006 року російське космічне агентство "Роскосмос" вирішило не обирати "Кліпер" в якості нового російського пілотованого космічного корабля, і в листопаді того ж року проект було неофіційно скасовано. Причини скасування ніколи не оприлюднювались, але на сьогоднішній день було зрозуміло, що Кліпер був надто амбіційним проектом для Росії на початку 21 століття. Відсутність відповідної пускової установки та необхідність використання складної системи Parom для виконання простої місії на МКС були чіткими показниками того, що Кліпер не був ефективною системою, а тим більше дешевою.

Незабаром пізніше з'явилася нова енергетична пропозиція щодо заміни "Союзу", PPTS або PTK-NP, проект якого вже доопрацьований. Будемо сподіватися, що його не спіткає та ж доля, що і його попередника.

Кліпер причалив до МКС ("Новости Космонавтики"). Кліпер 2005 року на орбіті (Армін Шиб).