Известные частично многоразовые РН: список ракет-носителей поколения II

В предыдущем посте мы рассказывали об особенностях многоразовых ракет-носителей. Помимо более низкой удельной стоимости вывода на орбиту они дают возможность одновременной работы сразу в нескольких классах грузоподъемности (см. в галерее график зависимости грузоподъёмности Hyperbola-3 от используемого варианта). Потому, сегодня, в сорокалетие второго полёта шаттла «Колумбия» (который и дал старт многоразовости космических систем) Pro Космос хочет рассказать вам о типах многоразовых ракет-носителей.

РН делятся на поколения: от I (одноразовые), через II (частично многоразовые) к III (полностью многоразовые). В этом посте мы собрали уже используемые и самые известные создаваемые ракеты поколения II (частично многоразовые). Обратите внимание на значительное число китайских разработок.

II поколение (частично многоразовые):

Эксплуатируемые:
— Американская средняя/тяжёлая Falcon 9 от SpaceX (1-й полёт состоялся в декабре 2015 г.; на сентябрь 2021 г. проведено 106 пусков; возвращаемые 1 ступень и обтекатель; топливная пара керосин/LOX; полезная нагрузка до 22,8 т на НОО/8,3 т на ГСО в невозвращаемом варианте и до 16,8 т на НОО/5,8 т на ГСО в возвращаемом (R)) и её сверхтяжёлый вариант Falcon Heavy (+ два Falcon 9 как боковых ускорителя; 63,8 т/НОО в одноразовом и 57 т в частично многоразовом вариантах)
— Американская (по месту регистрации штаб-квартиры) лёгкая Electron компании Rocket Lab (1-й полёт в 2017 г.; проведен уже 21 пуск из них 2 с возвращаемой 1 ступенью на парашюте (2020 г.); топливная пара: керосин/жидкий кислород (LOX); полезная нагрузка 300 кг на низкую околоземную орбиту (НОО)/200 кг на солнечно-синхронную орбиту (ССО) 500 км)

Разрабатываемые:
— Китайская сверхлёгкая Nebula-1 компании Deep Blue Aerospace (топливная пара керосин/LOX; полезная нагрузка 500 кг на ССО в 500 км) и средняя Nebula-2 (до 4,5 т на НОО).
— Китайская средняя Tianlong-1 от Space Pioneer (топливная пара керосин/LOX; полезная нагрузка до 3 т).
— Китайская средняя Zhuque-2 от Landspace (сначала в одноразовом, затем в многоразовом исполнении; 1-й полёт ожидается до конца 2021 г./в начале 2022 г.; топливная пара метан/LOX; полезная нагрузка до 4 т на НОО в 200 км и 1,8 т на ССО в 500 км).
— Китайская средняя Pallas-1 от Galactic Energy (1-й полёт ожидается в 2022 г.; топливная пара керосин/LOX; полезная нагрузка до 4 т на НОО или 2 т на ССО в 700 км) и Pallas-2 (14 т на НОО; два боковых ускорителя)
— Китайская средняя Hyperbola-3 от iSpace (1-й полёт в июне 2024 г.; топливная пара метан/LOX; возвращаемая 1 ступень используется до 20 раз; полезная нагрузка 13,6 т на НОО в одноразовом варианте/8,6 т в многоразовом), её тяжёлая версия Hyperbola-3B с 2 разгонными блоками (полезная нагрузка 32,2 т на НОО в одноразовом/14,1 т в многоразовом) и лёгкая Hyperbola-2 (1,6 т на ССО 500 км в одноразовом/1,1 т в многоразовом вариантах).
— Средняя Neutron компании Rocket Lab (1-й полёт в 2024 г.; возвращаемая 1 ступень; до 8 т на НОО или 1,5 т к Венере).
— И, конечно, российская средняя Союз-7/Амур-СПГ от РКЦ «Прогресс» (1-й полёт в 2026 г.; возвращаемая 1-я ступень используется до 10 раз; топливная пара метан/LOX; полезная нагрузка 13,6 т на НОО в одноразовом/10,5 т в многоразовом вариантах; стоимость пуска $22—35 млн, в зависимости от конфигурации).

Известные полностью многоразовые РН: список ракет-носителей поколения III

В посте 11 ноября мы рассказали об особенностях многоразовых ракет-носителей. Помимо более низкой удельной стоимости вывода на орбиту они дают возможность одновременной работы сразу в нескольких классах грузоподъемности.

Как писал Pro космос РН делятся на поколения: от I (одноразовые), через II (частично многоразовые) к III (полностью многоразовые). Тут мы рассмотрели используемые и создаваемые ракеты поколения II (частично многоразовые). В этом посте мы собрали самые известные проекты полностью многоразовых ракет. Их общая черта — они все еще только создаются.

— Американская сверхлёгкая Shockwave компании iRocket (1-й пуск до конца 2023 г.; полезная нагрузка 300 кг; использование до 20 раз; мобильная пусковая платформа) и лёгкая Shockwave Heavy (с двумя боковыми ускорителями; полезная нагрузка до 1500 кг)

— Китайская лёгкая Darwin-1 от Rocket Pi (1-й пуск в начале 2023 г.; полезная нагрузка 150 кг на ССО/270 кг на НОО; топливная пара метан/LOX) и в среднем варианте с 2 боковыми ускорителями (1-й пуск в 2024 г.; полезная нагрузка 2 т на НОО или 1,2 т на ССО)

— Китайская лёгкая NewLine-1 от LinkSpace (1-й тестовый «прыжок» прототипа NewLine Baby (RLV-T5) в 2019 г.; полезная нагрузка NewLine-1 200 кг на 550 км)

— Многоразовая версия средней Long March 8 от китайской госкорпорации CASC (1-й пуск в 2025 г.; топливная пара керосин/LOX; сначала переиспользуемая 1-я ступень до 10 раз, полностью многоразовая — с 2035 г.; полезная нагрузка 3—4 т на ССО/700 км)

— Американская тяжёлая Terran R стартапа Relativity Space (1-й пуск в 2024 г.; полезная нагрузка до 20 т на НОО; 3D-печать большинства частей)

— Американская сверхтяжёлая система Super Heavy/Starship компании SpaceX (1-й пуск в конце 2021/начале 2022 г.; полезная нагрузка на НОО 100 т; топливная пара метан/LOX; переиспользование как первой ступени Super Heavy, так и орбитальной ступени Starship) (на нашей картинке сравнение системы со статуями «Родина-мать зовёт!» и «Свобода, озаряющая мир»)

— Американская тяжёлая (почти сверхтяжёлая) New Glenn от Blue Origin (1-й пуск в конце 2022 г.; топливная пара метан/LOX для 1-й и жидкий водород (LH2)/LOX для 2-й; полезная нагрузка до 45 т на НОО или 13 т на ГСО; в рамках Project Jarvis, BO ведёт работы по повторному применению не только 1-й, но и 2-й ступени New Glenn; использование до 25 раз)

Вторая троица на Луне: астронавты-весельчаки из экипажа «Аполлон-12»

14 ноября 1969 года с «Канаверала» стартовала ракета-носитель «Сатурн-5» с экипажем «Аполлон-12» на борту. Командир Чарльз Конрад, пилот командного модуля Ричард Гордон и пилот лунного модуля Алан Бин отправились к спутнику Земли. Это был уже второй полёт с целью высадки астронавтов на поверхность Луны. Миссия запомнилась как безукоризненная с точки зрения получения научных данных, но полная курьёзов, шуток и даже происшествий.

Через 36 секунд после старта в ракету ударили две молнии, вызванные ионизацией воздуха из-за чрезвычайно высокой температуры выхлопа «Сатурна-5». Электроника корабля вышла из строя (но не всей ракеты), однако её удалось перезапустить.

Предполагалось, что третья ступень ракеты будет выведена на гелиоцентрическую орбиту, однако из-за нештатной работы её двигателей она прошла вблизи Луны 18 ноября 1969 года и осталась на квазистабильной геоцентрической орбите. О её судьбе стало известно благодаря астроному Уильяму Ёну 3 сентября 2002 года. Он принял её за астероид, но позже, с помощью вычислений, в NASA всё же пришли к выводу, что это третья ступень «Сатурна-5». Ступень покинула земную орбиту в июне 2003 года, но в дальнейшем она может вернуться в 2032 году (см. иллюстрацию к посту).

Во время выхода на поверхность Луны командир экспедиции Чарльз Конрад должен был вытащить телекамеру. Цветное изображение планировалось транслировать на телевидении в прямом эфире. Но камера завалилась на бок в отсеке для хранения оборудования, и телезрители увидели только ноги Конрада.

Когда Конрад всё же ступил на поверхность спутника, то он решил пошутить, пародируя знаменитую фразу Армстронга. «Опа-а-а! Божечки, может быть, этот шаг и был для Нила маленьким, но для меня он огромный». Всё дело в том, что Конрад и по сей день является самым низким из мужчин-астронавтов NASA. Его рост был 169 см против 180 у Армстронга.

На этом приключения не закончились. Пилот лунного модуля Алан Бин, знакомый с Конрадом много лет ещё со времён лётного училища, должен был снимать работу своего командира на поверхности Луны. Бин вынул камеру из лунного модуля и начал устанавливать на штатив. Но забыл, что у камеры нет мощного солнечного фильтра, нечаянно направил её в сторону Солнца и сжёг все сенсоры.

Тут начинается раздолье для сторонников теории «лунного заговора». Телекомпании, которые должны были транслировать сигнал с Луны, подготовились к такому происшествию. Канал CBS продолжил трансляцию реальных переговоров астронавтов, а вместо картинки со спутника Земли показывал передвижения двух актёров в скафандрах по своей студии. Канал NBC нанял кукольника Била Бейрда (учителя создателя «Улицы Сезам» Джима Хенсона), который с помощью кукол имитировал передвижения астронавтов по поверхности Луны. Хоть на экране у телеканалов и была надпись «симуляция», но многие приняли за чистую монету этот посыл и усомнились в присутствии астронавтов на Луне.

Эпилог

С точки зрения науки и технологий «Аполлон-12» был безукоризненной миссией. Точнейшее приземление около аппарата «Сервейер-3», находившегося на Луне с апреля 1967 г., два выхода на поверхность и множество научных экспериментов на поверхности. К тому же, экипаж установил на Луне приборы, которые передавали научные данные на Землю вплоть до 80-х. Но, после «Аполлона-11» ни одна из лунных миссий не вызвала такого интереса у американской общественности, как первый запуск. Что же? Мы свидетели новой лунной гонки, посмотрим, какой интерес будет у всего мира после первого запуска в XXI веке.

Неповторимый полёт «Бурана»: 33 года с запуска системы «Энергия—Буран»

15 ноября 1988 года с космодрома Байконур взлетела ракета-носитель «Энергия» с космическим кораблём «Буран». Это был уже второй полёт для ракеты и первый для данной многоразовой транспортной космической системы. К сожалению, «Буран» не смог доказать свою многоразовость, слетав всего один раз. Полёт корабля был беспилотным, но предполагалось, что в кабине могут находиться до 10 космонавтов.

Одним из главных преимуществ был грузовой отсек «Бурана» — шириной 4,7 м, длиной 18,55 м и объёмом 350 м³. Он мог вмещать полезный груз массой до 30 т для доставки на орбиту и до 20 т для возвращения на Землю. Например, корабль смог бы выводить на орбиту новые модули орбитальных станций. А на обратном пути возвращать на Землю выработавшие свой срок службы. Таким образом, за 6 запусков можно было бы полностью «обновить» станцию «Мир».

Технологии и разработки на основе двигателя РД-170 РН «Энергия» использовались или востребованы до сих пор:
—  РД-171 — в российско-украинских ракетах «Зенит» и его модификация РД-171МВ для перспективной российской РН «Союз-5»
— «половинка» РД-180 применена в американских ракетах Atlas III и Atlas V
— «четвертинка» РД-191 применяется в российских ракетах «Ангара» и его экспортная версия РД-181 для американской ракеты Antares

На видео — посадка «Бурана» на аэродроме «Юбилейный» на Байконуре. Полёт космического корабля в космос и спуск его на Землю в автоматическом режиме под управлением бортового компьютера вошёл в книгу рекордов Гиннеса.

ТОП-10 новостей от Pro Космос: главные события прошлой недели (08.11—14.11.2021)

Мы собрали для вас все значимые события в мировой космонавтике и астрофизике.

1. Ван Япин совершила первый в Китае женский выход в открытый космос

2. Американский коммуникационный провайдер Viasat объявил о покупке британского спутникового оператора Inmarsat за $7,3 млрд

3. Вертолёт NASA Ingenuity готов возобновить полёты в разряжающейся атмосфере Марса

4. SpinLaunch совершил первый запуск центробежного ускорителя, своей альтернативной системы орбитальных запусков

5. Ученые уловили гамма-лучи от редких выбросов сверхбыстрых потоков ионизированного газа, которыми сверхмассивные чёрные дыры «регулируют» энергобаланс своих галактик

6. Virgin Orbit и ANA Holdings договорились о необязывающем партнёрстве по 20 воздушным пускам с территории Японии

7. Shift4 подписал эксклюзивное соглашение на 5 лет со SpaceX на процессинг платежей абонентов Starlink

8. Были ли океаны на Венере: новая климатическая модель планеты

9. Астрофизики обнаружили 35 новых гравитационных волн от слияния двух массивных объектов, общее число таких каталогизированных событий за 2015–2020 гг. составило 90

10. Изучая локальный галактический Virgo Cluster, ALMA удалось изучить экстремальные физические условия, достаточные для прекращения процессов звездообразования