Po poměrně hlasitě propagovaných nehodách s ruskými raketami Proton lze říci, že psát o skutečném stavu věcí ve vesmírném průmyslu se stalo ještě neslušným. Ruský vesmírný program však není jen o nehodách a katastrofách satelitů a vesmírných stanic, jsou to také opravdu úžasné projekty, které jsou docela slibné a úspěšně procházejí cestou svého návrhu. Zaměří se na opakovaně použitelný raketový a vesmírný systém (MRKS-1), jehož modelové testy začaly v TsAGI.
Není to tak dávno, kdy tiskové středisko TsAGI zveřejnilo obrázek tohoto modelu. Svým vzhledem mnohým připomíná opakovaně použitelné kosmické lodě, například americký raketoplán nebo náš „Buran“. Ale vnější podobnost, jak už to v životě bývá, klame. MKRS-1 je úplně jiný systém. Implementuje zásadně odlišnou ideologii, která je kvalitativně odlišná od všech předchozích realizovaných vesmírných projektů. V jádru je to opakovaně použitelná nosná raketa.
Projekt MRKS-1 je částečně opakovaně použitelná svislá vzletová nosná raketa založená na opakovaně použitelném prvním stupni plavby, pomocných blocích a jednorázových druhých stupních. První stupeň se provádí podle schématu letadla a je reverzibilní. V režimu letadla se vrací do prostoru startu a provádí horizontální přistání na letištích 1. třídy. Okřídlený opakovaně použitelný blok 1. stupně raketového systému bude vybaven opakovaně použitelnými raketovými motory na kapalné palivo (LPRE).
V současné době je pojmenováno Státní výzkumné a výrobní středisko Khrunichev, návrh a vývoj a výzkumné práce na vývoji a zdůvodnění technického vzhledu, jakož i technických charakteristik opakovaně použitelného raketového a vesmírného systému, jsou v plném proudu. Tento systém je vytvářen v rámci federálního vesmírného programu ve spolupráci s mnoha příbuznými podniky.
Pojďme si však říci něco málo o historii. První generace opakovaně použitelných kosmických lodí zahrnuje 5 kosmických lodí typu Space Shuttle a několik domácích vývojových řad BOR a Buran. V těchto projektech se Američané i sovětští specialisté pokusili postavit samotnou opakovaně použitelnou kosmickou loď (poslední stupeň, který je přímo vypuštěn do vesmíru). Cíle těchto programů byly následující: návrat významného množství užitečného zatížení z vesmíru, snížení nákladů na vypuštění užitečného zatížení do vesmíru, zachování nákladných a složitých kosmických lodí pro opakované použití, schopnost provádět časté vypouštění opakovaně použitelné fáze.
První generace opakovaně použitelných vesmírných systémů však nebyla schopna vyřešit své problémy s dostatečnou úrovní účinnosti. Jednotkové náklady na přístup do vesmíru se ukázaly být přibližně 3krát vyšší než u běžných raket na jedno použití. Návrat užitečného zatížení z vesmíru se přitom nijak výrazně nezvyšoval. Současně se ukázalo, že zdroj použití opakovaně použitelných stupňů je výrazně nižší než vypočítaný, což neumožňovalo použití těchto lodí v těsném plánu vesmírných startů. Výsledkem je, že v dnešní době jsou satelity i astronauti dopravováni na oběžnou dráhu poblíž Země pomocí jednorázových raketových systémů. A už vůbec není co vracet drahé vybavení a vozidla z oběžné dráhy blízko Země. Pouze Američané si vyrobili malou automatickou loď X-37B, která byla navržena pro vojenské potřeby a má užitečné zatížení menší než 1 tunu. Každému je zřejmé, že moderní opakovaně použitelné systémy by se měly kvalitativně lišit od zástupců 1. generace.
V Rusku probíhají práce na několika opakovaně použitelných vesmírných systémech najednou. Je však jasné, že nejslibnější bude takzvaný letecký systém. V ideálním případě by kosmická loď vzlétla z letiště jako obyčejné letadlo, vstoupila na oběžnou dráhu Země a vrátila se zpět, přičemž spotřebovala pouze palivo. Toto je však nejtěžší možnost, která vyžaduje spoustu technických řešení a předběžného výzkumu. Tuto možnost nelze rychle implementovat žádným moderním státem. Přestože má Rusko na projekty tohoto druhu poměrně velkou vědeckou a technickou rezervu. Například „letecké letadlo“Tu-2000, které mělo poměrně podrobnou studii. Realizaci tohoto projektu najednou brzdil nedostatek finančních prostředků po rozpadu SSSR v 90. letech a také absence řady kritických a složitých složek.
Existuje také přechodná verze, ve které se vesmírný systém skládá z opakovaně použitelné kosmické lodi a opakovaně použitelné posilovací fáze. Práce na těchto systémech byly prováděny již v SSSR, například v systému Spiral. Existuje také mnohem novější vývoj. Ale i toto schéma opakovaně použitelného vesmírného systému předpokládá poměrně dlouhý cyklus projekční a výzkumné práce v mnoha oblastech.
V Rusku se proto hlavní pozornost zaměřuje na program MRKS-1. Tento program znamená Stage 1 Reusable Rocket and Space System. I přes tuto „první fázi“bude vytvořený systém velmi funkční. Je to tak, že v rámci poměrně velkého obecného programu pro vytváření nejnovějších vesmírných systémů má tento program nejbližší termíny pro jeho konečnou implementaci.
Systém navržený projektem MRKS-1 bude dvoustupňový. Jejím hlavním cílem je vypustit na oběžnou dráhu blízkou Zemi naprosto jakoukoli kosmickou loď (transportní, s lidskou posádkou, automatická) o hmotnosti až 25–35 tun, a to jak již existující, tak v procesu vytváření. Hmotnost užitečného zatížení umístěná na oběžnou dráhu je větší než hmotnost protonů. Zásadní rozdíl oproti stávajícím nosným raketám však bude jiný. Systém MRKS-1 nebude použitelný. Jeho 1. stupeň nespálí v atmosféře ani nespadne na zem v podobě sbírky trosek. Po zrychlení 2. stupně (což je jednorázové) a užitečného zatížení přistane 1. stupeň, podobně jako raketoplány 20. století. Dnes je to nejslibnější způsob vývoje vesmírných dopravních systémů.
V praxi je tento projekt postupnou modernizací nosné rakety na jedno použití Angara, která právě vzniká. Ve skutečnosti se samotný projekt MRKS-1 zrodil jako další vývoj GKNPTs im. Khrunichev, kde byl společně s nevládní organizací Molniya vytvořen opakovaně použitelný posilovač 1. stupně nosné rakety Angara, který obdržel označení Bajkal (poprvé byl model Bajkal představen na MAKS-2001). Bajkal používal stejný automatický řídicí systém, který umožňoval sovětskému raketoplánu Buran létat bez posádky na palubě. Tento systém poskytuje podporu letu ve všech jeho fázích - od okamžiku startu až po přistání vozidla na letišti bude tento systém přizpůsoben pro MRKS -1.
Na rozdíl od projektu Bajkal nebude MRKS-1 mít sklopná letadla (křídla), ale pevně instalovaná. Toto technické řešení sníží pravděpodobnost nouzových situací, když vozidlo vstoupí na dráhu přistání. Nedávno testovaný design opakovaně použitelného akcelerátoru ale ještě projde změnami. Jak poznamenal Sergej Drozdov, vedoucí oddělení aerotermodynamiky vysokorychlostních letadel v TsAGI, specialisté byli „překvapeni vysokými tepelnými toky ve středové části křídla, což nepochybně bude znamenat změnu v konstrukci letadla“. V září až říjnu letošního roku projdou modely MRKS-1 sérií testů v transonických a hypersonických aerodynamických tunelech.
Ve druhé fázi provádění tohoto programu se plánuje, že bude druhá etapa znovu použitelná a hmotnost užitečného zatížení, které má být vypuštěno do vesmíru, bude muset vzrůst na 60 tun. Ale i vývoj opakovaně použitelného urychlovače pouze 1. stupně je již skutečným průlomem ve vývoji moderních vesmírných dopravních systémů. A nejdůležitější je, že Rusko směřuje k tomuto průlomu a přitom si udržuje status jedné z předních světových vesmírných velmocí.
Dnes je MRKS-1 považován za univerzální víceúčelové vozidlo určené k vypouštění kosmických lodí a různých užitečných zatížení, pilotovaných a nákladních lodí na oběžnou dráhu Země, pilotovaných a nákladních lodí v rámci programů lidského průzkumu blízkého zemského prostoru, průzkumu Měsíc a Mars, stejně jako další planety naší sluneční soustavy ….
Složení MRKS-1 zahrnuje opakovaně použitelnou raketovou jednotku (VRB), což je opakovaně použitelný posilovač stupně I, jednorázový posilovač stupně II a vesmírná hlavice (RGC). Urychlovač VRB a stupeň II se navzájem spojují v dávkovém schématu. Navrhuje se stavět úpravy MRCS s různou nosností (hmotnost nákladu dodaného na nízkou referenční oběžnou dráhu od 20 do 60 tun), s přihlédnutím ke sjednoceným urychlovačům I. a II. Stupně využívajícím jeden pozemní komplex. To v dlouhodobém horizontu umožní zajistit v praxi snížení pracovní náročnosti práce v technické pozici, maximální sériovou výrobu a možnost rozvoje ekonomicky efektivní rodiny vesmírných nosičů na základě základních modulů.
Vývoj a konstrukce rodiny MRKS-1 s různou nosností na základě jednotných jednorázových a opakovaně použitelných stupňů, které budou splňovat požadavky na pokročilé vesmírné transportní systémy a jsou schopny řešit úkoly spouštění unikátních drahých vesmírných objektů i sériových velmi vysoká účinnost a spolehlivost. kosmická loď se může stát velmi vážnou alternativou v řadě nosných raket nové generace, které budou v 21. století v provozu po dlouhou dobu.
V současné době se specialistům TsAGI již podařilo posoudit racionální multiplicitu použití prvního stupně MRKS-1, jakož i možnosti pro demonstranty jednotek vrácených raket a potřebu jejich implementace. Vrácený 1. stupeň MRKS-1 poskytne vysokou úroveň bezpečnosti a spolehlivosti a zcela opustí alokaci oblastí, kam spadají oddělitelné části, což výrazně zvýší účinnost implementace slibných komerčních programů. Výše uvedené výhody pro Rusko se zdají být nesmírně důležité, jako pro jediný stát na světě, který má kontinentální polohu stávajících a slibných kosmodromů.
TsAGI věří, že vytvoření projektu MRKS-1 je kvalitativně novým krokem v návrhu slibných opakovaně použitelných vesmírných vozidel pro start na oběžnou dráhu. Takové systémy plně splňují úroveň rozvoje raketových a vesmírných technologií ve století XXI a mají výrazně vyšší ukazatele ekonomické efektivity.
