Depois de acidentes amplamente divulgados envolvendo foguetes russos Proton, pode-se dizer que se tornou ainda indecente escrever sobre o estado real das coisas na indústria espacial. No entanto, o programa espacial russo não é apenas sobre acidentes e catástrofes de satélites e estações espaciais, é também projetos realmente incríveis que são bastante promissores e passam com sucesso pelo caminho de seu projeto. O foco será no foguete reutilizável e sistema espacial (MRKS-1), cujos testes de modelo começaram em TsAGI.
Não faz muito tempo, o centro de imprensa TsAGI publicou uma imagem desse modelo. Sua aparência lembra muitas das espaçonaves reutilizáveis, como o ônibus espacial americano ou nosso "Buran". Mas a semelhança externa, como costuma acontecer na vida, engana. O MKRS-1 é um sistema completamente diferente. Ele implementa uma ideologia fundamentalmente diferente, que é qualitativamente diferente de todos os projetos espaciais anteriores implementados. Em sua essência, é um veículo de lançamento reutilizável.
O projeto MRKS-1 é um veículo lançador de decolagem vertical parcialmente reutilizável com base em um primeiro estágio de cruzeiro reutilizável, blocos de reforço e segundos estágios descartáveis. A primeira etapa é realizada de acordo com o esquema da aeronave e é reversível. Ele retorna à área de lançamento em modo avião e faz um pouso horizontal em aeródromos de 1ª classe. O bloco reutilizável alado do 1º estágio do sistema de foguetes será equipado com motores de foguete de propelente líquido de cruzeiro reutilizáveis (LPRE).
Atualmente, o Centro de Pesquisa e Produção do Estado em homenagem a Khrunichev, projeto e desenvolvimento e trabalho de pesquisa sobre o desenvolvimento e comprovação da aparência técnica, bem como as características técnicas do foguete reutilizável e sistema espacial, está em pleno andamento. Este sistema está sendo criado no âmbito do programa espacial federal em cooperação com muitas empresas relacionadas.
Porém, vamos falar um pouco sobre história. A primeira geração de espaçonaves reutilizáveis inclui 5 espaçonaves do tipo Space Shuttle, bem como vários desenvolvimentos domésticos das séries BOR e Buran. Nesses projetos, tanto os especialistas americanos quanto os soviéticos tentaram construir uma espaçonave reutilizável (o último estágio, que é lançado diretamente ao espaço). Os objetivos desses programas eram os seguintes: o retorno do espaço de uma quantidade significativa de cargas úteis, reduzindo o custo de lançamento de uma carga útil no espaço, preservando espaçonaves caras e complexas para uso repetido, a capacidade de realizar lançamentos frequentes de uma etapa reutilizável.
No entanto, a 1ª geração de sistemas de espaço reutilizável não foi capaz de resolver seus problemas com um nível de eficiência suficiente. O custo unitário de acesso ao espaço acabou sendo cerca de 3 vezes maior do que os foguetes comuns de uso único. Ao mesmo tempo, o retorno de cargas úteis do espaço não aumentou significativamente. Ao mesmo tempo, o recurso de utilização de estágios reutilizáveis revelou-se significativamente inferior ao calculado, o que não permitia a utilização dessas naves em um cronograma apertado de lançamentos espaciais. Como resultado, hoje em dia, tanto os satélites quanto os astronautas são levados para a órbita próxima à Terra usando sistemas de foguetes descartáveis. E não há absolutamente nada para retornar equipamentos e veículos caros da órbita próxima à Terra. Somente os americanos fizeram para si um pequeno navio automático X-37B, que foi projetado para necessidades militares e tem uma carga útil de menos de 1 tonelada. É óbvio para todos que os sistemas reutilizáveis modernos devem ser qualitativamente diferentes dos representantes da 1ª geração.
Na Rússia, o trabalho está em andamento em vários sistemas espaciais reutilizáveis ao mesmo tempo. Porém, é claro que o mais promissor será o chamado sistema aeroespacial. Idealmente, uma espaçonave decolaria de um campo de aviação como um avião comum, entraria na órbita terrestre baixa e retornaria, consumindo apenas combustível. No entanto, esta é a opção mais difícil que requer muitas soluções técnicas e pesquisas preliminares. Esta opção não pode ser implementada rapidamente por nenhum estado moderno. Embora a Rússia tenha uma reserva científica e técnica bastante grande para projetos desse tipo. Por exemplo, o "avião aeroespacial" Tu-2000, que teve um estudo bastante detalhado. A implementação desse projeto foi dificultada por uma falta de financiamento após o colapso da URSS na década de 1990, bem como pela ausência de uma série de componentes críticos e complexos.
Há também uma versão intermediária, na qual o sistema espacial consiste em uma espaçonave reutilizável e um estágio de reforço reutilizável. O trabalho em tais sistemas foi realizado na URSS, por exemplo, o sistema espiral. Existem também desenvolvimentos muito mais recentes. Mas mesmo esse esquema de um sistema espacial reutilizável pressupõe um ciclo bastante longo de projeto e trabalho de pesquisa em várias áreas.
Portanto, o foco principal na Rússia está no programa MRKS-1. Este programa significa Estágio 1 Foguete Reutilizável e Sistema Espacial. Apesar desta “primeira fase”, o sistema criado será muito funcional. Acontece que, dentro da estrutura de um programa geral bastante amplo para a criação dos sistemas espaciais mais recentes, esse programa tem os prazos mais próximos para sua implementação final.
O sistema proposto pelo projeto MRKS-1 será de duas etapas. Seu objetivo principal é lançar em órbita próxima à Terra absolutamente qualquer espaçonave (transporte, tripulada, automática) pesando até 25–35 toneladas, já existentes e em processo de criação. O peso da carga útil colocada em órbita é maior do que o dos prótons. No entanto, a diferença fundamental em relação aos foguetes porta-aviões existentes será diferente. O sistema MRKS-1 não será descartável. Seu primeiro estágio não irá queimar na atmosfera ou cair no chão na forma de uma coleção de entulhos. Depois de acelerar a 2ª etapa (que é única) e a carga útil, a 1ª etapa vai pousar, como os ônibus espaciais do século XX. Hoje, esta é a forma mais promissora de desenvolver sistemas de transporte espacial.
Na prática, este projeto é uma modernização passo a passo do lançador de uso único Angara que está sendo criado atualmente. Na verdade, o próprio projeto MRKS-1 nasceu como um desenvolvimento posterior do GKNPTs im. Khrunichev, onde, junto com a ONG Molniya, foi criado um impulsionador reutilizável de 1º estágio do lançador Angara, que recebeu a designação de Baikal (pela primeira vez, o modelo Baikal foi exibido na MAKS-2001). Baikal usava o mesmo sistema de controle automático que permitia ao ônibus espacial soviético Buran voar sem tripulação a bordo. Esse sistema fornece suporte para o vôo em todas as suas fases - desde o momento do lançamento até o pouso do veículo no campo de aviação, esse sistema será adaptado para o MRKS-1.
Ao contrário do projeto Baikal, o MRKS-1 não terá aviões dobráveis (asas), mas sim rigidamente instalados. Esta solução técnica reduzirá a probabilidade de situações de emergência quando o veículo entrar na trajetória de pouso. Mas o design testado recentemente do acelerador reutilizável ainda sofrerá alterações. Como observou Sergei Drozdov, chefe do departamento de aerotermodinâmica de aeronaves de alta velocidade da TsAGI, os especialistas ficaram "surpresos com os altos fluxos de calor na seção central da asa, o que sem dúvida acarretará uma mudança no design da aeronave". Nos meses de setembro a outubro deste ano, os modelos MRKS-1 passarão por uma série de testes em túneis de vento transônicos e hipersônicos.
Na segunda etapa de implantação desse programa, está prevista a reutilização da segunda etapa, sendo que a massa da carga a ser lançada ao espaço deverá atingir 60 toneladas. Mas mesmo o desenvolvimento de um acelerador reutilizável de apenas o primeiro estágio já é um verdadeiro avanço no desenvolvimento de sistemas modernos de transporte espacial. E o mais importante é que a Rússia está avançando em direção a essa descoberta, enquanto mantém seu status como uma das principais potências espaciais do mundo.
Hoje, o MRKS-1 é considerado um veículo universal multiuso destinado ao lançamento de espaçonaves e várias cargas úteis, embarcações tripuladas e de carga em órbita próxima à Terra, embarcações tripuladas e de carga sob os programas de exploração humana do espaço próximo à Terra, exploração do Lua e Marte, bem como outros planetas do nosso sistema solar. …
A composição do MRKS-1 inclui uma unidade de foguete reutilizável (VRB), que é um reforço de estágio I reutilizável, um reforço de estágio II único, bem como uma ogiva espacial (RGC). O VRB e o acelerador de estágio II são acoplados um ao outro em um esquema de lote. Propõe-se a construção de modificações do MRCS com diferentes capacidades de carga (a massa da carga entregue a uma órbita de baixa referência de 20 a 60 toneladas), levando em consideração os aceleradores de estágio I e II unificados usando um único complexo terrestre. Isso permitirá, a longo prazo, garantir na prática uma diminuição da intensidade de mão-de-obra do trabalho em posição técnica, a máxima produção em série e a possibilidade de desenvolver uma família economicamente eficaz de transportadores espaciais com base em módulos básicos.
Desenvolvimento e construção da família MRKS-1 de diferentes capacidades de carga com base em estágios unificados descartáveis e reutilizáveis, que atenderão aos requisitos de sistemas de transporte espacial avançados e são capazes de resolver as tarefas de lançamento de objetos espaciais caros exclusivos e seriais com eficiência e confiabilidade muito altas, as espaçonaves podem se tornar uma alternativa muito séria em uma série de veículos de lançamento de nova geração que estarão em operação por um longo tempo no século XXI.
Atualmente, os especialistas do TsAGI já conseguiram avaliar a multiplicidade racional do uso da primeira fase do MRKS-1, bem como as opções para os demonstradores das unidades de mísseis devolvidos e a necessidade de sua implementação. O 1º estágio MRKS-1 devolvido proporcionará um alto nível de segurança e confiabilidade e abandonará completamente a alocação de áreas onde caiam peças destacáveis, o que aumentará significativamente a eficiência da implementação de programas comerciais promissores. As vantagens acima mencionadas para a Rússia parecem ser extremamente importantes, pois é o único estado do mundo que possui uma localização continental de cosmódromos existentes e promissores.
TsAGI acredita que a criação do projeto MRKS-1 é um passo qualitativamente novo no projeto de veículos espaciais reutilizáveis promissores para lançamento em órbita. Esses sistemas atendem plenamente ao nível de desenvolvimento de foguetes e tecnologia espacial no século XXI e têm indicadores significativamente mais elevados de eficiência econômica.
