Callisto ir daugkartino panaudojimo startūnai

Callisto rocket

Callisto, Falcon 9, Vega, Soyuz, Space Shutlle – perspektyvos ir praeities šešėliai

Falcon 9 nustebino pasaulį

Galima drąsiai teigti, jog startūnas Falcon 9 tapo proveržiu kosminėje technikoje. Daugkartinio panaudojimo pirmoji pakopa, varytuvų pakartotinas naudojimas turėtų ženkliai atpiginti kosminių objektų iškėlimo kaštus. Kinija bei Rusija taip pat dirba šioje srityje. Neseniai prie jų prisijungė ir Europos kosmoso agentūra ESA. Prancūzija ir Vokietija kuria naujus startūno Ariane variantus, tarp jų ir daugkartinio panaudojimo startūną Callisto.

Callisto Vega Soyuz Ariane 5

Startūnų Callisto, Vega, Soyuz ir Ariane 5 dydžių palyginimas

Šiuo metu baigiamas startūnas Ariane 6 yra vienkartinis. Tačiau perspektyvoje numatoma jos daugkartinio paleidimo galimybė. Tam tikslui kuriamas daugkartinio panaudojimo varytuvas Prometheus. Callisto būtų nedidelis, vos 15 m aukščio startūnas. Ją paleisti numatoma 2020 metais. Šis nedidelis startūnas padėtų praktikoje įvertinti daugkartinių nešėjų ekonominį efektyvumą.

Ariane 6 62_64

Startūno Ariane 6 variantai

Ariane 6

Ariane 6 vizualizacija

Iš pirmo žvilgsnio atrodytų, kad daugkartinis startūno panaudojimas yra labai efektyvus būdas mažinant paleidimo kaštus. Tačiau tai įvertinti nėra taip parasta.

Neseniai Paryžiuje vykusioje Prancūzų Aerokosminės Akademijos konferencijoje pranešimą skaitė Nacionalinio kosminių tyrimų centro CNES vadovas Žanas – Markas Astorgas (Jean-Marc Astorg). Visą savo karjerą dirbęs direkcijoje Prancūzų Gvianoje kuriant Vega, Ariane 5 ir Soyuz, 2015 buvo paskirtas direktoriumi darbui su startūnais.

Savo pranešime prisiminė 1985 metus, kuomet vyravo neigiamas požiūris į daugkartinio panaudojimo startūnus. Tai sąlygojo JAV Space Shuttle nepasiteisinusios ambicijos. Kurimo metu paleidimo kaina buvo numatyta ~ 30 mln USD ir vienas startas į savaitę. Praktiškai buvo leidžiama 6 kartus per metus ir vieno paleidimo kaina siekė 1 mlrd USD.

Pesimizmas po Space Shuttle

Pakartotinas panaudojimas – sena idėja. Pagaminti startūną trunka 3 metus ir kainuoja per 100 mln. €. Paleidus, po keliolikos minučių, jau atlikusi savo paskirtį ir tapusi nebereikalinga, paskęsta vandenyne. Iš principo skiriasi Falcon 9 ir Space Shuttle daugkartinio panaudojimo būdai. Pirmoji pakopa labiausiai tinkama panaudoti pakartotinai. Ji atsiskiria pasiekus vos 2 km/s greitį, o jos kaina sudaro 50 nuošimčių viso startūno kainos.

Egzistuoja kelios strategijos sumažinti poveikį pakopai. Nusileidimas parašiutu į vandenyną nekokia išeitis. Sūrus vanduo žymiai apsunkina varytuvų remontą. Falcon 9 leidžiasi kilpine trajektorija, keliais stabdymo impulsais atsuktu į priekį varikliu. Prancūzijos aerokosminėje laboratorijoje buvo dirbama šia kryptimi ir paaiškėjo, kad tai pakankamai sudėtinga.

Daugkartinis pnaudojimas turi savo pliusų ir minusų. Trūkumai: naudingo krovinio svorio sumažėjimas iki 50 nuošimčių (praktiškai naudingo krovinio mažėjimas siekia 16 nuošimčių), naudojant dalį kuro grįžimui į starto aikštelę. Padidintas sugrąžinimo pavojus, nes startai Gvijanoje vykdomi netoli Kuru miesto. Norint nusileisti ant vandenyne esančios baržos, būtinos palankios meteorologinės sąlygos 400 km spinduliu.

Privalumai: galima dažniau leisti ir lanksčiau planuoti komercinius paleidimus. Svarbiausia pakartotinas panaudojimas taupo lėšas, jei išlaidos remontui nėra didelės. Pavyzdžiui, Falcon 9 Block 3 varytuvo Merlin turbosiurblyje buvo pastebėti įtrūkimai. Turbosiurblį reikia pakeisti, o be esminio remonto varytuvas naudojamas tik du kartus.

Kita problema – gamyba. Tarkim, Europoje bus 10 garantuotų paleidimų ir sukurtad startūnas, kurį galima naudoti 10 kartų. Lyg ir pakaktų gaminti vieną startūną per metus? Bet negalima stabdyti gamybos, o paskui vėl ją atnaujinti. Tai kainuoja milžiniškus pinigus. Tad labai svarbu naudoti tuos pačius varytuvus tiek pirmai, tiek antrai startūno pakopai.

Europos strategija yra tokia: kosminių aparatų paleidimams į geostacionarines orbitas ir misijoms į kitus dangaus kūnus bus naudojami vienkartiniai startūnais. Paleidimui į žemas orbitas – daugkartiniai startūnai su trajektorija grįžimui į starto vietą. Tai leistų vykdyti pakartotinius pirmos pakopos paleidimus, nemažinant gamybos apimčių, o išlaidas sumažinti maždaug 30 nuošimčių.

Pasiekti norimus rezultatus dar ateityje daug problemų. Kuriamas naujas varytuvas Prometheus. Šiuo metu gaminami bandomieji, dirbsiantys metano deguonies kuru. Tikimasi juos naudoti būsimame startūne Ariane Next, kuri turėtų būti pradėta naudoti 2025 – 2030 metais.


Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *