ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМ СОЗДАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ОРБИТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ НА КРИОГЕННЫХ КОМПОНЕНТАХ ТОПЛИВА

© Ю.О.Бахвалов, С.Е.Пугаченко, А.А.Лангуев, Р.Г.Киреев, А.А.Горбань, В.П.Фирсов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2012 г.

Применение криогенных компонентов топлива (ККТ) в ракетно-космической технике позволяет реализовать высокое значение удельного импульса жидкостных ракетных двигателей. Привлекательной является возможность производства ККТ на поверхностях других небесных тел. Реализация криогенной лунной орбитальной инфраструктуры во многом определяется возможностью длительного хранения жидких кислорода и водорода, а также передачи ККТ между орбитальными средствами.

Задачей исследования является разработка вариантов состава, характеристик, схем взаимодействия и этапов создания орбитальных средств на ККТ.

Проведён комплексный сравнительный анализ криогенной и традиционной инфраструктур. Математическое моделирование орбитальных средств, средств выведения, транспортных схем с учётом затрат рабочего времени экипажа и грузопотока выполнено с помощью учебно-исследовательского компьютерного стенда (УИКС) для моделирования ракетно-космических систем. В процессе анализа использовались статистические данные и удельные характеристики существующих и разрабатываемых образцов ракетно-космической техники, использующих криогенные компоненты: 12КРБ, РБ КВТК и других.

Для захолаживания и длительного хранения криогенных компонентов топлива в космическом пространстве предлагается использовать двухкаскадные криорефрижераторы, основанные на цикле Брайтона. Прототипом орбитального криорефрижератора являются наземные установки для длительного поддержания криогенных температур в сверхпроводящих силовых электрических линиях.

На первом этапе развития лунная инфраструктура включает посещаемую лунную базу и орбитальную станцию в окрестностях Луны. ККТ транспортируются с Земли. Экономия затрат на лунную инфраструктуру за счёт использования ККТ за 15 лет может составить около 10 %. На втором этапе рассматриваются постоянно обитаемая лунная база, многоцикловые орбитальные средства и производство сжиженных ККТ на Луне. При этом затраты за 30 лет на криогенную инфраструктуру в два раза меньше, чем на традиционную.