СНИЖЕНИЕ СТОИМОСТИ ДОСТАВКИ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ НА ОРБИТУ С ПОМОЩЬЮ ПОЛНОСТЬЮ МНОГОРАЗОВОГО ВОЗДУШНО-КОСМИЧЕСКОГО САМОЛЁТА С АЭРОДРОМНЫМ СТАРТОМ

СНИЖЕНИЕ СТОИМОСТИ ДОСТАВКИ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ НА ОРБИТУ С ПОМОЩЬЮ ПОЛНОСТЬЮ МНОГОРАЗОВОГО ВОЗДУШНО-КОСМИЧЕСКОГО САМОЛЁТА С АЭРОДРОМНЫМ СТАРТОМ

© В.П.Гребенщиков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2017 г.

На современном уровне развития средств доставки полезной нагрузки в космос остались только ракетные комплексы. Потребность в недорогих, надёжных и простых в эксплуатации средствах доставки груза на орбиту Земли чрезвычайно велика. Согласно исследованию РБК рыночная стоимость доставки полезной нагрузки на низкую опорную орбиту (НОО) с помощью ракет составила $8,9-18,8 тыс./кг, на геопереходную орбиту (ГПО) составляет примерно $21-32 тыс./кг.

Для осуществления формулы «Москва – Луна, Калуга – Марс» это непомерные затраты для российской экономики. Новый уровень развития космонавтики могут обеспечить только принципиально новые технологии, так как традиционные уже исчерпали себя, дальнейшее их использование даёт незначительные результаты при существенных затратах. Большую перспективу имеет американский «Стратоланч» от компании StratolaunchSystems, создающей новый разгонный блок ─ первую стартовую ступень совместно с компанией ScaledCompositesс удельной стоимостью вывода на низкую околоземную орбиту 1 кг полезного груза 1000-2000 $/кг.

Главная задача сегодня ─ создание совершенного средства доставки полезной нагрузки на орбиту Земли, выполненного на базе современных технологий, в виде перспективного воздушно-космического самолёта с аэродромным стартом ─ полностью многоразового, надёжного и простого в эксплуатации. Результатом решения неординарной задачи по созданию летательного аппарата нового типа – концепция полностью многоразового воздушно-космического самолёта с аэродромным стартом ─ в ООО "Авиационные Космические Разработки" (AerospaceResearchKeeping LLC) ─ является ВКС класса «Сибиряк» (патент Российской Федерации 121796 RU U1). Оценки стоимости проекта в специальном отчёте по концепции «Полностью многоразового воздушно-космического самолёта (ВКС) с аэродромным стартом».

При весе третьей ступени 14000 кГ и выводимому на круговую орбиту весе 5000 кГ для ВКС класса «Сибиряк» со стартовым весом 80 тонн весовой КПД (отношение веса груза, доставленного на НОО к полному стартовому весу) Кпн = 0,0625 и стоимость вывода на орбиту одного килограмма 12,66 $/кг (836,16 руб./кг) по среднему курсу валют. Такой уровень характеристик для ВКС класса «Сибиряк» обеспечивают конструктивные решения, в первую очередь ─ многоступенчатая схема ВКС. Применение крылатых схем для всех ступеней ВКС позволяет использовать по максиму «бесплатную» аэродинамическую подъёмную силу, и, следовательно, увеличивает эффективность и обеспечивает полную многоразовость системы.

Для транспортных систем с ракетами-носителями и авиационно-космическими системами первого поколения средний весовой КПД: Крн = 0,0165 - 0,0388 и Как = 0,0416 -0,0469.

При этом очевидно, что чисто ракетные системы практически исчерпали потенциал развития: прирост весовой эффективности, весового КПД выражается в тысячных долях процента, дальнейший прогресс достигается через гигантские финансовые затраты, на «сверхтяжёлые» ракетные монстры потребуется не менее 47,25 миллиардов долларов. Количество стартов ракет-носителей в год ограничено.