«Энергия» - «Буран»

     В начале 70-х годов перед принятием окончательного решения был выполнен большой объем проектных исследований по различным вариантам ускорителей для многоразового космического корабля "Спейс Шаттл". Особый интерес представляли два проекта ускорителей с жидкостными двигательными установками. В первом варианте предлагалось использовать один большой крылатый ускоритель, созданный на базе первой ступени ракеты-носителя "Сатурн-5" с пятью маршевыми двигателями F-1. Стартовая масса составляла 1810 т, масса возвращаемого ускорителя - 315 т. Во втором варианте предполагалось иметь в составе космического комплекса один большой ускоритель с вытеснительной системой подачи топлива. Стартовая масса составляла 1910 т, масса возвращаемого ускорителя - 221 т. Конструкция была рассчитана на ударные нагрузки при падении ускорителя в океан. Оба варианта были отвергнуты.

     Рассматривались другие проекты крылатых жидкостных ускорителей, разрабатываемых применительно к существующей схеме "Спейс Шаттла". На участке выведения предполагалось держать крылья и стабилизаторы в сложенном состоянии, с шарнирными узлами в корневой зоне аэродинамических поверхностей. Это делалось для того, чтобы вписаться в зону размещения твердотопливных ускорителей и свести к минимуму влияние на конструкцию космической системы, ее аэродинамические характеристики и на наземные устройства. Перед входом в атмосферу крылья и носовые стабилизаторы ускорителя раскрываются и занимают рабочее положение. Требуемая пространственная ориентация на этом участке полета обеспечивается двигателями реактивной системы управления. Скорость входа в атмосферу достаточно мала - 1500 м/с, поэтому нет необходимости в специальной тепловой защите конструкции. По мере достижения дозвуковой скорости ступень совершает разворот на 180 и осуществляет возвратное планирование на участке протяженностью около 46 км до высоты 2500 м, откуда начинается крейсерский полет жидкостного ускорителя к стартовой позиции с использованием двух турбовентиляторных воздушно-реактивных двигателей.

     Предлагавшиеся полностью многоразовые ускорители для "Спейс Шаттла" в автоматическом режиме возвращаются на стартовую позицию и не требуют для своего спасения из океана специальных судов, устройств и личного персонала. Предполагалось использовать разработанную для крылатых ракет технологию автоматического наведения и управления полетом.

     Перспективная ракета-носитель ALS проектировалась с учетом возможности повторного использования некоторых элементов конструкции, имеющих высокую стоимость, с целью обеспечения минимальных затрат и, соответственно, минимальную стоимость жизненного цикла транспортной системы. Маршевые двигатели и радиоэлектронные системы ракеты-носителя объединены в приборно-двигательный модуль Р/А. Стоимость маршевой двигательной установки составляет, как известно, значительную долю в общей стоимости носителя, как у всех существующих ракет.

     В составе базового варианта ракеты-носителя ALS центральный блок с одним модулем Р/А и ускоритель с двумя модулями. Каждый приборно-двигательный модуль имеет три маршевых кислородно-водородных двигателя. Через несколько минут после старта ракеты-носителя происходит включение шести маршевых двигателей ускорителя первой ступени, после чего ускоритель отделяется от центрального блока. Затем выполняется отделение модулей Р/А от ускорителя: они продолжают полет по суборбитальной траектории и с небольшой скоростью входят в атмосферу, происходит торможение, раскрывается система парашютов и модуль осуществляет спуск на воду или сушу. При посадке на сушу применяются воздушные амортизационные мешки. В связи с тем, что конструкция модуля подвергается воздействию высоких температур, вход в атмосферу осуществляется запрограммировано носовой частью модуля, конструкция которой обеспечивает необходимую работоспособность.

     Отделение модуля от центрального блока осуществляется после схода с орбиты центрального блока. Модуль отделяется и переводится в другую точку орбиты. В то время как центральный блок входит в атмосферу и разрушается, модуль из точки на орбите переводится в режим торможения, сходит с орбиты, входит в атмосферу носовой частью, а далее срабатывает система спасения, аналогичная находящейся на модуле первой ступени.

     Представленный вариант конструкции модуля Р/А может быть применен не только в составе ракеты-носителя ALS, но и на других ракетах, например, "Шаттл-С", с целью возвращения на Землю дорогостоящих систем ракеты-носителя для их повторного штатного использования, а также на пилотируемых и грузовых возвращаемых аппаратах баллистического типа.

     Самым радикальным направлением модернизации "Спейс Шаттла" и самым перспективным, по оценке НАСА, является замена применяющихся сейчас стартовых твердотопливных ускорителей жидкостными.