Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

В другом варианте исследовалась возможность создания крупногабаритной крылатой второй ступени, разрабатываемой на базе центрального блока ракеты-носителя «Энергия» и орбитального корабля «Буран», как промежуточный этап повышения многоразовости. Этот вариант получил название ГК175или «Энергия-2». Носитель этого проекта представляет собой двухступенчатую ракету, непилотируемую – грузового варианта с четырьмя блоками А в качестве первой ступени и крылатой второй ступенью в качестве первого этапа разработки.

На блоке А используются двигатели с тягой до 850 тонн в пустоте, работающие на штатных компонентах топлива – жидкий кислород и керосин, на второй ступени – двигатели тягой 230 тонн в пустоте, работающие на топливе, компонентами которого являются жидкий кислород и жидкий водород. Двигатели заимствованы с ракеты-носителя «Энергия», они подвержены доработкам в части обеспечения многоразовости их использования и некоторому форсированию. При этом предполагалось, что модернизация этих двигателей должна была создать резерв в повышении массы полезного груза. Начинать же этап предполагалось с имеющимися двигателями без изменения.

Баллистической схемой выведения предусматривается запуск всех двигателей с Земли, полет за пределы атмосферы, отделение и спуск отработавших блоков первой ступени после снижения скоростного напора, выведение маршевыми двигателями второй ступени на эллиптическую орбиту с параметрами 110 на 200 км, пассивный полет в течение 40 минут и довыведение на круговую орбиту. Использование баллистической схемы полета ракеты с довыведением на конечном участке для двухступенчатых систем дает возможность достичь оптимальных характеристик ракеты-носителя и увеличить массу полезного груза на 8%. Далее на орбите происходит выгрузка космического аппарата из второй ступени в космосе, после чего обтекатель полезного груза надвигается на бак окислителя, вследствие чего длина ступени уменьшается с 60 метров до 44, и проведение посадки через один виток пребывания на орбите. В случае нештатного полета обеспечивается задержка дополнительно на два витка с последующей посадкой ступени на запасные аэродромы. Сход с орбиты обеспечивается с помощью тормозного импульса величиной 70 м/с, создаваемого вспомогательной двигательной установкой ступени. На атмосферном участке управляемый спуск и необходимый маневр осуществляются аэродинамическими средствами, аналогичными установленным на орбитальном корабле «Буран».

На второй ступени оставляется три двигателя РД0120 вместо четырех и устанавливается вспомогательная двигательная установка для довыведения ее на опорную орбиту на участке выведения, последующего спуска с орбиты, управления и стабилизации на пассивных участках полета. За счет уменьшения запасов топлива на второй ступени высвобождается свободный объем в ее верхней части для размещения полезного груза. Полностью собранная ступень с грузовым отсеком по габаритам эквивалентна блоку Ц ракеты-носителя «Энергия». Для осуществления самолетной посадки ступени устанавливаются авиационные средства «Бурана»: крыло, вертикальное оперение, балансировочный щиток, посадочное устройство, шасси, гидрокомплекс и аппаратура управления авиационными средствами посадки. Размах крыла у второй ступени составляет 26 метров, площадь крыльев – 296 м2, а стреловидность по передней кромке – 45. Аэродинамическое качество на гиперзвуковых скоростях 1,6 при углах атаки 18 и 1–1,22 при углах атаки 40, на дозвуковых скоростях 2,5-5,0. Скорость ступени при посадке 340 км/ч, дальность бокового маневра 1250 км. Масса ступени в момент посадки составляет 100 тонн.

Вспомогательная двигательная установка предусматривает использование 12 жидкостных двигателей малой тяги, работающих на компонентах кислород-керосин, с вытеснительной подачей топлива, причем кислород забирается из основного топливного бака ступени. Одновременно с этим проводились проработки по созданию вспомогательной двигательной установки, работающей на компонентах топлива кислород-водород.

Горизонтальные летные испытания крылатой второй ступени планировалось проводить при сбросе ее с самолета Ан225 «Мрия» на высоте 7-8 км.

При почти той же стартовой массе в 2300 тонн, что и у системы «Энергия» – «Буран» многоразовая ракета-носитель «Энергия-2» способна выводить на орбиту полезный груз массой 45 тонн. С одной стороны это меньше чем у «Энергии» (100 тонн), но больше чем у «Бурана» (30 тонн). А главное – у этой ракеты нет одноразовых элементов, что резко снижает стоимость ее эксплуатации.