Альтернативная космонавтика СССР не совсем здорового человека

[Межвселенский Хаос]

Недавно, дорогие товарищи, меня несколько заклинило на теме космонавтики. Да, я не технарь и не лез в совсем уж технарские подробности. Однако, уж больно мне захотелось оформить свои влажные фантазии мысли относительно освоения космоса.

 

Хотелось бы мне, конечно, сразу перейти к ракетам-носителям и прочему космическому добру, но надо для зачину обозначить некоторые вещи:

1) Как я производил рассчеты массы ракет, мощности двигателей, массы выводимой нагрузки и т.д? Как я писал выше, я не технарь, поэтому эта часть АИ у меня идет максимально топорно. В чем-то я опирался на уже сделанные до меня прогнозы и/или вычисления для имевших место быть в реальности проектов. Что-то я рассчитывал исходя из геометрического объема и его соотношения с массой. Что-то рассчитывалось по аналогии. Также, активно применялся метод через известное соотношение массы РН к массе ПН, иногда подпертый расчетами тяговооруженности. Также, в наличии имеются и допущения более высокого порядка, сделанные исходя из личных предпочтений и хотелок.

 

2) Данная АИ не ставит себе целью родить конкретную программу или план действий. Здесь я всего-лишь скомпилировал наброски из черновика относительно того, что вообще можно было сделать.

 

3) Т.к. цель создания данной АИшки вам была примерно обоснована, то стоит отметить, что обоснование существования таких ракет также особо не прорабатывалось - это самое крупное допущение из числа хотелок. Также, не прорабатывались возможные сценарии ответа от тех же Штатов на более мощную советскую космонавтику.

4) Еще одним крупным допущением будет технологический оптимизм. Мне абсолютно не важно, за счет чего будет достигнуто технологическое превосходство - этот момент вы можете в своей голове придумать сами. Я здесь исключительно для ракет.

Ракета Р-7 и ее потомки
Ракета Р-7 была нашим первым РН и до сих пор занимает большое место в нашей космонавтике. Можно спорить - является ли оправданным столь долгая эксплуатация одной и той же техники, однако, т.к. я не ставил себе задачей именно выдумать что-то с нуля, то Р-7 уделено самое большое внимание в моей работе. Как из-за ее первости и долгоживучести, так и из-за моей личной приязни к ней и нежелания менять генеральную линию ее существования. Однако, это не значит, что ракета должна в АИ существовать в том же статусе, что и в реальности. Эта ракета - становый хребет. Она должна постоянно совершенствоваться. Без перерывов. Благо, до условных нулевых есть более 40 лет и туда можно запихнуть почти что угодно.

Т.к. я уже обозначил вам по каким принципам строил вычисления и прочее, то не буду мучать вас выдумыванием тех же индексов ГРАУ и внутренних наименования ОКБ — первое, при желании, можно сделать легко, но долго, а второе сделать почти нереально т.к. лично я не имею доступа к документации ОКБ и не ознакомлен с внутренними принципами индексации их изделий. Поэтому, давайте сразу приступать к сути - как можно надругаться над Р-7?

 

Для начала, надо обозначить чего нам нужно от этой ракеты и до каких пор она будет служить:
1) Что нужно? Нам нужна ракета, которая перекроет нашу базовую потребность в РН для самых распространенных массо-габаритных характеристик ПН. Т.е., в идеале ракетами семейства Р-7 должна выводится на НОО ПН от 1-1,5т до, хотя бы, 10т. Не будем брать слишком большой горизонт планирования нагрузки и пока посидим в реально достижимом диапазоне. Далее вы увидите, что черная магия слишком широко расширит сознание. 

 

2) Для обеспечения хотелок обозначенных в пункте 1, что нам требуется от РН? Нужны более быстрые темпы модернизации, компиляция всех полезных решений и т.д. А также нужна буквальная смена поколения РН, чтобы после какого-то пуска внешне РН были почти идентичны, но не совместимы — это требуется обозначить т.к. тот же блок рассчитанный на цифровую вычислительную систему к блокам на аналоговых вычислителях уже не присовокупить вменяемыми методами и без потери массы ПН.

 

3) Модульность. Чтобы не изобретать проприетарные решения для каждой отдельной задачи, нам нужно сделать ракету модульной. Это не УР, конечно, и не УРБ, но уже что-то имеющее перспективу сделать РН для небольшой нагрузки более дешевым на унифицированной базе с РН для более тяжелой нагрузки.
 

Вот я эти три пункта написал. А как их применить к Р-7? Что мы можем сделать такого с ракетой, которую уже более 60 лет мучают наши гномы? Вот список, который я себе составил на основе реальных проектов:
1) Количество боковых блоков ступени 1. Мы привыкли что их 4 штуки. Мы видели проекты с 2 штуками. И мы видели проекты без боковых ускорителей вообще. Что еще здесь можно сделать? Поставить 6 ускорителей. Больше не влезает геометрически. Если полазать по сети, то легко обнаружится, что на этапе конструирования, рассматривался вариант Р-7 с 6ю блоками первой ступени. Пусть это рассматривалось в рамках несколько отмасштабированной ракеты с ЯРД на третьей ступени и с 6ю НК-9 на каждой боковушке, но ничего не мешает нам применить увеличенное количество боковых блоков и к привычной Р-7. Помехой в нашей реальности было не совершенство вычислительных систем и опасения за невозможность организации нормального отпачковывания такого количества боковых секций от центральной. Но у нас тут мир, где у с технологиями все хорошо, да еще и мировая практика в итоге пришла к возможности стабильного отсоединения 8ми и более боковушек… Так что да. Это будет даже не самое большое допущение. Еще к этому пункту можно приписать и пропорциональное увеличение диаметра, чтоб нижний срез боковушки в итоге стал 2,95м. А в конечном итоге, можно и форму с конусов сменить на цилиндры, унифицированные с первой ступенью.

 

2) Центральный блок, ступень 2. Все привыкли что диаметр центральной секции Союзов меньше боковушек и ступени 3. Но мало кто задумывается, насколько же именно он меньше. Нижний цилиндр центральной секции имеет диаметр 2,05м. А вверху этой же секции у нас вставка в форме усеченного конуса с верхним диаметром 2,95м. И далее опять сужение следующей ступени до 2,68м. Только на самых последних Союзах-2 центральный блок стал пошире — минимальный диаметр стал 2,68м. Примерно, но этого хватит для понимания масштаба. В ходе совершенствования конструкции ракеты, мы также сначала увеличиваем диаметр нижнего цилиндра до 2,68м, а потом делаем ступень полностью цилиндрической с диаметром 2,95м.

 

3) Блок И, ступень 3. Привести диаметры к единому показателю в 2,95м. Сделать это можно гораздо легче и быстрее, чем с у более нижних ступеней. Более того, если по цене содержание в производстве разных блоков будет оправдано, можно будет строить параллельно как секции в форме цилиндра, так и в форме усеченного цилиндра. Т.к. они сами будут иметь разную массу, то и обеспечивать ими можно разные массы ПН.

 

4) Блок Л, ступень 4. Она опциональна и в реальности была на Молниях. Стала прототипом и вдохновителем для разгонных блоков. Как по мне, если мы хотим Союзом что-то к Луне запустить и далее - нам он нужен. Его для этого сделали, собственно. Привести его либо в формат полноценного разгонного блока и спрятать под обтекатель, либо сделать из него цилиндрическую ступенечку с неизменным диаметром в 2,95м.

 

5) Двигатели. Замена двигателя РД-108 на НК-33 по расчетам для реально имевшего быть Союза-2-3 должна давать дополнительные 2-3 тонны ПН на НОО. Как за счет самого двигателя, так и за счет увеличения количества топлива из-за отказа от баков с азотом и перекисью. Замена двигателе РД-107 боковых блоков на двигатели РД-0155 повышает ПН еще на 2т при прочих равных. Замена Блока И, третьей ступени, на криогенную, кислород-водородную, должна добавить еще примерно 2т ПН на НОО. Замена же двигателей боковушек на все тот же НК-33, а также переделка их в цилиндрические равнозначные центральной секции, должны еще поднять ПН на 1-2т. Масса самой РН постепенно растет до 330т, до 350т и далее выходит к 400т. При этом, соотношение масс ПН к РН растет с не самых лучших 36к1 до +- 24к1, что является сейчас около эталонным значением. Кроме того, имеется опция создать на базе РД-107/108 линейку в духе РД-215 - базовую версию на 2 камеры сгорания и собранные из нее 4х и 6ти камерные блоки. Характеристики у такого будут хуже, чем у варианта с НК-33, но и его надо обозначить.

 

6) Головные обтекатели. В реальности, значительную часть времени были проблемы со стабилизацией ракет при надкалиберном обтекателе. Но их протестировали еще во время Лунной Гонки. Более развитая электроника позволит нивелировать эту проблему, благодаря чему те же Союзы смогут постепенно выйти на внешний диаметр до 4,52м, что в соотношении 4,52к2,95 будут равнозначны современным 4,11к2,68. Это позволит выводить в космос объемные объекты.

 

7) Топливо. Менять базовую топливную пару Р-7х, авиакеросин Т-1 и жидкий кислород - не имеет смысла. Кислород-керосин - вполне себе хорошее топливо. Не самое лучшее, но по сумме параметров - имеющее место быть. Имеет смысл менять керосин на более эффективное углеводородное горючее. Из отечественных у нас есть синтетическое углеводородное топливо, Синтин, и Нафтил — углеводородное топливо РГ-1 на основе керосина. Если я правильно все понял, мы имеем 4% выигрыша на нафтиле и 5% на синтине. Однако, нафтил полностью или почти полностью совместим с керосиновой инфраструктурой, а синтин — требует более качественной выделки и отдельной инфраструктуры. Поэтому, этот последний процент нужно игнорировать и остановиться на прибавке 4х. Кроме этого, можно перейти на переохлажденный жидкий кислород. При понижении температуры с -183 по цельсию до -223 - плотность окислителя вырастет с 1140 до 1330, т.е. где-то на 15-16%. Это позволит либо уменьшить топливные баки, либо нести тупо больше топлива за счет переделки баков. 

 

Из этого всего получается следующее:
Условные Союзы базовой схемы без усовершенствований по программе 2-3:
1) Без боковых блоков имеет ПН на НОО в 3,9-4,1т на нафтиле и 3,8-4т на керосине.
2) С 2 боковыми блоками имеет ПН на НОО в 6,5-6,8т на нафтиле и 6,25-6,5т на керосине.
3) С 4 боковыми блоками имеет ПН на НОО в 9-9,36т на нафтиле и 8,7-9т на керосине.
4) С 6 боковыми блоками имеет ПН на НОО в 11,85-12,7т на нафтиле и 11,4-11,8т на керосине.

 

 

Условные Союзы с усовершенствованиями по программе 2-3:
1) Без боковых блоков имеет ПН на НОО в 5,3т на нафтиле и 5,1т на керосине.
2) С 2 боковыми блоками имеет ПН на НОО в 11,44т на нафтиле и 11т на керосине.
3) С 4 боковыми блоками имеет ПН на НОО в 17,68т на нафтиле и 17т на керосине.
4) С 6 боковыми блоками имеет ПН на НОО в 23,92т на нафтиле и 23т на керосине.

Для понимания проблем, вызванных таким ростом характеристик ракеты к концу 20го века - уже она может закинуть к Марсу тонн эдак 5-9 полезной нагрузки в нормальных условиях.

Я допускаю высокую погрешность своих расчетов. Они делались на глаз и не отвечающими реальной задаче методами. Но для примерного понимания хватит и этого. Даже если погрешность составит в итоге 20-30%, показатели ПН, вывозимой в итоге ракетами семейства, меня устроят с большим запасом.

 

Я не имел стремления настолько сильно раскормить Союз. Просто пока я собирал по сусекам все проекты улучшений - оказалось, что Союз собой в итоге перекрывает чуть-ли не 2/3-3/4 всех потребностей в РН. Я не планировал делать тот же Протон не нужным. Это получилось непреднамеренно. Фактически, в связке с Н-1, а после с сменяющей ее Энергией, даже без Протона все ниши можно закрыть успешно.


Н-1, Н-11 и все что рядом

Как я уже выше написал, технической необходимости в Протоне в итоге не образовалось. Однако, и Союзы не сразу дорастут до тех показателей, и Энергия появится не скоро. Нужно чем-то затыкать нишу тяжелых и сверхтяжелых РН.

 

У нас есть историческое решение. Н-1 и ее огрызки - Н-11 и Н-111. Трогать более мощные ответвления в виде Н-2, Н-3 и Н-4 на 7тыс т, 12тыс т и 18тыс т собственной массы - мы не будем. Т.к. уже Н-1 монструозна, а план подкладывать под нее все более и более мощные ступени — безумен. Ну и нет у меня никакой информации о этих проектах кроме компоновочного решения, массы и их существования. Все что осталось на бумаге - пусть будет на ней.

 

Однако, сама по себе Н-1 - уже достаточная ракета. Она обладает вполне себе неплохой эффективностью - масса выводимой на НОО нагрузки к массе РН идет как 1к29,5. Однако, т.к. тему Н-1 я особо не развивал далее «работает и хорошо», то и особо написать нечего по вопросу. Надо отметить производные:
1) Сама Н-1. Наука-1 или Н-1 «Раскат». Напоминаю, что ракета росла несколько раз по вывозимой ПН. Первоначально, ракета не была лунной, хотя и имела возможность пулять туда всякое. Это первоначальный вариант на 75т ПН на НОО и с 24 двигателями на 1 ступени. Как по мне, если финансово это будет оправдано, можно будет делать Н-1 в двух вариантах. 75т ПН и 100т ПН.

2) Обрезок без 1 ступени. Н-11. 1/4 ПН от Н-1, т.е. 19-25т в зависимости от конфигурации.
3) Обрезок без 1 и 2 ступеней. Н-111. 1/4 ПН от Н-11, т.е. 4,75-6,25т в зависимости от конфигурации.

 

4) Модернизированная Н-1М. Видел я чертежи и зарисовки — пиздец. Кислородно-водородный. На 155-175т ПН на НОО, а если таки родить РД-270К, то и 200т. Т.к. у нас между Н-1 и массовыми полетами Энергии промежуток на 30-40 лет, то разместить где-то на нем это чудо — оправдано.

5) Аналог Н-11, обрезок от Н-1М. Все та же 1/4 ПН - 39-44т.
6) Аналог Н-111, обрезок от Н-11М. Все та же 1/4 ПН - 9,75-11т.

Полагаю, что наличие той же Н-11 между Н-1 и Союзом объяснять не требуется. Без Протона, должна быть ракета на его нишу до того как туда сам Союз залезет. А после появления Н-1М, Н-11М будет уже вообще в своей уникальной нише. Н-111 же нужна как аварийный вариант - если что-то случится с Союзами, то должна быть альтернатива на те же массы ПН.

 

Думаю, что хватит про ракеты. Единственное, стоит отметить, что как и в реальности будут существовать конверсионные и специальные легкие и сверхлегкие РН для небольших спутников. Хотя, я думаю, что ничего не мешает освоить в той реальности пакетное выведение сразу нескольких КА одной ракетой.

 

Ну и не планировал я отказываться от Протона. Просто не нашел особо ничего про его модернизации — там дай бог его можно до 30 ПН на НОО разогнать. Когда закончил с Союзами, понял, что детище Челомея уже особо и не нужно. Хотя, его существование все еще можно как-то натянуть — например, дороговизной Н-1 и Н-11 или нежеланием союзников по ОВД рисковать запусками на ракете с букетом двигателей.

 

Единственное что, думаю надо напоследок чиркнуть про космические корабли и т.п. Хотя бы капельку.

Пилотируемые КК и производные

КК 1К — прототип корабля Восток. Также известен как КС - Корабль-Спутник.

КК 2К — прототип Востока и родоначальник Зенитов-Бионов-Фотонов. В этой реальности его официально сделают унифицированной платформой для спутников. Т.е. аппаратов на базе Востока будет больше. Для понимания, последний раз Бионы и Зениты выводили уже в этом веке — в 10е годы. И это был свежий спутник, а не заначка с времен Союза.
КК 3К — Восток. Я думаю, что здесь полностью реализуют программу Восток, а не свернут ее. Просто из-за более высоких темпов постройки кораблей и ракет. Т.е. будет не 6 пилотируемых Востоков, а минимум 13 и максимум — 17. Ага отменили минимум 7 полетов, плюс еще 4 должны были осуществить уже в процессе сворачивания программы.

 

КК 3КВ и 3КД — Восходы. Думаю, что программа полетов также будет выполнена полностью — все 7 пилотируемых экспедиций. И также на их базе сделают унифицированную платформу для спутников, ну или включат в качестве варианта в семейство Востоков.

 

КК 4К. Реального корабля я не нашел. Однако, у нас была программа 5К «Север» — прямой прародитель 7К «Союз». По этой программе существовало 2 варианта реализации обитаемого-спускаемого отсека. Первоначальный являлся сферой от Востока/Восхода, переходящей в цилиндр. Итоговый — родил нам фару Союза.

КК 5К — Север. Фактический предшественник Союза и его конструктивный батя. Уже имеется агрегатный отсек и спускаемый аппарат. Отличие — вместо переходного гермолюка на крыше СА полноценные стыковочные устройства. Вообще, именно 5К является проектом, где появились «Поезда Королёва». Когда он планировал для миссии к Луне выводить кучу аппаратов, стыковаться, а потом лететь таким поездом.

КК 6К. Я также не нашел, но в программе 5К должны были быть танкеры на базе агрегатного отсека корабля 5К с заменой у них СА на запасы топлива. Именно из них должен был собираться поезд позади 5К.

КК 7К — Союз. Первоначально, существовал в рамках проекта «Союз-А-Б-В» или же Союз 7К-9К-11К. Где Союз 7К в итоге родил наш любимый и привычный Союз-ОК и несколько более навороченный Союз-ЛОК. Союз 9К был буксиром. Для тяги к Луне, но я считаю, что его и между орбитами можно будет применять для взаимодействия с спутниками, станциям и прочим. Союз-11К был танкером. Предполагалось, что понадобится 2-3 запуска для заправки 9К топливом. Я предлагаю делать больше Союзов — разных. Не по начинке и типам стыковки. А разнофункциональные модули на базе орбитального модуля, агрегатные отсеки для миссий разной продолжительности и т.д. Да хоть полноценный Паром сделать из обычного Союза или создать на его основе какой-нибудь крупный спутник — хоть тот же телескоп. Тем более, что был Союз, которому на обитаемый отсек ставили телескоп - Орион-2 на Союзе-13. Модульность, короче говоря, и многозадачность.

 

Про КК 9К и 11К я уже сказал.
Еще я знаю про КК 19К и 21К.

КК 19К — составная часть дальнейшего развития Н1-Л3. Корабль 19К состоял из 2 ракетных ступеней и лунного модуля. Сверху крепился 7К-ЛОК.

 

КК 21К — заправщик этого комплекса. И делали его под габариты уже не Союзов, а очень даже Н-1… Там только топлива должно было быть несколько десятков тонн.

Небольшое послесловие

Напоследок, хочу немного чиркануть про реализацию пилотируемой части Лунной Программы. Не будем говорить конкретно про даты и про Гонку. Просто про реализацию. Как показывает современная действительность, «Поезда Королева» имели право на жизнь. Сейчас американцы планируют экспедиции даже по более замороченным схемам. Построение экспедиций исключительно на мощных ракетах возможно, когда ты их печех десятками. Если ты для запуска к Луне надрываешься в постройке ракет с ПН в 140т без какого-либо плана их дальнейшей эксплуатации, то потом будет очень сложно повторить успех.

 

Поэтому, Программа Зонд, в той ее части, что относится к КК 7К-Л1 - будет реализована. Это пилотируемые полеты вокруг Луны. Сами Союзы-Л1 из себя представляли блок Д от Протона, агрегатный отсек от 7К-ОК, спускаемый аппарат от 7К и уникальный модуль этой программы. Вместо бытового отсека, к люку СА был присоединен стыковочный узел. Программа 7К-Л1 была развитием 5К Север, но уже на базе ее наследника.

 

После Л1 пойдет Л3. Сначала, в виде «Поезда Королева». 7К-9К-11К. Единственное отличие, я бы все-таки к 9К не только стыковочный узел поставил, но и бытовой или складской отсек, чтобы увеличить доступный экипажу полезный внутренний объем корабля — им все-таки долго лететь. Ну или применить одноместный лунный модуль именно в этой экспедиции и его крепить вместо дополнительного обитаемого модуля на 9К. Далее в рамках этой программы применят первый двухместный ЛМ.

 

После Л3 пойдет следующая программа. 7К-19К-21К. Ну и т.д. Я сегодня пришел для поверхностного изложения своего бреда, а не для дотошного планирования.

 

На этом, пожалуй, откланяюсь.

Постскриптум.
Статья ранее выкладывалась на Альтернахистори. Для этого сайта я ее несколько переписал, но в процессе копирования текста с сайта на сайт вылезла проблема - сейчас многие считают длинное тире признаком нейронки, а у меня в статье они появились после редактуры от администрации сайта. Я не уверен, что убрал все длинные тире, но вы предупреждены.

 

Изменено 2 часа назад пользователем Межвселенский Хаос