Формирование облика системы воздушного старта ракет-носителей с аэростатической стратосферной платформы

Экономичность

Стартовая масса ракеты меньше, не нужно строить космодром.

Эффективность

Можно повысить число пусков

Универсальность

Возможен старт любой ракеты с любой точки мира.

Проект разработан совместно с АО «Концерн ВКО «Алмаз-Антей»

Преимущества стратосферного старта

На самом деле их очень много, поэтому мы укажем лишь несколько ключевых

Экономичность

Ракета может быть меньше по массе и габаритам (на 30-45%).
Не требуется наземный стартовый комплекс

Эффективность

Можно увеличить частоту пусков при старте с одной точки.
Возможно предоставлять услуги запуска другим странам и компаниям.
Допускается старт любых ракет в любой компоновке.

Эргономичность

Решается проблема транспортировки ракеты от места производства к месту старта - ракету можно забрать сразу с предприятия-изготовителя

Универсальность

Возможен запуск с любой широты на орбиту любого наклонения.
Можно выбирать районы падения.
Почти отсутствуют аэродинамические нагрузки.

Эти преимущества дают возможность предоставлять услугу запуска ракет из стратосферы, так как...

Tilda Publishing

...В мире около 40 стран могут создавать собственные космические аппараты, но не имеют возможности запускать их со своих космодромов

Стратосферный старт может открыть новые возможности для космических программ самых разных стран и компаний!

Сегодня в мире существует ряд проектов по запуску из стратосферы ракет легкого и сверхлегкого классов:

SpaceRyde (Канада)
B2Space (Великобритания)
Zero 2 Infinity (Испания)

Проектов по стратосферному старту ракет-носителей среднего и тяжелого классов не существует.

|
Наша работа на смене - решение полного комплекса инженерно-технических задач, позволяющих получить готовое техническое решение стартовой стратосферной платформы и обосновать его работоспособность, а также экономическую целесообразность

Запуск легких ракет из стратосферы

Мягкая оболочка
Нежесткая конструкция оболочки
Подвес ракеты под углом
Одноразовый аэростат
Наполнение водородом, а не гелием

Максимально простая и дешёвая одноразовая конструкция.

Старт ракет-носителей среднего класса из стратосферы

Универсальная многоразовая конструкция:

старт с высоты ~20 км
вакуумные баллоны
двухслойная наддутая гелием оболочка из сверхпрочного углепластикового волокна
оптимизированная металлическая несущая рама из алюминия и титана
вакуумные насосы для регулировки высоты полета
вертолетные винты для крейсерского хода на высоте 20 км
солнечные панели для получения энергии
сверхъемкие аккумуляторы для работы в ночное время

Стратосферная платформа для старта ракет-носителей среднего класса

Стратосферная платформа состоит из двух баллонов, скрепленных ферменными конструкциями. По центру расположена пусковая платформа с РН, которая транспортируется в горизонтальном положении, а перед запуском переводится в вертикальное. Спереди расположен управляющий мотор с блоком аккумуляторов, а на поверхности баллонов установлены тонкие солнечные панели. Общая длина платформы 990 м, ширина – 220 м.

Расчет траектории ракеты
Для этого расчета мы составили систему дифференциальных уравнений описывающую полет РН. Затем численно проинтегрировали ее в программе MathCAD.

Сначала был рассчитан вывод ракеты «Союз» на орбиту 200 км с массой полезной нагрузки 7 тонн при запуске с уровня моря. Затем мы рассчитали старт с высоты 20 км. В таком случае нам достаточно облегченной двухступенчатой РН массой 207 тонн.

Сравнение РН "Союз" и ракеты при старте из стратосферы

Высота орбиты при старте с аэростата

Расчитанная орбита

Расчет оболочки

Две углетканевых оболочки вместо тяжелых жестких конструкций
Переборки, разделяющие пространство между оболочками на ячейки
Наддув пространства между ячейками гелием
Переборка по всей площади сечения позволила добиться устойчивости конструкции

Процесс производства секций аэростата:

Возводится стальная оправка
Склеивание внутренней оболочки
Монтаж внешней оправки
Склеивание внешней оболочки
Проклейка переборок
Накачивание воздухом
Снятие с оправки

Предполагается, что сборку будет осуществлять завод «Титан 2», а производство крупногабаритных изделий Ижорский завод и «Тяжмаш». Также к изготовлению стратосферной платформы можно привлечь судостроительные и авиастроительные предприятия.

Выбор материалов провели по критерию прочность/плотность

орараоокоак
В среде

Эксплуатация системы

Погрузка ракеты на заводе-изготовителе
Подъем аэростата
Перемещение к месту запуска
Вертикализация ракеты
Запуск
Спуск аэростата

Мы посчитали стоимость материалов, оборудования и производства и получили ориентировочную стоимость создания стратосферной платформы - 164 млрд руб.

Для сравнения:

Строительство космодрома Восточный - 500 млрд руб. (на 2015 год), проект "Морской старт" - 400 млрд. руб.
Одна пусковая площадка на космодроме в Куру - 60 млрд. руб.
Американский авианосец - 2 трлн. руб.

Таким образом, экономическая эффективность проекта выглядит многообещающей.

Инженер

3D-проектировщик

Инженер-конструктор

Илья Галковский

Михаил Пятых

Олег Кривоносов

Наша команда

участники

Егор Кучеренко

Инженер

Константин Деркач

Инженер

к.т.н.

к.т.н., доцент

Ракетомоделист

Щеглов Дмитрий Константинович

Фёдоров Дмитрий Александрович

Шлядинский Александр Геннадиевич

Преподаватели

Студент МГТУ им. Баумана

Васильев Кирилл Александрович

Стажер

Небольшой фотоотчет по нашей работе

Было весело и очень интересно