Buran, lo Space Shuttle Sovietico

Buran, lo Space Shuttle Sovietico.

Cari amici di https://www.commodoreblog.com  oggi Vi parlerò del Buran, lo Space Shuttle Sovietico, che purtroppo ebbe vita breve.
Nel giugno 1974 i Sovietici presero la decisione di avviare i lavori su un sistema spaziale riutilizzabile (MKS) e nell’ottobre 1974 la NPO Energia ricevette la responsabilità del progetto. Il carico utile previsto a quel tempo era di 80 tonnellate. Il sistema spaziale riutilizzabile Energia-Buran (MKS) ebbe le sue origini negli studi di NPO Energia dal 1974 al 1975. Nel 1974 il progetto del veicolo di lancio lunare pesante N1-L3 fu annullato e Glushko fu nominato capo progettista della nuova impresa NPO Energia, sostituendo Mishin.

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Negli USA intanto…

Allo stesso tempo, negli Stati Uniti erano in corso lavori di sviluppo sulla navetta spaziale. Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha pianificato di utilizzare la navetta per una serie di missioni militari. La leadership sovietica, in cerca di parità strategica, desiderò lo sviluppo nell’Unione Sovietica di un veicolo spaziale a equipaggio riutilizzabile con analoghe caratteristiche tattico-tecniche. Gli scienziati missilistici russi studiarono il velivolo americano, ma importanti aspetti furono respinti sulla base dell’analisi e della tecnologia dell’ingegneria Sovietica.

Il Buran paga lo scotto al propellente solido



L’Unione Sovietica in quel periodo non aveva esperienza nella produzione di grandi motori a razzo a propellente solido. In particolare motori a razzo solido segmentati del tipo usato sulla navetta. Glushko ha favorito un veicolo di lancio con booster paralleli a propellente liquido. Questi utilizzerebbero un motore Lox / Kerosene a quattro camere a spinta da 700 tonnellate già in fase di sviluppo. L'elevata pressione della camera riutilizzabile da 230 tonnellate di spinta del motore principale Lox / LH2 sviluppato per lo shuttle era ben al di fuori dell’esperienza ingegneristica nell’Unione Sovietica.

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Tecnologia mai utilizzata

Nessun motore che utilizzava questi propellenti criogenici era mai stato usato nei razzi russi e il più grande motore di questo tipo in fase di sviluppo era la spinta di 40 tonnellate. Glushko credeva che mentre un motore criogenico sovietico di 200 tonnellate di spinta poteva essere sviluppato nel tempo richiesto, sviluppare un motore riutilizzabile sarebbe impossibile a causa della limitata esperienza con i propellenti.

Cambio di progettazione per Buran

Questa conclusione ha portato ad altre importanti decisioni di progettazione. Se fossero stati utilizzati solo motori di consumo, non era necessario ospitarli nel veicolo di rientro per il recupero. Ciò significava che lo stesso orbiter poteva essere spostato dal montaggio laterale dello space shuttle in una posizione sull’asse nella parte superiore del nucleo del razzo.

Il Vulkan

Il risultato fu il Vulkan, un classico del design Sovietico, fasi di richiamo disposte attorno a un veicolo centrale, con il carico utile montato in cima. L’eliminazione dei carichi laterali ha permesso di avere un booster più leggero e uno molto più flessibile. Il veicolo poteva essere personalizzato per una vasta gamma di carichi utili utilizzando da due a otto stadi di richiamo attorno a un nucleo dotato di uno o quattro motori principali modulari.

Buran e le sue configurazioni

Per quanto riguarda il veicolo orbitale con equipaggio stesso erano previste tre diverse configurazioni primarie. La scelta ovvia era una copia aerodinamica diretta della navetta americana. La forma della navetta era stata selezionata dalla NASA e dall’aeronautica americana solo dopo un’attenta analisi di oltre 64 configurazioni alternative dal 1968 al 1972. Era vantaggioso per gli ingegneri sovietici trarre vantaggio da questa enorme quantità di lavoro.

Ok del governo

Il decreto governativo 132-51 che autorizza a lo sviluppo del sistema Energia-Buran è stato emesso il 12 febbraio 1976 con il titolo “Sullo sviluppo di un MKS (sistema spaziale riutilizzabile). Era composto da stadi missilistici, aeromobili orbiter, rimorchiatore interorbitale, sistemi di guida, strutture di lancio e atterraggio, strutture di assemblaggio e riparazione e altre strutture associate. Questo con l’obiettivo di posizionare in orbita un carico utile di 30 tonnellate e restituire un carico utile di 20 tonnellate.



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Specifica TTZ, nome in codice Buran

Il Ministero della Difesa è stato nominato Program Manager, con NPO Energia come appaltatore principale. La specifica militare ufficiale (TTZ) è stata rilasciata contemporaneamente con il nome in codice Buran. Una dichiarazione del Presidio del 18 dicembre 1976 indirizzava la cooperazione tra tutti gli studiosi interessati, la ricerca e l’organizzazione delle fabbriche nella realizzazione del progetto.

Chi prese parte al progetto

Capo Costruttore di NPO Energia è stato Sadovskiy. Il capo progettista del veicolo di lancio era Kolyako e per l’orbiter Tsybin. L’NPO Yuzhnoye in Ucraina avrebbe costruito i razzi potenziatori. Mentre NPO Energia avrebbe costruito i motori di richiamo, i principali motori Lox / LH2 sarebbero costruiti da Kosberg. Chelomei e MiG dovevano continuare, a un livello modesto, a progettare e testare i loro aerei spaziali più piccoli LKS e Spiral come backup.

Specifiche militari

Le specifiche dei militari Sovietici stabilivano requisiti leggermente superiori a quelli previsti per lo shuttle americano. Richiedevano che l’orbiter denominato OK eseguisse quanto segue:
ricerche su questioni di interesse per l’esercito, la scienza e l’economia nazionale.
Ricerca militare applicata ed esperimenti usando complessi spaziali di grandi dimensioni.
Consegna in orbita e ritorno a terra di veicoli spaziali, cosmonauti e forniture.
Consegna di 30 tonnellate di carico utile a 200 km, un’orbita di inclinazione di 50,7 gradi, seguita da sette giorni di operazioni orbitali e ritorno di 20 tonnellate di carico utile a terra.

Sfruttare lo shuttle per buran

Sfruttare la tecnologia sviluppata per la navetta spaziale americana al fine di migliorare la capacità della tecnologia spaziale Sovietica.
La scelta di renderlo simile nella forma aerodinamica della navetta spaziale americana, è stata scelta come configurazione dell’ orbiter l’11 giugno 1976 e la società MiG è stata selezionata come subappaltatore per costruire l’orbiter. A tale scopo MiG ha creato un nuovo ufficio di progettazione, con Lozino-Lozinskiy come capo designer. Sono stati condotti test in galleria del vento su una vasta gamma di possibili arrangiamenti di stadi missilistici e posizioni dell’ orbiter.

Molti i test di configurazione

I motori principali sono rimasti nel veicolo principale. I booster liquidi furono mantenuti, ma ridotti a quattro in numero. Dopo essere stato nuovamente sollecitato per i carichi di lancio laterali, il veicolo di lancio di Energia risultante aveva la metà della massa di sollevamento e del carico utile del Vulkan. Ciò era sufficiente per trasportare il Buran con il suo carico utile interno richiesto di 30 tonnellate.

Lancio in scala e ritardi

Nel 1979 il modello in scala del veicolo di lancio fu consegnato a Baikonur per vari test. I continui problemi di sviluppo con i razzi ausiliari hanno portato a un cambio di gestione a Yuzhnoye nel gennaio 1982. A questo punto il progetto era in ritardo di parecchi anni. Il primo volo, inizialmente previsto nel 1983, era ovviamente impossibile. Sempre nel 1982 il velivolo da trasporto 3M-T fu completato e iniziò la consegna di serbatoi di propellente a blocchi centrali ed elementi strutturali per la costruzione di un modello realistico del booster. Nel dicembre 1982 fu completato il modello 4M Energia, che portò a test dinamici / verticali / di carico tra maggio e ottobre 1983.

Primo e unico lancio orbitale del buran

Solamente nel 1988, il 15 novembre, avvenne il primo e unico volo orbitale, senza equipaggio, di una navetta completa a grandezza naturale. Il lancio avvenne alle ore 03:00:00 UTC DAL COSMODROMO DI Bajkonur (Attuale Kazakhstan). La sequenza di lancio automatizzata ha funzionato come specificato e il razzo Energia ha portato il veicolo in un'orbita temporanea prima che l'orbiter si separasse come programmato. Dopo essersi spinto su un'orbita più alta e aver completato due orbite attorno alla Terra, i motori ODU (russo: объединённая двигательная установка, sistema di propulsione combinato) si spensero automaticamente per iniziare la discesa nell'atmosfera, tornare al sito di lancio e atterrare in orizzontale su un pista.

Atterraggio

Dopo aver effettuato un approccio automatizzato al sito 251 (noto come Yubileyniy ), Buran è atterrato alle 06:24:42 UTC e si è fermato alle 06:25:24, circa 206 minuti dopo lancio. Nonostante una velocità del vento laterale di 61,2 chilometri orari (38,0 mph), Buran è atterrato a soli 3 metri (9,8 piedi) lateralmente e 10 metri (33 piedi) longitudinalmente dal punto stabilito. Fu il primo aereo spaziale a eseguire un volo senza equipaggio, compreso l'atterraggio in modalità completamente automatica. In seguito fu scoperto che Buran aveva perso solo otto delle sue 38.000 tessere termiche nel corso del suo volo.

Buran, il più costoso programma spaziale Sovietico

Il Buran fu il più costoso programma spaziale dell’Unione Sovietica. Nel progetto furono impiegate più di 1 milione di persone in 1286 enti e aziende per un costo totale del progetto che si stima in circa 16,4 miliardi di rubli. Nel 1992, la dissoluzione dell’Unione Sovietica causò la cancellazione del programma Buran e le navette allora in fase di assemblaggio vennero smantellate o semplicemente abbandonate. Il 12 maggio 2002 il crollo del soffitto dell’hangar a Bajkonur causò la distruzione dell’unica navetta completa esistente. L’unico esemplare di Buran rimasto quasi integro è il Buran 1.02, attualmente ricoverato a Bajkonur. Sono poi tuttora conservati diversi veicoli di prova, tra cui il tester statico OK-TVA, esposto nel parco fieristico VDNCh a Mosca, e il tester aereo OK-GLI, oggi al museo dello spazio di Spira, presso Francoforte sul Meno

Principali differenze tra i Buran Sovietici e gli Space Shuttle Americani.

Il Buran venne progettato per effettuare voli sia con equipaggio a bordo, sia senza, in maniera del tutto automatizzata, cosa che non era prevista negli Space Shuttle della NASA ed era in grado di portare in orbita 30 tonnellate di materiale (potendone riportare a terra 25)contro i 25 dello Shuttle 25 (15 riportabili a terra). Il razzo Energia era completamente riutilizzabile e non era rivestito in schiuma (il cui distacco provocò il disastro dello Shuttle Columbia). I booster non erano costruiti in sezioni (rendendo impossibile un incidente analogo a quello del Challenger), tuttavia il propellente liquido usato per i booster rendeva più complesso la preparazione al volo. I motori RD-170 dei booster utilizzavano ossigeno liquido e cherosene, analogamente ai motori F-1 del razzo lunare Saturn V. Rispetto a questi avevano una potenza e un’efficienza superiore. I Booster utilizzati erano 4.

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Progettato per trasporto orizzontale

A differenza dello Shuttle NASA, il Buran era progettato per essere trasportato alla rampa di lancio in posizione orizzontale su speciali vagoni ferroviari, per poi essere posto in posizione verticale presso il luogo del lancio. Ciò garantiva un più rapido trasporto rispetto allo Space Shuttle, che veniva trasportato in posizione verticale e avanzava molto lentamente.

Dati tecnici del Buran

Analisi dei pesi

Massa totale della struttura : 42 t / Massa sistemi funzionali e di propulsione: 33 t / Massa del propulsore principale: 14.2 t / Massimo carico: 30 t / Massimo peso al decollo: 105 t

Dimensioni

Lunghezza: 36.37 m
Apertura alare: 23.92 m
Altezza: 16.35 m
Lunghezza del vano di carico: 18.55 m
Diametro del vano di carico: 4.65 m

Propulsione

Potenza totale dei motori orbitali: 17.6 t
Impulso specifico dei motori orbitali: 362 s
Impulso totale di manovra: 5 kg-sec
Potenza totale del sistema di controllo a reazione: 14.87 t
Impulso specifico RCS medio: 275-295 s
Carico massimo di propellente: 14.5 t

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