Energija-Buran

Energija-Buran

Kanderakett Energija ja kosmoselennuk Buran
Organisatsioon	NPO Energija ja NPO Molnia
Stardikompleks	Baikonuri kosmodroom
Mass	2400 tonni

Energija-Buran oli Nõukogude Liidu 1976.–1993. aasta kosmoseprogrammi orbitaaltranspordisüsteem, mis koosnes taaskasutatavast kosmoselennukist Buran (vene keeles Буран 'lumetorm') ja kanderaketist Energija (vene keeles Энергия). Välise disaini poolest sarnanes see Ameerika Ühendriikides loodud süsteemiga Space Shuttle, kuid tehniliselt erines märkimisväärselt. Buran võimaldanuks läkitada Maa-lähedasele orbiidile kuni 10 kosmonauti ja kuni 30 tonni kasulikku lasti. Kosmoselennuk sooritas vaid üheainsa mehitamata kosmoselennu ja jäi ainukeseks kosmoses käinud Nõukogude Liidus toodetud taaskasutatavaks kosmosesõidukiks. Burani kosmoseprogramm tühistati aastal 1993, Nõukogude Liidu lagunemise järel.

Ajalugu

Buran ja An-225 Le Bourget Airshow'l

Energija-Buran ei olnud Nõukogude Liidu esimene kosmoseprogramm, mille raames arendati taaskasutatavat kosmoselennukit. Selline eesmärk püstitati juba 1965. aastal ning juba järgmisel aastal algasid arendustööd. Kosmoselennuki nimeks oli Spiral ja see koosnes kiirenduslennukist ning kosmoselennukist. Kiirenduslennuk oli kosmoselennuki kandjaks ning arendas stardil kiirust kuni 6000 km/h. Kosmoselennuk mahutas ühte pilooti ja mitu kosmos-kosmos tüüpi raketti ning kujutas endast orbitaalhävitajat. 1978. aastaks, kui programm suleti, oli valminud 3 kosmoselennuki katseeksemplari.

1976. aastal avati programm Energija-Buran ja loodi teaduslik-tööstuslik ühing Molnia. Burani peakonstruktor oli Gleb Lozino-Lozinski. 1980. aastal alustati kosmoselennuk Burani katseeksemplaride tootmist. 1982. aastal valmistati neljas süsteemi Spiral kosmoselennuk, mis tegi orbitaallennu ning atmosfääri sisenedes katsetati sellel soojuskaitset tulevase Burani jaoks. 1984. aastaks oli valmis esimene atmosfäärilendudeks mõeldud eksemplar OK-GLI ehk toode 0.02. 1985. aasta lõpus toimetati Baikonuri kosmodroomile toode 1.01, mis oli esimene kosmoselendudeks mõeldud eksemplar. 15. mail 1987 toimus kanderaketi Energija esimene lend, millega viidi orbiidile Polus (orbitaaljaama Skif makett, 77 tonni).

15. novembril 1988 toimus süsteemi Energija-Buran esimene lend, mis oli mehitamata ja täielikult automaatne. Lennu käigus tehti kaks tiiru ümber maa. Lennu kogukestus oli 206 minutit.

1989. aastal paigaldati toode 1.01 lennuki Antonov An-225 kerele ja lennati Le Bourget lennunäitusel. Järgmisel aastal programm peatati ja 1993. aastal programm suleti. Orbitaallennu teinud Buran hävis 12. mail 2002 Baikonuri kosmodroomil, kui koostehalli katus varises tormis.

Põhjused ja vajadus

Kanderakett Energija

• Oli vaja luua uus universaalne üliraske klassi kanderakett, mis võimaldaks viia orbiidile väga raskeid koormaid (100 tonni ja rohkem).
• Selliste koormate all on mõeldud mitte ainult kosmoselennukit Buran, kuid ka orbitaaljaamu ja nende mooduleid.
• Lisaks oli vaja viia orbiidile erinevaid strateegilisi objekte nagu näiteks orbitaalne laserplatvorm Skif (kaal üle 80 tonni).
• Lihtsustada lennud Kuule ja Marsile.
• Saata geostatsionaarsele orbiidile raskemaid satelliite.

Kosmoselennuk Buran

Burani loomisel peeti silmas ainult sõjalisi ülesandeid.

• 1960. aastatel oli USA-l iga aasta keskmine orbiidile viidava koorma kogukaal alla 150 tonni. Programm Space Shuttle võimaldas kuni 25 lendu aastas ja kosmosesüstikuga sai viia madalale orbiidile kuni 25 tonni lasti, mis teeb aasta kohta 625 tonni. USA kosmosesüstikuprogramm pidas silmas ka militaarkasutust.
• Uuringud on näidanud, et USA kosmosesüstik võimaldab orbiidil olles sukelduda atmosfääri, visata all koorma ja tulla orbiidile tagasi. Ei ole välistatud, et koorem võib sisaldada tuumalõhkepead.
• Space Shuttle'i abil oli varem korjatud orbiidilt mittetöötavaid Nõukogude Liidu satelliite. 11. veebruaril 1985. aastal kaotati side orbitaaljaamaga Saljut-7. Mitmed allikad väidavad, et USA valitsus töötas välja plaani, kuidas Space Shuttle'i abil see orbiidilt alla tuua. Enne Sojuz-13 missiooni õnnestus ameeriklastel lennata orbitaaljaama Saljut-7 lähedale ja teha sellest detailsed fotod. Pärast Sojuz-13 missiooni, mille käigus päästeti Saljut-7, sellest plaanist loobuti.

Tehnilised näitajad

Energija-Buran mudel

Kanderakett Energija

• Stardimass: 2400 tonni
• Kandevõime madalale orbiidile: 105 tonni
• Kandevõime geostatsionaarsele orbiidile: 20 tonni
• Kõrgus: 59 meetrit
• Laius (suurim): 16 meetrit

Aste 0 (kiirendid)

• Kiirendite arv: 4
• Tõukejõud merepinna kõrgusel: 29 000 kN
• Tõukejõud vaakumis: 32 000 kN
• Tööaeg: 140 sekundit
• Kütus: raketikütus+hapnik

Aste 1

• Mootorite arv: 4
• Tõukejõud merepinna kõrgusel: 5800 kN
• Tõukejõud vaakumis: 7500 kN
• Tööaeg: 480 sekundit
• Kütus: vesinik+hapnik

kosmoselennuk Buran

• Stardimass: 105 tonni
• Kandevõime orbiidile: 30 tonni
• Kandevõime maandumisel: 16 tonni
• Peamootorite arv: 2
• Meeskond: 0–10
• Lennu kestus: 30 ööpäeva
• Orbiidi kõrgus: 250–1000 km
• Pikkus: 36,37 meetrit
• Laius: 5,5 meetrit
• Tiivaulatus: 23,92 meetrit
• Lastiruumi pikkus: 18,55 meetrit
• Lastiruumi diameeter: 4,7 meetrit
• Termokaitseplaatide arv: umbes 38 600

Erinevus süsteemist Space Shuttle

Sojuz, Space Shuttle ja Energija-Buran

• USA kosmosesüstik stardib koos kütusepaagiga, Buran kanderaketi abil.
• Space Shuttle startimisel moodustavad selle kolm põhimootorit umbes 70% tõukejõust, Burani kaks põhimootorit startimisel ei tööta, töötavad ainult kanderaketi mootorid.
• Space Shuttle'il hävib ainult kütusepaak, Energijal nii kanderakett kui ka kiirendid.
• Energija võimaldab orbiidile saata lasti ilma kosmoselennukita, Space Shuttle'i kütusepaagist selleks ei piisa.
• Buranil on olemas katapult mõlemale piloodile (atmosfääris kasutamiseks).
• Hädaolukorras võib Buran kanderaketist enneaegselt eralduda.
• Burani maandumisel töötavad põhimootorid, mis võimaldavad sooritada mitu maandumiskatset.

Esimene ja viimane lend

Buran lennu kestuseks planeeriti 206 minutit, millega pidi saama tehtud kaks tiiru ümber Maa. Kosmoselennuki lastiruumi paigaldati lisaseadmete plokk (7,2 tonni), mis sisaldas telemeetriaseadmeid ja lisatoidet ning ühtlasi oli ka heaks koormuseks. Esimene lend pidi toimuma 29. oktoobril 1988, kuid 51 sekundit enne starti see katkestati. Lend lükati edasi 15. novembrile 1988. Järgnev tsüklogramm annab põhjaliku ülevaate toimunud lennust.

5.00 tuli tormihoiatus: tuul kuni 20 m/s ja udu nähtavusega 600–1000 meetrit. Kanderaketi korpusel oli 1–2 mm paksune jääkiht. Pärast lühikest nõupidamist otsustati starti mitte katkestada ja tehti muudatused lennuprogrammi.

5.50 lülitati Energija-Buran tarkvaralisele juhtimisele ning 1 minut 16 sekundit enne starti autonoomsele elektritoitele.

6.00.00 toimus start ja 6.00.01.25 registreeriti viimaste kommunikatsioonide lahtiühendamine, selleks ajaks oli transpordisüsteemi kõrgus 20 cm.

6.02.85 eemaldusid null astme kiirendiplokid, kõrgus 53 km, kiirus 1,8 km/s.

6.07.47.80 lülituvad välja esimese astme mootorid ja 06.08.02.80 eemaldus kosmoselennuk kanderaketist, kõrgus 115 km, orbiit −11,2/154,2 km.

06.11.28 lülitusid sisse peamootorid kiirendamiseks, kestus 67 sekundit, impulss 66,7 m/s, orbiit 114/256 km.

06.46.07 lülitusid sisse peamootorid kiirendamiseks, kestus 40 sekundit, impulss 41,7 m/s.

06.46.48 Buran jõudis orbiidile 263/251 km, 51,64°, periood 89,45 minutit.

08.20.07 lülituvad sisse peamootorid pidurdamiseks, kestus 158 sekundit, impulss 162,4 m/s.

08.48:11 ründenurk 38,3°, kõrgus 120 km.

08.51.09 sisenemine atmosfääri, kõrgus 100 km, kiirus 27 330 km/h, algas aerodünaamiline pidurdamine, vahemaa maandumiskompleksini 8270 km.

08.53 90 km kõrgusel katkes side 18 minutiks plasma tekke tagajärjel.

09.11 taastus side maandumiskompleksiga, kõrgus 50 km, kiirus üle 12 300 km/h, maandumiskompleksini 550 km, registreeriti maksimaalsed temperatuurid esiotsas 907 °C ja tiivaservades 924 °C.

09.19 20 km kõrgusel tegi Buran kagust maandumise asemel ootamatu järsu manöövri vasakule, mille järel pöörates tagasi mööda paremat ringjoont alustas maandumist kirdest.

09.24.42 maandumisraja puudutus, kiirus 263 km/h.

09.25.24 täielik peatus, maandumisrajal läbitud 1620 meetrit, kõrvalekalle maandumisraja keskjoonest ainult 5 meetrit vasakule!

Valminud kosmoselennukid

Prototüübid

BTS-002 muuseumis Saksamaal

• BTS-001 / OK-GLI / toode 0.01 – esimene makett, mille abil katsetati õhus transportimist ja aerodünaamilisi omadusi.
• BTS-002 / toode 0.02 – atmosfäärisisesteks lendudeks mõeldud prototüüp, millel oli 4 reaktiivmootorit. Kokku sooritas see 24 lendu, mille käigus katsetati automaatset maandumist ja aerodünaamilisi omadusi.
• OK-KS / toode 0.03 – kasutati katsestendina elektri- ja arvutusseadmetele.
• OK-ML2 / toode 0.04 – makett gabariidi- ja kaalukatseteks
• OK-TVA / toode 0.05 – makett soojus-, vibratsiooni- ja vastupidavuskatseteks.
• OK-TVI / toode 0.06 – makett soojus- ja vaakumkatseteks.
• 8M / toode 0.08 – esiotsamakett katapultistmete katsetamiseks.
• OK-MT / toode 0.15 makett stardieelsete operatsioonide katsetamiseks (näiteks tankimine, paigaldus ja ühendused).

Kosmoselendudeks mõeldud seadmed

Toode 2.01

• Toode 1.01 / Buran – 15. novembril 1988 sooritas lennu kosmosesse automaatrežiimis. 12. mail 2002 hävis koostepaviljoni katuse sissevarisemisel Baikonuril.
• toode 1.02 / Ptitška ('linnuke') – valmis 95–97%, kasutamata, asub koostepaviljonis Baikonuril.
• toode 2.01 / Baikal – valmis 30–50%, asub Žukovski lennujaamas.
• toode 2.02 – valmis 10–20%, programmi sulgemisel 1993. aastal demonteeriti.
• toode 2.03 – alustati koostet, programmi sulgemisel 1993. aastal hävitati.

Eesti NSV osalus programmis

Vändra tootmiskoondises Mistra toodeti kosmoselennukile Buran tulekindlast mineraalsest vildisarnasest materjalist alus(basaltriie), mille külge liimiti keraamilised termokaitseplaadid. Materjal sisaldas räniühenditest kiudu ja materjalile esitatud põhinõue oli kuumenemisel mittepaisumine. Tänu sellele kaotati esimesel lennul alla kümne termokaitseplaadi, samal ajal kui Space Shuttle'il kaotati neid kümnete kaupa.

Eesti NSV osalusest on täpsemalt juttu selles Tartu Tähetorni loengus: https://www.uttv.ee/naita?id=18552 alates 18:47

Vaata ka

• Kosmoselennuk
• Rahvusvaheline kosmosejaam
• Space Shuttle