Многоцелева авиационно-космическа система (МАКС) е проект, който използва метод на въздушен старт с двустепенен комплекс, който се състои от самолет-носител (Ан-225 „Мрия“) и орбитален космически кораб-ракетоплан (космоплан), наречен орбитален самолет. В орбита ракетоплана може да бъде управляван и в безпилотност. В първия случай се слага еднократен външен горивен резервоар. Във вторият – резервоара за гориво и компонентите с гориво и окислител са поставени вътре в ракетоплана. Вариантът на системата позволява и инсталиране на товарна ракета с криогенни компоненти на гориво и окислител.

История Разработването на проекта (код на развитие – 9А-1048) е проведено в НПО „Светкавица“ от началото на 1980-те години под ръководството на Г. Д. Лозино. Пред широката общественост проекта е представен в края на 80-те години. Пълното реализиране на проекта започва с полетни изпитания през 1988 г.

Вместо носител обикновена ракета в проекта се използва свръх тежкият самолет Ан-225; по-точно, на базата на Ан-225 се предполага развитието на нов вариант на Ан-325.

Втората степен може да бъде изпълнена в три варианта: МАКС-OС-NП – базов вариант с пилотиран орбитален самолет (ракетоплан) и еднократен резервоар; МАКС-М – безпилотен транспортен вариант с напълно многократна употреба на орбитален самолет (ракетоплан); МАКС-Т – безпилотен транспортен вариант с еднократна ракета втора степен.

Във варианта с ракетоплана полезният товар на ниска орбита е 7 тона, с еднократна ракетна степен – 18 тона, а на общата система – 275 тона.

Основното предназначение на многоцелевата система е за доставка на товари и екипажи в орбита, в това число и на орбиталните станции. МАКС може да се използва (включително и оперативно поради липсата на обвързване на космодрум и с възможности да стартира в различни посоки) за аварийно спасяване на екипаж, за ремонтно-аварийно-технически документи, научни експерименти, организации на производители в орбита, в граждански и военни цели наземно разузнаване, екологични и космически контрол.

При разработването на проекта е използван опита на НПО „Мълния“ и резултатите от работата по проекта AKC „Спирала“ и експериментален безпилотен орбитален ракетоплан БОР-4. Оформлението на базовия вариант на системата МАКС е близо до тази на системата „Спирала“, само че вместо хиперзвуков се използва обикновен самолет-носител, а вместо ракетни степени се използват двигателите на орбиталния ракетоплан.

Важното предимство на тази система за въздушен старт е липсата на необходимост от космодрум. „Системата е базирана на обикновени летища 1-ви клас, оборудвани с необходими за МАКС средства за презареждане с гориво, за кацането на комплекса и модернизиране на основните съществуващи инструменти на наземния комплекс за управление на космически системи“.

Към предимствата на проекта МАКС може да се добави и по-голямата чистота за околната среда, чрез използване на по-малко токсично гориво с приспособен двигател RD-701 керосин/водород+кислород).

В рамките на инициативните работи на НПО „Мълния“ по проекта са създадени по-малки и в пълен мащаб макети на външния резервоар и технически макети на космоплана. Реализацията на този проект все още е възможен, но при наличието на инвеститори.

Проект „МАКС“ получи златен медал (с отличие) и специална награда на премиер-министъра на Белгия през 1994 г. в Брюксел по време на изложението за изобретения, научни изследвания и индустриални иновации.

Многоцелева авиационно-космическа система МАКС Разработката на Многоцелева авиационно-космическа система MAKS започна, когато космическият кораб на БУРАН все още е във фазата на създаване. Основната цел на проекта MAKС е да се намалят по същество разходите за космически транспортни операции и да се повиши ефективността на системата за изстрелване, благодарение на предимствата на стартирането на мобилността от свръхзвуков самолет. Проектът MAKС се основава на резултатите от проекта СПИРАЛА, експерименталните летателни апарати БОР, както и от много други проучвания, проведени в съответствие с програмата ЕНЕРГИЯ-БУРАН:

• като прототип на носещия самолет (НС) се използва свръхзвуковият самолет АН-225; Първата му задача беше да транспортира орбиталния космически кораб БУРАН и компонентите на ракетата „ЕНЕРГИЯ“;

• на MAKС се предвижда инсталирането на два ракетни трипропелационни двигателя RD-701 на базата на двигател RD-170 от първия етап на ракетно изстрелване ЕНЕРГИЯ;

•термична защита и високотемпературни строителни материали, разработени за БУРАН, след като някои подобрения в нейните характеристики могат да се използват за системата MAKС.

Системата MAKС има два етапа:

• Самолета АН-225;

•космическа степен.

Самолета АН-225 е мобилна платформа за стартиране, осигуряваща космическата степен до дадена начална точка. Използва се и като степен на усилване, осигуряваща оптимални стартови условия за автоматичния апарат да бъде изведен в орбита.

Втората степен има три различни версии: MAKС-OП, MAKС-Т и MAKС-М.

Версията MAKС-OП е орбитален самолет и външен резервоар за гориво

В тази MAKS основна версия вторият етап (фигура 1) се състои от повторно използваема орбитален самолет (OС) и външния горивен резервоар (ВГР). Фигура 1. Втората степен на версия МАКС-ОП

Версията MAKС-OП се използва за изпращане в орбита и възвръщане на Земята на малки и средни товари, както и за извършване на широк спектър от мисии на височини от 200 до 1500 км.

Типичната полетна задача на системата се изпълнява по следния начин:

1. Товарният самолет с инсталирания втори етап излита от летището за бази и лети до начална точка над земната повърхност, където трябва да започне втория етап. Географските координати за изстрелване и азимутът се определят от изискваните параметри на орбита. За ТС обсега му е до 1000 км и тази задача се изпълнява от самолета превозвач, използвайки бордовите запаси от гориво. За по-дълъг период на полет, както и осигуряване на условие за стартиране на втория етап в екваториална орбита, тази задача се изпълнява с презареждане по време на полет на носещия самолет.

2. В началната точка, на около 9 километра надморска височина, самолетът прави предварителна маневра за издърпване, за да осигури оптимална комбинация от параметри на началната траектория за втория етап: ъгъл на надморската височина, скоростта и ъгълът на траекторията. Извършването на маневра преди началото на самолета първоначално по време на плитко спускане увеличава неговата скорост и след това изпълнява маневра на издърпване с нарастващ ъгъл на траекторията и височина на полета. На този етап на полета започва основното ускорение на втората степен започва.

3. Когато се достигне необходим ъгъл на траекторията, започва процесът на разделяне на носещия самолет и втората степен. Състои се от две фази:

• бързо намаляване на нормалното g-натоварване до стойност ny = – 0,6 g, в този момент се започва отделянето на механичните връзки между носещият самолет и втората степен;

• разделянето без сблъсък на товарния самолет и втората степен.

По време на разделянето управлението на товарния самолет и на втората степен осигурява безопасното разстояние между повърхността на носещия самолет и горещата струя на ракетния двигател.

4. След разделянето, втората фаза лети по траекторията на изстрелване, докато самолетът преминава в хоризонтален полет и се връща към базираното летище.

5. Когато втората степен достигне близка орбитална скорост, главните двигатели на ракетоплана спират работа, външният резервоар се отделя орбиталният самолет, спуска се и влиза в плътните слоеве на атмосферата и изгаря там. Инженерната траектория е избрана така, че неизгорелите парчета от горивния резервоар да попаднат в океана.

6. Орбиталният самолет след отделянето от резервоара за гориво стартира орбиталните маневриращи двигатели, постига оперативната орбита и изпълнява основната задача на орбиталния полет.

7. Когато задачите от мисията му приключат, орбиталният самолет изпълнява спускаема маневра посредством орбиталните маневриращи двигатели, влиза в атмосферата и изпълнява атмосферното контролирано спускане и каца на базовото летище.

Основният задвижващ блок на втората степен се състои от два двигателя RD-701 с три пропелатора, произведени от НПО ЕНЕГОМАШ. Те използват следните горивни компоненти: течен водород, течен кислород и керосин. Двигателят RD-701 има два режима, ако се вземе предвид използваното гориво и номиналната мощност:

• Първият режим: водородно-кислородно-керосиново гориво, тяга във вакуум – 200 тона, специфичен импулс – 415 с;

• Вторият режим: водородно-кислородно гориво, тяга във вакуум – 80 тона, специфичен импулс – 460 с.

Основните двигатели са инсталирани в орбиталния самолет и принадлежат към елементи за повторно използване на системата MAKС.

Ефективността на използване на двигателя RD-701 в системата MAKС и други RSTS е показана в статията: Анализ на различни концепции на системите за повторно използване на космически транспорт.

Горивото за главния задвижващ модул се намира във външния горивен резервоар и се осигурява в главните двигатели чрез захранващо свързване. Външният резервоар се състои от три отделни резервоара: в предната част – резервоар за течен водород, в средата – резервоар за течен кислород, а в задната част – резервоар за керосин. Външният резервоар за гориво е фиксиран в орбиталния самолет чрез три мощни конектора с механизъм за пиротехническо разделяне.

Орбиталният самолет МАКС (Фигура 2) има и орбиталната маневрена система (OМС), използвана през орбитален полет и по време на началото на спускането в най-горните атмосферни слоеве. Системата за орбитално манипулиране се състои от два течно горивни орбитални маневрени двигателя и три двигателни единици (носа, ляво и отдясно отзад) на системата за реагиране (СР).

Двата двигателя с OМС с тяга от 3000 кг се използват за елиптично изкачване, орбитални трансфери и отделяне преди спускане.Фигура 2. Орбиталният самолет

СР включва 28 малки течни двигатели с тяга от 2,5 и 40 кг, които осигуряват ъглово управление на орбиталния самолет в зависимост от центъра на тежестта и паралелните движения по време на маневриране при скачване и разкачване в орбита.

Всички двигатели с СР използват гориво без замърсяване: водороден прекис и керосин.

За да се контролира атмосферния полет, орбиталният самолет има аеродинамична форма: елерони, предкрилки и задкрилки, комбинирани с въздушна спирачка.

Товарният отсек (ТО) с гънки се намира в средната част на орбиталната равнина. Гънките се отварят по време на полета на орбита. Изпратените и възвърнатите полезни товари се поставят отсека. Основната пилотирана версия на орбиталния самолет (Фигура 3) има кабина за двупилотен екипаж. Основните размери на орбиталния самолет: дължина – 19,3 метра, размах на крилете – 12,5 метра, височина – 8,6 метра.Фигура 3. Основната версия на пилотирания самолет

Има няколко версии на орбиталния самолет за различни задачи:

• безпилотен самолет (фигура 4) за извеждане на полезни товари, по-тежки от тези за пилотирана версия и за продължителни орбитални полети, включително полети на големи височини;

• другата версия на апарата е за транспортна поддържаща сервизна система (ТПСС) и служи на орбиталните станции и безпилотни платформи, както и за спасителните операции за спасяването на хора в космоса от космически обекти.Фигура 4. Безпилотен орбитален самолет

Има две версии на орбитален апарат за мисиите на TMС. TMС-1 се използва за транспортиране на екипажи и полезни товари във вътрешните модули на орбиталните станции. Те се транспортират в херметезирания модул на орбиталния самолет. За извършване на такива действия товарният отсек е оборудван с докинг станция и втора хермитизирана кабина (Фигура 5).Фигура 5. Орбитален самолет ТМС-1

Апарат за спешно спасяване на космически обекти има подобно оформление. Някои разлики се показват в увеличените резерви на гориво за по-голяма маневреност в орбита.