Posilovací raketa

z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Přejít na navigaci Přejít na hledání

Start za vozidlo (LV), prostor i nosných prostředků (ILV), je raketa navržen tak, aby zahájila užitečné zatížení do vesmíru[1] .

Někdy se termín „nosná raketa“ používá v rozšířeném významu: raketa navržená tak, aby dopravila užitečné zatížení do daného bodu (do vesmíru nebo do vzdálené oblasti Země ) - například umělé satelity Země , kosmické lodě , jaderné a jiné -jaderné hlavice . V této interpretaci termín „nosná raketa“ kombinuje termíny „vesmírná raketa“ (ILV) a „ mezikontinentální balistická střela “.

Klasifikace

Na rozdíl od některých horizontálně vypuštěných leteckých systémů (AKS) používají nosné rakety svislý a (mnohem méně často) letecký start .

Počet kroků

Do dnešního dne nebyla vytvořena žádná jednostupňová nosná raketa dodávající užitečné zatížení do vesmíru, přestože existují projekty různého stupně vývoje ( KORONA , HEAT-1X a další). V některých případech může být jednostupňová raketa klasifikována jako mající jako první stupeň leteckého dopravce nebo jako taková používající akcelerátory. Mezi balistickými raketami schopnými dosáhnout vesmíru je mnoho jednostupňových, včetně první balistické střely „ V-2[2] ; žádný z nich však není schopen vstoupit na oběžnou dráhu umělé zemské družice.

Umístění schodů (rozložení)

Konstrukce nosných raket může být následující:

  • podélné uspořádání (tandem), ve kterém jsou stupně umístěny jeden po druhém a pracují střídavě za letu ( nosné rakety Zenit-2 , Proton , Delta-4 );
  • paralelní uspořádání (dávka), ve kterém několik jednotek umístěných paralelně a patřících do různých stupňů pracuje současně za letu (nosná raketa Sojuz );
    • podmíněné uspořádání balíčku (takzvané jedno a půlstupňové schéma), ve kterém jsou pro všechny stupně použity společné palivové nádrže , z nichž jsou napájeny spouštěcí a udržovací motory, které startují a pracují současně, ale pouze se resetují po dokončení startovací motory;
    • rozložení chřestu (termín vytvořil letecký inženýr Ed Keith, jeden z tvůrců tohoto rozložení), který používá čerpadla, která přenášejí palivo z bočních stupňů do centrálního stupně. Toto schéma bylo použito v počátečním návrhu nosné rakety Falcon Heavy , která byla později opuštěna kvůli složitosti technické implementace schématu.

Použité motory

Jako hnací motory lze použít následující:

Užitečná hmotnost

Klasifikace raket podle hmotnosti užitečného zatížení (LO), vypuštěných na nízkou referenční oběžnou dráhu (LEO), se mění s vývojem technologie a je dosti svévolná[1][3] :

Posilovací třída Užitečná hmotnost na LEO
podle TSB[4] od BDT[5] NASA[6]
Světlo do 500 kg až 5 t až 2 t
Průměrný
0,5-10 t 5-20 t 2–20 t
Těžký 10-100 t 20-100 t 20-50 t
Super těžké přes 100 t přes 100 t přes 50 t

Někdy se také rozlišuje ultralehká třída nosných raket, která je schopna dopravit do LEO užitečné zatížení o hmotnosti až 500 kilogramů [7] .

Znovu použít

Nejrozšířenější jsou jednostupňové vícestupňové rakety paketových i podélných schémat. Jednorázové rakety jsou vysoce spolehlivé díky maximálnímu zjednodušení všech prvků. Mělo by být objasněno, že jednostupňová raketa, aby dosáhla orbitální rychlosti, teoreticky musí mít konečnou hmotnost nejvýše 7–10% počáteční, což i při stávajících technologiích ztěžuje jejich implementaci a ekonomicky neúčinné kvůli nízké hmotnosti užitečného zatížení. V historii světové kosmonautiky jednostupňové nosné rakety prakticky nevznikaly -docházelo pouze k takzvaným jedenapůlstupňovým úpravám (například americká nosná raketa Atlas s vybitými přídavnými startovacími motory). Přítomnost několika stupňů může výrazně zvýšit poměr hmotnosti odebraného užitečného zatížení k počáteční hmotnosti rakety. Vícestupňové rakety zároveň vyžadují odcizení území pro pád mezistupňů.

Vzhledem k potřebě používat vysoce účinné komplexní technologie (především v oblasti pohonných systémů a tepelné ochrany) dosud neexistují zcela opakovaně použitelné nosné rakety, a to navzdory neustálému zájmu o tuto technologii a pravidelnému otevírání projektů pro vývoj opakovaně použitelných nosných raket (pro období 1990-2000s-například ROTON, Kistler K-1, AKC VentureStar atd.). Částečně opakovaně použitelné byly široce používaný americký opakovaně použitelný vesmírný transportní systém (MTKS) - AKS Space Shuttle (raketoplán) a sovětský program MTKS Energy - Buran , vyvinutý, ale nikdy nepoužitý v aplikované praxi, stejně jako řada nerealizovaných bývalých (např. , „ Spiral “, MAKS a další AKS) a nově vyvinuté (například „ Baikal-Angara “) projekty. Navzdory očekávání nebyl raketoplán schopen snížit náklady na dodání nákladu na oběžnou dráhu; kromě toho se posádkové MTKS vyznačují složitou a dlouhou fází přípravy před spuštěním (kvůli zvýšeným požadavkům na spolehlivost a bezpečnost za přítomnosti posádky).

Částečně opakovaně použitelná (první stupeň a kužel nosu) je nosná raketa Falcon 9 . První stupeň této nosné rakety lze použít až 10krát nebo vícekrát s minimální údržbou mezisvětla[8][9] . V květnu 2021 dosahuje praktická doba letu kroků 10krát ( B1051 ) a minimální interval letu je 27 dní ( B1058-7 , B1060-5 ).

Lidská přítomnost

Střely pro lety s posádkou musí mít větší spolehlivost (mají také nainstalovaný nouzový záchranný systém ), jejich přípustné přetížení je omezené (obvykle ne více než 3 - 4,5 g ). Přitom samotná nosná raketa je plně automatický systém, který vypouští aparát (kosmickou loď) s lidmi na palubě do vesmíru, mohou to být piloti schopní přímého ovládání lodi, specialisté (inženýři, výzkumníci, lékaři), vesmírní turisté .

Dějiny

Poštovní obálka věnovaná prvnímu vypuštění kosmické lodi na Měsíc na světě

10. května 1897 K. E. Tsiolkovsky v rukopise „Rocket“ zkoumá řadu problémů proudového pohonu, kde určuje rychlost, kterou letadlo vyvíjí pod vlivem tahu raketového motoru, beze změny směru, v nepřítomnosti všech jiné síly; konečná závislost byla pojmenována „ Tsiolkovského formule “ (článek byl publikován v časopise „Scientific Review“ v roce 1903).

V roce 1903 vydal K. E. Tsiolkovsky svou práci „Průzkum světových prostorů proudovými zařízeními“ - první na světě, věnovanou teoretickému zdůvodnění možnosti meziplanetárních letů pomocí proudového letadla - „raketa“. V letech 1911-1912 byla vydána druhá část této práce, v roce 1914 - dodatek. K.E. Tsiolkovsky a nezávisle na něm páry F.A. atd.).

Prvním teoretickým projektem nosné rakety byla Lunární raketa navržená Britskou meziplanetární společností v roce 1939. Projekt byl pokusem vyvinout nosnou raketu schopnou doručit užitečné zatížení na Měsíc, založenou pouze na technologiích existujících ve třicátých letech minulého století, to znamená, že to byl první projekt vesmírné rakety, který neměl fantastické předpoklady. S ohledem na vypuknutí druhé světové války byly práce na projektu přerušeny a neměly významný dopad na historii astronautiky [10] .

První skutečnou nosnou raketou na světě, která v roce 1957 dopravila náklad ( umělá družice Země č. 1 ) na oběžnou dráhu, byla sovětská R-7 („Sputnik“) . Dále se SSSR a USA a poté několik dalších zemí staly takzvanými „ vesmírnými mocnostmi “ a začaly používat vlastní nosné rakety. SSSR a USA a mnohem později také Čína vytvořily nosnou raketu pro lety s posádkou.

V současné době mohou mezi raketami státních vesmírných agentur dodávat největší užitečné zatížení následující nosné rakety: ruská nosná raketa Proton-M , americká nosná raketa Delta-IV Heavy a evropská těžká nosná raketa Ariane-5 . Umožňují výstup na nízkou oběžnou dráhu Země (200 km), užitečné zatížení 21 - 25 tun pro GAP - 6–10 tun a GSO - až 3–6 tun [11] . Nejsilnější podporovanou raketou v provozu je však Falcon Heavy od soukromé společnosti SpaceX, super těžká raketa (podle americké klasifikace), schopná vypustit až 64 tun na oběžnou dráhu Země a až 27 tun na GPO.

V minulosti byly (v rámci projektů přistání muže na Měsíci) vytvořeny výkonnější supertěžké nosné rakety, například americká nosná raketa Saturn-5 a sovětská nosná raketa N-1 , jakož i , později sovětská Energie ... V současné době se ale nepoužívají. Přiměřeně silným raketovým systémem byl Američan MTKSSpace Shuttle “, který by mohl být považován za super těžkou nosnou raketu pro vypuštění vesmírné lodi s lidskou posádkou o hmotnosti 100 tun nebo jako těžkou nosnou raketu pro vypouštění dalších užitečných nákladů na LEO (až 20–30 tun, v závislosti na oběžné dráze) ). Raketoplán byl současně druhým stupněm opakovaně použitelného vesmírného systému, který mohl být použit pouze s jeho účastí - na rozdíl od sovětského analogu MTKS Energia -Buran.

Navržené super těžké nosné rakety

V rámci projektu Artemis vyvíjí vesmírná agentura NASA SLS (kosmický startovací systém), s jehož pomocí budou obnoveny lety s posádkou na Měsíc a bude vybudována měsíční základna [12] . Tato nosná raketa bude muset být schopna dodat náklad od 95 do 131,5 tun na nízkou referenční oběžnou dráhu . První spuštění SLS bez posádky je naplánováno na 3. listopadu 2021. 3. května 2021 NASA objasnila, že kvůli rizikovému faktoru může být start odložen na začátek března 2022 [13] .

Třetím super těžkým nosičem v Rusku může být Yenisei třídy LV, jehož podrobný harmonogram vytvoření byl podepsán na začátku ledna 2019. Stavba infrastruktury pro raketu začne v roce 2026, první let je naplánován na rok 2028 z kosmodromu Vostočnyj . Nová ruská super těžká nosná raketa vynese více než 70 tun nákladu na oběžnou dráhu Země a zajistí lety do hlubokého vesmíru [14] .

viz také

Poznámky

  1. TSB 1 2 , 1975 .
  2. Dornberger, 2004 .
  3. Gorkin, 2006 .
  4. TSB, 1975 : „R.-N. lze zhruba rozdělit na stopu. třídy: lehké (do 500 kg), střední (do 10 tun), těžké (do 100 tun), super těžké (nad 100 tun). “
  5. BRE : „LV se dělí na lehké (až 5 tun, například Cosmos, Vega), střední (5–20 tun, Sojuz, Zenit), těžké (20–100 tun, Proton -M“, „Arian- 5 "), superheavy (nad 100 t," N-1 "," Energy ")".
  6. McConnaughey .
  7. Klyushnikov V. Yu. Ultralehké nosné rakety: výklenek na trhu služeb startu a slibné projekty. Část 1 (rusky) // Aerospace sphere: journal. - 2019. - 5. září ( č. 3 ). - S. 58-71 . - ISSN 2587-7992 . - doi : 10,30981 / 2587-7992-2019-100-3-58-71 .
  8. Musk si pro SpaceX představuje náhled na rušný rok dopředu .
  9. Blok 5 Phone Presser .
  10. BIS Lunar Lander .
  11. GKNPT pojmenované po M. V. Khrunichevovi .
  12. NASA .
  13. www.nasaspaceflight.com .
  14. Super těžká ruská raketa dostala jméno Jenisej .

Literatura

Odkazy

V Rusku:

V angličtině: