Vehicul de lansare

Un vehicul de lansare ( RN ), de asemenea o rachetă spațială ( RKN ) este o rachetă concepută pentru a lansa o sarcină utilă în spațiul cosmic [1] .

Uneori, termenul „amplificator” este folosit într-un sens extins: o rachetă concepută pentru a livra o sarcină utilă într-un anumit punct (în spațiu sau într-o regiune îndepărtată a Pământului ) - de exemplu, sateliți artificiali Pământeni , nave spațiale , nucleare și non- focoase nucleare . În această interpretare, termenul „vehicul de lansare” combină termenii „rachetă spațială” (RKN) și „ rachetă balistică intercontinentală ”.

Clasificare

Spre deosebire de unele sisteme aerospațiale lansate orizontal (AKS), vehiculele de lansare folosesc un tip de lansare verticală și (mult mai rar) lansare aeriană .

Numărul de pași

Vehiculele de lansare cu o singură etapă care transportă încărcături utile în spațiu nu au fost încă create, deși există proiecte de diferite grade de dezvoltare (" KORONA ", HEAT-1X și altele). În unele cazuri, o rachetă care are un transportator aerian ca primă etapă sau folosește boosters ca atare poate fi clasificată ca o rachetă cu o singură etapă. Printre rachetele balistice capabile să ajungă în spațiul cosmic, există multe rachete cu o singură etapă, inclusiv prima rachetă balistică V-2 [2] ; cu toate acestea, niciunul dintre ei nu este capabil să intre pe orbita unui satelit artificial al Pământului.

Locația pașilor (aspect)

Proiectarea vehiculelor de lansare poate fi după cum urmează:

• layout longitudinal (tandem), în care etapele sunt amplasate una după alta și funcționează în zbor pe rând (LV " Zenith-2 ", " Proton ", " Delta-4 ");
• layout paralel (pachet), în care mai multe blocuri situate în paralel și aparținând unor etape diferite funcționează simultan în zbor ( vehicul de lansare Soyuz );
  • aspectul pachetului condiționat (așa-numita schemă cu o etapă și jumătate), care utilizează rezervoare comune de combustibil pentru toate etapele, de la care motoarele de pornire și de susținere sunt alimentate, pornind și funcționând simultan, numai că sunt resetate la finalizarea pornirea motoarelor;
  • aspectul „sparagus” (termen inventat de inginerul aerospațial Ed Keith, unul dintre creatorii acestui aspect), care folosește pompe pentru a pompa combustibil de la etapele laterale la scena centrală. Această schemă a fost utilizată în designul original al vehiculului de lansare Falcon Heavy , care a fost ulterior abandonat din cauza complexității implementării tehnice a schemei.

Motoare folosite

Ca motoare de marș pot fi utilizate:

• motoare rachete lichide ;
• motoare rachete solide ;
• diferite combinații la diferite niveluri.

Masa sarcinii utile

Clasificarea rachetelor după masa sarcinii utile (PN) lansate pe o orbită joasă de referință (LEO) se modifică odată cu dezvoltarea tehnologiei și este destul de arbitrară [1] [3] :

De asemenea, se distinge uneori o clasă ultra-uşoară de vehicule de lansare, capabile să livreze o sarcină utilă cu o greutate de până la 500 de kilograme la LEO [7] .

Reutilizați

Cele mai răspândite sunt rachetele de unică folosință în mai multe etape, atât cu scheme de lot, cât și longitudinale. Rachetele de unică folosință sunt foarte fiabile datorită simplificării maxime a tuturor elementelor. Trebuie clarificat faptul că, pentru a atinge viteza orbitală, o rachetă cu o singură etapă trebuie, teoretic, să aibă o masă finală de cel mult 7–10% din masa de pornire, ceea ce, chiar și cu tehnologiile existente, le face dificil de implementat. si ineficient din punct de vedere economic datorita masei reduse a sarcinii utile. În istoria cosmonauticii mondiale, vehiculele de lansare cu o singură etapă practic nu au fost create - au existat doar așa-numitele modificări într- o etapă și jumătate (de exemplu, vehiculul de lansare american Atlas cu motoare de pornire suplimentare). Prezența mai multor etape vă permite să creșteți semnificativ raportul dintre masa sarcinii utile de ieșire și masa inițială a rachetei. În același timp, rachetele cu mai multe etape necesită înstrăinarea teritoriilor pentru căderea etapelor intermediare.

Datorită necesității de a utiliza tehnologii complexe de înaltă eficiență (în primul rând în domeniul sistemelor de propulsie și protecție termică), vehiculele de lansare complet reutilizabile nu există încă, în ciuda interesului constant pentru această tehnologie și deschiderea periodică a proiectelor de dezvoltare a vehiculelor de lansare reutilizabile. (pentru perioada 1990-2000 - cum ar fi ROTON, Kistler K-1, AKS VentureStar etc.). Reutilizabil parțial a fost sistemul american de transport spațial reutilizabil (MTKS)-AKS „Spacial Shuttle ” („Space Shuttle”) și programul sovietic MTKS „ Energie - Buran ”, dezvoltat, dar niciodată utilizat în practica aplicată, precum și un numărul de proiecte anterioare nerealizate (de exemplu, " Spiral ", MAKS și alte AKS) și nou dezvoltate (de exemplu, " Baikal-Angara "). Contrar așteptărilor, naveta spațială nu a reușit să reducă costul livrării mărfurilor pe orbită; în plus, MTKS cu echipaj uman se caracterizează printr-o etapă complexă și lungă de pregătire înainte de lansare (datorită cerințelor crescute de fiabilitate și siguranță în prezența unui echipaj).

Reutilizabil parțial (prima treaptă și carenarea nasului) este vehiculul de lansare Falcon 9 . Prima etapă a acestui vehicul de lansare poate fi utilizată de până la 10 sau mai multe ori cu întreținere minimă între zbor [8] [9] . Din octombrie 2022, timpul de zbor practic al etapei ajunge la 14 ori ( B1058 , B1060 ), iar intervalul minim de zbor este de 21 de zile ( B1062-6 ).

Prezența umană

Rachetele pentru zborurile cu echipaj ar trebui să fie mai fiabile (au instalat și un sistem de salvare în caz de urgență ), supraîncărcările permise pentru ele sunt limitate (de obicei nu mai mult de 3 - 4,5  g ). În același timp, vehiculul de lansare în sine este un sistem complet automat care lansează un aparat (navă spațială) în spațiul cosmic cu oameni la bord, aceștia pot fi piloți capabili de control direct al navei, specialiști (ingineri, cercetători, medici), turişti spaţiali .

Istorie

Propulsiunea cu reacție a fost folosită de omenire încă din Evul Mediu, în armele de rachete : în China - din secolul al XIII-lea, în India - din secolul al XVIII-lea ( rachete Mysore , primele rachete cu carcasă metalică). Cu toate acestea, vitezele acestor rachete au fost mult mai mici decât cele ale primelor spațiale.

10 mai 1897 K. E. Tsiolkovsky în manuscrisul „Rocket” explorează o serie de probleme ale propulsiei cu reacție, unde determină viteza pe care o dezvoltă o aeronavă sub influența unei forțe a unui motor de rachetă, neschimbată în direcție, în absența tuturor alte forțe; dependența finală a fost numită „ formula Tsiolkovsky ” (articolul a fost publicat în revista „Scientific Review” în 1903).

În 1903, K. E. Tsiolkovsky a publicat lucrarea „Investigarea spațiilor mondiale cu instrumente cu reacție” - prima din lume dedicată fundamentarii teoretice a posibilității zborurilor interplanetare folosind un avion cu reacție - „racheta”. În 1911-1912 a fost publicată a doua parte a acestei lucrări, în 1914 o completare. K. E. Tsiolkovsky și, independent de el, F. A. Zander , au ajuns la concluzia că zborurile spațiale sunt posibile folosind surse de energie deja cunoscute și au indicat scheme practice pentru implementarea lor (forma unei rachete, principiile răcirii motorului, utilizarea lichidului). gaze ca combustibil).cupluri etc.).

Primul design teoretic pentru un vehicul de lansare a fost „ Racheta lunară ”, proiectat de Societatea Interplanetară Britanică în 1939. Proiectul a fost o încercare de a dezvolta un vehicul de lansare capabil să livreze o sarcină utilă pe Lună, bazat exclusiv pe tehnologiile existente în anii 1930, adică a fost primul proiect de rachetă spațială care nu avea ipoteze fantastice. Din cauza izbucnirii celui de-al Doilea Război Mondial, lucrările la proiect au fost întrerupte și nu a avut un impact semnificativ asupra istoriei astronauticii [10] .

Primul vehicul de lansare real din lume care a livrat o sarcină utilă (" Sputnik-1 ") pe orbită în 1957 a fost R-7 sovietic ("Sputnik") . În plus , URSS și SUA și apoi alte câteva țări au devenit așa-numitele „ puteri spațiale ”, începând să-și folosească propriile vehicule de lansare. URSS și SUA, și mult mai târziu și China , au creat un vehicul de lansare pentru zborurile cu echipaj.

În prezent, dintre rachetele agențiilor spațiale de stat, următoarele vehicule de lansare pot transporta cea mai mare încărcătură utilă: vehiculul de lansare rusesc Proton-M , vehiculul de lansare american Delta-IV Heavy și vehiculul de lansare de clasă grea europeană Ariane-5 . Acestea fac posibilă lansarea a 21-25 de tone de sarcină utilă pe orbita joasă a Pământului ( 200 km ) ,  6-10 tone în GPO și  până la 3-6 tone în GSO [11] . Cu toate acestea, cel mai puternic vehicul de lansare aflat în funcțiune este Falcon Heavy de la compania privată SpaceX, o rachetă de clasă super-grea (conform clasificării americane), capabilă să lanseze până la 64 de tone pe orbita joasă a Pământului și până la 27 de tone. în GPO.

În trecut, au fost create vehicule de lansare super-grele mai puternice (ca parte a proiectelor de aterizare a unui om pe Lună), cum ar fi vehiculul de lansare american Saturn-5 și vehiculul de lansare sovietic N-1 , precum și, mai târziu , Energia sovietică . Dar nu sunt în uz momentan. Un sistem de rachete puternic pe măsură a fost naveta spațială americană MTKS , care ar putea fi considerată ca un vehicul de lansare de clasă super-grea pentru lansarea unei nave spațiale cu echipaj cu o masă de 100 de tone sau ca un vehicul de lansare de clasă grea pentru lansarea altor încărcături utile (până la 20-30 de tone, în funcție de orbită). În același timp, naveta spațială a fost a doua etapă a sistemului spațial reutilizabil, care putea fi folosit doar cu participarea sa - spre deosebire de analogul sovietic al MTKS Energia-Buran .

Vehicule de lansare supergrele proiectate

În cadrul proiectului Artemis , agenția spațială NASA dezvoltă SLS (sistemul de lansare spațială), cu ajutorul căruia vor fi reluate zborurile cu echipaj cu echipaj către Lună și va fi construită o bază lunară [12] . Acest vehicul de lansare va trebui să poată livra mărfuri de la 95 la 131,5 tone pe o orbită de referință joasă . Prima lansare fără pilot cu misiunea Artemis-1 este programată nu mai devreme de mai 2022 [13] , iar prima lansare cu echipaj personal Artemis-2 este programată pentru 2023 [14] .

Al treilea vehicul de lansare de clasă super-grea din Rusia poate fi vehiculul de lansare din clasa Yenisei , un program detaliat pentru crearea căruia a fost semnat la începutul lunii ianuarie 2019. Construcția infrastructurii pentru rachetă va începe în 2026, primul zbor este programat pentru 2028 de la cosmodromul Vostochny . Noul vehicul de lansare super-greu rusesc va lansa peste 70 de tone de marfă pe orbita terestră joasă și va asigura zboruri în spațiul adânc [15] .

Vezi și

• Vehicul de lansare reutilizabil
• Lista vehiculelor de lansare
• Cronologia primelor lansări în spațiu pe țară

Note

1. ↑ 1 2 TSB, 1975 .
2. ↑ Dornberger, 2004 .
3. ↑ Gorkin, 2006 .
4. ↑ TSB, 1975 : „R.-n. poate fi împărțit condiționat în următoarele. clase: ușoare (până la 500 kg), medii (până la 10 tone), grele (până la 100 tone), super grele (peste 100 tone).
5. ↑ BRE : „RN sunt împărțite în ușoare (până la 5 tone, de exemplu, Cosmos, Vega), medii (5–20 tone, Soyuz, Zenit), grele (20–100 tone, Proton -M", „Ariane- 5"), supergrea (peste 100 de tone, "N-1", "Energie")".
6. ↑ McConnaughey .
7. ↑ Klyushnikov V. Yu. Vehicule de lansare ultraușoare: o nișă pe piața serviciilor de lansare și proiecte promițătoare. Partea 1  // Sfera aerospațială: jurnal. - 2019. - 5 septembrie ( Nr. 3 ). - S. 58-71 . — ISSN 2587-7992 . — doi : 10.30981/2587-7992-2019-100-3-58-71 . (Rusă)
8. ↑ Musk anticipează un an încărcat pentru SpaceX .
9. ↑ Block 5 Phone Presser .
10. ↑ BIS Lunar Lander .
11. ↑ GKNPT-uri numite după M. V. Hrunichev .
12. ↑ NASA .
13. ↑ Inspectorul general NASA critică aspru   dezvoltarea stadiului de bază al SLS ? . SpaceNews (10 octombrie 2018). Preluat: 24 martie 2022.  (nedefinit)
14. ↑ NASA stabilește data din decembrie 2019 pentru prima   lansare SLS ? . SpaceNews (8 noiembrie 2017). Preluat: 24 martie 2022.  (nedefinit)
15. ↑ Racheta super-grea rusă numită „Yenisei” .

Literatură

• V. A. Alexandrov, V. V. Vladimirov, R. D. Dmitriev, S. O. Osipova. Vehicule de lansare / ed. S. O. Osipova. - Moscova: Editura Militară , 1981. - 315 p. - 17.000 de exemplare. (Rusă)
• V. I. Kurenkov. Partea 2. Fundamentele proiectării vehiculelor de lansare // Proiectarea și proiectarea produselor de rachetă și tehnologie spațială . - electron. manual indemnizatie. - Samara: Ministerul Educației și Științei din Rusia , statul Samara. universitate aerospațială. S. P. Koroleva , 2012. (Rusă)
• BAT ROCKET  // Marea Enciclopedie Rusă  : [în 35 de volume]  / cap. ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Marea Enciclopedie Rusă, 2004-2017.
• Tehnică. Enciclopedia ilustrată modernă . — Moscova: Rosmen , 2006.
• Dornberger V. „V-2”. Super-arma celui de-al Treilea Reich. 1930-1945 = V-2. Arma rachetă nazistă / Per. din engleza. I. E. Polotsk. - Moscova: Tsentrpoligraf , 2004. - 350 p. — ISBN 5-9524-1444-3 .
• Vehicul de lansare / G. A. Nazarov // Eșantion - Remensy. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1975. - ( Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / redactor-șef A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, vol. 21).

Link -uri

In rusa:

• Lansator de rachete sau amplificator . (Rusă)
• Lansare vehicule ale Centrului de Cercetare și Producție Spațială de Stat Hrunichev . (Rusă)
• Vehicule de lansare promițătoare (2 august 2018). (Rusă)
• Racheta rusă super-grea a fost numită Yenisei . TASS . Preluat: 4 ianuarie 2019. (Rusă)
• Copie arhivată (link indisponibil) . GKNPT-uri numite după M. V. Hrunichev . Consultat la 1 aprilie 2008. Arhivat din original pe 22 februarie 2008. (Rusă) 

În limba engleză:

• BIS Lunar  Lander .
• Block 5 Phone Presser  (engleză) (10 mai 2018).
• Clark, Stephen Musk anticipează un an încărcat pentru  SpaceX . Zborul spațial acum (4 aprilie 2017).
• Paul K. McConnaughey; Mark G. Femminineo, Syri J. Koelfgen, Roger A. Lepsch, Richard M. Ryan, Steven A. Taylor. Proiect de lansare a foii de parcurs pentru sistemele de propulsie: Zona tehnologică 01  (engleză) (PDF). NASA p.11 (noiembrie 2010). — „...Mici: 0-2t sarcini utile, mediu: 2-20t sarcini utile, Grele: 20-50t sarcini utile, Super Heavy: >50t sarcini utile.” Data accesului: 7 octombrie 2020.
• NASA Attemis . (nedefinit)
• NASA evaluează programul, prognozele datei de lansare pentru Artemis 2 . (nedefinit)

Dicționare și enciclopedii	Mare catalană Mare norvegian Rusă mare Britannica (online)
În cataloagele bibliografice	GND : 4185818-9 J9U : 987007558161205171 LCCN : sh85075056