Обтекатель полезной нагрузки
Обтекатель полезной нагрузки — носовой обтекатель , используемый для защиты космического корабля полезной нагрузки от воздействия динамического давления и аэродинамического нагрева при запуске через атмосферу . Дополнительной функцией на некоторых рейсах является поддержание чистоты помещений для точных инструментов. [1] После выхода за пределы атмосферы обтекатель сбрасывается, и полезная нагрузка оказывается в открытом космосе .
Стандартный обтекатель полезной нагрузки обычно представляет собой комбинацию конуса и цилиндра из соображений аэродинамики, хотя используются и другие специализированные обтекатели. Тип обтекателя, который при сбросе разделяется на две половины, называется обтекателем -раскладушкой по аналогии с раздвоенной раковиной моллюска . В некоторых случаях обтекатель может охватывать как полезную нагрузку, так и верхнюю ступень ракеты, например, на Atlas V. [2] и Протон М. [3]
Если полезная нагрузка прикреплена как к основным конструкциям ракеты-носителя , так и к обтекателю, на полезную нагрузку все равно могут влиять изгибающие нагрузки обтекателя, а также инерционные нагрузки из-за вибраций, вызванных порывами ветра и тряской . [4]
В аэрокосмической отрасли усеченный конус — это обтекатель между двумя ступенями многоступенчатой ракеты (например, Сатурн V ), имеющий форму усеченного конуса (в геометрии — разновидность усеченного конуса ).
Извлечение и повторное использование обтекателя
[ редактировать ]Обтекатели полезной нагрузки обычно либо сгорали в атмосфере, либо разрушались при столкновении с океаном, но SpaceX начала извлекать их в 2010-х годах с помощью программы восстановления обтекателей . 30 марта 2017 года SpaceX впервые в истории успешно восстановила неповрежденный обтекатель. [5] во второй раз 25 июня 2019 года SpaceX смогла поймать обтекатель запуска Falcon Heavy STP-2 . [6] После этого SpaceX начала повторно использовать свои обтекатели, стоимость которых составляет 6 миллионов долларов США каждого орбитального запуска ; ее генеральный директор Илон Маск заявил, что извлечение обтекателей до того, как они коснутся морской воды, «облегчает ремонт». [7]
В то время как обычный обтекатель полезной нагрузки обычно сбрасывают с ракеты-носителя и возвращают в море, Rocket Lab от Neutron Rocket предлагает использовать обтекатель, интегрированный в ракету. Этот прикрепленный обтекатель будет открываться во время разделения ступеней, чтобы освободить вторую ступень и полезную нагрузку, и снова закрываться после отделения ступеней, а затем возвращаться с первой ступенью, когда она приземлится обратно на Землю.
Неудачи миссии из-за обтекателей полезной нагрузки
[ редактировать ]В некоторых случаях отделение обтекателя планируется осуществить после отсечки разгонного блока, а в других - отделение должно произойти до отсечки, но уже после выхода аппарата за пределы наиболее плотной части атмосферы. Если в этих случаях обтекатель не отделится, это может привести к тому, что корабль не сможет выйти на орбиту из-за дополнительной массы.
Адаптер для стыковки мишеней с расширенной мишенью , который должен был использоваться для пилотируемой миссии Gemini 9A , был успешно выведен на орбиту с помощью Atlas SLV-3 в июне 1966 года. Но когда экипаж Gemini встретился с ним, они обнаружили, что обтекатель не открылся и не отделился. , что делает стыковку невозможной. Два темляка, которые следовало снять перед полетом, остались на месте. Причиной назвали ошибку стартового экипажа.
В 90-е годы проблемы с обтекателем полезной нагрузки стали причиной многочисленных отказов ракеты-носителя Long March 2E . [8]
В 1999 году запуск спутника наблюдения Земли IKONOS-1 не удался после того, как обтекатель полезной нагрузки ракеты Athena II не раскрылся должным образом, что не позволило спутнику выйти на орбиту. [9]
24 февраля 2009 г. спутник НАСА « Орбитальная углеродная обсерватория» не смог выйти на орбиту после старта; Агентство пришло к выводу, что обтекатель ракеты -носителя Taurus XL не отделился, в результате чего ракета сохранила слишком большую массу и впоследствии упала обратно на Землю и приземлилась в Индийском океане недалеко от Антарктиды. [10] [11]
То же самое произошло с Наро-1 , первой южнокорейской ракетой-носителем, запущенной 25 августа 2009 года . При запуске половина обтекателя полезной нагрузки не отделилась, в результате чего ракета сбилась с курса. Спутник не вышел на стабильную орбиту. [12]
4 марта 2011 года НАСА запуск спутника Glory не смог выйти на орбиту после старта из-за отказа отделения обтекателя ракеты -носителя Orbital Sciences Taurus XL , и он оказался в Индийском океане. [13] Этот отказ представляет собой второй подряд отказ обтекателя корабля Orbital Sciences Taurus XL. [14] Впоследствии НАСА решило сменить ракету-носитель для замены Орбитальной углеродной обсерватории OCO-2 с Taurus на ракету Delta II . [15]
31 августа 2017 года ISRO компании спутник IRNSS-1H не удалось развернуть после того, как не отделился обтекатель полезной нагрузки ракеты PSLV-C39. Из-за дополнительной массы ракета не смогла выйти на желаемую орбиту, несмотря на номинальные характеристики каждой ступени. Полезная нагрузка отделилась внутри, но застряла внутри теплозащитного экрана (альтернативное название обтекателя). [16] [17]
Ракета «Гипербола-1» вышла из строя 3 августа 2021 года. Через день после запуска iSpace сообщила, что обтекатель полезной нагрузки не смог должным образом отделиться, в результате чего единственный спутник не смог выйти на намеченную орбиту. [18]
10 февраля 2022 года запуск Astra 3.3 не удался. Есть подозрение, что виноват отказ отделения обтекателя. [19]
Производители
[ редактировать ] |
- RUAG Space , компания из Цюриха , является производителем обтекателей для Ariane в рамках сотрудничества в рамках европейской космической программы . [20] и производит 5-метровые обтекатели для V. Atlas [21]
- SpaceX производит обтекатели, используемые на своих ракетах-носителях . [22]
- Обтекатели полезной нагрузки индийских ракет-носителей производятся компанией Hindustan Aeronautics Ltd. [23]
- Японские ракеты-носители, такие как H-IIA и Epsilon, используют обтекатели полезной нагрузки производства Kawasaki. [24]
Галерея изображений
[ редактировать ]
НАСА Обсерватория солнечной динамики заключена в обтекатель полезной нагрузки
Atlas 3 с полезной нагрузкой Национального разведывательного управления в обтекателе готов к запуску.
Вторая ступень Falcon 9 и две части обтекателя полезной нагрузки вверху слева; первый этап справа внизу
Boeing X-37B внутри обтекателя Atlas V перед герметизацией
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Arianespace, 2016, Руководство пользователя Ariane 6 , стр. 3-11.
- ^ «Атлас V в разрезе» (PDF) . Объединенный стартовый альянс . Архивировано (PDF) из оригинала 10 марта 2021 г. Проверено 19 мая 2021 г.
- ^ Концептуальный проект возможности космического запуска межконтинентальной баллистической баллистической ракеты [1]. Архивировано 12 августа 2017 г. на Wayback Machine.
- ^ Томас П. Сарафин, Уайли Дж. (1995) «Конструкции и механизмы космических аппаратов - от концепции до запуска», ISBN 0-7923-3476-0 стр. 47. Архивировано 3 ноября 2013 г. в Wayback Machine.
- ^ Лопатто, Элизабет (31 марта 2017 г.). «SpaceX даже приземлила носовой обтекатель своей исторической ракеты Falcon 9» . Грань . Архивировано из оригинала 30 июня 2017 года . Проверено 31 марта 2017 г.
- ^ Ральф, Эрик (25 июня 2019 г.). «SpaceX успешно поймала первый в истории обтекатель Falcon в сети мистера Стивена и мисс Три» . ТЕСЛАРАТИ . Архивировано из оригинала 26 июня 2019 г. Проверено 25 июня 2019 г.
- ^ Уолл, Майк. «Наблюдайте, как лодка SpaceX ловит падающий обтекатель полезной нагрузки в гигантской сети (видео)». Архивировано 19 августа 2020 г. на Wayback Machine , Space.com, 19 августа 2020 г.
- ^ «Космическая ракета-носитель CZ-2E» . www.globalsecurity.org . Проверено 13 февраля 2022 г.
- ^ Расследование Афины указывает на обтекатель полезной нагрузки. Архивировано 29 октября 2013 г. на Wayback Machine.
- ^ Перес, Мартин (5 марта 2015 г.). «Орбитальная углеродная обсерватория-2 (ОСО-2)» . НАСА . Архивировано из оригинала 18 июля 2019 года . Проверено 1 мая 2019 г.
- ^ « Спутник НАСА потерпел крушение, не дойдя до орбиты » . Вашингтон Пост . Архивировано из оригинала 7 июля 2019 г. Проверено 8 сентября 2017 г.
- ^ «Южнокорейский спутник потерян вскоре после запуска: правительство» . Новости Йонхап. Архивировано из оригинала 01 октября 2018 г. Проверено 26 августа 2009 г.
- ↑ Бак, Джошуа (19 февраля 2013 г.). « НАСА публикует сводный отчет о неудачном запуске Glory Taurus XL, заархивированный 2 мая 2019 г. на Wayback Machine ». НАСА . Проверено 16 марта 2014 г.
- ^ «Научный спутник НАСА потерян из-за неудачного запуска Тауруса» . Космический полет сейчас. Архивировано из оригинала 4 мая 2019 г. Проверено 4 марта 2011 г.
- ^ «Космический полет сейчас – последние новости – спутнику, отслеживающему углерод, грозит задержка на один год» . spaceflightnow.com . Архивировано из оригинала 01 мая 2019 г. Проверено 1 мая 2019 г.
- ^ «Неудача для ISRO: неудачный запуск навигационного спутника IRNSS-1H» . Экономические времена . 2017-08-31. Архивировано из оригинала 12 апреля 2019 г. Проверено 31 августа 2017 г.
- ^ «ISRO сообщает, что запуск IRNSS-1H не удался, тепловые экраны не отделились» . Индийский экспресс . 2017-08-31. Архивировано из оригинала 12 апреля 2019 г. Проверено 31 августа 2017 г.
- ^ Брюс, Лео (3 августа 2021 г.). «Китайская коммерческая ракета «Гипербола-1» потерпела неудачу при попытке возврата в полет» . NASASpaceFlight.com . Проверено 13 февраля 2022 г.
- ^ «Запуск кубсата Astra, спонсируемого НАСА, провалился» . Космические новости. 10 февраля 2022 г. Проверено 13 февраля 2022 г.
- ^ Брайан Харви, «Космическая программа Европы: до Арианы и за ее пределами», ISBN 1-85233-722-2 , с. 150
- ^ «Руководство пользователя Atlas V Launch Services» (PDF) . Объединенный стартовый альянс. Март 2010 г. Архивировано из оригинала (PDF) 6 марта 2012 г. Проверено 24 мая 2010 г.
- ^ «Обтекатель» . СпейсИкс . 12 апреля 2013 г. Архивировано из оригинала 4 июня 2019 г. Проверено 30 июля 2015 г.
- ^ Дс, Мадхумати (15 июля 2017 г.). «ISRO ищет новых производителей ракетных деталей» . Индус . ISSN 0971-751X . Проверено 12 февраля 2022 г.
- ^ Чику, Нарухико (октябрь 2018 г.). «Разработка обтекателей полезной нагрузки ракеты-носителя» (PDF) . Технический обзор Kawasaki №179 .
