Jump to content

Ракета-носитель

Российский корабль «Союз ТМА-5» стартовал с космодрома Байконур в Казахстане и направился к Международной космической станции.
Сравнение ракет-носителей. Отображение массы полезной нагрузки для LEO , GTO , TLI и MTO.

Ракета -носитель обычно представляет собой ракетный двигатель, предназначенный для перевозки полезной нагрузки ( космического корабля с экипажем или спутников ) с поверхности Земли или нижних слоев атмосферы в космическое пространство . Наиболее распространенной формой является баллистической ракеты в форме многоступенчатая ракета , но этот термин является более общим и также включает в себя такие транспортные средства, как космический шаттл . Большинство ракет-носителей работают со стартовой площадки при поддержке центра управления запуском и таких систем, как сборка и заправка ракет. [1] Ракеты-носители спроектированы с применением передовых аэродинамики и технологий, что приводит к высоким эксплуатационным расходам.

Орбитальная ракета - носитель должна поднять свою полезную нагрузку как минимум до границы космоса, примерно на 150 км (93 мили) и разогнать ее до горизонтальной скорости не менее 7814 м/с (17 480 миль в час). [2] Суборбитальные аппараты запускают свою полезную нагрузку на более низкую скорость или под углами возвышения, превышающими горизонтальные.

Практические орбитальные ракеты-носители используют химическое топливо , такое как твердое топливо , жидкий водород , керосин , жидкий кислород или гиперголическое топливо .

Ракеты-носители классифицируются по грузоподъемности на орбите: от малых , средних , тяжелых до сверхтяжелых .

История [ править ]

Космические полеты начались в 20 веке после теоретических и практических прорывов Константина Циолковского , Роберта Х. Годдарда и Германа Оберта , каждый из которых опубликовал работы, предлагающие ракеты в качестве средства космического полета. [а] Первые успешные крупномасштабные ракетные программы были инициированы в нацистской Германии Вернером фон Брауном . Советский Союз возглавил послевоенную космическую гонку , запустив первый спутник . [3] первое животное , [4] : 155  первый человек [5] и первая женщина [6] на орбиту . Затем в 1969 году Соединенные Штаты высадят первых людей на Луну. В конце 20-го века Франция, Великобритания, Япония и Китай также работали над проектами выхода в космос.

Масса на орбите [ править ]

Ракеты-носители классифицируются НАСА в зависимости от на низкой околоземной орбите : полезной нагрузки [7]

Зондирующие ракеты аналогичны ракетам-носителям малой грузоподъемности, однако обычно они еще меньше и не выводят полезную нагрузку на орбиту. Модифицированная ракета-зонд SS-520 использовалась для вывода на орбиту 4-килограммовой полезной нагрузки ( TRICOM-1R ) в 2018 году. [11]

Общая информация [ править ]

Орбитальный космический полет требует спутника или космического корабля ускорения полезной нагрузки до очень высокой скорости. В космическом вакууме силы реакции должны обеспечиваться выбросом массы, что приводит к уравнению ракеты . Физика космического полета такова, что ступени ракеты . для достижения желаемой орбиты обычно требуются [ нужна ссылка ]

Одноразовые ракеты-носители предназначены для одноразового использования, их ускорители обычно отделяются от полезной нагрузки и разрушаются при входе в атмосферу или при контакте с землей. Напротив, многоразовые ракеты-носители предназначены для восстановления в целости и с возможностью повторного запуска. Falcon 9 является примером многоразовой ракеты-носителя. [12] По состоянию на 2023 год все многоразовые ракеты-носители, которые когда-либо находились в эксплуатации, были частично многоразовыми, то есть некоторые компоненты восстанавливаются, а другие — нет. Обычно это означает восстановление определенных ступеней, обычно только первой ступени, но иногда определенные компоненты ступени ракеты могут быть восстановлены, а другие - нет. твердотопливные ракетные Например, «Спейс Шаттл» восстановил и повторно использовал свои ускорители , орбитальный корабль «Спейс шаттл» , который также выступал в качестве второй ступени, и двигатели, используемые основной ступенью ( РС-25 , который был расположен в задней части орбитального корабля). ), однако топливный бак, из которого двигатели получали топливо и который был отделен от двигателей, повторно не использовался. [ нужна ссылка ]

Например, Европейское космическое агентство отвечает за Ariane V , а United Launch Alliance производит и запускает Delta IV и Atlas V. ракеты [ нужна ссылка ]

Расположение стартовой платформы [ править ]

Морской запуск китайской компании Orienspace

Стартовые площадки могут располагаться на суше ( космопорт ), на стационарной океанской платформе ( «Сан-Марко» ), на мобильной океанской платформе (« Морской старт» ) и на подводной лодке . Ракеты-носители также могут запускаться с воздуха . [ нужна ссылка ]

Режимы полета [ править ]

Ракета-носитель стартует со своей полезной нагрузкой в ​​каком-то месте на поверхности Земли. Чтобы достичь орбиты, аппарат должен двигаться вертикально, чтобы покинуть атмосферу , и горизонтально, чтобы предотвратить повторный контакт с землей. Требуемая скорость варьируется в зависимости от орбиты, но всегда будет экстремальной по сравнению со скоростями, встречающимися в обычной жизни. [ нужна ссылка ]

Ракеты-носители обеспечивают различную степень производительности. Например, спутник, направляющийся на геостационарную орбиту (GEO), может быть либо непосредственно выведен на верхнюю ступень ракеты-носителя, либо запущен на геостационарную переходную орбиту (GTO). Прямой ввод предъявляет более высокие требования к ракете-носителю, а ГТО более требовательна к космическому аппарату. Попав на орбиту, верхние ступени ракет-носителей и спутники могут иметь перекрывающиеся возможности, хотя срок службы верхних ступеней на орбите обычно измеряется часами или днями, тогда как космический корабль может работать десятилетиями. [ нужна ссылка ]

Распределенный запуск [ править ]

Распределенный запуск предполагает достижение цели с помощью нескольких запусков космических аппаратов. Большой космический корабль, такой как Международная космическая станция, в космосе может быть построен путем сборки модулей на орбите или передачи топлива , что значительно увеличит дельта-V возможности окололунного или дальнего космического корабля. Распределенный запуск позволяет осуществлять космические миссии, которые невозможны при использовании архитектур с одним запуском. [13]

Архитектуры миссий для распределенного запуска изучались в 2000-х годах. [14] Разработка ракет-носителей со встроенными возможностями распределенного запуска началась в 2017 году с разработкой Starship . Стандартная архитектура запуска Starship предназначена для дозаправки космического корабля на низкой околоземной орбите , чтобы он мог отправлять полезную нагрузку большой массы в гораздо более энергичные миссии. [15]

Вернуться на стартовую площадку [ править ]

После 1980 г., но до 2010-х гг., две орбитальные ракеты-носители разработали возможность возвращения на космодром (РТЛС). США Оба космических корабля — с одним из режимов прерывания [16] [17] — и советский Буран [18] имела заложенную возможность возврата части ракеты-носителя на стартовую площадку через механизм горизонтальной посадки космической части ракеты -носителя. В обоих случаях основная конструкция тяги корабля и большой топливный бак были расходными , как это было стандартной процедурой для всех орбитальных ракет-носителей, летавших до того времени. Оба впоследствии были продемонстрированы в реальных номинальных орбитальных полетах, хотя оба также имели режим прерывания во время запуска, который предположительно мог позволить экипажу посадить космический самолет после нештатного запуска. [ нужна ссылка ]

В 2000-х годах SpaceX и Blue Origin ряд в частном порядке разработали технологий для поддержки вертикальной посадки разгонной ступени ракеты-носителя. После 2010 года компания SpaceX предприняла программу разработки по приобретению возможности возвращать и вертикально приземлять часть ракеты-носителя Falcon 9 орбитальной : первая ступень . Первая успешная посадка была совершена в декабре 2015 года. [19] с 2017 года ступени ракет обычно приземляются либо на посадочную площадку, прилегающую к стартовой площадке, либо на посадочную платформу в море, на некотором расстоянии от стартовой площадки. [20] Falcon Heavy аналогичным образом спроектирован так, чтобы повторно использовать три ядра, составляющие его первую ступень. Во время своего первого полета в феврале 2018 года два внешних ядра успешно вернулись на посадочные площадки стартовой площадки, в то время как центральное ядро ​​нацелилось на посадочную платформу в море, но не приземлилось на нее. [21]

Blue Origin разработала аналогичные технологии для возвращения и посадки своего суборбитального New Shepard и успешно продемонстрировала возвращение в 2015 году, а также успешно повторно использовала тот же ускоритель во втором суборбитальном полете в январе 2016 года. [22] К октябрю 2016 года Блю совершил повторный полет и успешно приземлился на одной и той же ракете-носителе в общей сложности пять раз. [23] Однако следует отметить, что траектории запуска обеих аппаратов сильно различаются: New Shepard движется прямо вверх и вниз, тогда как Falcon 9 должен отменить значительную горизонтальную скорость и вернуться со значительного расстояния вниз. [ нужна ссылка ]

И Blue Origin, и SpaceX также разрабатывают дополнительные многоразовые ракеты-носители. Blue разрабатывает первую ступень орбитальной РН New Glenn, которая будет многоразовой, первый полет запланирован не ранее 2024 года. SpaceX разрабатывает новую сверхтяжелую ракету-носитель для полетов в межпланетное пространство . SpaceX Starship предназначен для поддержки RTLS, вертикальной посадки и полного повторного использования как разгонной ступени, так и интегрированной второй ступени/большого космического корабля, которые предназначены для использования со Starship. [24] Его первая попытка запуска состоялась в апреле 2023 года; однако обе ступени были потеряны во время восхождения. [ нужна ссылка ]

См. также [ править ]

Примечания [ править ]

  1. ^
    • Циолковский, 1903, Исследование космического пространства с помощью ракетных устройств.
    • Годдард, 1919, «Метод достижения экстремальных высот».
    • Оберт, 1923, Ракета в планетарные просторы.

Ссылки [ править ]

  1. ^ «НАСА уничтожило модернизацию системы запуска «раненых» на KSC» . Флорида сегодня. Архивировано из оригинала 13 октября 2002 г.
  2. ^ Хилл, Джеймс В.Х. (апрель 1999 г.), «Добраться до низкой околоземной орбиты» , «Космическое будущее» , заархивировано из оригинала 19 марта 2012 г. , получено 18 марта 2012 г.
  3. ^ «Спутник | Спутники, история и факты | Британика» . www.britanica.com .
  4. ^ Сиддики, Асиф А. (2000). Вызов Аполлону: Советский Союз и космическая гонка, 1945–1974 гг .
  5. ^ «Юрий Гагарин: первый человек в космосе» . НАСА . Проверено 8 января 2023 г.
  6. ^ «Этот день в истории: советский космонавт Валентина Терешкова становится первой женщиной в космосе» . History.com. 16 июня 1963 года . Проверено 8 января 2023 г.
  7. ^ Дорожные карты НАСА по космическим технологиям - Запусковые двигательные установки, стр. 11 : «Малый: полезная нагрузка 0–2 т, средний: полезная нагрузка 2–20 т, тяжелый: полезная нагрузка 20–50 т, сверхтяжелый: полезная нагрузка> 50 т»
  8. ^ «Услуги по запуску — основные этапы» . Арианспейс . Проверено 19 августа 2014 г.
  9. Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Добро пожаловать во Французскую Гвиану» (PDF) . arianespace.com . Арианспейс. Архивировано из оригинала (PDF) 23 сентября 2015 года . Проверено 19 августа 2014 г.
  10. ^ Итоговый отчет HSF: В поисках программы пилотируемых космических полетов, достойной великой нации. Архивировано 22 ноября 2009 г. в Wayback Machine , октябрь 2009 г., Обзор Комитета по планам пилотируемых космических полетов США , стр. 64-66: «5.2.1 Потребность в тяжелом грузоподъемном средстве… требуется «сверхтяжелая» ракета-носитель… дальность полета от 25 до 40 м, устанавливающая условный нижний предел размера сверхтяжелого подъемника. ракета-носитель, если доступна дозаправка... это явно благоприятствует минимальной грузоподъемности примерно 50 тонн..."
  11. ^ «СС-520» . space.skyrocket.de . Проверено 2 июня 2020 г.
  12. ^ Линдси, Кларк (28 марта 2013 г.). «SpaceX быстро движется к первому этапу обратного полета» . Новые космические часы . Архивировано из оригинала 16 апреля 2013 года . Проверено 29 марта 2013 г.
  13. ^ Каттер, Бернард; Монда, Эрик; Веннер, Чонси; Рис, Ной (2015). Распределенный запуск: возможность запуска миссий за пределами НОО (PDF) . AIAA 2015. Американский институт аэронавтики и астронавтики . Проверено 23 марта 2018 г.
  14. ^ Чунг, Виктория И.; Крус, Эдвин З.; Блюм, Майк Г.; Алофс, Кэти (2007). Моделирование запуска и восхождения Ориона/Ареса I - один из сегментов моделирования распределенного исследования космоса (DSES) (PDF) . AIAA 2007. Американский институт аэронавтики и астронавтики . Проверено 23 марта 2018 г.
  15. ^ Фауст, Джефф (29 сентября 2017 г.). «Маск представляет обновленную версию гигантской межпланетной стартовой системы» . Космические новости . Проверено 23 марта 2018 г.
  16. ^ «Возвращение на стартовую площадку» . НАСА.gov . Архивировано из оригинала 15 апреля 2015 года . Проверено 4 октября 2016 г.
  17. ^ «Эволюция прерывания космического корабля» (PDF) . ntrs.nasa.gov . 26 сентября 2011 года . Проверено 4 октября 2016 г.
  18. ^ Хандверк, Брайан (12 апреля 2016 г.). «Забытый советский космический челнок мог летать сам» . Нэшнл Географик . Национальное географическое общество . Архивировано из оригинала 15 апреля 2016 года . Проверено 4 октября 2016 г.
  19. ^ Ньюкомб, Алисса; Дули, Эрин (21 декабря 2015 г.). «Историческая посадка ракеты SpaceX прошла успешно» . Новости АВС . Проверено 4 октября 2016 г.
  20. ^ Спаркс, Дэниел (17 августа 2016 г.). «SpaceX запустила шестую ракету и приближается к возможности повторного использования» . Лос-пестрый дурак . Проверено 27 февраля 2017 г. .
  21. ^ Гебхардт, Крис (5 февраля 2018 г.). «SpaceX успешно представляет Falcon Heavy в демонстрационном запуске с KSC – NASASpaceFlight.com» . NASASpaceFlight.com . Проверено 23 февраля 2018 г.
  22. ^ Фауст, Джефф (22 января 2016 г.). «Blue Origin запускает суборбитальный корабль New Shepard» . Космические новости . Проверено 1 ноября 2017 г.
  23. ^ Фауст, Джефф (5 октября 2016 г.). «lue Origin успешно тестирует систему прерывания New Shepard» . Космические новости . Проверено 8 октября 2016 г.
  24. ^ Фауст, Джефф (15 октября 2017 г.). «Маск предлагает более подробную техническую информацию о системе BFR — SpaceNews.com» . SpaceNews.com . Проверено 23 февраля 2018 г.

Внешние ссылки [ править ]

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 5b90539f3d4bc1b58c09ca56942284bc__1719996840
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/5b/bc/5b90539f3d4bc1b58c09ca56942284bc.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Launch vehicle - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)