Стартовая площадка

— Стартовая площадка это наземное сооружение, с которого с ракетным двигателем ракета или космический аппарат . вертикально запускается ^[1] Термин стартовая площадка может использоваться для описания только центральной стартовой платформы ( мобильной пусковой платформы ) или всего комплекса ( пускового комплекса ). Весь комплекс будет включать в себя пусковую установку или стартовую платформу для физической поддержки корабля, служебную конструкцию со шлангокабелями и инфраструктуру, необходимую для обеспечения топливом , криогенными жидкостями, электроэнергией, связью, телеметрией , сборкой ракеты, ^{[ не проверено в теле ]} обработка полезной нагрузки, ^{[ не проверено в теле ]} хранилища топлива и газов, оборудования, подъездные пути и дренаж .

Большинство стартовых площадок включают в себя стационарные служебные конструкции, обеспечивающие одну или несколько платформ доступа для сборки, проверки и обслуживания транспортного средства, а также для обеспечения доступа к космическому кораблю, включая погрузку экипажа. Подушка может содержать конструкцию, отклоняющую пламя, чтобы предотвратить повреждение транспортного средства или конструкций площадки интенсивным теплом выхлопа ракеты, а также может использоваться система шумоподавления, распыляющая большое количество воды. Подушку также можно защитить молниеотводами . Космодром обычно включает в себя несколько стартовых комплексов и другую вспомогательную инфраструктуру.

Стартовая площадка отличается от ракетной пусковой установки ( ракетной шахты или ракетного комплекса ), которая также запускает ракету вертикально, но расположена под землей, чтобы защитить ее от нападения противника.

Стартовый комплекс ракет на жидком топливе часто имеет обширное наземное вспомогательное оборудование , включая топливные баки и трубопроводы для заправки ракеты перед запуском. Криогенное топливо ( жидкий кислородный окислитель и жидкий водород или жидкое метановое топливо) необходимо постоянно доливать (т. е. заменять выкипающее топливо) во время последовательности запуска ( обратного отсчета ), пока корабль ожидает взлета. Это становится особенно важным, поскольку сложные последовательности могут быть прерваны запланированными или незапланированными удержаниями для устранения проблем.

Большинство ракет необходимо поддерживать и удерживать в течение нескольких секунд после зажигания, пока двигатели не наберут полную тягу . Транспортное средство обычно удерживается на подушке с помощью прижимных рычагов или взрывных болтов , которые срабатывают, когда транспортное средство устойчиво и готово к полету, после чего все шлангокабильные соединения с подушкой освобождаются.

История

Предшественникам современной ракетной техники, таким как фейерверки и ракетные установки, обычно не требовались специальные стартовые площадки. Частично это произошло из-за их относительно портативных размеров, а также способности их корпусов выдерживать нагрузки. Одна из первых площадок для ракеты на жидком топливе, которая позже будет названа стартовой площадкой Годдарда в честь серии стартовых испытаний Роберта Х. Годдарда , начавшихся в 1926 году, представляла собой установку, расположенную на открытом поле в сельской местности Массачусетса. Крепление представляло собой раму с рядом линий бензина и жидкого кислорода, подводящих к ракете.

Лишь в 1930-х годах ракеты стали настолько большими в размерах и мощности, что возникла необходимость в специализированных стартовых средствах. После запроса на финансирование в 1930 году компании Verein für Raumschiffahrt в Германии было разрешено переехать с ферм на берлинскую ракетную площадку ( нем . Raketenflugplatz Berlin ), перепрофилированный склад боеприпасов. ^[2]

был построен испытательный стенд для жидкостных ракет В 1932 году в Куммерсдорфе первые конструкции баллистических ракет серии «Агрегат» , где впоследствии разрабатывались . На этом месте также произошли первые жертвы при разработке ракет: доктор Вамке и два его помощника были убиты, а еще один помощник был ранен. Бак с топливным топливом взорвался во время экспериментов со смешиванием 90% перекиси водорода и спирта перед возгоранием. ^[3]^: 35^[4]^: 52–53

В мае 1937 года Дорнбергер и большая часть его сотрудников переехали в Армейский исследовательский центр Пенемюнде на острове Узедом на побережье Балтийского моря, который предлагал гораздо больше места и секретности. Доктор Тиль и его сотрудники последовали за ним летом 1940 года. Испытательный стенд VI в Пеннемюнде был точной копией большого испытательного стенда Куммерсдорфа. ^[3]^: 56, 60^[4]^: 57 Именно на этом сайте разрабатывалась ракета Фау-2 . Испытательный стенд VII был основным испытательным полигоном на аэродроме Пенемюнде и был способен запускать статические ракетные двигатели с тягой до 200 тонн.

Стартовые площадки будут усложняться в течение следующих десятилетий во время и после космической гонки . Если во время испытаний двигателя или запуска транспортного средства выбрасываются большие объемы выхлопных газов, можно установить пламеотражатель , чтобы уменьшить повреждение окружающей подушки и прямого выхлопа. Это особенно важно для многоразовых ракет-носителей, поскольку они повышают эффективность запусков и минимизируют время, затрачиваемое на ремонт.

Строительство

Строительство стартовой площадки начинается с выбора площадки с учетом различных географических и логистических факторов. Часто бывает выгодно расположить стартовую площадку на побережье, особенно с океаном на востоке, чтобы использовать вращение Земли и увеличить удельный импульс запусков. Космические программы, такие как советская космическая программа или французская космическая программа объекты за пределами своей основной территории, такие как космодром Байконур или Гвианский космический центр без этой роскоши, могут использовать для запуска . Такая ориентация также обеспечивает безопасную траекторию движения, сводя к минимуму риски для населенных пунктов во время подъема. ^[5]

Удобства

Транспортировка ракет на площадку

Каждая стартовая площадка уникальна, но по способам доставки космического корабля на стартовую площадку можно выделить несколько общих типов. ^{[ нужна ссылка ]}

Горизонтально интегрированные ракеты перемещаются горизонтально хвостом вперед к стартовой площадке на транспортно-установочной пусковой установке , а затем поднимаются в вертикальное положение над огнепроводом. Примеры включают все крупные советские ракеты, включая «Союз» , «Протон» , Н1 и «Энергия» . Этот метод также используется ракетами-носителями SpaceX и Electron .
Ракеты, запускаемые из шахты, собираются внутри ракетной шахты . Этот метод используется только переоборудованными межконтинентальными баллистическими ракетами из-за сложности и дороговизны строительства шахты, способной вместить силы запуска ракеты.
Вертикально-интегрированные ракеты могут собираться в отдельном ангаре на мобильной пусковой платформе (МЛП). МЛП содержит шлангокабельную конструкцию и доставляется к месту запуска на большом транспортном средстве под названием Гусеничный транспортер . Стартовый комплекс 39 является Космического центра Кеннеди примером установки, использующей этот метод. ^[6] Аналогичная система используется для запуска ракет Ariane 5 на комплексе ELA-3 в Гвианском космическом центре .
Вертикально собранные транспортные средства также можно транспортировать на мобильной пусковой платформе, опирающейся на два параллельных железнодорожных пути стандартной колеи, идущих от здания интеграции к пусковой площадке. Эта система используется для Atlas V и будущего Vulcan .
На SLC-6 и SLC-37 ракеты собираются на пусковой установке. Здание без окон, установленное на рельсах, окружает стартовую площадку и портал для защиты транспортного средства от непогоды, а также в целях военной тайны. До запуска, ^[7] здание скатывается. Этот метод также используется в Кагосиме для MV .
Бывшая служба «Морской старт» использовала переоборудованную самоходную нефтедобывающую платформу Ocean Odyssey для транспортировки ракет «Зенит 3SL» горизонтально к экватору , а затем для их возведения и запуска с плавучей стартовой платформы на геостационарные переходные орбиты .

Структура обслуживания

Служебная конструкция представляет собой стальную конструкцию или башню, возведенную на стартовой площадке для облегчения сборки и обслуживания.

Шланговая вышка также обычно включает в себя лифт , обеспечивающий доступ для обслуживания и экипажа. Непосредственно перед запуском двигателей ракеты все связи между башней и кораблем разрываются, а мосты, по которым проходят эти связи, часто быстро откидываются во избежание повреждения конструкции или транспортного средства. ^{[ нужна ссылка ]}

Системы пламеотражателей

Отражатель пламени, отклонитель пламени или пламегаситель — это конструкция или устройство, предназначенное для перенаправления или рассеивания пламени, тепла и выхлопных газов, вырабатываемых ракетными двигателями или другими двигательными установками. ^[8] Величина тяги, создаваемой запуском ракеты, а также звук, который она издает во время старта, могут повредить стартовую площадку и служебную конструкцию , а также ракету-носитель. ^[9] Основная цель переключателя — предотвратить повреждение пламенем оборудования, инфраструктуры или окружающей среды. Пламеотводители можно найти на стартовых площадках ракет и испытательных стендах , где во время испытаний двигателей или запуска транспортных средств выбрасываются большие объемы выхлопных газов.

Системы шумоподавления

Площадки для запуска крупных ракет часто оборудуются системой шумоподавления для поглощения или отклонения акустической энергии, образующейся во время запуска ракеты. Поскольку выхлопные газы двигателя превышают скорость звука , они сталкиваются с окружающим воздухом, ударные волны создавая , уровень шума которых приближается к 200 дБ. Эта энергия может отражаться от поверхностей стартовой платформы и площадок и потенциально может привести к повреждению ракеты-носителя, полезной нагрузки и экипажа. Например, максимально допустимый общий уровень звуковой мощности (OASPL) для целостности полезной нагрузки составляет примерно 145 дБ. ^[10] Звук рассеивается огромными объемами воды, распределяемой по стартовой площадке и стартовой платформе во время старта. ^[11]^[12]

На стартовых площадках широко распространены системы акустического подавления на водной основе. Они помогают снизить акустическую энергию за счет впрыскивания большого количества воды под стартовой площадкой в шлейф выхлопных газов и в область над площадкой. Пламеотражатели или пламегасители предназначены для отвода выхлопов ракеты от стартовой площадки, а также для перенаправления акустической энергии. ^[11]^[13]

Системы выжигания водорода

В ракетах, использующих жидкий водород в качестве источника топлива , могут использоваться системы дожигания водорода (HBOI), также известные как воспламенители радиально направленного наружу (ROFI), для предотвращения накопления свободного газообразного водорода (GH2) в кормовом двигателе. область автомобиля перед запуском двигателя. Слишком много избытка водорода в кормовой части во время запуска двигателя может привести к взрывной волне избыточного давления , которая может повредить ракету-носитель и окружающие конструкции площадки. ^[14]

Проверка работоспособности двигателя и готовности системы

Последовательность запуска Spacex включает в себя функцию удержания стартовой площадки, которая позволяет полностью зажечь двигатель и проверить системы перед взлетом. После запуска двигателя первой ступени пусковую установку удерживают нажатой и не отпускают в полет до тех пор, пока не будет подтверждена нормальная работа всех двигательных установок и систем корабля. Подобные системы удержания использовались на таких ракетах-носителях, как Сатурн-5. ^[15] и космический челнок . При обнаружении каких-либо аномальных условий происходит автоматическое безопасное отключение и выгрузка топлива. ^[16] Перед датой запуска SpaceX иногда завершает испытательный цикл, кульминацией которого также является статический запуск двигателя первой ступени в течение трех с половиной секунд. ^[17]^[18]

См. также

Наземный сегмент - Наземные элементы системы космического корабля.
Ракета-носитель - ракета, используемая для доставки космического корабля в космос.
Список площадок запуска ракет
Ракетный комплекс
Неракетный космический запуск
Тест прерывания запуска космического корабля - тест системы прерывания запуска космического корабля.
Запуск ракеты
Сервисная структура - структура, построенная на стартовой площадке ракеты для обслуживания ракет-носителей.
Космодром
Stratolaunch Systems - американское космическое транспортное предприятие
Транспортер-монтажная пусковая установка – Самоходные тяжелые ракетные комплексы.

Ссылки

^ Рэгг, Дэвид В. (1973). Словарь авиации (первое изд.). Скопа. п. 175. ИСБН 9780850451634 .
^ «Основные достижения немецкого ракетостроения» . Архивировано из оригинала 21 августа 2007 года . Проверено 14 июня 2016 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Дорнбергер, Уолтер (1954). В-2 . Нью-Йорк: The Viking Press, Inc., стр. 27–42.
^ Перейти обратно: ^а ^б Фляйшер, Вольфганг (1997). Испытательный полигон вермахта в Куммерсдорфе . Атглен: Schiffer Publishing Ltd., стр. 9–46. ISBN 9780764302732 .
^ Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (2006 г.). «Строительство стартового комплекса 39 КСК» (PDF) . НАСА . Проверено 12 июля 2024 г.
^ «СТАРТНЫЙ КОМПЛЕКС 39, ПЛОЩАДКИ А И Б» . КСК НАСА. 1992. Архивировано из оригинала 21 сентября 2008 г.
^ «Панель запуска Cpsb» . Вишванатх. 2023. Архивировано из оригинала 16 июня 2023 г. Проверено 16 июня 2023 г.
^ «Мунпорт, CH11-7» . www.hq.nasa.gov . Архивировано из оригинала 1 сентября 2023 г. Проверено 1 сентября 2023 г.
^ Весселс, Вессель (26 октября 2022 г.). «Цель создания пламенной траншеи на стартовой площадке ракеты» . Направляясь в космос . Архивировано из оригинала 1 сентября 2023 г. Проверено 1 сентября 2023 г.
^ Догерти, Н.С., и Гость, Ш. (2012, 17 августа). Сопоставление масштабной модели и полетных аэроакустических данных космического корабля-челнока. Аэроакустические конференции . Получено 16 ноября 2022 г. с https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.1984-2351.
^ Перейти обратно: ^а ^б Люберт, Кэролайн Парсонс (2017). «Шестьдесят лет акустике ракет-носителей» . Журнал Акустического общества Америки . 142 (4): 040004. Бибкод : 2017ASAJ..142.2489L . дои : 10.1121/1.5014084 .
^ Уолш, Э.Дж.; Харт, премьер-министр (ноябрь 1982 г.). «Корреляция избыточного давления зажигания при старте - А». Журнал космических кораблей и ракет . 19 (6): 550–556. Бибкод : 1982JSpRo..19..550W . дои : 10.2514/3.62300 . ISSN 0022-4650 .
^ «Акустические нагрузки, создаваемые двигательной установкой (NASA SP-8072)» (PDF) . Июнь 1971 года.
^ Гебхардт, Крис (1 июня 2015 г.). «Аппаратное обеспечение Heritage: тестирование системы выжигания водорода для SLS» . NASASpaceFlight.com .
^ В эту статью включен текст из этого источника, который находится в свободном доступе : «Прижимные кронштейны и мачты хвостового обслуживания» . НАСА. Архивировано из оригинала 2 ноября 2016 года . Проверено 24 июня 2017 г.
^ «Обзор Falcon 9 (2010)» . SpaceX. Архивировано из оригинала 22 декабря 2010 года . Проверено 8 мая 2010 г.
^ Кларк, Стивен (20 декабря 2014 г.). «Falcon 9 завершил полноценный статический огонь» . Космический полет сейчас. Архивировано из оригинала 5 июня 2015 года . Проверено 10 мая 2015 г. SpaceX проводит статические огневые испытания, которые обычно заканчиваются 3,5-секундным запуском двигателя, перед каждым запуском, чтобы выявить проблемы с ракетой и наземными системами. Упражнения также помогают инженерам подготовиться к реальному дню запуска.
^ Кларк, Стивен. «Развертывание спутников Starlink продолжается успешным запуском Falcon 9» . Космический полет сейчас. Архивировано из оригинала 17 октября 2020 года . Проверено 27 июля 2020 г.

[1] Рэгг, Дэвид В. (1973). Словарь авиации (первое изд.). Скопа. п. 175. ИСБН 9780850451634 .

[2] «Основные достижения немецкого ракетостроения» . Архивировано из оригинала 21 августа 2007 года . Проверено 14 июня 2016 г.

[walter-3] Перейти обратно: ^а ^б Дорнбергер, Уолтер (1954). В-2 . Нью-Йорк: The Viking Press, Inc., стр. 27–42.

[wf-4] Перейти обратно: ^а ^б Фляйшер, Вольфганг (1997). Испытательный полигон вермахта в Куммерсдорфе . Атглен: Schiffer Publishing Ltd., стр. 9–46. ISBN 9780764302732 .

[5] Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (2006 г.). «Строительство стартового комплекса 39 КСК» (PDF) . НАСА . Проверено 12 июля 2024 г.

[6] «СТАРТНЫЙ КОМПЛЕКС 39, ПЛОЩАДКИ А И Б» . КСК НАСА. 1992. Архивировано из оригинала 21 сентября 2008 г.

[7] «Панель запуска Cpsb» . Вишванатх. 2023. Архивировано из оригинала 16 июня 2023 г. Проверено 16 июня 2023 г.

[:1-8] «Мунпорт, CH11-7» . www.hq.nasa.gov . Архивировано из оригинала 1 сентября 2023 г. Проверено 1 сентября 2023 г.

[:0-9] Весселс, Вессель (26 октября 2022 г.). «Цель создания пламенной траншеи на стартовой площадке ракеты» . Направляясь в космос . Архивировано из оригинала 1 сентября 2023 г. Проверено 1 сентября 2023 г.

[10] Догерти, Н.С., и Гость, Ш. (2012, 17 августа). Сопоставление масштабной модели и полетных аэроакустических данных космического корабля-челнока. Аэроакустические конференции . Получено 16 ноября 2022 г. с https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.1984-2351.

[:0sss-11] Перейти обратно: ^а ^б Люберт, Кэролайн Парсонс (2017). «Шестьдесят лет акустике ракет-носителей» . Журнал Акустического общества Америки . 142 (4): 040004. Бибкод : 2017ASAJ..142.2489L . дои : 10.1121/1.5014084 .

[12] Уолш, Э.Дж.; Харт, премьер-министр (ноябрь 1982 г.). «Корреляция избыточного давления зажигания при старте - А». Журнал космических кораблей и ракет . 19 (6): 550–556. Бибкод : 1982JSpRo..19..550W . дои : 10.2514/3.62300 . ISSN 0022-4650 .

[13] «Акустические нагрузки, создаваемые двигательной установкой (NASA SP-8072)» (PDF) . Июнь 1971 года.

[14] Гебхардт, Крис (1 июня 2015 г.). «Аппаратное обеспечение Heritage: тестирование системы выжигания водорода для SLS» . NASASpaceFlight.com .

[NASA_Hold-Down_Arms-15] В эту статью включен текст из этого источника, который находится в свободном доступе : «Прижимные кронштейны и мачты хвостового обслуживания» . НАСА. Архивировано из оригинала 2 ноября 2016 года . Проверено 24 июня 2017 г.

[falcon9-2010-16] «Обзор Falcon 9 (2010)» . SpaceX. Архивировано из оригинала 22 декабря 2010 года . Проверено 8 мая 2010 г.

[17] Кларк, Стивен (20 декабря 2014 г.). «Falcon 9 завершил полноценный статический огонь» . Космический полет сейчас. Архивировано из оригинала 5 июня 2015 года . Проверено 10 мая 2015 г. SpaceX проводит статические огневые испытания, которые обычно заканчиваются 3,5-секундным запуском двигателя, перед каждым запуском, чтобы выявить проблемы с ракетой и наземными системами. Упражнения также помогают инженерам подготовиться к реальному дню запуска.

[18] Кларк, Стивен. «Развертывание спутников Starlink продолжается успешным запуском Falcon 9» . Космический полет сейчас. Архивировано из оригинала 17 октября 2020 года . Проверено 27 июля 2020 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]