Dzisiaj każda wystrzeliwana rakieta, która jest opisywana w wiadomościach, wydaje się być znajomą częścią życia. Zainteresowanie mieszkańców z reguły powstaje tylko w przypadku wielkich projektów eksploracji kosmosu lub poważnych wypadków. Jednak nie tak dawno temu, na początku drugiej połowy ubiegłego stulecia, każde wystrzelenie rakiety spowodowało, że cały kraj zamarł na chwilę i wszyscy śledzili swoje sukcesy i wypadki. Było to również na początku ery kosmicznej w Stanach Zjednoczonych, a następnie we wszystkich krajach, w których uruchomili własne programy lotów do gwiazd. Sukcesy i porażki tych lat położyły fundamenty, na których wyrosła nauka rakietowa, a wraz z nią kosmodromy i coraz bardziej wyrafinowane pojazdy. Jednym słowem, rakieta z jej historią, cechami strukturalnymi i statystykami zasługuje na uwagę.
Najważniejsze w skrócie
Pojazd nośny jest wariantem wieloetapowego pocisku balistycznego, którego celem jest wystrzelenie niektórych ładunków w przestrzeń kosmiczną. W zależności od misji wystrzelonego pojazdu rakieta może umieścić go na orbicie geocentrycznej lub przyspieszyć, aby opuścić strefę grawitacji Ziemi.
W zdecydowanej większości przypadków wystrzelenie rakiety następuje z pozycji pionowej. Bardzo rzadko stosuje się start powietrzny, gdy urządzenie jest najpierw dostarczane samolotem lub innym podobnym urządzeniem na określoną wysokość, a następnie uruchamia się.
Wielostopniowy
Jednym ze sposobów klasyfikowania pojazdów nośnych jest liczba kroków zawartych w ich składzie. Urządzenia, które zawierają tylko jeden taki poziom i są w stanie dostarczyć ładunek w kosmos w tym samym czasie, dziś pozostają tylko marzeniem projektantów i inżynierów. Bohaterem kosmodromów świata jest urządzenie wieloetapowe. W rzeczywistości reprezentuje kilka połączonych pocisków, które są połączone szeregowo podczas lotu i rozłączone po zakończeniu misji.
Potrzeba takiego projektu polega na trudności w przezwyciężeniu grawitacji. Rakieta powinna oderwać swój ciężar od powierzchni, która obejmuje głównie tony paliwa i napędu, a także ciężar ładunku. W ujęciu procentowym ta ostatnia stanowi zaledwie 1, 5–2% masy początkowej rakiety. Odłączenie zużytych etapów w locie ułatwia pozostałe, a lot jest bardziej wydajny. Podobna konstrukcja ma wadę: stawia specjalne wymagania portom kosmicznym. Potrzebna jest strefa wolna od ludzi, w której spadną wydane kroki.
Wielokrotnego użytku
Oczywiste jest, że w tym projekcie pojazdu startowego nie można używać więcej niż jeden raz. Jednak naukowcy stale pracują nad stworzeniem takich projektów. Rakieta w pełni nadająca się do wielokrotnego użytku nie istnieje obecnie z powodu zapotrzebowania na zaawansowaną technologię, do tej pory niedostępną dla ludzi. Niemniej jednak istnieje zrealizowany program częściowo kosmicznego statku kosmicznego wielokrotnego użytku - jest to amerykański prom kosmiczny.
Należy zauważyć, że jednym z powodów, dla których programiści próbują stworzyć rakietę wielokrotnego użytku, jest chęć obniżenia kosztów uruchamiania pojazdów. Jednak „prom kosmiczny” nie przyniósł oczekiwanych rezultatów w tym sensie.
Pierwsze uruchomienie rakiety
Jeśli wrócimy do historii problemu, pojawienie się odpowiednich pojazdów startowych poprzedziło stworzenie pocisków balistycznych. Jeden z nich, niemiecki „V-2”, został wykorzystany przez Amerykanów do pierwszych prób „dotarcia” w kosmos. Jeszcze przed końcem wojny, na początku 1944 r., Przeprowadzono kilka pionowych uruchomień. Rakieta osiągnęła wysokość 188 km.
Bardziej znaczące wyniki uzyskano po pięciu latach. W USA, na poligonie White Sands, wystrzelono rakietę. Składał się z dwóch etapów: pocisków V-2 i VAK-Corporal i był w stanie osiągnąć wysokość 402 km.
Pierwszy booster
Jednak rok 1957 jest uważany za początek ery kosmicznej. Potem ruszył pierwszy prawdziwy pojazd startowy pod każdym względem, radziecki Sputnik. Premiera odbyła się w kosmodromie Bajkonur. Rakieta z powodzeniem poradziła sobie z zadaniem - wystrzeliła pierwszego sztucznego satelitę Ziemi na orbitę.
Rakieta Sputnik i jej rakieta Sputnik-3 zostały wystrzelone cztery razy, z których trzy zakończyły się sukcesem. Następnie na podstawie tego urządzenia powstała cała rodzina pojazdów startowych, charakteryzująca się zwiększonymi wartościami mocy i innymi cechami.
Wystrzelenie rakiety w kosmos, wykonane w 1957 r., Było przełomowym wydarzeniem pod wieloma względami. Oznaczało to początek nowego etapu w rozwoju ludzkiego otoczenia, faktycznie otworzyło erę kosmiczną, wskazało możliwości i ograniczenia ówczesnej technologii, a także dało ZSRR zauważalną przewagę nad Ameryką w wyścigu kosmicznym.
Nowoczesna scena
Dziś proton-M produkuje rosyjską produkcję, amerykańską Delta-IV Heavy i europejską Arian-5. Wystrzelenie rakiety tego typu pozwala nam przenieść się na orbitę ziemską, która leży na wysokości 200 km, a ładowność waży do 25 ton. Takie urządzenia są w stanie dostarczyć około 6-10 ton na orbitę geo-pośrednią i 3-6 ton na orbitę geostacjonarną.
Warto zatrzymać się na pojazdach startowych Proton. W eksploracji kosmosu w Związku Radzieckim i Rosji odegrał znaczącą rolę. Służył do wdrażania różnych programów załogowych, w tym do wysyłania modułów do stacji orbitalnej Mir. Z jego pomocą „Świt” i „Gwiazda”, najważniejsze bloki ISS, zostały dostarczone w kosmos. Pomimo faktu, że nie wszystkie ostatnie wystrzelenia tego typu pocisków zakończyły się powodzeniem, Proton pozostaje najpopularniejszym pojazdem do wystrzeliwania: rocznie odbywa się około 10-12 uruchomień.
Koledzy z zagranicy
Arian-5 jest analogiem Protonu. Ten booster ma wiele różnic od rosyjskiego, w szczególności jego uruchomienie jest znacznie droższe, ale ma również większą nośność. „Arian-5” jest w stanie wystrzelić jednocześnie dwa satelity na geo-pośrednią orbitę. To właśnie wystrzelenie tego typu rakiety kosmicznej było początkiem misji słynnej sondy Rosetta, która po dziesięciu latach lotu stała się satelitą komety Churyumov-Gerasimenko.
Delta IV rozpoczęła swoją „karierę” w 2002 roku. Jedna z jego modyfikacji, Delta IV Heavy, według danych z 2012 roku, miała największą ładowność wśród pojazdów startowych na świecie.
Składniki sukcesu
Udane uruchomienie rakiety opiera się nie tylko na idealnych parametrach technicznych urządzenia. Wiele zależy od wyboru miejsca początkowego. Lokalizacja portu kosmicznego odgrywa istotną rolę w powodzeniu misji wypuszczonego pojazdu.
Zużycie energii na umieszczenie satelity na orbicie jest zmniejszone, jeśli kąt jego nachylenia odpowiada szerokości geograficznej terenu, w którym ma miejsce start. Najważniejszym aspektem tych parametrów jest wypuszczenie pojazdów dostarczonych na orbitę geostacjonarną. Idealnym miejscem do wystrzelenia takich pocisków jest równik. Odchylenie o stopień od równika powoduje konieczność ustawienia prędkości o 100 m / s więcej. Zgodnie z tym parametrem, spośród ponad 20 kosmodromów na świecie, europejska Kourou, położona na szerokości 5º, brazylijska Alcantara (2, 2º), a także Sea Launch, kosmodrom pływający, który ma zdolność wystrzeliwania rakiet bezpośrednio z równika, zajmuje najkorzystniejszą pozycję.
Kierunek ma znaczenie
Kolejny punkt związany z obrotem planety. Rakiety zaczynające się od równika natychmiast otrzymują imponującą prędkość w kierunku wschodnim, co jest ściśle związane z obrotem Ziemi. W związku z tym wszystkie ścieżki lotu z reguły są ułożone na wschód. Izrael nie ma szczęścia w tym względzie. Musi wysłać pociski na zachód, podejmując dodatkowe wysiłki, aby pokonać rotację Ziemi, ponieważ wrogie państwa znajdują się na wschodzie kraju.
Spadek pola
Jak już wspomniano, zużyte stopnie rakiet spadają na Ziemię, dlatego odpowiednia strefa powinna znajdować się obok kosmodromu. Świetną opcją jest ocean. Większość kosmodromów znajduje się zatem na wybrzeżu. Dobrym przykładem jest Cape Canaveral i znajdujący się tutaj amerykański port kosmiczny.
Rosyjskie strony startowe
Kosmodromy naszego kraju powstały podczas zimnej wojny i dlatego nie mogły być rozmieszczone na Północnym Kaukazie ani na Dalekim Wschodzie. Pierwszym poligonem doświadczalnym do wystrzelenia rakiet był Bajkonur z Kazachstanu. Niska aktywność sejsmiczna, dobra pogoda przez większą część roku. Ewentualny upadek elementów rakietowych w krajach azjatyckich pozostawia pewien ślad w działaniu składowiska. W Bajkonurze należy dokładnie ułożyć tor lotu, aby wykonane kroki nie trafiały do obszarów mieszkalnych, a pociski nie przedostawały się do chińskiej przestrzeni powietrznej.
Kosmodrom Svobodny, znajdujący się na Dalekim Wschodzie, ma najbardziej udane rozmieszczenie spadających pól: spadają na ocean. Innym portem kosmicznym, w którym często można zobaczyć wystrzelenie rakiety, jest Plesetsk. Znajduje się na północ od wszystkich innych podobnych stron świata i jest idealnym miejscem do wysyłania pojazdów na orbity polarne.
