Метеорологиялык ракетада космоско: өтө кичинекей космоско учуучу аппараттардын долбоорлору

Мазмуну:

Метеорологиялык ракетада космоско: өтө кичинекей космоско учуучу аппараттардын долбоорлору
Метеорологиялык ракетада космоско: өтө кичинекей космоско учуучу аппараттардын долбоорлору

Video: Метеорологиялык ракетада космоско: өтө кичинекей космоско учуучу аппараттардын долбоорлору

Video: Метеорологиялык ракетада космоско: өтө кичинекей космоско учуучу аппараттардын долбоорлору
Video: Хроника русского космоса. Линия Генерального. 17 серия. 2024, Март
Anonim
Сүрөт
Сүрөт

Космос мейкиндигин багындыруу адамзаттын эң маанилүү жана доордук жетишкендиктеринин бири болуп калды. Старттык унааларды жана аларды ишке киргизүү үчүн инфраструктураны түзүү дүйнөнүн алдыңкы өлкөлөрүнүн эбегейсиз күчүн талап кылды. Биздин убакта космоско ондогон учууларды аткарууга жөндөмдүү, кайра колдонууга жарактуу учуруучу аппараттарды түзүү тенденциясы байкалууда. Алардын өнүгүшү жана иштеши дагы эле чоң ресурстарды талап кылат, аларды мамлекеттер же ири корпорациялар гана бөлүп бере алышат (дагы, мамлекеттин колдоосу менен).

Сүрөт
Сүрөт

XXI кылымдын башында электрондук компоненттерди жакшыртуу жана кичирейтүү массасы 1-100 диапазонунда болгон кичинекей спутниктерди ("микросателлиттер" жана "наноспутниктер" деп аталган) түзүүгө мүмкүндүк берди. кг Жакында биз "пикосателлиттер" (салмагы 100 гден 1 кг чейин) жана "фемто спутниктери" (салмагы 100 граммдан аз) жөнүндө айтып жатабыз. Мындай спутниктерди ар кандай кардарлардын группалык жүктөрү катары же "чоң" космос кемесине (СК) өтүүчү жүк катары учурууга болот. Бул учуруу ыкмасы дайыма эле ыңгайлуу боло бербейт, анткени наноспутниктерди чыгаруучулар (мындан ары бул белгини ультра кичинекей космостук аппараттардын бардык өлчөмдөрү үчүн колдонобуз) негизги жүктү учуруу үчүн кардарлардын графигине ылайыкташтырылышы керек. учуруу орбиталарындагы айырмачылыктар.

Бул болжол менен 1-100 кг салмактагы космостук кемелерди учурууга жөндөмдүү өтө кичине учуруучу аппараттарга суроо-талаптын пайда болушуна алып келди.

DARPA жана КБ "МиГ"

Жерде, абада жана деңизде учуруу менен өтө жеңил старттык аппараттардын көптөгөн долбоорлору болгон жана иштелип жатат. Атап айтканда, америкалык DARPA агенттиги өтө кичинекей космостук кемелерди тез учуруу проблемасы боюнча активдүү иштеп жаткан. Атап айтканда, 2012-жылы башталган ALASA долбоорун эске салсак болот, анын алкагында F-15E истребителинен учуруу жана салмагы 45 килограммга чейинки спутниктерди аз таяныч орбитага чыгаруу үчүн арналган чакан көлөмдөгү ракетаны түзүү пландаштырылган. (LEO).

Метеорологиялык ракетада космоско: өтө кичинекей космоско учуучу аппараттардын долбоорлору
Метеорологиялык ракетада космоско: өтө кичинекей космоско учуучу аппараттардын долбоорлору

Ракетага орнотулган ракета кыймылдаткычы монопропилен, азот оксиди жана ацетиленди камтыган NA-7 монопропеллантында иштеши керек болчу. Старт баасы 1 миллион доллардан ашпашы керек болчу. Кыязы, бул долбоорго чекит койгон күйүүчү май менен болгон көйгөйлөр, тактап айтканда анын өзүнөн өзү күйүшү жана жарылуу тенденциясы болгон.

Ушундай эле долбоор Россияда иштелип жаткан. 1997-жылы МиГдин конструктордук бюросу, КазКосмос (Казакстан) менен бирдикте, конвертирленген МиГ-31И кармоочу (Ишим) аркылуу пайдалуу жүктү (ПН) учуруу системасын иштеп чыгууга киришти. Долбоор МиГ-31Д спутникке каршы модификациясын түзүү үчүн негиздин негизинде иштелип чыккан.

Болжол менен 17000 метр бийиктикте жана 3000 км / саат ылдамдыкта учурулган үч баскычтуу ракета 300 км бийиктиктеги орбитага 160 кг салмактагы жүктү, 120 кг салмактагы жүктү орбитага чыгарышы керек болчу. 600 километр бийиктикте.

Сүрөт
Сүрөт

90 -жылдардын аягында жана 2000 -жылдардын башында Россиядагы оор финансылык абал бул долбоорду металлда ишке ашырууга мүмкүндүк берген жок, бирок техникалык процесстерде техникалык тоскоолдуктар пайда болушу мүмкүн.

Ультра жеңил ракеталардын башка көптөгөн долбоорлору болгон. Алардын айырмалоочу өзгөчөлүгүн долбоорлорду мамлекеттик структуралар же ири (иш жүзүндө "мамлекеттик") корпорациялар иштеп чыгышы катары караса болот. Согушчу, бомбалоочу же оор транспорттук учак сыяктуу татаал жана кымбат платформалар көбүнчө учуруу платформасы катары колдонулушу керек болчу.

Мунун баары чогуу иштеп чыгууну татаалдаштырып, комплекстердин баасын көтөрдү, эми ультра жеңил учуучу аппараттарды түзүүдө лидерлик жеке компаниялардын колуна өттү.

Ракета лабораториясы

Ультра жеңил ракеталардын эң ийгиликтүү жана белгилүү долбоорлорунун бирин Америка-Жаңы Зеландия Rocket Lab компаниясынын "Электрон" учуруучу куралы катары кароого болот. Массасы 12550 кг болгон бул эки баскычтуу ракета 250 кг PS же 150 кг PS күндүн синхрондуу орбитасына (SSO) 500 километр бийиктикте LEOго чыгара алат. Компания жылына 130га чейин ракета учурууну пландап жатат.

Сүрөт
Сүрөт

Ракетанын дизайны көмүр буласынан жасалган; суюк кыймылдаткыч реактивдүү кыймылдаткычтар (LRE) күйүүчү түтүк керосин + кычкылтекке колдонулат. Дизайндын баасын жөнөкөйлөтүү жана азайтуу үчүн, ал литий-полимердик батареяларды энергия булагы катары колдонот, пневматикалык башкаруу системалары жана цистерналардан күйүүчү майды жылдыруу системасы, кысылган гелийде иштейт. Суюк от алуучу ракета кыймылдаткычтарын жана ракетанын башка компоненттерин чыгарууда аддитивдүү технологиялар активдүү колдонулат.

Сүрөт
Сүрөт

Белгилей кетсек, Rocket Labдан биринчи ракета Космос-1 метеорологиялык ракетасы болгон (маори тилинде Atea-1), ал 2 кг жүктү 120 километрдей бийиктикке көтөрө алат.

Сүрөт
Сүрөт

Lin Industrial

Ракета лабораториясынын россиялык "аналогун" "Lin Industrial" деп атаса болот, ал 100 км бийиктикке жете турган эң жөнөкөй суборбиталдык ракета үчүн долбоорлорду иштеп чыгат жана LEO жана SSOго жүктөрдү чыгаруу үчүн арналган унааларды учурат.

Суборбиталдык ракеталар рыногунда (биринчи кезекте метеорологиялык жана геофизикалык ракеталар сыяктуу) катуу күйүүчү моторлору бар чечимдер басымдуулук кылса да, Лин Индустриал өзүнүн суборбиталдык ракетасын керосин жана суутек перекиси менен күйгүзүлгөн суюк күйүүчү ракета кыймылдаткычтарынын негизинде курууда. Кыязы, бул Лин Индустриал өзүнүн негизги өнүгүү багытын орбитага учуруучу ракетаны коммерциялык учурууда көрөт жана суюк от алуучу суборбиталдык ракета техникалык чечимдерди иштеп чыгуу үчүн көбүрөөк колдонулат.

Сүрөт
Сүрөт

Lin Industrialдын башкы долбоору - Taimyr ultralight учуруучу ракета. Башында, долбоор модулдардын сериялуу параллелдүү жайгашуусу менен модулдук макетти караштырган, ал салмагы 10 ден 180 кг га чейинки жүктү LEOго чыгаруу мүмкүнчүлүгү менен учуруучу ракетаны түзүүгө мүмкүнчүлүк берет. Учуучу ракетанын минималдуу массасынын өзгөрүшү универсалдуу ракета бирдиктеринин (UBR) санын өзгөртүү менен камсыз кылынышы керек болчу-URB-1, URB-2 жана URB-3 жана үчүнчү баскычтагы RB-2 ракета блогу.

Сүрөт
Сүрөт

Таймыр ракетасынын кыймылдаткычтары керосин жана концентрленген суутектин кычкылы менен иштеши керек; күйүүчү май кысылган гелий менен алмашуу жолу менен берилиши керек. Дизайн кеңири таралган материалдарды, анын ичинде көмүр буласы менен бекемделген пластмассаларды жана 3D басылган компоненттерди колдонушу күтүлүүдө.

Кийинчерээк Lin Industrial компаниясы модулдук схемадан баш тарткан - учуруучу ракета эки баскычтуу болуп, ырааттуу түрдө кадамдарды уюштурган, натыйжада Таймыр учуруучу ракетасынын көрүнүшү Electron учуруучу ракетасынын көрүнүшүнө окшош боло баштаган. Ракета лабораториясы. Ошондой эле, кысылган гелийдеги жылышуу системасы батареялар менен иштеген электр насостору аркылуу күйүүчү май менен алмаштырылган.

Сүрөт
Сүрөт

Таймыр ЛВ биринчи жолу 2023 -жылга пландаштырылган.

IHI Aerospace

Эң кызыктуу ultralight учуруучу аппараттардын бири-SH-520 геофизикалык ракетасынын негизинде үчүнчү баскычты жана борттогу системалардын тиешелүү өркүндөтүлүшү менен түзүлгөн IHI Aerospace тарабынан чыгарылган жапон SS-520 үч этаптуу катуу кыймылдаткыч ракета. SS-520 ракетасынын бийиктиги 9,54 метр, диаметри 0,54 метр, учуруу салмагы 2600 кг. LEOго жеткирилген пайдалуу жүктүн массасы болжол менен 4 кг.

Сүрөт
Сүрөт

Биринчи этаптын корпусу жогорку бышык болоттон жасалган, экинчи этабы көмүр буласынан куралган, баш жаргылчасы стекловолоктон жасалган. Бардык үч этап катуу отун болуп саналат. SS-520 LV башкаруу системасы мезгил-мезгили менен биринчи жана экинчи баскычтар бөлүнгөндө күйгүзүлөт, калган убакта ракета айлануу менен стабилдештирилет.

2018-жылдын 3-февралында SS-520-4 LV 3 кг салмактагы TRICOM-1R кубатын ийгиликтүү учуруп, керектөөчү электрондук компоненттерден космостук кемелерди түзүү мүмкүнчүлүгүн көрсөтүүгө арналган. Учуу учурунда SS-520-4 LV Гиннестин рекорддор китебине катталган дүйнөдөгү эң кичине учуруучу ракета болчу.

Сүрөт
Сүрөт

Катуу кыймылдаткыч метеорологиялык жана геофизикалык ракеталардын негизинде өтө кичине учуруучу аппараттарды түзүү келечектүү багыт болушу мүмкүн. Мындай ракеталарды кармоо оңой, аларды эң кыска мөөнөттө учурууга даярдоону камсыз кылган абалда көпкө сактоого болот.

Ракета кыймылдаткычынын баасы ракетанын наркынын болжол менен 50% ын түзүшү мүмкүн жана аддитивдүү технологияларды колдонууну эске алуу менен 30% дан азыраак көрсөткүчкө жетүү мүмкүн эмес. Катуу кыймылдаткычтарда учуруу алдында атайын сактоо жана күйүүчү май куюу шарттарын талап кылган криогендүү кычкылдандыруучу колдонулбайт. Ошол эле учурда катуу отун заряддарын өндүрүү үчүн керектүү конфигурациядагы күйүүчү май заряддарын "басып чыгарууга" мүмкүндүк берүүчү аддитивдүү технологиялар да иштелип чыгууда.

Ультра жеңил учуруучу аппараттардын чакан өлчөмдөрү аларды ташууну жөнөкөйлөтөт жана планетанын ар кайсы чекиттеринен учурууга мүмкүндүк берет. Ультра жеңил учуучу унаалар үчүн "чоң" ракеталарга караганда бир кыйла жөнөкөй учуруу платформасы талап кылынат, бул аны мобилдүү кылат.

Россияда мындай ракеталардын долбоорлору барбы жана аларды эмненин негизинде ишке ашырса болот?

СССРде метеорологиялык ракеталардын олуттуу саны чыгарылган-MR-1, MMP-05, MMP-08, M-100, M-100B, M-130, MMP-06, MMP-06M, MR-12, MR -20 жана геофизикалык ракеталар-R-1A, R-1B, R-1V, R-1E, R-1D, R-2A, R-11A, R-5A, R-5B, R-5V, "Vertical", K65UP, MR-12, MR-20, MN-300, 1Ya2TA. Бул долбоорлордун көбү баллистикалык ракеталар же ракеталарга каршы аскердик өнүгүүлөргө негизделген. Атмосферанын үстүңкү катмарын активдүү изилдөө жылдарында учурулган учурлардын саны жылына 600-700 ракетага жеткен.

Сүрөт
Сүрөт

СССР кулагандан кийин ракеталардын учурулушу жана түрлөрү түп тамырынан азайтылган. Учурда Рошидромет эки комплексти-NPO Typhoon / OKB Novator тарабынан иштелип чыккан MN-300 ракетасы менен MR-30ду жана KBP ААК тарабынан иштелип чыккан MERA метеорологиялык ракетасын колдонот.

MR-30 (MN-300)

МР-30 комплексинин ракетасы 50-150 кг илимий жабдууларды 300 километр бийиктикке көтөрүүнү камсыздайт. MN-300 ракетасынын узундугу диаметри 445 мм болгон 8012 мм, учуруу салмагы 1558 кг. МН-300 ракетасынын бир учурулушунун баасы 55-60 миллион рублга бааланат.

Сүрөт
Сүрөт

MN-300 ракетасынын негизинде экинчи баскычты жана жогорку баскычты (чынында үчүнчү этапты) кошуу менен ультра чакан IR-300 учуруучу аппаратын түзүү мүмкүнчүлүгү каралууда. Башкача айтканда, Япониянын өтө жеңил SS-520 учуруучу ракетасын ишке ашыруунун ийгиликтүү тажрыйбасын кайталоо сунушталды.

Ошол эле учурда, кээ бир эксперттер MN-300 ракетасынын максималдуу ылдамдыгы болжол менен 2000 м / с болгондуктан, космоско 8000 м / с ылдамдыкта биринчи космостук ылдамдыкты алуу үчүн, бул ракетаны коюу үчүн зарыл деген пикирди айтышат. орбитага чыгуу үчүн, ал баштапкы долбоорду өтө олуттуу кайра карап чыгууну талап кылышы мүмкүн. Бул негизинен жаңы продуктту иштеп чыгуу болуп саналат, бул ишке киргизүү наркынын дээрлик бир даражада өсүшүнө алып келиши мүмкүн жана аны атаандаштарына салыштырмалуу рентабелдүү кылышы мүмкүн.

ЧАРА

MERA метеорологиялык ракетасы салмагы 2-3 кг болгон жүктү 110 чакырым бийиктикке көтөрүүгө арналган. MERA ракетасынын массасы 67 кг.

Сүрөт
Сүрөт
Сүрөт
Сүрөт

Бир караганда, метеорологиялык ракета MERA ультра жеңил учуучу аппаратты түзүү үчүн негиз катары колдонууга таптакыр жараксыз, бирок ошол эле учурда бул көз карашка каршы чыгууга мүмкүндүк берген айрым нюанстар бар.

Метеорологиялык ракета MERA эки баскычтуу бикалибер болуп саналат жана биринчи баскыч ылдамдатуу функциясын аткарат, экинчиси-бөлүнгөндөн кийин инерция менен учат, бул комплексти Тунгусканын зениттик башкарылуучу ракеталарына (SAM) окшош кылат. Панцир зениттик-ракеталык жана замбирек комплекстери (ЗРПК). Чынында, бул комплекстердин абадан коргонуу ракеталык системалары үчүн ракеталардын негизинде метеорологиялык ракета MERA түзүлгөн.

Биринчи этап - катуу кыймылдаткыч заряды бар курама дене. 2,5 секунддун ичинде биринчи этап метеорологиялык ракетаны 5М ылдамдыкка (үндүн ылдамдыгы) чейин тездетет, бул болжол менен 1500 м / с. Биринчи этаптын диаметри 170 мм.

Сүрөт
Сүрөт

Композиттик материалды ороо аркылуу жасалган MERA метеорологиялык ракетасынын биринчи баскычы өтө жеңил (окшош өлчөмдөгү болоттон жана алюминийден жасалган конструкцияларга салыштырмалуу) - анын салмагы болгону 55 кг. Ошондой эле, анын баасы көмүр буласынан жасалган чечимдерден кыйла төмөн болушу керек.

Ушуга таянып, MERA метеорологиялык ракетасынын биринчи этабынын негизинде, бирдиктүү ракета модулу (URM) иштелип чыгышы мүмкүн деп божомолдоого болот

Чынында, мындай эки модуль болот, алар атмосферада же вакуумда иштөө үчүн оптималдаштырылган ракеталык кыймылдаткычтын шүмшүгүнөн айырмаланат. Учурда, KBP ААК тарабынан оролуу ыкмасы менен өндүрүлгөн гильзалардын максималдуу диаметри болжол менен 220 мм. Балким, чоңураак диаметри жана узундугу бар курама корпустарды өндүрүүнүн техникалык мүмкүнчүлүгү бар.

Башка жагынан алганда, оптималдуу чечим корпустардын өндүрүшү болушу мүмкүн, анын өлчөмү Pantsir абадан коргонуу ракеталык системасы, Гермес комплексинин жетектелген ракеталары же MERA метеорологиялык ракеталары менен биригет. продукциянын ошол эле түрүн сериялык чыгаруунун көлөмүн көбөйтүү менен бир продукциянын наркын төмөндөтүү.

Учуучу ракетанын этаптары URMден алынышы керек, параллелдүү түрдө бекитилет, ал эми этаптарды бөлүү туурасынан жүргүзүлөт - этапта URMдин узунунан бөлүү каралган эмес. Мындай ракетанын этаптары чоңураак диаметри бар моноблоктуу корпуска салыштырмалуу чоң паразиттик массага ээ болот деп божомолдоого болот. Бул жарым -жартылай туура, бирок композиттик материалдардан жасалган корпустун аз салмагы бул кемчиликти негизинен түздөөгө мүмкүндүк берет. Ушуга окшош технологияны колдонуу менен жасалган чоң диаметри бар корпусту өндүрүү бир топ татаал жана кымбатыраак болот, жана URMге туташкан структуранын керектүү катуулугун камсыз кылуу үчүн анын дубалдарын бир кыйла калыңдатуу керек болот. пакетте, акыры бир топ моноблок бар жана пакет чечимдери экинчисинин арзан баасына салыштырылат. Болоттон же алюминийден жасалган моноблок корпусу пакеттелген курамага караганда оорураак болот.

Сүрөт
Сүрөт

URMдин параллель туташуусу тепкичтин жогорку жана төмөнкү бөлүктөрүндө жайгашкан (URM кузовунун куушкан жерлеринде) жалпак курама фрезерленген элементтердин жардамы менен ишке ашырылышы мүмкүн. Керек болсо, композиттик материалдардан жасалган кошумча шыбактарды колдонсо болот. Структурада бааны төмөндөтүү үчүн, технологиялык жана арзан өндүрүштүк материалдар, мүмкүн болушунча жогорку бышыктыктагы желимдерди колдонуу керек.

Ошо сыяктуу эле, LV стадиялары курама трубалуу же арматуралануучу элементтер менен өз ара туташтырылышы мүмкүн, жана структура бөлүнбөйт, стадиялар бөлүнгөндө, жүк көтөрүүчү элементтер башкарылган тартипте пиро заряддар менен жок кылынышы мүмкүн. Мындан тышкары, ишенимдүүлүктү жогорулатуу үчүн, пиро заряддар тирөөч структуранын ырааттуу жайгашкан бир нече пунктунда жайгашышы мүмкүн жана алар күйгүзүлгөндө, электр күйгүзүү жана жогорку этаптагы кыймылдаткычтардын жалынынан түз тутануу менен башталат (атуу үчүн) төмөнкү баскыч, эгерде электр от алдыруу иштебесе).

Сүрөт
Сүрөт

Учуучу ракетаны япондук ультра жеңил SS-520 учуруучу ракетасында жасагандай башкарса болот. Панцир абадан коргонуу ракеталык системасына орнотулганга окшош радио командалык башкаруу системасын орнотуу варианты, жок эле дегенде, учуу траекториясынын бир бөлүгүндө (жана, балким, бардык этаптарда) учуруучу аппаратты учурууну оңдоо үчүн каралышы мүмкүн. учуу). Потенциалдуу түрдө, бул бир жолу колдонулуучу ракетанын бортунда кымбат баалуу жабдууларды "кайра колдонулуучу" башкаруучу унаага жеткирүү менен азайтат.

Түзүүчү структураны, бириктирүүчү элементтерди жана башкаруу системасын эске алуу менен, акыркы продукт бир нече килограммдан бир нече ондогон килограммга чейинки жүктү LEOго жеткире алат деп болжолдоого болот (бирдиктүү ракета модулдарынын санына жараша) этаптарда) жана япониялык өтө жеңил SS-LV.520 жана башка ушул сыяктуу орус жана чет элдик компаниялар тарабынан иштелип чыккан ультра жеңил учуучу унаалар менен атаандашат.

Долбоорду ийгиликтүү коммерциялаштыруу үчүн ultralight MERA-K учуруучу аппаратын учуруунун сметалык баасы 3,5 миллион доллардан ашпашы керек (бул SS-520 учуруучу ракетанын учуруу баасы).

Коммерциялык колдонмолордон тышкары, MERA-K учуруучу ракетасы аскердик космостук кемелерди чукул арада алып кетүү үчүн колдонулушу мүмкүн, анын өлчөмү жана салмагы да акырындык менен азаят.

Ошондой эле, MERA-K учуруучу аппаратты ишке ашыруу учурунда алынган иштеп чыгуулар өнүккөн куралдарды жасоо үчүн колдонулушу мүмкүн, мисалы, учуу башталгандан кийин ташталган компакт планер түрүндөгү кадимки согуштук учагы бар гиперсоникалык комплекс. унаа траекториянын жогорку чекитине чейин.

Сунушталууда: