Tänään uutisissa näkyvä raketin laukaisu tuntuu tutulta os alta elämää. Kiinnostus kaupunkilaisten puolelta herää pääsääntöisesti vain silloin, kun on kyse suurenmoisista avaruustutkimusprojekteista tai vakavista onnettomuuksista. Ei kuitenkaan niin kauan sitten, viime vuosisadan toisen puoliskon alussa, jokainen raketin laukaisu sai koko maan jäätymään hetkeksi, kaikki seurasivat onnistumisia ja onnettomuuksia. Se oli myös avaruusajan alussa Yhdysvalloissa ja sitten kaikissa maissa, joissa he aloittivat omat lento-ohjelmansa tähtiin. Juuri noiden vuosien onnistumiset ja epäonnistumiset loivat perustan, jolle rakettitiede ja sen mukana kosmodromit ja yhä kehittyneemmät laitteet kasvoivat. Sanalla sanoen raketti historiansa, rakenteellisten ominaisuuksiensa ja tilastoineen on huomion arvoinen.
Perustiedot pähkinänkuoressa
Kantoraketti on muunnos monivaiheisesta ballistisesta ohjuksesta, jonkatarkoituksena on laukaista tiettyjä rahtia avaruuteen. Laukaisuajoneuvon tehtävästä riippuen raketti voi asettaa sen geosentriselle kiertoradalle tai antaa kiihtyvyyttä poistuakseen Maan painovoimavyöhykkeeltä.
Suurin osa tapauksista raketin laukaisu tapahtuu pystyasennostaan. Hyvin harvoin käytetään ilmalaukaisutyyppiä, kun laite ensin toimitetaan lentokoneella tai muulla vastaavalla laitteella tiettyyn korkeuteen ja sitten laukaistaan.
Monivaiheinen
Yksi tapa luokitella kantoraketit on niiden sisältämien vaiheiden lukumäärä. Laitteet, joissa on vain yksi tällainen taso ja jotka pystyvät kuljettamaan hyötykuorman avaruuteen, ovat nykyään vain suunnittelijoiden ja insinöörien unelma. Maailman avaruussatamien päähenkilö on monivaiheinen laite. Itse asiassa se on sarja kytkettyjä ohjuksia, jotka kytketään päälle peräkkäin lennon aikana ja irrotetaan tehtävänsä suorittamisen jälkeen.
Tällaisen suunnittelun tarve piilee painovoiman voittamisen vaikeudessa. Raketin on nostettava pinn alta oma painonsa, joka sisältää pääosin tonnia polttoainetta ja propulsiovoimaa sekä hyötykuorman painon. Prosentteina mitattuna jälkimmäinen on vain 1,5-2% raketin laukaisumassasta. Lennon kuluneiden vaiheiden katkaiseminen helpottaa jäljellä olevien kulkua ja tekee lennosta tehokkaampaa. Tällä rakenteella on myös varjopuolensa: se esitteleeerityisvaatimukset avaruussatamille. Tarvitaan ihmisistä vapaa vyöhyke, jonne käytetyt vaiheet putoavat.
Uudelleenkäytettävä
On selvää, että tällä mallilla tehostetta ei voi käyttää useammin kuin kerran. Tiedemiehet työskentelevät kuitenkin jatkuvasti tällaisten hankkeiden luomiseksi. Täysin uudelleenkäytettävää rakettia ei nykyään ole olemassa, koska tarvitaan korkeaa teknologiaa, joka ei ole vielä ihmisten saatavilla. Siitä huolimatta on olemassa osittain uudelleenkäytettävän laitteen ohjelma - tämä on American Space Shuttle.
On huomattava, että yksi syy siihen, miksi kehittäjät yrittävät luoda uudelleen käytettävää rakettia, on halu alentaa ajoneuvojen laukaisukustannuksia. Avaruussukkula ei kuitenkaan tuonut toivottuja tuloksia tässä mielessä.
Ensimmäinen raketin laukaisu
Jos palaamme asian historiaan, niin todellisten kantorakettien ilmestymistä edelsi ballististen ohjusten luominen. Yhtä niistä, saksalaista "V-2", amerikkalaiset käyttivät ensimmäisissä yrityksissä "kurottautua" avaruuteen. Jo ennen sodan loppua, vuoden 1944 alussa, suoritettiin useita pystylaukaisuja. Raketti saavutti 188 km:n korkeuden.
Merkittävämpiä tuloksia saavutettiin viisi vuotta myöhemmin. Yhdysvalloissa White Sandsin testipaikalla laukaistiin raketti. Se koostui kahdesta vaiheesta: V-2- ja VAK-Kapral-raketeista ja pystyi saavuttamaan 402 km:n korkeuden.
Ensimmäinen tehoste
Vuotta 1957 pidetään kuitenkin avaruusajan alkamisena. Sitten laukaistiin ensimmäinen todellinen kantoraketti kaikessa mielessä, Neuvostoliiton Sputnik. Laukaisu tehtiin Baikonurin kosmodromilla. Raketti selviytyi tehtävästään onnistuneesti - se laukaisi ensimmäisen keinotekoisen Maan satelliitin kiertoradalle.
Sputnik-raketin ja sen muunnelman Sputnik-3 laukaisu suoritettiin yhteensä neljä kertaa, joista kolme onnistui. Sitten tämän laitteen pohj alta luotiin kokonainen kantorakettiperhe, joka erottui lisääntyneistä tehoarvoista ja joistakin muista ominaisuuksista.
Raketin laukaisu avaruuteen, tehty vuonna 1957, oli maamerkkitapahtuma monessa suhteessa. Se merkitsi uuden vaiheen alkua ihmisen ympäröivän avaruuden tutkimisessa, avasi itse asiassa avaruusajan, osoitti tuon ajan tekniikan mahdollisuudet ja rajoitukset ja antoi myös Neuvostoliitolle huomattavan edun Amerikkaan verrattuna avaruuskilpailussa.
Moderni näyttämö
Nykyään Venäjällä valmistettuja Proton-M-kantoraketteja, amerikkalaista Delta-IV Heavyä ja eurooppalaista Ariane-5:tä pidetään tehokkaimpana. Tämän tyyppisen raketin laukaisu mahdollistaa jopa 25 tonnin painoisen hyötykuorman laukaisemisen matalalle Maan kiertoradalle 200 km:n korkeudessa. Tällaiset laitteet pystyvät kuljettamaan noin 6-10 tonnia geostationaariselle kiertoradalle ja 3-6 tonnia geostationaariselle kiertoradalle.
On syytä pysähtyä Proton-kantoraketeissa. Hänellä oli merkittävä rooli Neuvostoliiton ja Venäjän avaruustutkimuksessa. Sitä käytettiinerilaisten miehitettyjen ohjelmien toteuttaminen, mukaan lukien moduulien lähettäminen Mir-kiertoradalle. Hänen avullaan Zarya ja Zvezda, ISS:n tärkeimmät lohkot, toimitettiin avaruuteen. Huolimatta siitä, etteivät kaikki tämän tyyppisten rakettien viimeaikaiset laukaisut ole onnistuneet, Proton on edelleen suosituin laukaisuväline: sen laukaisuista tehdään noin 10-12 vuodessa.
Ulkomaalaiset kollegat
"Ariane-5" on "Protonin" analogi. Tällä kantoraketilla on useita eroja venäläiseen, erityisesti sen laukaisu on paljon kalliimpaa, mutta sillä on myös suuri kantokyky. Ariane-5 pystyy laukaisemaan kaksi satelliittia maantieteelliselle kiertoradalle kerralla. Juuri tämäntyyppisen avaruusraketin laukaisu sai alkunsa kuuluisan Rosetta-luotaimen tehtävälle, josta tuli kymmenen vuoden lennon jälkeen Churyumov-Gerasimenko-komeetan satelliitti.
"Delta-IV" aloitti "uransa" vuonna 2002. Yhdellä sen modifikaatioista, Delta IV Heavyllä, oli vuoden 2012 mukaan suurin hyötykuorma kantoraketeista maailmassa.
Menestyksen ainesosat
Onnistunut raketin laukaisu ei perustu pelkästään laitteen ihanteellisiin teknisiin ominaisuuksiin. Paljon riippuu lähtökohdan valinnasta. Avaruusaseman sijainnilla on merkittävä rooli kantoraketin tehtävän onnistumisessa.
Satelliitin kiertoradalle lähettämisen energiakustannukset pienenevät, jos sen k altevuuskulma vastaa sen alueen maantieteellistä leveysastetta, jossa laukaisu suoritetaan. Tärkeintä on ottaa nämä parametrit huomioon geostationaariselle kiertoradalle toimitettujen ajoneuvojen laukaisussa. Täydellinen paikka aloittaatällaisista raketteista on päiväntasaaja. Poikkeama asteittain päiväntasaajasta tarkoittaa tarvetta lisätä nopeutta 100 m/s enemmän. Tämän parametrin mukaan maailman yli 20 avaruussataman joukossa edullisin asema on Euroopan Kourou, joka sijaitsee 5º leveysasteella, Brasilian Alcantara (2, 2º) sekä Sea Launch, kelluva avaruussatama. joka voi laukaista raketteja suoraan päiväntasaaj alta.
Suunnalla on väliä
Toinen kohta liittyy planeetan pyörimiseen. Päiväntasaaj alta laukaistut raketit saavat heti varsin vaikuttavan nopeuden itään päin, mikä liittyy nimenomaan Maan pyörimiseen. Tältä osin kaikki lentoreitit on pääsääntöisesti asetettu itään. Israel on epäonninen tässä suhteessa. Hänen on lähetettävä ohjuksia länteen ja tehtävä ylimääräisiä ponnisteluja voittaakseen maan pyörimisen, koska maan itäosassa on vihamielisiä v altioita.
Poista kenttä
Kuten jo mainittiin, käytetyt rakettivaiheet putoavat Maahan, ja siksi sopiva vyöhyke tulisi sijoittaa lähelle kosmodromia. Hyvä vaihtoehto on v altameri. Suurin osa avaruussatamista ja siksi sijaitsevat rannikolla. Hyvä esimerkki on Cape Canaveral ja täällä sijaitseva amerikkalainen avaruussatama.
Venäjän laukaisupaikat
Maamme avaruussatamat luotiin kylmän sodan aikana, joten niitä ei voitu sijoittaa Pohjois-Kaukasiaan tai Kaukoitään. Ensimmäinen testipaikka ohjusten laukaisulle oli Baikonur, joka sijaitsee Kazakstanissa. On alhainen seisminen aktiivisuus, hyvä sää suurimman osan vuodesta. Ohjuselementtien mahdollinen putoaminen Aasian maihin jättää tietyn jäljen testialueen työhön. Baikonurissa lentorata on suunniteltava huolellisesti, jotta käytetyt vaiheet eivät päädy asuinalueille ja ohjukset eivät putoa Kiinan ilmatilaan.
Kaukoidässä sijaitsevalla Svobodnyin kosmodromilla on menestynein pudotuspeltojen sijoitus: ne putoavat mereen. Toinen avaruussatama, jossa voit usein nähdä raketin laukaisun, on Plesetsk. Se sijaitsee pohjoiseen kaikista muista vastaavista paikoista maailmassa ja on ihanteellinen paikka lähettää ajoneuvoja naparadalle.
Raketin laukaisutilastot
Yleensä vuosisadan alusta lähtien toiminta maailman avaruussatamissa on vähentynyt huomattavasti. Jos verrataan alan kahta johtavaa maata, Yhdysv altoja ja Venäjää, ensimmäinen tuottaa huomattavasti vähemmän laukaisuja vuosittain kuin toinen. Vuosina 2004–2010 Amerikan avaruussatamista laukaistiin 102 rakettia, jotka suorittivat tehtävänsä onnistuneesti. Lisäksi oli viisi epäonnistunutta laukaisua. Maassamme 166 lähtöä suoritettiin onnistuneesti ja kahdeksan päättyi onnettomuuteen.
Venäjällä epäonnistuneista laitteiden lanseerauksista Proton-M-onnettomuudet erottuvat. Vuosina 2010–2014 tällaisten vikojen seurauksena ei vain kantoraketit menetetty, vaan myös useita venäläisiä satelliitteja sekä yksi ulkomainen laite. Samanlainen tilanne yhden tehokkaimman kantoraketin kanssa ei jäänyt huomaamatta: virkamiehet erotettiin,Näiden epäonnistumisten esiintymiseen osallistuneiden hankkeiden kehittäminen aloitettiin maamme avaruusteollisuuden nykyaikaistamiseksi.
Nykyään, kuten 40-50 vuotta sitten, ihmiset ovat edelleen kiinnostuneita avaruustutkimuksesta. Nykyiselle vaiheelle on ominaista mahdollisuus täysimittaiseen kansainväliseen yhteistyöhön, joka on onnistuneesti toteutettu ISS-projektissa. Monet kohdat vaativat kuitenkin tarkennusta, modernisointia tai tarkistamista. Haluaisin uskoa, että uuden tiedon ja teknologioiden käyttöönoton myötä lanseeraustilastoista tulee yhä iloisempia.
