Bärraket

En bärraket ( RN ), även en rymdraket ( RKN ) är en raket konstruerad för att skjuta upp en nyttolast i yttre rymden [1] .

Ibland används termen "booster" i en utökad betydelse: en raket designad för att leverera en nyttolast till en given punkt (ut i rymden eller i en avlägsen region av jorden ) - till exempel artificiella jordsatelliter , rymdfarkoster , nukleära och icke- kärnstridsspetsar . _ I denna tolkning kombinerar termen "uppskjutningsfordon" termerna "rymdraket" (RKN) och " interkontinental ballistisk missil ".

Klassificering

Till skillnad från vissa horisontellt lanserade flygsystem (AKS), använder bärraketer en vertikal uppskjutningstyp och (mycket mindre ofta) luftuppskjutning .

Antal steg

Enstegs bärraketer som transporterar nyttolaster ut i rymden har ännu inte skapats, även om det finns projekt med varierande utvecklingsgrad (" KORONA ", HEAT-1X och andra). I vissa fall kan en raket som har ett flygbolag som första steg eller använder boosters som sådan klassas som en enstegsraket. Bland de ballistiska missilerna som kan nå yttre rymden finns det många enstegs, inklusive den första ballistiska V-2 missilen [2] ; dock är ingen av dem kapabel att komma in i omloppsbanan för en artificiell jordsatellit.

Plats för steg (layout)

Utformningen av bärraketer kan vara följande:

• longitudinell layout (tandem), där stadierna är placerade efter varandra och arbetar i flyg i tur och ordning (LV " Zenith-2 ", " Proton ", " Delta-4 ");
• parallell layout (paket), där flera block placerade parallellt och tillhörande olika stadier fungerar samtidigt under flygning ( Soyuz launch vehicle );
  • villkorlig paketlayout (det så kallade ett och ett halvt-stegsschemat), som använder gemensamma bränsletankar för alla steg, från vilka start- och underhållsmotorerna drivs, startar och arbetar samtidigt, bara de återställs när de har slutförts startmotorer;
  • layouten "sparris" (en term som myntats av flygingenjören Ed Keith, en av skaparna av denna layout), som använder pumpar för att pumpa bränsle från sidoscenerna till mittscenen. Detta schema användes i den ursprungliga designen av Falcon Heavy bärraket , som sedan övergavs på grund av komplexiteten i den tekniska implementeringen av schemat.

Använda motorer

Som marschmotorer kan användas:

• flytande raketmotorer ;
• solida raketmotorer ;
• olika kombinationer på olika nivåer.

Nyttolastmassa

Klassificeringen av missiler efter nyttolastmassa (PN) som skjuts upp i en låg referensbana (LEO) förändras med teknikens utveckling och är ganska godtycklig [1] [3] :

Dessutom urskiljs ibland en ultralätt klass av bärraketer, kapabla att leverera en nyttolast som väger upp till 500 kilogram till LEO [7] .

Återanvänd

De mest utbredda är engångsraketer i flera steg av både batch- och longitudinella scheman. Engångsraketer är mycket tillförlitliga på grund av den maximala förenklingen av alla element. Det bör klargöras att för att uppnå omloppshastighet behöver en enstegsraket teoretiskt sett ha en slutmassa på högst 7–10 % av startmassan, vilket, även med befintlig teknik, gör dem svåra att implementera och ekonomiskt ineffektiv på grund av nyttolastens låga massa. I världskosmonautikens historia skapades praktiskt taget inte enstegs bärraketer - det fanns bara så kallade ett och ett halvt stegs modifieringar (till exempel den amerikanska Atlas bärraket med extra startmotorer). Närvaron av flera steg gör att du avsevärt kan öka förhållandet mellan massan av den utgående nyttolasten och raketens initiala massa. Samtidigt kräver flerstegsraketer alienering av territorier för fall av mellanstadier.

På grund av behovet av att använda mycket effektiva komplexa tekniker (främst inom området framdrivningssystem och termiskt skydd) finns det ännu inte helt återanvändbara bärraketer, trots det ständiga intresset för denna teknik och periodiskt öppnande av projekt för utveckling av återanvändbara bärraketer (för perioden 1990-2000-talet - som ROTON, Kistler K-1, AKS VentureStar , etc.). Delvis återanvändbart var det mycket använda amerikanska återanvändbara rymdtransportsystemet (MTKS)-AKS " Space Shuttle " ("Space Shuttle") och det sovjetiska programmet MTKS " Energy - Buran ", utvecklat men aldrig använt i tillämpad praktik, samt en antal orealiserade tidigare (till exempel " Spiral ", MAKS och andra AKS) och nyutvecklade (till exempel " Baikal-Angara ") projekt. Tvärtemot förväntningarna kunde rymdfärjan inte minska kostnaderna för att leverera last till omloppsbana; dessutom kännetecknas bemannade MTKS av ett komplext och långvarigt skede av förberedelser före lansering (på grund av ökade krav på tillförlitlighet och säkerhet i närvaro av en besättning).

Delvis återanvändbar (första steg och nosskydd) är Falcon 9 bärraket . Det första steget av denna bärraket kan användas upp till 10 eller fler gånger med minimalt underhåll mellan flyg [8] [9] . Från och med oktober 2022 når den praktiska etappflygtiden 14 gånger ( B1058 , B1060 ), och det minsta flygintervallet är 21 dagar ( B1062-6 ).

Mänsklig närvaro

Missiler för bemannade flyg bör vara mer tillförlitliga (de har också ett nödräddningssystem installerat på dem ), tillåtna överbelastningar för dem är begränsade (vanligtvis inte mer än 3 - 4,5  g ). Samtidigt är själva bärraketen ett helautomatiskt system som skjuter upp en apparat (rymdfarkost) i yttre rymden med människor ombord, dessa kan vara piloter som kan direkt styra fartyget, specialister (ingenjörer, forskare, läkare), rymdturister .

Historik

Jetframdrivning har använts av mänskligheten sedan medeltiden, i raketvapen : i Kina - från 1200-talet, i Indien - från 1700-talet ( Mysore raketer , de första raketerna med metallhölje). Hastigheterna för dessa raketer var dock mycket lägre än de första rymden.

10 maj 1897 K. E. Tsiolkovsky i manuskriptet "Rocket" utforskar ett antal problem med jetframdrivning, där han bestämmer hastigheten som ett flygplan utvecklas under påverkan av en dragkraft från en raketmotor, oförändrad i riktning, i frånvaro av alla andra krafter; det slutliga beroendet kallades " Tsiolkovsky-formeln " (artikeln publicerades i tidskriften "Scientific Review" 1903).

1903 publicerade K. E. Tsiolkovsky verket "Undersökning av världsrymden med jetinstrument" - det första i världen som ägnas åt det teoretiska belägget för möjligheten av interplanetära flygningar med ett jetflygplan - "raketer". 1911-1912 utkom andra delen av detta arbete, 1914 ett tillägg. K. E. Tsiolkovsky och, oberoende av honom, F. A. Zander , kom till slutsatsen att rymdflygningar är möjliga med hjälp av redan kända energikällor, och angav praktiska scheman för deras genomförande (formen av en raket, principerna för motorkylning, användning av vätska gaser som bränsle), par etc.).

Den första teoretiska designen för en bärraket var " Lunar Rocket ", designad av British Interplanetary Society 1939. Projektet var ett försök att utveckla en bärraket som kan leverera en nyttolast till månen, baserat enbart på befintlig teknik på 1930-talet, det vill säga det var det första rymdraketprojektet som inte hade fantastiska antaganden. På grund av andra världskrigets utbrott avbröts arbetet med projektet och det hade inte någon betydande inverkan på astronautikens historia [10] .

Världens första riktiga bärraket som levererade en nyttolast (" Sputnik-1 ") i omloppsbana 1957 var den sovjetiska R-7 ("Sputnik") . Vidare blev Sovjetunionen och USA , och sedan flera andra länder de så kallade " rymdmakterna ", som började använda sina egna bärraketer. Sovjetunionen och USA, och långt senare även Kina , skapade en bärraket för bemannade flygningar.

För närvarande, bland de statliga rymdorganisationernas raketer, kan följande bärraketer bära den största nyttolasten: den ryska Proton-M bärraketen, den amerikanska Delta-IV Heavy bärraketen och den europeiska Ariane-5 tunga bärraketen. De gör det möjligt att skjuta upp 21–25 ton nyttolast i låg omloppsbana om jorden ( 200 km ) ,  6–10 ton in i GPO och  upp till 3–6 ton in i GSO [11] . Den mest kraftfulla bärraketen i drift är dock Falcon Heavy från det privata företaget SpaceX, en supertung klassraket (enligt den amerikanska klassificeringen), som kan skjuta upp upp till 64 ton i låg omloppsbana om jorden och upp till 27 ton till GPO.

Tidigare skapades mer kraftfulla supertunga bärraketer (som en del av projekt för att landa en man på månen), såsom den amerikanska Saturn-5 bärraketen och den sovjetiska N-1 bärraketen , samt senare , den sovjetiska Energia Men de används inte för närvarande. Ett lämpligt kraftfullt missilsystem var den amerikanska rymdfärjan MTKS , som kunde betraktas som en uppskjutningsfarkost av supertung klass för uppskjutning av en bemannad rymdfarkost med en massa på 100 ton, eller som en uppskjutningsfarkost av tung klass för uppskjutning av andra nyttolaster (upp till 20-30 ton, beroende på omloppsbana). Samtidigt var rymdfärjan det andra steget av det återanvändbara rymdsystemet, som endast kunde användas med dess deltagande - i motsats till den sovjetiska analogen till MTKS Energia-Buran .

Prognostiserade supertunga bärraketer

Som en del av Artemis- projektet utvecklar rymdorganisationen NASA SLS (space launch system), med hjälp av vilket bemannade flygningar till månen kommer att återupptas och en månbas kommer att byggas [12] . Denna bärraket kommer att behöva kunna leverera last från 95 till 131,5 ton till en låg referensbana . Den första obemannade uppskjutningen med Artemis-1- uppdraget är planerad tidigast i maj 2022 [13] , och den första bemannade uppskjutningen av Artemis-2 är planerad till 2023 [14] .

Den tredje bärraketen av supertung klass i Ryssland kan vara bärraketen i Yenisei -klassen , ett detaljerat schema för skapandet av det undertecknades i början av januari 2019. Byggandet av infrastrukturen för raketen kommer att börja 2026, den första flygningen är planerad till 2028 från Vostochny-kosmodromen . Den nya ryska supertunga bärraketen kommer att skjuta upp mer än 70 ton last i låg omloppsbana om jorden och ge djupa rymdflygningar [15] .

Se även

• Återanvändbar bärraket
• Lista över bärraketer
• Tidslinje för första rymduppskjutningar per land

Anteckningar

1. ↑ 1 2 TSB, 1975 .
2. ↑ Dornberger, 2004 .
3. ↑ Gorkin, 2006 .
4. ↑ TSB, 1975 : ”R.-n. kan villkorligt indelas i följande. klasser: lätt (upp till 500 kg), medium (upp till 10 ton), tung (upp till 100 ton), supertung (över 100 ton).
5. ↑ BRE : "RN är indelade i lätta (upp till 5 ton, till exempel Cosmos, Vega), medium (5–20 ton, Soyuz, Zenit), tunga (20–100 ton, Proton -M", "Ariane- 5"), supertung (över 100 ton, "N-1", "Energi")".
6. ↑ McConnaughey .
7. ↑ Klyushnikov V. Yu. Ultralätta bärraketer: en nisch på marknaden för lanseringstjänster och lovande projekt. Del 1  // Aerospace sfär: journal. - 2019. - 5 september ( nr 3 ). - S. 58-71 . — ISSN 2587-7992 . — doi : 10.30981/2587-7992-2019-100-3-58-71 . (ryska)
8. ↑ Musk förhandsgranskar ett hektiskt år framför SpaceX .
9. ↑ Block 5 telefonpressare .
10. ↑ BIS Lunar Lander .
11. ↑ GKNPTs uppkallade efter M. V. Chrunichev .
12. ↑ NASA .
13. ↑ NASA:s generalinspektör kritiserar skarpt   utvecklingen av SLS kärnstadium ? . SpaceNews (10 oktober 2018). Hämtad: 24 mars 2022.  (obestämd)
14. ↑ NASA fastställer december 2019 datum för första SLS-   lansering ? . SpaceNews (8 november 2017). Hämtad: 24 mars 2022.  (obestämd)
15. ↑ Rysk supertung raket med namnet "Jenisei" .

Litteratur

• V. A. Alexandrov, V. V. Vladimirov, R. D. Dmitriev, S. O. Osipova. Starta fordon / utg. S. O. Osipova. - Moscow: Military Publishing House , 1981. - 315 s. - 17 000 exemplar. (ryska)
• V. I. Kurenkov. Del 2. Grunderna i design av bärraketer // Design och design av produkter inom raket- och rymdteknologi . - elektron. lärobok ersättning. - Samara: Rysslands ministerium för utbildning och vetenskap , delstaten Samara. flyguniversitet. S.P. Koroleva , 2012. (ryska)
• BÅTRAKET  // Stora ryska encyklopedin  : [i 35 volymer]  / kap. ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
• Metod. The Modern Illustrated Encyclopedia . — Moskva: Rosmen , 2006.
• Dornberger V. "V-2". Tredje rikets supervapen. 1930-1945 = V-2. Nazisternas raketvapen / Per. från engelska. I. E. Polotsk. - Moskva: Tsentrpoligraf , 2004. - 350 sid. — ISBN 5-9524-1444-3 .
• Startfordon / G. A. Nazarov // Prov - Remensy. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1975. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [i 30 volymer]  / chefredaktör A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, vol. 21).

Länkar

På ryska:

• Raketgevär eller booster . (ryska)
• Lanseringsfordon från Khrunichev State Space Research and Production Center . (ryska)
• Lovande bärraketer (2 augusti 2018). (ryska)
• Den supertunga ryska raketen fick namnet Jenisej . TASS . Hämtad: 4 januari 2019. (ryska)
• Arkiverad kopia (inte tillgänglig länk) . GKNPTs uppkallade efter M. V. Khrunichev . Hämtad 1 april 2008. Arkiverad från originalet 22 februari 2008. (ryska) 

På engelska:

• BIS Lunar  Lander .
• Block 5 Phone Presser  (engelska) (10 maj 2018).
• Clark, Stephen Musk förhandsgranskar ett hektiskt år framför  SpaceX . Rymdfärd nu (4 april 2017).
• Paul K. McConnaughey; Mark G. Femminineo, Syri J. Koelfgen, Roger A. Lepsch, Richard M. Ryan, Steven A. Taylor. Draft Launch Propulsion Systems Roadmap: Technology Area 01  (engelska) (PDF). NASA s.11 (november 2010). — "...Små: 0-2t nyttolaster, Medium: 2-20t nyttolaster, Tung: 20-50t nyttolaster, Supertung: >50t nyttolaster." Tillträdesdatum: 7 oktober 2020.
• NASA Attemis . (obestämd)
• NASA utvärderar schema, lanseringsdatumsprognoser för Artemis 2 . (obestämd)

Ordböcker och uppslagsverk	Stor katalanska Stor norsk Stor ryss Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	GND : 4185818-9 J9U : 987007558161205171 LCCN : sh85075056