I dag verkar varje raketuppskjutning som presenteras i nyheterna vara en bekant del av livet. Intresset från stadsborna uppstår som regel bara när det gäller storslagna projekt för rymdutforskning eller allvarliga olyckor inträffar. Men för inte så länge sedan, i början av andra hälften av förra seklet, fick varje raketuppskjutning hela landet att frysa ett tag, alla följde framgångar och olyckor. Det var också i början av rymdåldern i USA och sedan i alla länder där de lanserade sina egna program för flygningar till stjärnorna. Det var framgångarna och misslyckandena under dessa år som lade grunden till vilken raketvetenskap växte, och med den kosmodromerna och fler och mer avancerade apparater. Kort sagt, raketen med dess historia, strukturella egenskaper och statistik är värd att uppmärksammas.
Grundläggande i ett nötskal
Uppskjutningsfarkosten är en variant av en flerstegs ballistisk missil varssyftet är att skjuta upp vissa laster i yttre rymden. Beroende på uppdraget för det uppskjutna fordonet kan raketen placera den i en geocentrisk bana eller ge acceleration för att lämna jordens gravitationszon.
I den överväldigande majoriteten av fallen sker uppskjutningen av en raket från dess vertikala position. Mycket sällan används en luftuppskjutningstyp, när enheten först levereras av ett flygplan eller annan liknande anordning till en viss höjd och sedan sjösätts.
Flersteg
Ett sätt att klassificera bärraketer är efter antalet etapper de innehåller. Enheter som bara inkluderar en sådan nivå och som kan leverera en nyttolast till rymden är idag bara en dröm för designers och ingenjörer. Huvudpersonen vid världens rymdhamnar är en flerstegsapparat. Faktum är att det är en serie anslutna missiler som slås på i sekvens under flygningen och kopplas bort efter att deras uppdrag har slutförts.
Behovet av en sådan design ligger i svårigheten att övervinna gravitationen. Raketen ska lyfta sin egen vikt från ytan, vilket främst omfattar ton bränsle och framdrivning, samt vikten av nyttolasten. Procentuellt sett är den senare endast 1,5-2% av raketens uppskjutningsmassa. Att koppla bort förbrukade etapper under flygningen gör det lättare för de återstående och gör flygningen mer effektiv. Denna konstruktion har också en nackdel: den presenterarsärskilda krav för rymdhamnar. En folkfri zon behövs där de förbrukade etapperna kommer att falla.
Återanvändbar
Det är tydligt att med denna design kan boostern inte användas mer än en gång. Men forskare arbetar ständigt med att skapa sådana projekt. En helt återanvändbar raket existerar inte idag på grund av behovet av att använda högteknologi som ännu inte är tillgänglig för människor. Ändå finns det ett implementerat program för en delvis återanvändbar enhet - det här är den amerikanska rymdfärjan.
Det bör noteras att en av anledningarna till att utvecklare försöker skapa en återanvändbar raket är önskan att minska kostnaderna för uppskjutning av fordon. Rymdfärjan gav dock inte de förväntade resultaten i denna mening.
Första raketuppskjutningen
Om vi går tillbaka till problemets historia, så föregicks uppkomsten av de faktiska bärraketerna av skapandet av ballistiska missiler. En av dem, den tyska "V-2", användes av amerikanerna för de första försöken att "nå ut" till rymden. Redan före krigsslutet, i början av 1944, genomfördes flera vertikala uppskjutningar. Raketen nådde en höjd av 188 km.
Fler betydande resultat uppnåddes fem år senare. Det skedde en raketuppskjutning i USA, vid White Sands testplats. Den bestod av två etapper: V-2 och VAK-Kapral raketer och kunde nå en höjd av 402 km.
Första booster
Men 1957 anses vara början på rymdåldern. Då sjösattes den första riktiga bärraketen i alla avseenden, den sovjetiska Sputnik. Lanseringen gjordes vid Baikonur Cosmodrome. Raketen klarade uppgiften framgångsrikt - den skickade upp den första konstgjorda jordens satellit i omloppsbana.
Uppskjutningen av Sputnik-raketen och dess modifiering Sputnik-3 genomfördes fyra gånger tot alt, varav tre lyckades. Sedan, på basis av denna enhet, skapades en hel familj av bärraketer, kännetecknade av ökade effektvärden och några andra egenskaper.
Uppskjutningen av en raket i rymden, gjord 1957, var en milstolpe i många avseenden. Det markerade början på ett nytt skede i mänsklig utforskning av det omgivande rymden, öppnade faktiskt rymdåldern, påpekade möjligheterna och begränsningarna för den tidens teknologi och gav också Sovjetunionen en märkbar fördel gentemot Amerika i rymdkapplöpningen.
Modern scen
Idag anses rysktillverkade Proton-M bärraketer, amerikanska Delta-IV Heavy och europeiska Ariane-5 vara de mest kraftfulla. Uppskjutningen av en raket av denna typ gör det möjligt att skjuta upp en nyttolast som väger upp till 25 ton i låg omloppsbana om jorden på en höjd av 200 km. Sådana enheter kan bära cirka 6-10 ton till den geostationära omloppsbanan och 3-6 ton till den geostationära omloppsbanan.
Det är värt att stanna vid Protons bärraketer. Han spelade en betydande roll i sovjetisk och rysk rymdutforskning. Den användes tillimplementering av olika bemannade program, inklusive för att skicka moduler till omloppsstationen Mir. Med hans hjälp levererades Zarya och Zvezda, de viktigaste blocken av ISS, ut i rymden. Trots det faktum att inte alla senaste raketuppskjutningar av denna typ har varit framgångsrika, är Proton fortfarande den mest populära uppskjutningsfarkosten: cirka 10-12 av uppskjutningarna görs årligen.
Utländska kollegor
"Ariane-5" är en analog till "Proton". Denna bärraket har ett antal skillnader från den ryska, särskilt lanseringen är mycket dyrare, men den har också en stor bärkapacitet. Ariane-5 kan skjuta upp två satelliter i geo-mellanliggande omloppsbana samtidigt. Det var uppskjutningen av en rymdraket av denna typ som blev början på uppdraget för den berömda Rosetta-sonden, som efter tio års flygning blev en satellit för kometen Churyumov-Gerasimenko.
"Delta-IV" började sin "karriär" 2002. En av dess modifieringar, Delta IV Heavy, hade enligt 2012 den största nyttolasten bland bärraketer i världen.
Ingredienser för framgång
Framgångsrik raketuppskjutning baseras inte bara på apparatens idealiska tekniska egenskaper. Mycket beror på valet av utgångspunkt. Placeringen av rymdhamnen spelar en viktig roll för framgången för uppskjutningsfarkostens uppdrag.
Energikostnaderna för att skjuta upp en satellit i omloppsbana minskar om dess lutningsvinkel motsvarar den geografiska latituden för det område där uppskjutningen genomförs. Det viktigaste är att ta hänsyn till dessa parametrar för uppskjutning av fordon som levereras till den geostationära omloppsbanan. Det perfekta stället att börjaav sådana raketer är ekvatorn. Avvikelse per grad från ekvatorn leder till behovet av en hastighetsökning på 100 m/s mer. Enligt denna parameter, bland mer än 20 rymdhamnar i världen, är den mest fördelaktiga positionen ockuperad av den europeiska Kourou, belägen på en latitud av 5º, den brasilianska Alcantara (2, 2º), samt Sea Launch, en flytande rymdhamn som kan skjuta upp raketer direkt från ekvatorn.
Riktning är viktig
En annan punkt är relaterad till planetens rotation. Raketer som skjuts upp från ekvatorn får omedelbart en ganska imponerande hastighet mot öster, vilket är kopplat exakt till jordens rotation. I detta avseende läggs alla flygvägar som regel i östlig riktning. Israel har otur i detta avseende. Han måste skicka missiler västerut för att göra extra ansträngningar för att övervinna jordens rotation, eftersom det finns fientliga stater öster om landet.
Släppfält
Som redan nämnts faller förbrukade raketsteg till jorden, och därför bör en lämplig zon placeras nära kosmodromen. Ett bra alternativ är havet. De flesta av rymdhamnarna och därför ligger vid kusten. Ett bra exempel är Cape Canaveral och den amerikanska rymdhamnen som ligger här.
ryska lanseringsplatser
Rymdhamnarna i vårt land skapades under det kalla kriget och kunde därför inte lokaliseras i norra Kaukasus eller i Fjärran Östern. Den första testplatsen för uppskjutning av missiler var Baikonur, som ligger i Kazakstan. Det är låg seismisk aktivitet, bra väder större delen av året. Det eventuella fallet av missilelement i asiatiska länder lämnar ett visst avtryck på testplatsens arbete. Vid Baikonur finns ett behov av att noggrant lägga ut flygbanan så att de förbrukade etapperna inte hamnar i bostadsområden och missiler inte faller in i kinesiskt luftrum.
Svobodny Cosmodrome, som ligger i Fjärran Östern, har den mest framgångsrika placeringen av fallfält: de faller på havet. En annan rymdhamn där man ofta kan se en raketuppskjutning är Plesetsk. Den ligger norr om alla andra liknande platser i världen och är en idealisk plats för att skicka fordon till polära banor.
Raketuppskjutningsstatistik
Allmänt sett, sedan början av seklet, har aktiviteten vid världens rymdhamnar minskat markant. Om vi jämför de två ledande länderna i denna bransch, USA och Ryssland, så producerar det första betydligt färre lanseringar årligen än det andra. Under perioden från 2004 till och med 2010 lanserades 102 raketer från Amerikas rymdhamnar, som framgångsrikt slutförde sin uppgift. Dessutom var det fem misslyckade lanseringar. I vårt land genomfördes 166 starter framgångsrikt och åtta slutade i en olycka.
Bland de misslyckade lanseringen av enheter i Ryssland sticker Proton-M-olyckorna ut. Mellan 2010 och 2014, som ett resultat av sådana misslyckanden, gick inte bara bärraketer förlorade, utan också flera ryska satelliter, såväl som en utländsk enhet. En liknande situation med en av de mest kraftfulla bärraketerna gick inte obemärkt förbi: tjänstemän fick sparken,involverade i förekomsten av dessa misslyckanden började projekt utvecklas för att modernisera rymdindustrin i vårt land.
I dag, som för 40–50 år sedan, är människor fortfarande intresserade av rymdutforskning. Det nuvarande skedet kännetecknas av möjligheten till ett fullfjädrat internationellt samarbete, vilket framgångsrikt implementeras i ISS-projektet. Många punkter kräver dock förfining, modernisering eller revidering. Jag skulle vilja tro att lanseringsstatistiken kommer att bli mer och mer glad med införandet av ny kunskap och teknologi.
