Космос-2 (ракета-носитель)
- 1 year ago
- 0
- 0
Раке́та-носи́тель ( РН ), также раке́та косми́ческого назначе́ния ( РКН ) — ракета , предназначенная для выведения полезной нагрузки в космическое пространство .
Иногда термин «ракета-носитель» применяется в расширенном значении: ракета, предназначенная для доставки в заданную точку (в космос либо в отдалённый район Земли ) полезной нагрузки — например, искусственных спутников Земли , космических кораблей , ядерных и неядерных боевых блоков . В такой трактовке термин «ракета-носитель» объединяет термины «ракета космического назначения» (РКН) и « межконтинентальная баллистическая ракета ».
В отличие от некоторых горизонтально-стартующих авиационно-космических систем (АКС), ракеты-носители используют вертикальный тип старта и (много реже) воздушный старт .
Одноступенчатых ракет-носителей, выводящих полезную нагрузку в космос, до настоящего времени не создано, хотя имеются проекты различной степени проработки (« КОРОНА », HEAT-1X и другие). В некоторых случаях как одноступенчатая может классифицироваться ракета, имеющая в качестве первой ступени воздушный носитель либо использующая в качестве таковой ускорители. Среди баллистических ракет, способных достичь космического пространства, немало одноступенчатых, в том числе и первая баллистическая ракета « Фау-2 » ; однако ни одна из них не способна выйти на орбиту искусственного спутника Земли.
Конструктивное исполнение ракет-носителей может быть следующим:
В качестве маршевых двигателей могут использоваться:
Классификация ракет по массе полезной нагрузки (ПН), выводимой на низкую опорную орбиту (НОО), меняется с развитием техники и является достаточно условной :
Класс ракеты-носителя | Масса полезной нагрузки на НОО | ||
---|---|---|---|
по БСЭ | по БРЭ | НАСА | |
Лёгкий | до 500 кг | до 5 т | до 2 т |
Средний | 0,5—10 т | 5—20 т | 2—20 т |
Тяжёлый | 10—100 т | 20—100 т | 20—50 т |
Сверхтяжёлый | свыше 100 т | свыше 100 т | свыше 50 т |
Также иногда выделяется класс сверхлёгких ракет-носителей, способных доставить на НОО полезную нагрузку массой до 500 килограмм .
Наибольшее распространение получили одноразовые многоступенчатые ракеты как пакетной, так и продольной схем. Одноразовые ракеты отличаются высокой надёжностью благодаря максимальному упрощению всех элементов. Следует уточнить, что одноступенчатой ракете для достижения орбитальной скорости теоретически необходимо иметь конечную массу не более 7—10 % от стартовой, что при даже существующих технологиях делает их труднореализуемыми и экономически неэффективными из-за низкой массы полезного груза. В истории мировой космонавтики одноступенчатые ракеты-носители практически не создавались — существовали только так называемые полутораступенчатые модификации (например, американская РН « Атлас » со сбрасываемыми дополнительными стартовыми двигателями). Наличие нескольких ступеней позволяет существенно увеличить отношение массы выводимой полезной нагрузки к начальной массе ракеты. В то же время многоступенчатые ракеты требуют отчуждения территорий для падения промежуточных ступеней.
Ввиду необходимости применения высокоэффективных сложных технологий (прежде всего в области двигательных установок и теплозащиты), полностью многоразовых ракет-носителей пока не существует, несмотря на постоянный интерес к этой технологии и периодически открывающиеся проекты разработки многоразовых носителей (за период 1990—2000-х годов — такие как ROTON, Kistler K-1, АКС VentureStar и др.). Частично многоразовой являлась широко использовавшаяся американская многоразовая транспортная космическая система (МТКС)-АКС « Спейс шаттл » («Космический челнок») и советская программа МТКС « Энергия — Буран », разработанная, но так и не использованная в прикладной практике, а также ряд нереализованных бывших (например, « Спираль », МАКС и другие АКС) и вновь разрабатываемых (например, « Байкал-Ангара ») проектов. Вопреки ожиданиям, «Спейс шаттл» не смог обеспечить снижение стоимости доставки грузов на орбиту; кроме того, пилотируемые МТКС характеризуются сложным и длительным этапом предстартовой подготовки (из-за повышенных требований по надёжности и безопасности при наличии экипажа).
Частично многоразовой (первая ступень и головной обтекатель) является ракета-носитель Falcon 9 . Первая ступень этой ракеты-носителя может использоваться до 10 и более раз с минимальным межполётным обслуживанием . По состоянию на ноябрь 2023 года практический налёт ступеней достигает 19 раз ( B1058 ), а минимальный межполётный интервал — 21 дня ( B1062-6 ).
Ракеты для пилотируемых полётов должны обладать бо́льшей надёжностью (также на них устанавливается система аварийного спасения ), допустимые перегрузки для них ограничены (обычно не более 3—4,5 g ). При этом сама ракета-носитель является полностью автоматической системой, выводящей в космическое пространство аппарат (космический корабль) с людьми на борту, это могут быть пилоты, способные осуществлять непосредственное управление кораблём, специалисты (инженеры, исследователи, медики), космические туристы .
Реактивное движение использовалось человечеством со средневековья, в ракетном оружии : в Китае — с XIII века, в Индии — с XVIII века ( майсурские ракеты , первые ракеты с металлическим корпусом). Однако скорости этих ракет были гораздо меньше первой космической.
10 мая 1897 года К. Э. Циолковский в рукописи «Ракета» исследует ряд задач реактивного движения, где определяет скорость, которую развивает летательный аппарат под воздействием тяги ракетного двигателя, неизменной по направлению, при отсутствии всех других сил; конечная зависимость получила название « формула Циолковского » (статья опубликована в журнале «Научное обозрение» в 1903 году).
В 1903 году К. Э. Циолковский опубликовал работу «Исследование мировых пространств реактивными приборами» — первую в мире, посвящённую теоретическому обоснованию возможности осуществления межпланетных полётов с помощью реактивного летательного аппарата — «ракеты». В 1911—1912 годах опубликована вторая часть этой работы, в 1914 году — дополнение. К. Э. Циолковский и независимо от него Ф. А. Цандер пришли к выводам, что космические полёты возможны и на известных уже тогда источниках энергии, и указали практические схемы их реализации (форму ракеты, принципы охлаждения двигателя, использование жидких газов в качестве топливной пары и др.).
Первым теоретическим проектом ракеты-носителя был « Lunar Rocket », спроектированный Британским межпланетным обществом в 1939 году. Проект представлял собой попытку разработки ракеты-носителя, способной доставить полезный груз на Луну, основанную исключительно на существующих в 1930-х годах технологиях, то есть был первым проектом космической ракеты, не имевшим фантастических допущений. Ввиду начала Второй мировой войны работы по проекту были прерваны и существенного влияния на историю космонавтики он не оказал .
Первой в мире настоящей ракетой-носителем, доставившей в 1957 году груз (« Спутник-1 ») на орбиту, была советская Р-7 («Спутник») . Далее СССР и США , а затем и ещё несколько стран стали так называемыми « космическими державами », начав использовать собственные ракеты-носители. СССР и США, а значительно позже также и Китай создали РН для пилотируемых полётов.
Наиболее мощными из эксплуатируемых в настоящее время ракет-носителей являются американские Space Launch System (выводит на низкую околоземную орбиту 95 тонн) и Falcon Heavy частной компании SpaceX , способная вывести на низкую околоземную орбиту до 64 тонн. В прошлом были созданы (в рамках проектов высадки человека на Луну) и более мощные ракеты-носители сверхтяжёлого класса — такие, как американская РН « Сатурн-5 » и советская РН « Н-1 », а также, позднее, советская « Энергия ». Но в настоящее время они не используются. Соизмеримой мощной ракетной системой была американская МТКС « Спейс шаттл », которую можно было рассматривать как РН сверхтяжёлого класса для вывода пилотируемого корабля 100-тонной массы, или как РН тяжёлого класса, для вывода на НОО прочей полезной нагрузки (до 20—30 тонн, в зависимости от орбиты). При этом космический корабль-челнок являлся второй ступенью многоразовой космической системы, которая могла использоваться только при его участии, в отличие от советского аналога МТКС « Энергия—Буран ».
Третьей ракетой-носителем сверхтяжёлого класса в России может стать РН класса « Енисей », детальный план-график создания которой был подписан в начале января 2019 года. Строительство инфраструктуры под ракету начнётся в 2026 году, первый полёт запланирован на 2028 год с космодрома Восточный . Новая российская сверхтяжелая РН будет выводить на низкую околоземную орбиту более 70 тонн груза и обеспечивать полёты в дальний космос .
На русском:
На английском: