Ang pananakop sa kalawakan ay naging isa sa pinakamahalaga at paggawa ng epoch na nakamit ng sangkatauhan. Ang paglikha ng mga sasakyan sa paglunsad at mga imprastraktura para sa kanilang paglulunsad ay nangangailangan ng napakalaking pagsisikap mula sa mga nangungunang bansa ng mundo. Sa ating panahon, may posibilidad na lumikha ng ganap na magagamit muli na mga sasakyan sa paglulunsad na may kakayahang magsagawa ng dose-dosenang mga flight sa kalawakan. Ang kanilang pag-unlad at pagpapatakbo ay nangangailangan pa rin ng napakaraming mapagkukunan, na maaari lamang ilaan ng mga estado o malalaking korporasyon (muli, sa suporta ng estado).
Sa simula ng siglo XXI, ang pagpapabuti at pagpapaliit ng mga elektronikong sangkap ay ginawang posible upang lumikha ng maliliit na laki ng mga satellite (ang tinaguriang "microsatellites" at "nanosatellites"), na ang dami nito ay nasa saklaw na 1-100 kg Kamakailan lamang, pinag-uusapan natin ang tungkol sa "picosatellites" (tumitimbang mula 100 g hanggang 1 kg) at "femto satellite" (na may timbang na mas mababa sa 100 g). Ang mga nasabing satellite ay maaaring mailunsad bilang pangkargaang karga mula sa iba't ibang mga customer o bilang isang dumadaan na karga sa "malaking" spacecraft (SC). Ang pamamaraang ito ng paglunsad ay hindi laging maginhawa, dahil ang mga tagagawa ng nanosatellites (sa mga sumusunod ay gagamitin namin ang pagtatalaga na ito para sa lahat ng mga sukat ng ultra-maliit na spacecraft) na kailangang umangkop sa iskedyul ng mga customer para sa paglulunsad ng pangunahing kargamento, pati na rin dahil sa pagkakaiba-iba sa mga orbit ng paglulunsad.
Ito ay humantong sa paglitaw ng demand para sa ultra-maliit na mga sasakyan sa paglulunsad na may kakayahang maglunsad ng spacecraft na may bigat na tungkol sa 1-100 kg.
DARPA at KB "MiG"
Mayroong at binubuo ng maraming mga proyekto ng mga sasakyang paglunsad ng ultralight - na may paglunsad sa lupa, hangin at dagat. Sa partikular, ang ahensya ng Amerikanong DARPA ay aktibong nagtatrabaho sa problema ng mabilis na paglunsad ng ultra-maliit na spacecraft. Sa partikular, maaalala ang proyekto ng ALASA, na inilunsad noong 2012, sa loob ng balangkas na kung saan ito ay binalak upang lumikha ng isang maliit na maliit na rocket na idinisenyo upang ilunsad mula sa isang F-15E fighter at maglunsad ng mga satellite na may timbang na hanggang 45 kg sa mababang sanggunian na orbit (LEO).
Ang rocket engine na naka-install sa rocket ay kailangang gumana sa NA-7 monopropellant, kasama ang monopropylene, nitrous oxide at acetylene. Ang gastos sa paglunsad ay hindi lalampas sa $ 1 milyon. Marahil, ito ay mga problema sa gasolina, lalo na ang kusang pagkasunog nito at isang ugali na sumabog, na nagtapos sa proyektong ito.
Ang isang katulad na proyekto ay ginagawa sa Russia. Noong 1997, ang bureau ng disenyo ng MiG, kasama ang KazKosmos (Kazakhstan), ay nagsimulang bumuo ng isang sistemang paglulunsad ng payload (PN) gamit ang isang na-convert na interbensyon ng MiG-31I (Ishim). Ang proyekto ay binuo batay sa batayan para sa paglikha ng isang anti-satellite na pagbabago ng MiG-31D.
Ang three-stage rocket, na inilunsad sa taas na humigit-kumulang na 17,000 metro at bilis na 3,000 km / h, ay dapat magbigay ng isang kargamento na may bigat na 160 kg sa orbit sa isang altitude na 300 kilometro, at isang kargamento na may bigat na 120 kg sa isang orbit sa taas na 600 na kilometro.
Ang mahirap na sitwasyong pampinansyal sa Russia noong huling bahagi ng 90s at unang bahagi ng 2000 ay hindi pinapayagan ang proyektong ito na maisakatuparan sa metal, bagaman posible na ang teknikal na mga hadlang ay maaaring lumitaw sa proseso ng pag-unlad.
Maraming iba pang mga proyekto ng mga sasakyan ng paglunsad ng ultralight. Ang kanilang natatanging tampok ay maaaring isaalang-alang ang pagbuo ng mga proyekto ng mga istraktura ng estado o malalaking (praktikal na "estado") na mga korporasyon. Ang mga kumplikado at mamahaling platform tulad ng mga mandirigma, pambobomba, o mabibigat na sasakyang panghimpapawid ay madalas na ginamit bilang mga platform ng paglunsad.
Ang lahat ng ito ay magkasama kumplikado sa pag-unlad at nadagdagan ang gastos ng mga kumplikado, at ngayon ang pamumuno sa paglikha ng mga sasakyan ng paglunsad ng ultralight ay naipasa sa mga kamay ng mga pribadong kumpanya.
Rocket lab
Ang isa sa pinakamatagumpay at kilalang mga proyekto ng ultralight rockets ay maaaring isaalang-alang ang "Elektron" na sasakyang paglulunsad ng kumpanya ng American-New Zealand na Rocket Lab. Ang two-stage rocket na ito na may mass na 12,550 kg ay may kakayahang ilunsad ang 250 kg ng PS o 150 kg ng PS sa isang sun-synchronous orbit (SSO) na may altitude na 500 na kilometro papuntang LEO. Plano ng kumpanya na maglunsad ng hanggang sa 130 missile sa isang taon.
Ang disenyo ng rocket ay gawa sa carbon fiber; ang mga liquid-propellant jet engine (LRE) ay ginagamit sa isang fuel pair ng petrolyo + oxygen. Upang gawing simple at mabawasan ang gastos ng disenyo, gumagamit ito ng mga baterya ng lithium-polimer bilang mapagkukunan ng kuryente, mga sistema ng kontrol sa niyumatik at isang sistema para sa pag-aalis ng gasolina mula sa mga tangke, na tumatakbo sa naka-compress na helium. Sa paggawa ng mga liquid-propellant rocket engine at iba pang mga rocket na bahagi, aktibong ginagamit ang mga additive na teknolohiya.
Mapapansin na ang unang rocket mula sa Rocket Lab ay ang Kosmos-1 meteorological rocket (Atea-1 sa wikang Maori), na may kakayahang mag-angat ng 2 kg ng payload sa isang altitude na halos 120 kilometro.
Lin Industrial
Ang Russian "analogue" ng Rocket Lab ay maaaring tawaging kumpanya na "Lin Industrial", na bumubuo ng mga proyekto para sa parehong pinakasimpleng suborbital rocket na may kakayahang umabot sa isang altitude ng 100 km, at maglunsad ng mga sasakyang idinisenyo upang maglabas ng mga payload sa LEO at SSO.
Bagaman ang merkado para sa mga suborbital missile (pangunahin tulad ng meteorological at geophysical rockets) ay pinangungunahan ng mga solusyon sa mga solidong fuel engine, ang Lin Industrial ay nagtatayo ng suborbital rocket na batay sa mga likidong fuel rocket engine na pinalakas ng petrolyo at hydrogen peroxide. Malamang na ito ay dahil sa ang katunayan na nakikita ng Lin Industrial ang pangunahing direksyon ng pag-unlad sa komersyal na paglulunsad ng sasakyan sa paglunsad sa orbit, at ang likido-propellant na suborbital rocket ay mas malamang na magamit upang bumuo ng mga teknikal na solusyon.
Ang pangunahing proyekto ng Lin Industrial ay ang sasakyan ng paglunsad ng Taimyr ultralight. Una, ang proyekto na ibinigay para sa isang modular layout na may isang sunod-sunod na pag-aayos ng mga module, na nagbibigay-daan sa pagbuo ng isang sasakyan sa paglunsad na may posibilidad na maglabas ng isang kargamento na tumitimbang mula 10 hanggang 180 kg hanggang sa LEO. Ang pagbabago sa minimum na masa ng inilunsad na sasakyan sa paglunsad ay dapat tiyakin sa pamamagitan ng pagbabago ng bilang ng mga unibersal na missile unit (UBR) - URB-1, URB-2 at URB-3 at ang ikatlong yugto ng rocket unit ng RB-2.
Ang mga makina ng sasakyan ng paglunsad ng Taimyr ay dapat na gumana sa petrolyo at puro hydrogen peroxide; ang gasolina ay dapat na ibigay sa pamamagitan ng pag-aalis na may naka-compress na helium. Inaasahan na malawak na gagamitin ng disenyo ang mga pinaghalo-hiwalay na materyales, kabilang ang mga carbon fiber reinforced plastik at mga sangkap na naka-print sa 3D.
Nang maglaon, inabandona ng kumpanya ng Lin Industrial ang modular scheme - ang paglunsad ng sasakyan ay naging isang dalawang yugto, na may sunud-sunod na pag-aayos ng mga hakbang, bilang isang resulta kung saan ang hitsura ng sasakyan ng paglunsad ng Taimyr ay nagsimulang maging katulad ng hitsura ng sasakyang elektron ng paglulunsad ng Rocket Lab. Gayundin, ang sistema ng pag-aalis sa naka-compress na helium ay pinalitan ng supply ng gasolina gamit ang mga electric pump na pinalakas ng mga baterya.
Ang unang paglulunsad ng Taimyr LV ay binalak sa 2023.
IHI Aerospace
Ang isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na sasakyan ng paglunsad ng ultralight ay ang Japanese SS-520 three-stage solid-propellant rocket na ginawa ng IHI Aerospace, nilikha batay sa S-520 geophysical rocket sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang pangatlong yugto at kaukulang pagpipino ng mga onboard system. Ang taas ng SS-520 rocket ay 9.54 metro, ang diameter ay 0.54 metro, ang bigat ng paglunsad ay 2600 kg. Ang bigat na masa na naihatid sa LEO ay tungkol sa 4 kg.
Ang katawan ng unang yugto ay gawa sa mataas na lakas na bakal, ang pangalawang yugto ay gawa sa carbon fiber na pinaghalong, ang pag-fairing ng ulo ay gawa sa fiberglass. Ang lahat ng tatlong mga yugto ay solidong gasolina. Ang control system ng SS-520 LV ay pana-panahong nakabukas sa oras ng paghihiwalay ng una at pangalawang yugto, at ang natitirang oras na ang rocket ay nagpapatatag ng pag-ikot.
Noong Pebrero 3, 2018, matagumpay na inilunsad ng SS-520-4 LV ang isang TRICOM-1R cubesat na may bigat na 3 kilo, na idinisenyo upang maipakita ang posibilidad na lumikha ng spacecraft mula sa mga elektronikong sangkap ng consumer. Sa oras ng paglulunsad, ang SS-520-4 LV ay ang pinakamaliit na sasakyan sa paglunsad sa buong mundo, na nakarehistro sa Guinness Book of Records.
Ang paglikha ng mga ultra-maliit na sasakyan ng paglunsad batay sa solid-propellant meteorological at geophysical rockets ay maaaring maging isang mas promising direksyon. Ang mga nasabing missile ay madaling mapanatili, maiimbak ng mahabang panahon sa isang kundisyon na tinitiyak ang kanilang paghahanda para sa paglulunsad sa pinakamaikling posibleng oras.
Ang halaga ng isang rocket engine ay maaaring tungkol sa 50% ng gastos ng isang rocket at malamang na hindi maabot ang isang figure na mas mababa sa 30%, kahit na isinasaalang-alang ang paggamit ng mga additive na teknolohiya. Sa mga solidong-propellant na sasakyan ng paglunsad, hindi ginagamit ang isang cryogenic oxidizer, na nangangailangan ng mga espesyal na kundisyon ng imbakan at refueling kaagad bago ilunsad. Sa parehong oras, para sa paggawa ng mga solidong propellant na singil, ang mga additive na teknolohiya ay binuo din na nagpapahintulot sa "pag-print" ng singil sa gasolina ng kinakailangang pagsasaayos.
Ang mga compact na sukat ng mga sasakyang naglunsad ng ultralight ay nagpapasimple ng kanilang transportasyon at pinapayagan ang paglulunsad mula sa iba't ibang mga punto ng planeta upang makuha ang kinakailangang hilig ng orbital. Para sa mga sasakyang naglunsad ng ultralight, kinakailangan ang isang mas simpleng platform ng paglunsad kaysa sa mga "malalaking" rocket, na ginagawang mobile.
Mayroon bang mga proyekto ng naturang mga misil sa Russia at sa anong batayan maaari silang maipatupad?
Sa USSR, isang makabuluhang bilang ng mga meteorological rocket ang ginawa - MR-1, MMP-05, MMP-08, M-100, M-100B, M-130, MMP-06, MMP-06M, MR-12, MR -20 at geophysical rockets - 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. Marami sa mga disenyo na ito ay batay sa mga pagpapaunlad ng militar sa mga ballistic missile o anti-missile. Sa mga taon ng aktibong paggalugad sa itaas na kapaligiran, ang bilang ng mga paglulunsad ay umabot sa 600-700 rockets bawat taon.
Matapos ang pagbagsak ng USSR, ang bilang ng mga paglulunsad at uri ng mga misil ay radikal na nabawasan. Sa ngayon, ang Roshydromet ay gumagamit ng dalawang mga kumplikado - ang MR-30 kasama ang MN-300 rocket na binuo ng NPO Typhoon / OKB Novator at ang meteorological missile na MERA na binuo ng KBP JSC.
MR-30 (MN-300)
Ang missile ng MR-30 complex ay nagbibigay ng pag-aangat ng 50-150 kg ng mga kagamitang pang-agham sa taas na 300 na kilometro. Ang haba ng MN-300 rocket ay 8012 mm na may diameter na 445 mm, ang bigat ng paglunsad ay 1558 kg. Ang halaga ng isang paglulunsad ng MN-300 rocket ay tinatayang nasa 55-60 milyong rubles.
Sa batayan ng MN-300 rocket, isinasaalang-alang ang posibilidad ng paglikha ng isang ultra-maliit na sasakyan sa paglulunsad ng IR-300 sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang pangalawang yugto at isang itaas na yugto (sa katunayan, isang pangatlong yugto). Iyon ay, sa katunayan, iminungkahi na ulitin ang medyo matagumpay na karanasan sa pagpapatupad ng Japanese ultralight SS-520 launch vehicle.
Sa parehong oras, ang ilang mga eksperto ay nagpapahayag ng opinyon na dahil ang maximum na bilis ng MN-300 rocket ay tungkol sa 2000 m / s, pagkatapos ay upang makuha ang unang bilis ng cosmic na mga 8000 m / s, na kinakailangan upang mailagay ang ilunsad na sasakyan sa orbit, maaaring mangailangan ito ng masyadong seryosong rebisyon ng orihinal na proyekto., na kung saan ay mahalagang pagbuo ng isang bagong produkto, na maaaring humantong sa isang pagtaas sa gastos sa paglunsad ng halos isang pagkakasunud-sunod ng lakas at gawin itong hindi kapaki-pakinabang kumpara sa mga kakumpitensya.
PANUKALA
Ang meteorological rocket MERA ay idinisenyo upang maiangat ang isang kargamento na tumimbang ng 2-3 kg sa taas na 110 kilometro. Ang dami ng MERA rocket ay 67 kg.
Sa unang tingin, ang meteorological rocket MERA ay ganap na hindi angkop para magamit bilang batayan para sa paglikha ng isang ultralight na sasakyan sa paglunsad, ngunit sa parehong oras, may ilang mga nuances na ginagawang posible upang hamunin ang puntong ito ng pananaw.
Ang meteorological missile na MERA ay isang dalawang yugto na bicaliber, at ang unang yugto lamang ang gumaganap ng pagpapaandar na pagpapaandar, ang pangalawa - pagkatapos ng paghihiwalay, lumilipad ng pagkawalang-galaw, na ginagawang katulad ng kontra-sasakyang panghimpapawid na missiles (SAM) ng Tunguska at Ang mga Pantsir anti-aircraft missile at mga kanyon complex (ZRPK). Sa totoo lang, batay sa mga missile para sa mga air defense missile system ng mga complex na ito, nilikha ang meteorological rocket na MERA.
Ang unang yugto ay isang pinaghalong katawan na may isang solidong propellant na singil na inilagay dito. Sa 2.5 segundo, pinapabilis ng unang yugto ang meteorological rocket sa bilis na 5M (bilis ng tunog), na halos 1500 m / s. Ang diameter ng unang yugto ay 170 mm.
Ang unang yugto ng meteorological rocket MERA, na ginawa ng paikot-ikot na isang materyal na pinaghalo, ay sobrang ilaw (kumpara sa mga istruktura ng bakal at aluminyo ng mga katulad na sukat) - ang bigat nito ay 55 kg lamang. Gayundin, ang gastos nito ay dapat na makabuluhang mas mababa kaysa sa mga solusyon na ginawa mula sa carbon fiber.
Batay dito, maipapalagay na sa batayan ng unang yugto ng meteorological rocket MERA, ang isang pinag-isang module ng rocket (URM) ay maaaring binuo, na idinisenyo para sa pagbuo ng batch ng mga yugto ng mga sasakyan ng paglunsad ng ultralight
Sa katunayan, magkakaroon ng dalawang naturang mga module, magkakaiba ang mga ito sa nozel ng isang rocket engine, na-optimize, ayon sa pagkakabanggit, para sa pagpapatakbo sa himpapawid o sa isang vacuum. Sa ngayon, ang maximum na diameter ng mga casing na gawa ng JSC KBP ng paikot-ikot na pamamaraan ay dapat na 220 mm. Posible na mayroong isang teknikal na pagiging posible ng pagmamanupaktura ng mga pinaghalong pabahay ng isang mas malaking diameter at haba.
Sa kabilang banda, posible na ang pinakamainam na solusyon ay ang paggawa ng mga katawan ng barko, na ang laki nito ay isasama sa anumang bala para sa Pantsir air defense missile system, mga gabay na missile ng Hermes complex o MERA meteorological rockets, na kung saan ay bawasan ang gastos ng isang solong produkto sa pamamagitan ng pagtaas ng dami ng serial release ng parehong uri ng mga produkto.
Ang mga yugto ng sasakyan ng paglunsad ay dapat na rekrut mula sa URM, na naka-fasten nang kahanay, habang ang paghihiwalay ng mga yugto ay isasagawa transversely - ang paayon na paghihiwalay ng URM sa entablado ay hindi ibinigay. Maaaring ipalagay na ang mga yugto ng naturang isang sasakyang paglunsad ay magkakaroon ng isang malaking parasitiko na masa kumpara sa isang monoblock na katawan ng isang mas malaking diameter. Ito ay bahagyang totoo, ngunit ang mababang timbang ng kaso na gawa sa mga pinaghalo na materyales ay ginagawang posible na higit na antasin ang sagabal na ito. Maaari itong lumabas na ang isang malaking lapad na kaso, na ginawa gamit ang isang katulad na teknolohiya, ay magiging mas mahirap at mahal na gawin, at ang mga dingding nito ay kailangang gawing mas makapal upang matiyak ang kinakailangang higpit ng istraktura kaysa sa mga koneksyon ng URMs sa pamamagitan ng isang pakete, upang sa huli mayroong maraming mga solusyon sa monoblock at package ay maihahambing sa isang mas mababang gastos ng huli. At malamang na ang isang bakal o aluminyo na kaso ng monoblock ay magiging mas mabigat kaysa sa isang nakabalot na pinaghalong isa.
Ang magkatulad na koneksyon ng URM ay maaaring isagawa gamit ang flat na pinaghalong mga elemento ng milled na matatagpuan sa itaas at mas mababang mga bahagi ng hakbang (sa mga punto ng pagitid ng URM na katawan). Kung kinakailangan, maaaring magamit ang karagdagang mga screed na gawa sa mga pinaghalong materyales. Upang mabawasan ang gastos sa istraktura, teknolohikal at murang mga pang-industriya na materyales, dapat gamitin ang mga malalakas na adhesive hangga't maaari.
Katulad nito, ang mga yugto ng LV ay maaaring magkakaugnay sa pamamagitan ng pinaghalo na pantubo o nagpapalakas na mga elemento, at ang istraktura ay maaaring hindi mapaghiwalay, kapag ang mga yugto ay pinaghiwalay, ang mga elemento ng pagdadala ng load ay maaaring sirain ng mga singil na pyro sa isang kontroladong pamamaraan. Bukod dito, upang madagdagan ang pagiging maaasahan, ang mga singil ng pyro ay maaaring matagpuan sa mga sunud-sunod na matatagpuan na mga punto ng sumusuporta sa istraktura at pinasimulan pareho ng electric ignition at direktang pag-aapoy mula sa apoy ng mga makina ng mas mataas na yugto, kapag naka-on ang mga ito (para sa pagbaril ang mas mababang yugto kung ang electric ignition ay hindi gumana).
Ang paglunsad ng sasakyan ay maaaring makontrol sa parehong paraan tulad ng ginagawa sa Japanese ultralight launch na sasakyan SS-520. Ang pagpipilian ng pag-install ng isang sistema ng pagkontrol sa utos ng radyo, katulad ng na naka-install sa Pantsir air defense missile system, maaari ring isaalang-alang upang maitama ang paglunsad ng ilunsad na sasakyan kahit na sa isang bahagi ng tilapon ng paglipad (at posibleng sa lahat ng mga yugto ng ang paglipad). Posibleng, babawasan nito ang dami ng mamahaling kagamitan sa board ng isang solong gamit na rocket sa pamamagitan ng pagdadala nito sa isang "magagamit muli" na sasakyan na kontrol.
Maaaring ipalagay na, isinasaalang-alang ang sumusuporta sa istraktura, mga elemento ng pagkonekta at ang control system, ang pangwakas na produkto ay makapaghatid ng isang kargamento na tumimbang mula sa maraming kilo hanggang sa sampu-sampung kilo sa LEO (depende sa bilang ng mga pinag-isang module ng rocket sa mga yugto) at nakikipagkumpitensya sa Japanese ultralight SS-LV. 520 at iba pang mga katulad na ultralight launch na sasakyan na binuo ng mga kumpanya ng Russia at banyagang.
Para sa matagumpay na gawing komersiyalisasyon ng proyekto, ang tinatayang gastos sa paglulunsad ng ultralight MERA-K na sasakyan sa paglunsad ay hindi dapat lumagpas sa $ 3.5 milyon (ito ang gastos sa paglunsad para sa sasakyan ng paglulunsad ng SS-520).
Bilang karagdagan sa mga komersyal na aplikasyon, ang sasakyan na paglulunsad ng MERA-K ay maaaring magamit para sa emergency na pag-atras ng military spacecraft, ang laki at bigat na unti-unting babawasan din.
Gayundin, ang mga pagpapaunlad na nakuha sa panahon ng pagpapatupad ng sasakyan ng paglunsad ng MERA-K ay maaaring magamit upang lumikha ng mga advanced na sandata, halimbawa, isang hypersonic complex na may isang maginoo na warhead sa anyo ng isang compact glider, na ibinagsak pagkatapos ng paglulunsad sasakyan sa itaas na punto ng tilapon.
