Wie verlieren unsere Raketen Gewicht?

Ein interessanter Trend ist in der heimischen Raumfahrtindustrie aufgetreten. Die üblichen Booster-Raketen beginnen zu leuchten und entfernen eine der Stufen. Der schwere Proton wird sehr bald eine mittlere und leichte Version erhalten, und kürzlich gab es Neuigkeiten, dass Sojus auch eine neue leichte Version haben wird. Wie und warum „verlieren“ Raketen Gewicht?

Protonenlicht

Nachrichten über dieses Projekt erschienen im Sommer. Bei Proton-M, das in seiner ursprünglichen Form tatsächlich vier Stufen aufweist (drei Stufen der Trägerrakete und der Booster-Einheit), wurde vorgeschlagen, die zweite Stufe zu entfernen. In diesem Fall würde die Masse der Rakete um 168 Tonnen oder ungefähr 20% abnehmen. Aber sie wollen einen Teil des Kraftstoffs zurückgeben, indem sie die erste und dritte (die zweite) Stufe verlängern. In einer noch leichteren Version des "Proton" werden zwei Motoren mit Seitenblöcken entfernt, die Kraftstoff speichern. Da sich nur das Oxidationsmittel im zentralen Block der ersten Stufe befindet, müssen Sie einen kleinen Tank mit Kraftstoff hinzufügen.



Die resultierenden Raketen sind einfacher und billiger, aber ihre Tragfähigkeit reicht für Standardsatelliten im geostationären Orbit aus. Hier leben die meisten kommerziellen Telekommunikationssatelliten, die ihren Herstellern und den Machern der Raketen, die sie starten, Gewinn bringen.

Einige Quellen schreiben auch über die Entfernung des Briz-M-Boosterblocks mit dem Start von Satelliten durch zwei Einschlüsse der zweiten (ehemaligen dritten) Stufe und über die Idee einer sanften Landung der ersten Stufe, aber diese Information ist wahrscheinlich nicht wahr. Beide Optionen würden die Tragfähigkeit sehr stark verringern, was wir nicht beobachten.



Bitte beachten Sie, dass auf dem Bild die Tragfähigkeit im erdnahen Orbit grundsätzlich nicht angegeben ist. Tatsache ist, dass Proton die ISS-Module 1998-2000 das letzte Mal ausgestellt hat und seitdem ausschließlich für höhere Umlaufbahnen funktioniert hat.

Die Bezeichnungen GPO 1800 und 1500 in der Abbildung sind eine geoübergehende Umlaufbahn, von der aus der Satellit selbst mit seinen eigenen Triebwerken in die geostationäre Umlaufbahn eintritt. In der Welt gibt es zwei Standards, die sich in der Vergangenheit entwickelt haben: das Gruppenrichtlinienobjekt, mit dem eine Beschleunigung mit 1800 m / s erforderlich ist, wird normalerweise von Amerikanern, Chinesen und Japanern verwendet, und das Gruppenrichtlinienobjekt, mit dem eine Beschleunigung mit 1500 m / s erforderlich ist, wie es den Europäern vertraut ist. "Proton", beginnend in Baikonur, kann in Umlaufbahnen mit unterschiedlichen Parametern fahren, von denen aus die Straße zur geostationären Umlaufbahn jedoch die gleichen 1500 oder 1800 m / s benötigt, für die der Satellit ausgelegt ist, dh mit allen Ländern konkurrieren. ILS, ein Unternehmen, das Protonenstartdienste verkauft, hat ein Dokument veröffentlichtmit detaillierten Tragfähigkeitseigenschaften verschiedener Protonenvarianten in Abhängigkeit von den Parametern der Umlaufbahn und wie stark es erforderlich ist, auf eine geostationäre Umlaufbahn zu beschleunigen. Hier ist zum Beispiel eine Tabelle für Proton Medium: Die



Veröffentlichung detaillierter Spezifikationen für potenzielle Kunden zeigt, dass das Projekt erfolgreich umgesetzt wird und die ersten leichten Protonen wie geplant echte Chancen haben, 2018 (mittel) und 2019 (leicht) zu fliegen . Darüber hinaus wurde bereits der erste Vertrag für Proton Medium unterzeichnet. Laut offiziellen Informationen von ILS sollte der Start von Proton Medium mit einem nicht genannten Satelliten im Interesse von Eutelsat Communications, einem der größten Satellitenkommunikationsanbieter, zwischen 2019 und 2020 gestartet werden.

Der Grund für das Erscheinen der mittleren und leichten Versionen von Proton ist einfach - der Wettbewerb auf dem Markt für Startdienste. Die genauen Kosten für Satellitenabzugsverträge sind firmeneigene Informationen. Verschiedene Experten schätzen die Kosten für den Start von Satelliten mit einem schweren Proton in der Größenordnung von 60 bis 65 Millionen US-Dollar, was mit den geschätzten Kosten für SpaceX-Startdienste von Ilona Mask vergleichbar ist. Früher hatte die ILS den Vorteil, dass sich der Start nicht verzögerte und nach Plan verlief, aber in den letzten Jahren hatte Proton aus verschiedenen Gründen einen Unfall pro Jahr. Die Untersuchung der Unfallursachen und deren Beseitigung dauerte Monate, und die Starts verzögerten sich. nach der Meinung Der leichte Proton, der Generaldesigner von Roscosmos 'Raketensystemen von Alexander Medwedew, wird ein Viertel billiger sein, was es ermöglicht, erfolgreich mit dem Falcon 9 von SpaceX zu konkurrieren.

Sojus-2LK

Neuere Nachrichten - Auf der Grundlage der Sojus-2-Trägerrakete wird vorgeschlagen, eine leichte Modifikation des Sojus-2LK vorzunehmen, indem die dritte Stufe entfernt wird. Stattdessen wird es einen Beschleunigungsblock "Fregatte" geben, der in einigen Modifikationen der "Union" der vierte Schritt ist.



Die resultierende Rakete wird eine Nutzlast von 2-3,85 Tonnen in einer sonnensynchronen Umlaufbahn haben. Diese Umlaufbahn wird häufig von Erdfernerkundungssatelliten, Meteorologie und Kartografie genutzt, da der Satellit gleichzeitig zur gleichen Ortszeit über verschiedene Teile des Planeten fliegt. Der Fregatten-Booster-Block kann den Motor mehrmals starten und somit mehrere Satelliten in verschiedene Umlaufbahnen starten. Und ohne die dritte Stufe, bei der es sich um einen modernen (und teureren) Motor handelt, werden die Kosten erwartetwird um 25-40% reduziert. In der Welt gibt es bereits vier Startkomplexe für die Sojus-Trägerrakete (Baikonur, Plesetsk, Kuru, Vostochny), mit denen die neue Rakete kompatibel ist. Zwar ist es unwahrscheinlich, dass die Europäer Sojus-2LK in Kuru kaufen, sie haben bereits ein Feuerzeug, aber ihren eigenen Vega.

Es ist auch merkwürdig, dass Sojus bereits eine zweifache Lichtmodifikation hat - Sojus-2.1v , bei der die erste Stufe entfernt, der Motor der zweiten Stufe aktualisiert und eine neue Wolga-Ausgabeeinheit hinzugefügt wurde.



Sojus-2.1v hat jedoch mehr als zweimal weniger Tragfähigkeit im sonnensynchronen Orbit als Sojus-2LK. Theoretisch können sie verschiedene Probleme lösen. Option 2.1c zeigt einzelne Satelliten für Roscosmos / Verteidigungsministerium und LC - mehrere kommerzielle Satelliten gleichzeitig. Die Arbeiten an dem Projekt haben noch nicht begonnen, aber wenn die Mittel jetzt fließen, kann Sojus-2LK 2019-2020 zum ersten Mal fliegen.

Fazit

Auf der linken Seite befindet sich die R-7, aus der die ganze Familie hervorgegangen ist, einschließlich Sojus-2 auf der rechten Seite, die UR-500, der zweistufige Vater von Proton.

Es ist lustig, aber beide Raketen, die jetzt "abnehmen", begannen ihre lange und glorreiche Karriere als zweistufige. Später erhöhte sich die Anzahl der Schritte zuerst auf drei, dann auf vier. Und in der Tatsache, dass sie im 21. Jahrhundert aus pragmatischen Gründen leichtere Optionen erhalten und ihren Vorfahren ähneln, gibt es eine Art Raketendialektik. Nun, wenn in sehr einfachen Worten, es ist gut, dass sich unsere Raketenwissenschaftler nicht auf ihren Lorbeeren ausgeruht haben und nicht die Gelegenheit verpasst haben, neue Ausrüstung herzustellen, sondern versuchen, die Herausforderungen von heute zu beantworten.

Siehe auch:

" Änderungsgeschichte der Familien" R-7 "und" Sojus-2.1v " .
""Wie zuvor entfernt die Schritte und Versuche, eine Universalrakete zu erstellen.
» Ähnliche Veröffentlichungen mit unterschiedlichen Möglichkeiten, den Zugang zum Weltraum zu erleichtern.

Source: https://habr.com/ru/post/de399603/