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Für einfache ultraleichte Raketen ist etwas unglücklich



In den letzten Jahren hat sich eine neue Klasse von Trägerraketen gebildet - ultraleicht, sehr einfach und ausgehend von Schienenführern. Und sie haben etwas Pech - Ende 2015 endete der erste Start des amerikanischen Super Strypi LV mit einem Unfall , und am 14. Januar dieses Jahres konnte die von geophysikalischer auf Weltraumrakete umgerüstete SS-520-4-Rakete nicht gestartet werden. Die Zukunft beider Projekte ist vage, aber schade - dort werden interessante technische Lösungen eingesetzt, und diese Art von Trägerraketen kann theoretisch ihre Nische finden.

14. Januar beginnen


Anfangs wollten sie die Rakete am 10. Januar starten, aber der Start wurde wegen schlechten Wetters verschoben - die Windgeschwindigkeit überschritt die maximal zulässigen Werte. Am 14. Januar, an einem klaren Morgen um 8:33 Uhr Ortszeit, startete die Rakete wunderschön mit einem Führer.



In den ersten Minuten waren die Informationen widersprüchlich - einige Nachrichtenagenturen meldeten einen erfolgreichen Start, andere schrieben über den Verlust der Telemetrie. Aber ziemlich schnell wurde die Situation klar - die Telemetrie verschwand 20 Sekunden lang von der Rakete, und ohne sie gab die Bodenkontrollzentrale keinen Befehl zum Starten des Triebwerks der zweiten Stufe. Der Nutzlastverstärker stieg 200 km hoch und stürzte in den Pazifik.

Design, Zyklogramm und Nutzlast


Die Trägerrakete SS-520-4 ist eine Modifikation der Rakete SS-520 aus einer ganzen S-Familie japanischer geophysikalischer Raketen.


Foto: Wikipedia

Geophysical S-520 ist in der Lage, bis zu 100 kg Fracht auf eine Höhe von 300 km zu heben und mindestens fünf Minuten Schwerelosigkeit für die Nutzlast bereitzustellen. Es wurde erstmals 1980 und zuletzt 2015 gestartet. Durch Hinzufügen einer zweiten Stufe zur S-520 erhielt die japanische Raumfahrtbehörde die SS-520, mit der bereits 140 kg auf eine Höhe von 1000 km angehoben werden konnten. In dieser Version startete die Rakete 1998 erfolgreich vom Kosmodrom Utinoura (auch Kagoshima genannt, unter dem Namen der Präfektur, in der sie sich befindet) und 2000 vom Trainingsgelände Spitzbergen in Norwegen. SS-520-4 ist in der Tat die Bezeichnung der Startnummer und nicht eines separaten Typs von Trägerrakete (um es noch lustiger zu machen, hat der suborbitale Start der SS-520-3 noch nicht stattgefunden), aber diesmal wurden drei Stufen auf die Rakete gesetzt und zurückgesetzt Orientierungsblock.


Foto: JAXA

Der Startzyklus für die Trägerrakete sollte sehr ungewöhnlich sein.

Die erste Stufe der S-520 mit einem Durchmesser von 0,52 m und einer Länge von 6,1 m entwickelt einen durchschnittlichen Schub von 14,6 Tonnen. Bei einer Bruttomasse der Rakete von 2,6 Tonnen betrug die anfängliche Beschleunigung 5,6 "gleich" und nahm nur zu, wenn Kraftstoff entwickelt und die Rakete leichter wurde. Der Motor der ersten Stufe arbeitete 31 Sekunden lang, verbrauchte 1587 kg festen Brennstoff. Während dieser Zeit beschleunigte er die Rakete auf 2 km / s und schaffte es, sie auf eine Höhe von 26 km anzuheben. Gleichzeitig verfügte die erste Stufe nicht über ein eigenes Steuersystem, sie wurde von einer rotierenden Hubrampe der Startvorrichtung geführt und im Flug durch Heckstabilisatoren aufgedreht, wobei der Flug durch Rotation stabilisiert wurde.

Bei 67 Flugsekunden und einer Höhe von 81 km sollte die Kopfverkleidung fallen. Nach einer weiteren Sekunde wird der erste Schritt getrennt. Ab 79 Sekunden (Höhe 97 km) war ein Orientierungssystem für Druckgas geplant. Angetrieben von einem 5,7-Liter-Tank mit komprimiertem Stickstoff führten gepulste Gasmotoren zuerst die zweite und dritte Stufe in die Präzession ein und mussten dadurch das Bündel in eine horizontale Position drehen. Nach 107 Sekunden beendete die Planorientierungseinheit ihre Arbeit und wurde vierzig Sekunden später zurückgesetzt.

Nach 157 Sekunden musste das Bodenkontrollzentrum manuell entscheiden, ob ein Befehl zum weiteren Zurückziehen erteilt werden sollte. Wenn alles gut gegangen ist, sollte dieser Befehl nach 164 Sekunden gesendet worden sein. Nach 180 Sekunden, wenn die Geschwindigkeit der Rakete auf einen Kilometer pro Sekunde abfiel und die Höhe auf 179 km anstieg, schaltete sich der Motor der zweiten Stufe ein. Die zweite Stufe, 1,7 Meter lang mit 325 kg Treibstoff, sollte die Rakete in 24,4 Sekunden auf 3,6 km / s beschleunigen. Nach 235 Sekunden wäre es zurückgesetzt worden, und nach 3 Sekunden hätte die dritte Stufe (Länge 0,8 m, 78 kg Festbrennstoff an Bord) eingeschaltet sein müssen, was die Nutzlast auf 8,1 km / s beschleunigt hätte. Infolgedessen sollte ein 3 kg schwerer Satellit in etwas mehr als vier Minuten in die Umlaufbahn von 180 x 1500 km einfahren, obwohl herkömmliche Satelliten etwa zehn Minuten lang Satelliten starten.Gleichzeitig hatten die zweite und dritte Stufe kein vollständiges Steuerungssystem, sie wurden durch Rotation stabilisiert und die dritte Stufe hatte nicht einmal vollständige Telemetriekanäle - sie installierten ein kleines GPS-Modul darauf, das über Iridium-Kommunikationssatelliten Höhen- und Geschwindigkeitsdaten melden sollte.

Das Rückzugsprofil erwies sich ebenfalls als ungewöhnlich - der Start erfolgte steil bis zum Horizont, und dann bewegte sich die Nutzlast fast horizontal.



Die Trägerrakete hatte eine Anfangsmasse von 2,6 Tonnen und ist damit eine der leichtesten Trägerraketen in der Geschichte der Astronautik. Zum Vergleich: Super Strypi wog 28 Tonnen.

Die Nutzlast war ein Würfel im 3U TRICOM-1-Format mit sechs Kameras zur Erdbeobachtung.


Foto: JAXA

Nebelhafte Zukunft


Trotz der Einfachheit der verwendeten Technologie gab Japan 3,5 Millionen US-Dollar für die SS-520-4 aus. Es wurde erwartet, dass spätere Starts billiger sein würden, aber es ist noch nicht bekannt, ob und wie sich das SS-520-Programm entwickeln wird. Zum Vergleich: Seit 2007 haben sie 45 Millionen US-Dollar für Super Strypi ausgegeben. Ab 2016 liegt das Projekt in der Luft - es ist noch nicht vollständig abgeschlossen, aber sie stellen kein Geld für neue Raketen zur Verfügung, und es ist nicht bekannt, ob sie es zuweisen werden.

Dennoch kann das Prinzip einer ultraleichten Trägerrakete zur Entfernung von Nanosatelliten durchaus Potenzial haben. Die ersten Cubsats wurden 2003 auf den Markt gebracht. In den letzten Jahren wurden mehr als dreihundert Cubsats in verschiedenen Formaten zurückgezogen, und im Manifest für 2017 liegen sie bereits im Bereich von zweihundert. Von studentischen und experimentellen Geräten bewegen sich Nanosatelliten sicher auf das angewandte Niveau. In der Regel werden sie jetzt von einer vorbeifahrenden Last mit einem „normalen“ Satelliten oder großen Gruppen gestartet, und der Marktwert des Starts wird auf 250.000 USD pro Kubikeinheit im 3U-Format (3 Blöcke 10 x 10 x 11,35 cm) geschätzt. Theoretisch kann der Kunde mehr für die Fähigkeit bezahlen, seinen Cubsat schnell in eine separate Umlaufbahn zu bringen. Hier befindet sich eine Nische für einfache Trägerraketen, die:

  • Verwenden Sie feste Brennstoffe, die einfacher und billiger zu handhaben sind.
  • Minimieren Sie den Elektronikaufwand - starten Sie von der Rampe aus, stabilisieren Sie sich durch Rotation und verwenden Sie in einigen Phasen im Allgemeinen keine Steuerungssysteme.
  • Reduzieren Sie indirekte Kosten, indem Sie Personal reduzieren, die Größe reduzieren und die Wartung vereinfachen.

Wenn es ein Unternehmen gibt, das die durch diese technischen Lösungen verursachten Probleme überwinden kann (z. B. konnte der Super Strypi-Motor der ersten Stufe die Rotation nicht aushalten), die ersten Ausfälle übersteht und den Startpreis senken kann, können solche ultraleichten Trägerraketen auf dem wachsenden Markt durchaus populär werden Nanosatelliten.

Source: https://habr.com/ru/post/de400831/

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