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Algo es desafortunado para cohetes ultraligeros simples



En los últimos años, se ha formado una nueva clase de vehículos de lanzamiento: ultraligeros, muy simples y que parten de guías ferroviarias. Y tienen algo desafortunado: a finales de 2015, el primer lanzamiento del Super Strypi LV estadounidense terminó en un accidente , y el 14 de enero de este año, el lanzamiento del SS-520-4 convertido de cohete geofísico a espacial fracasó. El futuro de ambos proyectos es vago, pero es una pena: allí se utilizan soluciones técnicas interesantes, y este tipo de vehículos de lanzamiento teóricamente pueden encontrar su nicho.

14 de enero inicio


Inicialmente, querían lanzar el cohete el 10 de enero, pero el inicio se pospuso debido al mal tiempo: la velocidad del viento superó los valores máximos permitidos. El 14 de enero, en una mañana despejada a las 8:33 hora local, el cohete comenzó maravillosamente con un guía.



En los primeros minutos, la información era contradictoria: algunas agencias de noticias informaron un lanzamiento exitoso, algunas escribieron sobre la pérdida de telemetría. Pero rápidamente la situación se hizo evidente: la telemetría desapareció del cohete durante 20 segundos y sin ella el centro de control en tierra no dio la orden de encender el motor de la segunda etapa. Subiendo 200 km, el refuerzo de carga útil se estrelló en el Océano Pacífico.

Diseño, ciclograma y carga útil.


El cohete portador SS-520-4 es una modificación del cohete SS-520 de toda una familia S de cohetes geofísicos japoneses.


Foto: Wikipedia

Geophysical S-520 es capaz de levantar hasta 100 kg de carga a una altura de 300 km y proporciona al menos cinco minutos de gravedad cero para la carga útil. Se lanzó por primera vez en 1980 y se lanzó por última vez en 2015. Al agregar una segunda etapa al S-520, la agencia espacial japonesa recibió el SS-520, que ya podía elevar 140 kg a una altitud de 1000 km. En esta versión, el cohete se lanzó con éxito en 1998 desde el cosmódromo de Utinoura (también llamado Kagoshima por el nombre de la prefectura donde se encuentra) y en 2000 desde el campo de entrenamiento de Svalbard en Noruega. SS-520-4 es, de hecho, la designación del número de lanzamiento, y no de un tipo separado de vehículo de lanzamiento (para hacerlo aún más divertido, el lanzamiento suborbital SS-520-3 aún no ha tenido lugar), pero esta vez se pusieron tres etapas en el cohete y el reinicio Bloque de orientación.


Foto: JAXA

Se planeó que el ciclo de lanzamiento del vehículo de lanzamiento fuera muy inusual.

La primera etapa S-520, con un diámetro de 0,52 my una longitud de 6,1 metros, desarrolla un empuje promedio de 14,6 toneladas. Con una masa total del cohete de 2.6 toneladas, la aceleración inicial fue 5.6 "igual", y solo aumentó a medida que se desarrollaba combustible y se aligeraba el cohete. El motor de la primera etapa funcionó durante 31 segundos, gastó 1587 kg de combustible sólido, tiempo durante el cual aceleró el cohete a 2 km / sy logró elevarlo a una altura de 26 km. Al mismo tiempo, la primera etapa no tenía su propio sistema de control, estaba guiada por una rampa oscilante del dispositivo de lanzamiento y en vuelo no estaba retorcida por los estabilizadores de cola, usando la rotación para estabilizar el vuelo.

A los 67 segundos de vuelo y una altitud de 81 km, se suponía que el carenado de la cabeza debía caer. Después de otro segundo, el primer paso se separa. A partir de 79 segundos (altitud 97 km), se planeó incluir un sistema de orientación sobre gas comprimido. Impulsados ​​por un tanque de 5.7 litros con nitrógeno comprimido, los motores de gas pulsado introdujeron por primera vez la segunda y tercera etapa en la precesión y, a través de ella, tuvieron que girar el grupo en posición horizontal. A los 107 segundos, la unidad de orientación del plan completó su trabajo y se reinició cuarenta segundos después.

A los 157 segundos, el centro de control en tierra tuvo que decidir manualmente si dar una orden para una mayor retirada. Si todo salió bien, este comando debería haberse enviado a 164 segundos. A los 180 segundos, cuando la velocidad del cohete tuvo tiempo de caer a un kilómetro por segundo, y la altura aumentó a 179 km, el motor de la segunda etapa se encendió. Se suponía que la segunda etapa, de 1.7 metros de largo con 325 kg de combustible, aceleraría el cohete a 3.6 km / s en 24.4 segundos. A los 235 segundos, se reiniciaría y, después de 3 segundos, la tercera etapa (longitud 0,8 m, 78 kg de combustible sólido a bordo) debería haberse encendido, lo que habría acelerado la carga útil a 8,1 km / s. Como resultado, se suponía que un satélite que pesaba 3 kg entraría en la órbita de 180x1500 km en poco más de cuatro minutos, aunque los satélites convencionales fueron lanzados por los satélites durante unos diez minutos.Al mismo tiempo, la segunda y la tercera etapa no tenían un sistema de control completo, estaban estabilizadas por rotación, y la tercera etapa ni siquiera tenía canales de telemetría completos: instalaron un pequeño módulo GPS en él, que se suponía que a través de los satélites de comunicación Iridium informaba datos de altura y velocidad.

El perfil de retirada también resultó ser inusual: el inicio se produjo abruptamente hasta el horizonte, y luego la carga útil se movió casi horizontalmente.



El vehículo de lanzamiento tenía una masa inicial de 2.6 toneladas, lo que lo convierte en uno de los vehículos de lanzamiento espacial más livianos en la historia de la astronáutica. A modo de comparación, Super Strypi pesaba 28 toneladas.

La carga útil era 3U formato TRICOM-1 cubesat con seis cámaras para observación de la Tierra.


Foto: JAXA

Futuro brumoso


A pesar de la simplicidad de la tecnología utilizada, Japón gastó $ 3.5 millones en el SS-520-4. Se esperaba que los lanzamientos posteriores fueran más baratos, pero aún no se sabe si el programa SS-520 se desarrollará y, de ser así, cómo. A modo de comparación, gastaron $ 45 millones en Super Strypi desde 2007 y, a partir de 2016, el proyecto está suspendido en el aire: no está completamente cerrado, pero no asignan dinero para nuevos misiles y no se sabe si lo harán.

Sin embargo, el principio mismo de un vehículo de lanzamiento ultraligero para la eliminación de nanatélites puede tener potencial. Los primeros cubsats se lanzaron en 2003, en los últimos años se han retirado más de trescientos cubsats de varios formatos, y en el manifiesto solo para 2017, ya están en la región de los doscientos. Desde dispositivos estudiantiles y experimentales, los nano-satélites se mueven con confianza al nivel aplicado. Como regla general, ahora son lanzados por una carga que pasa con un satélite "regular" o grupos grandes, y el costo de lanzamiento del mercado se estima en $ 250 mil por unidad cúbica de formato 3U (3 bloques de 10x10x11.35 cm). Teóricamente, el cliente puede pagar más por la capacidad de lanzar rápidamente su cubsat en una órbita separada. Aquí es donde se puede encontrar un nicho para vehículos de lanzamiento simple que:

  • Use combustible sólido, que es más fácil y económico de manejar.
  • Minimice la cantidad de componentes electrónicos: comience desde la rampa, estabilice por rotación y, en general, no use sistemas de control en algunas etapas.
  • Reduzca los costos indirectos al reducir el personal, reducir el tamaño y simplificar el mantenimiento.

Si hay una compañía que puede superar los problemas causados ​​por estas soluciones técnicas (por ejemplo, el motor Super Strypi de la primera etapa no pudo soportar la rotación), sobrevivirá a las primeras fallas y podrá reducir el precio de lanzamiento, entonces dichos vehículos de lanzamiento ultraligeros podrían hacerse populares en el creciente mercado Nanosatélites

Source: https://habr.com/ru/post/es400831/

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