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Quelque chose n'a pas de chance pour les simples fusées ultra-légères



Ces dernières années, une nouvelle classe de lanceurs a vu le jour: ultra-légers, très simples et à partir de guides ferroviaires. Et ils ont quelque chose de malchanceux - à la fin de 2015, le premier lancement du Super Strypi LV américain s'est terminé dans un accident , et le 14 janvier de cette année, la fusée SS-520-4 convertie de la géophysique à la fusée spatiale n'a pas pu être lancée. L'avenir des deux projets est vague, mais c'est dommage - des solutions techniques intéressantes y sont utilisées, et ce type de lanceurs peut théoriquement trouver sa niche.

Début du 14 janvier


Initialement, ils voulaient lancer la fusée le 10 janvier, mais le départ a été reporté en raison du mauvais temps - la vitesse du vent a dépassé les valeurs maximales autorisées. Le 14 janvier, par un matin clair à 8h33 heure locale, la fusée a démarré magnifiquement avec un guide.



Dans les premières minutes, les informations étaient contradictoires - certaines agences de presse ont signalé un lancement réussi, certaines ont écrit sur la perte de la télémétrie. Mais assez rapidement, la situation est devenue claire - la télémétrie a disparu de la fusée pendant 20 secondes, et sans elle, le centre de contrôle au sol n'a pas donné l'ordre de démarrer le moteur du deuxième étage. Escalade de 200 km, le booster de charge utile s'est écrasé dans l'océan Pacifique.

Conception, cyclogramme et charge utile


La fusée porteuse SS-520-4 est une modification de la fusée SS-520 d'une famille S entière de fusées géophysiques japonaises.


Photo: Wikipedia

Le Geophysical S-520 est capable de soulever jusqu'à 100 kg de fret à une hauteur de 300 km et de fournir au moins cinq minutes de gravité zéro pour la charge utile. Il a été lancé pour la première fois en 1980 et pour la dernière fois en 2015. En ajoutant une deuxième étape au S-520, l'agence spatiale japonaise a reçu le SS-520, qui pouvait déjà soulever 140 kg à une altitude de 1000 km. Dans cette version, la fusée a été lancée avec succès en 1998 depuis le cosmodrome d'Utinoura (également appelé Kagoshima du nom de la préfecture où elle se trouve) et en 2000 depuis le terrain d'entraînement du Svalbard en Norvège. Le SS-520-4 est, en fait, la désignation du numéro de lancement, et non d'un type de lanceur distinct (pour le rendre encore plus drôle, le lancement suborbital SS-520-3 n'a pas encore eu lieu), mais cette fois trois étapes ont été mises sur la fusée et la réinitialisation bloc d'orientation.


Photo: JAXA

Le cycle de lancement du lanceur devait être très inhabituel.

La première étape du S-520, d'un diamètre de 0,52 m et d'une longueur de 6,1 mètres, développe une poussée moyenne de 14,6 tonnes. Avec une masse brute de la fusée de 2,6 tonnes, l'accélération initiale était de 5,6 "identique", et elle n'a augmenté que lorsque le carburant a été développé et que la fusée s'est allégée. Le moteur de la première étape a fonctionné pendant 31 secondes, a dépensé 1587 kg de carburant solide, période pendant laquelle il a accéléré la fusée à 2 km / s et a réussi à la porter à une hauteur de 26 km. Dans le même temps, la première étape ne disposait pas de son propre système de commande, elle était guidée par une rampe pivotante du lanceur et en vol n'était pas tordue par des stabilisateurs de queue, utilisant la rotation pour stabiliser le vol.

À 67 secondes de vol et à une altitude de 81 km, le carénage était censé tomber. Après une autre seconde, la première étape est séparée. A partir de 79 secondes (altitude 97 km), il était prévu d'inclure un système d'orientation sur gaz comprimé. Propulsés par un réservoir de 5,7 litres avec de l'azote comprimé, les moteurs à gaz pulsé ont d'abord introduit le deuxième et le troisième étage dans la précession , et, à travers lui, ils ont dû tourner le régime en position horizontale. À 107 secondes, l'unité d'orientation du plan a terminé son travail et s'est réinitialisée quarante secondes plus tard.

À 157 secondes, le centre de contrôle au sol a dû décider manuellement de donner ou non un ordre de retrait supplémentaire. Si tout s'est bien passé, cette commande aurait dû être envoyée à 164 secondes. À 180 secondes, lorsque la vitesse de la fusée a chuté à un kilomètre par seconde et que la hauteur a atteint 179 km, le moteur du deuxième étage s'est mis en marche. La deuxième étape, longue de 1,7 mètre avec 325 kg de carburant, devait accélérer la fusée à 3,6 km / s en 24,4 secondes. À 235 secondes, il serait réinitialisé et, après 3 secondes, la troisième étape (longueur 0,8 m, 78 kg de combustible solide à bord) aurait dû être enclenchée, ce qui aurait accéléré la charge utile à 8,1 km / s. En conséquence, un satellite pesant 3 kg devait entrer sur l'orbite de 180x1500 km en un peu plus de quatre minutes, bien que les satellites conventionnels aient été lancés par des satellites pendant une dizaine de minutes.En même temps, les deuxième et troisième étages n'avaient pas de système de contrôle complet, ils étaient stabilisés par rotation, et le troisième étage n'avait même pas de canaux de télémétrie complets - ils y ont installé un petit module GPS, qui via les satellites de communication Iridium était censé signaler des données d'altitude et de vitesse.

Le profil de retrait s'est également révélé inhabituel - le début s'est produit fortement à l'horizon, puis la charge utile se déplaçait presque horizontalement.



Le lanceur avait une masse initiale de 2,6 tonnes, ce qui en fait l'un des lanceurs spatiaux les plus légers de l'histoire de l'astronautique. À titre de comparaison, Super Strypi pesait 28 tonnes.

La charge utile était un cube 3U au format TRICOM-1 avec six caméras pour l'observation de la Terre.


Photo: JAXA

Un avenir brumeux


Malgré la simplicité de la technologie utilisée, le Japon a dépensé 3,5 millions de dollars pour le SS-520-4. On s'attendait à ce que les lancements ultérieurs soient moins chers, mais on ne sait pas encore si le programme SS-520 se développera, et si oui, comment. À titre de comparaison, ils ont dépensé 45 millions de dollars pour Super Strypi depuis 2007 et, en 2016, le projet est suspendu - il n'est pas complètement fermé, mais ils n'allouent pas d'argent pour de nouveaux missiles, et on ne sait pas s'ils alloueront.

Néanmoins, le principe même d'un lanceur ultra-léger pour l'élimination des nanosatellites pourrait bien avoir un potentiel. Les premiers cubsats ont été lancés en 2003, ces dernières années, plus de trois cents cubsats de différents formats ont été retirés, et dans le manifeste de 2017 uniquement, ils sont déjà de l'ordre de deux cents. Des dispositifs étudiants et expérimentaux, les nanosatellites se déplacent en toute confiance vers le niveau appliqué. En règle générale, ils sont maintenant lancés par une charge de passage avec un satellite «régulier» ou de grands groupes, et la valeur marchande du lancement est estimée à 250 000 $ par unité cube de format 3U (3 blocs de 10x10x11,35 cm). Théoriquement, le client peut payer plus cher pour pouvoir lancer rapidement son cubsat sur une orbite séparée. C'est là que se trouve un créneau pour les lanceurs simples:

  • Utilisez du combustible solide, qui est plus facile et moins cher à manipuler.
  • Minimisez la quantité d'électronique - commencez par la rampe, stabilisez par rotation et n'utilisez généralement pas de systèmes de contrôle à certaines étapes.
  • Réduisez les coûts indirects en réduisant le personnel, en réduisant la taille et en simplifiant la maintenance.

S'il y a une entreprise qui peut surmonter les problèmes causés par ces solutions techniques (par exemple, le moteur Super Strypi du premier étage n'a pas pu supporter la rotation), survivra aux premières pannes et pourra abaisser le prix de lancement, alors ces lanceurs ultra-légers peuvent bien devenir populaires sur le marché en croissance nanosatellites.

Source: https://habr.com/ru/post/fr400831/

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