Geekly articles weekly

Ada yang tidak beruntung untuk roket ultralight sederhana



Dalam beberapa tahun terakhir, kelas baru kendaraan peluncur telah terbentuk - ultralight, sangat sederhana dan mulai dari panduan kereta api. Dan mereka memiliki sesuatu yang sial - pada akhir 2015, peluncuran pertama Super Strypi LV Amerika berakhir dengan kecelakaan , dan pada 14 Januari tahun ini, peluncuran SS-520-4 yang dikonversi dari geofisika menjadi roket antariksa gagal. Masa depan kedua proyek tidak jelas, tetapi sangat disayangkan - solusi teknis yang menarik digunakan di sana, dan jenis kendaraan peluncuran ini secara teoritis dapat menemukan ceruknya.

14 Januari mulai


Awalnya, mereka ingin meluncurkan roket pada 10 Januari, tetapi permulaannya ditunda karena cuaca buruk - kecepatan angin melebihi nilai maksimum yang diizinkan. Pada tanggal 14 Januari, pada pagi yang cerah pada pukul 8:33 waktu setempat, roket dimulai dengan panduan yang indah.



Pada menit-menit pertama, informasinya bertentangan - beberapa kantor berita melaporkan peluncuran yang sukses, beberapa menulis tentang hilangnya telemetri. Tetapi dengan cepat situasinya menjadi jelas - telemetri menghilang dari roket selama 20 detik, dan tanpa itu pusat kendali darat tidak memberikan perintah untuk memulai mesin tahap kedua. Mendaki 200 km, penguat muatan menabrak Samudra Pasifik.

Desain, cyclogram, dan payload


Roket pembawa SS-520-4 adalah modifikasi dari roket SS-520 dari seluruh keluarga S-roket geofisika Jepang.


Foto: Wikipedia

Geophysical S-520 mampu mengangkat hingga 100 kg kargo hingga ketinggian 300 km dan memberikan gravitasi nol setidaknya lima menit untuk muatan. Ini pertama kali diluncurkan pada 1980 dan terakhir diluncurkan pada 2015. Dengan menambahkan tahap kedua ke S-520, badan antariksa Jepang menerima SS-520, yang sudah bisa menaikkan 140 kg ke ketinggian 1.000 km. Dalam versi ini, roket berhasil diluncurkan pada tahun 1998 dari Utinoura Cosmodrome (juga disebut Kagoshima dengan nama prefektur di mana ia berada) dan pada 2000 dari tempat pelatihan Svalbard di Norwegia. SS-520-4 sebenarnya adalah penunjukan nomor peluncuran, dan bukan dari jenis kendaraan peluncuran yang terpisah (untuk membuatnya lebih lucu, peluncuran suborbital SS-520-3 belum terjadi), tetapi kali ini tiga tahap diletakkan pada roket dan reset blok orientasi.


Foto: JAXA

Siklus peluncuran untuk kendaraan peluncuran direncanakan sangat luar biasa.

Tahap pertama S-520, dengan diameter 0,52 m dan panjang 6,1 meter, mengembangkan daya dorong rata-rata 14,6 ton. Dengan massa kotor roket 2,6 ton, akselerasi awal adalah 5,6 "sama", dan itu hanya meningkat ketika bahan bakar dikembangkan dan roket meringankan. Mesin tahap pertama bekerja selama 31 detik, menghabiskan 1587 kg bahan bakar padat, di mana selama itu dipercepat roket menjadi 2 km / s dan berhasil menaikkannya ke ketinggian 26 km. Pada saat yang sama, tahap pertama tidak memiliki sistem kontrol sendiri, ia dipandu oleh jalan ayun keluar dari perangkat peluncuran dan dalam penerbangan tidak dipelintir oleh penstabil ekor, menggunakan rotasi untuk menstabilkan penerbangan.

Pada 67 detik penerbangan dan ketinggian 81 km, fairing kepala seharusnya turun. Setelah sedetik, langkah pertama dipisahkan. Mulai dari 79 detik (ketinggian 97 km), direncanakan untuk memasukkan sistem orientasi pada gas terkompresi. Didukung oleh tangki 5,7 liter dengan nitrogen terkompresi, mesin gas berdenyut pertama kali memperkenalkan tahap kedua dan ketiga ke dalam presesi , dan, melalui itu, mereka harus mengubah tandan dalam posisi horizontal. Pada 107 detik, unit orientasi rencana menyelesaikan pekerjaannya dan mengatur ulang empat puluh detik kemudian.

Pada 157 detik, pusat kendali tanah harus secara manual memutuskan apakah akan memberikan perintah untuk penarikan lebih lanjut. Jika semuanya berjalan dengan baik, perintah ini seharusnya dikirim pada 164 detik. Pada 180 detik, ketika kecepatan roket turun hingga satu kilometer per detik, dan tingginya tumbuh hingga 179 km, mesin tahap kedua akan menyala. Tahap kedua, 1,7 meter panjang dengan 325 kg bahan bakar, seharusnya mempercepat roket menjadi 3,6 km / s dalam 24,4 detik. Pada 235 detik, itu akan diatur ulang, dan, setelah 3 detik, tahap ketiga (panjang 0,8 m, bahan bakar padat 78 kg di atas kapal) harus dinyalakan, yang akan mempercepat muatan ke 8,1 km / s. Akibatnya, sebuah satelit dengan berat 3 kg seharusnya memasuki orbit 180x1500 km hanya dalam waktu empat menit, meskipun satelit konvensional meluncurkan satelit selama sekitar sepuluh menit.Pada saat yang sama, tahap kedua dan ketiga tidak memiliki sistem kontrol yang lengkap, mereka distabilkan oleh rotasi, dan tahap ketiga bahkan tidak memiliki saluran telemetri penuh - mereka memasang modul GPS kecil di atasnya, yang melalui satelit komunikasi Iridium seharusnya melaporkan ketinggian dan data kecepatan.

Profil penarikan juga ternyata tidak biasa - permulaan terjadi dengan tajam ke cakrawala, dan kemudian muatannya akan bergerak hampir secara horizontal.



Kendaraan peluncuran memiliki massa awal 2,6 ton, yang menjadikannya salah satu kendaraan peluncuran ruang teringan dalam sejarah astronotika. Sebagai perbandingan, Super Strypi berbobot 28 ton.

Muatannya adalah 3U TRICOM-1 format cubesat dengan enam kamera untuk observasi Bumi.


Foto: JAXA

Masa depan yang berkabut


Meskipun kesederhanaan teknologi yang digunakan, Jepang menghabiskan $ 3,5 juta pada SS-520-4. Diharapkan peluncuran selanjutnya akan lebih murah, tetapi belum diketahui apakah program SS-520 akan dikembangkan, dan jika demikian, bagaimana. Sebagai perbandingan, mereka menghabiskan $ 45 juta untuk Super Strypi sejak 2007, dan, pada 2016, proyek ini menggantung di udara - tidak sepenuhnya ditutup, tetapi mereka tidak mengalokasikan uang untuk rudal baru, dan tidak diketahui apakah mereka akan mengalokasikan.

Namun demikian, prinsip kendaraan peluncuran ultralight untuk menghilangkan nanosatellite mungkin memiliki potensi. Cubsats pertama diluncurkan pada tahun 2003, dalam beberapa tahun terakhir lebih dari tiga ratus cubsats dari berbagai format telah ditarik, dan dalam manifesto untuk 2017 saja, mereka sudah berada di wilayah dua ratus. Dari perangkat siswa dan eksperimental, nanosatellites dengan percaya diri pindah ke level yang diterapkan. Sebagai aturan, sekarang mereka diluncurkan oleh beban yang lewat dengan satelit "biasa" atau kelompok besar, dan biaya pasar peluncuran diperkirakan $ 250 ribu per unit kubik format 3U (3 blok 10x10x11.35 cm). Secara teoritis, pelanggan dapat membayar lebih untuk kemampuan meluncurkan anaknya secara cepat ke orbit yang terpisah. Di sinilah ceruk untuk kendaraan peluncuran sederhana dapat ditemukan bahwa:

  • Gunakan bahan bakar padat, yang lebih mudah dan lebih murah untuk ditangani.
  • Minimalkan jumlah elektronik - mulai dari ramp, stabilkan dengan rotasi dan umumnya tidak menggunakan sistem kontrol pada beberapa tahap.
  • Mengurangi biaya tidak langsung dengan mengurangi staf, mengurangi ukuran dan menyederhanakan perawatan.

Jika ada perusahaan yang dapat mengatasi masalah yang disebabkan oleh solusi teknis ini (misalnya, mesin Super Strypi tahap pertama tidak tahan dengan rotasi), akan selamat dari kegagalan pertama dan dapat menurunkan harga peluncuran, maka kendaraan peluncuran ultra-ringan tersebut dapat menjadi populer di pasar yang sedang tumbuh. nanosatellites.

Source: https://habr.com/ru/post/id400831/

More articles:


All Articles