Geekly articles weekly

Algo não dá sorte para foguetes ultraleves simples



Nos últimos anos, uma nova classe de veículos de lançamento se formou - ultraleve, muito simples e partindo de guias ferroviários. E eles têm algo de azar - no final de 2015, o primeiro lançamento do American Super Strypi LV terminou em um acidente e, em 14 de janeiro deste ano, o lançamento do SS-520-4 convertido de foguete geofísico para espacial falhou. O futuro de ambos os projetos é vago, mas é uma pena - soluções técnicas interessantes são usadas lá, e esse tipo de veículo de lançamento pode teoricamente encontrar seu nicho.

14 de janeiro começo


Inicialmente, eles queriam lançar o foguete em 10 de janeiro, mas o início foi adiado devido ao mau tempo - a velocidade do vento excedeu os valores máximos permitidos. Em 14 de janeiro, em uma manhã clara às 8:33, horário local, o foguete começou lindamente com um guia.



Nos primeiros minutos, as informações foram contraditórias - algumas agências de notícias relataram um lançamento bem-sucedido, outras escreveram sobre a perda de telemetria. Mas rapidamente a situação ficou clara - a telemetria desapareceu do foguete por 20 segundos e, sem ela, o centro de controle de solo não deu um comando para dar partida no motor do segundo estágio. Subindo 200 km, o impulsionador da carga colidiu com o Oceano Pacífico.

Design, ciclograma e carga útil


O foguete SS-520-4 é uma modificação do foguete SS-520 de uma família S inteira de foguetes geofísicos japoneses.


Foto: Wikipedia

O Geophysical S-520 é capaz de levantar até 100 kg de carga a uma altura de 300 km e fornecer pelo menos cinco minutos de gravidade zero para a carga útil. Foi lançado pela primeira vez em 1980 e pela última vez em 2015. Ao adicionar um segundo estágio ao S-520, a agência espacial japonesa recebeu o SS-520, que já podia elevar 140 kg a uma altitude de 1000 km. Nesta versão, o foguete foi lançado com sucesso em 1998 a partir do Cosmódromo de Utinoura (também chamado Kagoshima pelo nome da prefeitura onde está localizado) e em 2000 a partir do campo de treinamento de Svalbard na Noruega. O SS-520-4 é, de fato, a designação do número de lançamento, e não de um tipo separado de veículo de lançamento (para torná-lo ainda mais engraçado, o lançamento suborbital do SS-520-3 ainda não ocorreu), mas desta vez três etapas foram colocadas no foguete e redefinidas bloco de orientação.


Foto: JAXA

O ciclo de lançamento do veículo de lançamento foi planejado para ser muito incomum.

A primeira etapa do S-520, com um diâmetro de 0,52 me um comprimento de 6,1 metros, desenvolve um empuxo médio de 14,6 toneladas. Com uma massa bruta do foguete de 2,6 toneladas, a aceleração inicial foi de 5,6 "igual", e só aumentou à medida que o combustível foi desenvolvido e o foguete se acendeu. O motor da primeira etapa trabalhou por 31 segundos, gastou 1587 kg de combustível sólido, durante o qual acelerou o foguete para 2 km / se conseguiu elevá-lo a uma altura de 26 km. Ao mesmo tempo, o primeiro estágio não possuía sistema de controle próprio, era guiado por uma rampa de giro do dispositivo de lançamento e, durante o vôo, era destorcido por estabilizadores de cauda, ​​usando rotação para estabilizar o vôo.

Com 67 segundos de vôo e uma altitude de 81 km, a carenagem da cabeça deveria cair. Após outro segundo, o primeiro passo é separado. A partir de 79 segundos (altitude 97 km), foi planejado incluir um sistema de orientação sobre gás comprimido. Alimentados por um tanque de 5,7 litros com nitrogênio comprimido, os motores a gás pulsado introduziram o segundo e o terceiro estágio na precessão e, através dele, eles tiveram que girar o cacho na posição horizontal. Aos 107 segundos, a unidade de orientação do plano concluiu seu trabalho e redefiniu quarenta segundos depois.

Em 157 segundos, o centro de controle de solo teve que decidir manualmente se deveria dar um comando para uma retirada posterior. Se tudo corresse bem, esse comando deveria ter sido enviado em 164 segundos. Em 180 segundos, quando a velocidade do foguete tinha tempo de cair para um quilômetro por segundo e a altura aumentava para 179 km, o motor do segundo estágio ligava. O segundo estágio, com 1,7 metros de comprimento e 325 kg de combustível, deveria acelerar o foguete para 3,6 km / s em 24,4 segundos. Em 235 segundos, ele seria reiniciado e, após 3 segundos, o terceiro estágio (comprimento 0,8 m, 78 kg de combustível sólido a bordo) deveria ter sido ligado, o que aceleraria a carga útil para 8,1 km / s. Como resultado, um satélite pesando 3 kg deveria entrar na órbita de 180x1500 km em pouco mais de quatro minutos, embora os satélites convencionais tenham sido lançados pelos satélites por cerca de dez minutos.Ao mesmo tempo, o segundo e o terceiro estágio não possuíam um sistema de controle completo, eram estabilizados por rotação e o terceiro estágio nem possuía canais de telemetria completos - instalaram um pequeno módulo GPS nele, que via satélites de comunicação Iridium deveria reportar dados de altitude e velocidade.

O perfil de retirada também se tornou incomum - o início ocorreu abruptamente no horizonte e a carga útil se moveu quase horizontalmente.



O veículo de lançamento tinha uma massa inicial de 2,6 toneladas, o que o torna um dos veículos de lançamento espacial mais leves da história da astronáutica. Para comparação, o Super Strypi pesava 28 toneladas.

A carga útil era de cubos no formato 3U TRICOM-1 com seis câmeras para observação da Terra.


Foto: JAXA

Futuro enevoado


Apesar da simplicidade da tecnologia usada, o Japão gastou US $ 3,5 milhões no SS-520-4. Esperava-se que os lançamentos subsequentes fossem mais baratos, mas ainda não se sabe se o programa SS-520 se desenvolverá e, em caso afirmativo, como. Para comparação, eles gastaram US $ 45 milhões em Super Strypi desde 2007 e, a partir de 2016, o projeto está suspenso no ar - não está completamente fechado, mas eles não alocam dinheiro para novos mísseis e não se sabe se eles irão alocar.

No entanto, o próprio princípio de um veículo de lançamento ultraleve para a remoção de nanossatélites pode muito bem ter potencial. O primeiro cubsats foi lançado em 2003, nos últimos anos mais de trezentos cubsats de vários formatos foram retirados e, no manifesto de 2017, eles já estão na região de duzentos. De estudantes e dispositivos experimentais, os nanossatélites passam com confiança para o nível aplicado. Como regra, agora eles são lançados por uma carga de passagem com um satélite "regular" ou grandes grupos, e o valor de mercado do lançamento é estimado em US $ 250 mil por unidade cúbica no formato 3U (3 blocos de 10x10x11,35 cm). Teoricamente, o cliente pode pagar mais pela capacidade de lançar rapidamente seu cubsat em uma órbita separada. É aqui que um nicho para veículos de lançamento simples pode ser encontrado:

  • Use combustível sólido, que é mais fácil e mais barato de manusear.
  • Minimize a quantidade de componentes eletrônicos - comece na rampa, estabilize por rotação e geralmente não use sistemas de controle em alguns estágios.
  • Reduza custos indiretos reduzindo a equipe, reduzindo em tamanho e simplificando a manutenção.

Se houver uma empresa que possa superar os problemas causados ​​por essas soluções técnicas (por exemplo, o motor Super Strypi do primeiro estágio não suportará a rotação), sobreviverá às primeiras falhas e poderá reduzir o preço de lançamento, esses veículos de lançamento ultraleves poderão se tornar populares no crescente mercado nanossatélites.

Source: https://habr.com/ru/post/pt400831/

More articles:


All Articles