Kosmičke rakete - Laki američki sistemi

Kosmičke rakete - Laki američki sistemi

offline
  • vrabac 
  • Legendarni građanin
  • Pridružio: 30 Dec 2010
  • Poruke: 4986

Krilati konj i demoni

Rakete Pegaz, Minotaur 1, Taurus 1 i Felkon 1

U astronomiji br. 35 se mogli upoznati sa ruskim lakim nosačima. Pomalo sličnu "ergelu" imaju i SAD. Kod ovih raketa (osim Felkona) takođe se mnogo koriste bivše vojne komponente ICBM vojnih raketa. Ipak u odnosu na Ruse i Ukrajince ima razlika. Pre svega Pegaz je trenutno jedini ozbiljan laki lanser na svetu koji ima vazdušni start a razvijen je, inicijalno, kao možda prvi komercijalni civilni projekat. Minotaruri i Taurusi, koji imaju značajan udeo vojnih komponeneti su ipak zastupljeni u mnogo manjoj meri i imali su do sada relativno mali broj lansiranja. Razlog tome je što su američke ICBM rakete najmanje razvijane i proizvođene u strateškim sitemima. Dok su kod SSSR one imala primarni karakter pa prema tome i brojnost, u američkim srateškim snagama su bile tercijalni nosioc, posle bomarderskih i podmorničkih snaga. Drugi razlog je da Minotaur 1 u većoj meri, a delimično i Taurus 1, pripadaju državnim organima, odnosno nisu komercijalni. Sa druge strane Felkon 1 je raketa novije generacije, kojom se želi napraviti nešto kao što su low-cost kompanije u vazdušnom civilnom saobraćaju. On jedini nema ime iz grčko-rimske mitologije, što je inače skoro pravilo među američkim raketama ali bi zli jezici rekli, obzirom na njegov loš početak a veliku perspektivu, da nad njim visi senka Horusove sudbine, mada ime Soko nije dobio po njegovoj glavi. Ipak, najveća razlika, u odnosu na rusku laku konjicu, svih ovih sustava, je što imaju ambicije da prerastu u mnogo veće i snažnije oblike. Kako će im to ići u ovom vremenu Velike američke svetske krize, zaista je neizvesno i sa lošim prognozama.
Pegaz
Pegaz je po mnogo čemu jedinstven lanser. To je prvi operativni sistem koji ima vazdušni start. Umesto da se lansira sa zemljine površine, raketa se kači ispod trupa teškog aviona i njime odnosi na visinu od 12 km. Tu se odvaja od aviona nosača i posle kratkog slobodnog leta pali se motor. Raketa zapravo ima formu letilice visokih brzina sa malim delta krilima, jer u toj prvoj samostalnoj fazi leta ionako seče gornju troposferu, tropopauzu i stratosferu. Time je ona postala i prva krilata atmosferska letelica sa brzinom većom od 8 M (8,7M). Tvrdi se da je Pegaz prvi čisto komercijalni lanser. Projektovanje i ispitivanja su počeli u osmoj deceniji prošlog stoleća. Na samom početku je i jedna ekipa iz SSSR učestvovala u projektu. Pošto je motorska grupa zasnovana na čvrstom pogonskom punjenju (što nije jača strana Rusa u toj klasi), oni su verovatno participirali u delu projekta vezanom za probleme hipersoničnih brzina, u asembliju sistema na avion i u problematici faze otpuštanja rakete i starta motora. To je logično, jer su dotle, jedino oni imali dovoljno iskustava sa takvim sustavima, iz razvijene game ogromnih, vojnih, uglavnom protubrodskih projektila. U svakom slučaju, nadalje je projekat bio američki, ali se dobra saradnja kompanije sa ruskom stranom održala do dana današnjeg, što je vrlo bitno. I pored toga, moje osobno mišljenje je da je Pegaz potencijalno možda najpotentniji američki sustav za ulogu ubice satelita. Nadajmo se da ga u toj ulozi nikad nećemo videti, osim u slučaju mera čišćenja orbita od već dobrano nakupljenog otpada.
Pegaz je lanser za lake terete u niske orbite. Podizanje avionom (u početku B-52 a sada stari širotrupni tromotorac Lokid Tristar) ima ulogu buster faze. Promena aviona zahtevala je malu promenu na krilima. Ova krilata raketa (Pegaz ima krila zar ne) se pogoni motorima na čvrsto punjenje. Krila naravno otpadaju zajedno sa nižim stupnjem, pre ulaska na orbitalne visine. Tokom razvitka raketa je značajno uvećana i osnažena, pre svega na prva dva stupnja. Upravljanje tokom rada motora prvog stupnja je aerodinamičko, drugi stupanj ima pokretnu mlaznicu za upravljanje po propinjanju i skretanju a koristi manevarske motore na hladni gas sa trećeg stupnja za kontrolu valjanja. Na treći stupanj može biti montiran i specijalni četvrti. Radi se o jednoj manevarskoj mini platformi sa pogonom na jednokomponentno punjenje (hidrazin). Ova platforma ima za cilj da omogući složenije Hofmanove manevre prilikom dostizanja komplikovanijih orbita.
USAF vršio i ispitivanja hipersonika sa ramdžet (skremdžet?) motorima a buster fazom i delimično zmajem sa Pregaza. To je bila najbrža atmosferska letelica (M10) sa vazdušnim motorom. Za ove suborbitalne letove koristi se B-52 koji više ne nosi komercijalne Pegaze.
Ukupno su sve verzije Pegaza u periodu od 1990. do danas imale 40 uspešnih od ukupno 45 lansiranja na orbitu. Za sada imaju i dva zakazana lansiranja u budućnosti.
Minotaur 1
Minotaur 1 je laki kosmički lanser izgrađen na bazi korišćenja dva stupnja Pegaza i dva stupnja zastarele vojne ICBM rakete Minutmen. Donji stupnjevi su od vojne rakete a vršni od Pegaza. Teretni prostor je originalni Pegazov ili nešto veći, specijalno izrađen za Minotaura. Tako se dobila jedna laka raketa, kopnenog lansiranja, male nosivosti za niske orbite. Problem ovog projekta je što u potpunosti pripada vladi, odnoso vojsci i nije formiran kao komercijalni projekat. Možda je to razlog što je od 2000. do 2007. bilo samo 7 lansiranja i to sva uspešna. Za 2009. ima zakazano jedno lansiranje a za dalje ko zna.
Minotaur je planiran i za dugotrajno usavršavanje i razvoj. Pre svega razvijena je verzija koja se od klasične razlikuje jedino po dodatom petom stupnju, skoro istovetnom kao četvrti stupanj na Pegazu za Hofmanove orbite. Zatim je planirano dodavanje i trećeg stupnja vojne rakete osim dva već postojeća. Rađeni su projekti za Minotaur 3, kao jednu suborbitalnu letelicu i još ozbiljniji projekti Minotaur 4 (4+) i Minotaur 5. Sve letelice su trebale da koriste elemente sa poslednje vojne ICBM rakete Piskiper, i sa Taurusa i Pegaza. Najozbiljniji je bio Minotaur 4(4+) koji je trebao imati 4 stupnja. Prvi sa Piskipera, drugi i treći sa Taurusa i Pegaza a kao četvrti bi služio motor na čvrsto punjenje Star-38. 4+ verzija bi bila sa Star-48 motorom već legendarnim u upotrebi.Verzije 5 su trebale da imaju još i peti stupanj sa Star-37. Dakle jedna vrlo perspektivna gama lakih lansera, zasnovanih na viškovima vojne opreme i drugim, odavno komercijalizovanim i standardizovanim komponentama. Međutim, izgleda da od svega toga nema ništa i svi ovi projekti verovatno neće nikad zaživeti. Možda je razlog tome direktna konkurencija programa Taurus verzijama 4. Što se tiče verzija sa 5 stupnjeva, one možda imaju tehnički problem. Naime i Rusi su po svojoj prilici odustali od petostepenog Starta-1. Odgovor je verovatno u primeni jednačine Ciolkovskog. Rakete sa pet stupnjeva, po svojoj definiciji su namenjene za dostizanje viših orbita. Kako za te orbite za sada nema lakih satelita, ovakve konstrukcije jednostavno nemaju tržište. Tako ćemo Minotaura u budućnosti verovatno gledati jedino u osnovnim početnim verzijama koje su verovatno i najrentabilnije.
Taurus
Ova raketa je slično prethodnoj nastala mešavinom viškova motora sa vojnih raketa i tehnologija sa Pegaza. Prvi stupanj je tebao da bude sa poslednje američke ICBM Piskiper a ostali (4 ukupno) sa Pegaza. Moguće je dodati umesto Pegazovog vršnog stupnja (Orion-3Cool jači Star-37, za zahtevnije orbite. Raketa je komercijalna, odnosno odvojila se od vojnih struktura, pa je čak i prvi stupanj zamenjen i sada se umesto vojnog, koristi Star-120, koji je vrlo sličnih gabarita i tipa motora ali mu je sila motora u funkciji vremena značajno drugačija. Prelazak na ovaj stupanj je bio uslovljen kako komercijalizacijom, tako i time da vojnih raketa Piskiper, pa čak i Minutmen nikad nije mnogo proizvedeno. A one se sad koriste intezivno i za druge, totalno vojne projekte, recimo protubalističkih meta i interceptora. Osim toga, ovi američki sistemi su svi na čvrsto punjenje. A ono, iako je sa vojne tačke gledišta bilo pogodnije, ipak ima svoj, relativno ograničen vek trajanja, za razliku od motora na tečne komponente, koji ako su dobro konzervirani, mogu da se čuvaju skoro neograničeno (ne baš doslovce u mašinstvu je zadnjih dve decenije otkrivena pojava metalnih starenja koja do sada nije registorvana). Ipak i ovako zasnovan, na oprobanim civilnim kompnentma, elastičan u verzijama, ovaj projekat bi trebao da se održi. Problem su mu jaki konkurenti sa istoka, kako iz Evrope tako i iz Azije.
Postoje različite verzije Taurusa koje se označavaju četvorocifrenim brojevima već u zavisnosti koje se varijante i broj stupnjeva koristi kao i koji se od dva moguća tovarna prostora montira. Po nosivosti najači Taurusi, koji će ubuduće i leteti, su iznad Minotaura, koji je opet nešto malo iznad Pegaza generalno. Predviđena je u budućnosti čak i verzija sa busterima. Do sada je u periodu od 1994. do danas, bilo ukupno 8 lansiranja, od toga 6 uspešnih. Na žalost prvo neuspešno lansiranje ove godine je baš njegovo. Za sledeću godinu ima zakazano jedno lansiranje i verziji 3110, koja sa 3210 čini operativne oblike.
Postoji i projekat Taurus II, koji ima dodirnih tačaka sa prethodnikom iako je u pitanju mnogo snažniji lanser. Radi se o revolucionarnom projektu američke strane, kome je jedina mana što nije došao ranije a kako i kad će se u ovoj krizi ostvariti, ko zna. Na njemu bi trebali da se koriste amerikanizovani, legendarni NK-33 ruski motori i delovi sa Taurusa. Bitan je za opstanak ISS. Ali o njemu drugi put, možda u sledećem broju Astronomije.
Felkon 1
Ovo je jedan od najinteresantnijih projekata današnjice. Nastao je kao naizgled ekscentrična ideja jednong američkog milijardera da stvori potpuno komercijalni sustav malih lansera ekstremno male cene. Radi toga su u projektovanju korišćeni već postojeći sistemi i razne komponente koje su se već dokazale na drugim kosmičkim aparatima. Naravno, ima i inovacija. Najinteresantniji je svakako motor prvog stupnja, razvijen na bazi motora iz programa Apolo i to sa njegovog Lunar Lendera - motor za sletanje. Radi se o krajnje netipčnoj konstrukciji, kod koje se oksidator i gorivo ne ubacuju sistemmom velikog broja specijalno postavljenih mlaznica na dnu komore, već se koristi tzv. središnji ventil, tj. gorivo prodire kroz proreze na komori ali se oksidator ubrizgava kroz jedan ogromni prstenasti prolaz, nastao otvaranjem (spuštanjem) centralnog ventila. U zoni neposredno posle toga se dešava sagorevanje. Pokretanjem ventila se može kontrolisati sila potiska u širokim granicama pa čak i ugasiti motor. Nezgodna strana ovog sistema je što najniži deo ventila okružuje zona sagorevanja i zbog toga se on izrađuje od najegzotičnijih legura. Osim toga, takvom konstrukcijom ne možete dobiti veliki motor. Sam motor pripada tipu otvorenog ciklusa, pokretanog gasogeneratorom. To nije najefikasniji ciklus ali je uglavnom pouzdan. Projektanti su iskoristili gorivo pod pritiskom za aktuatore upravljanja po propinjanju i skretanju. Izgubljeni gasovi iz turbine se koriste za upravljanje po valjanju. Firma tvrdi da je to jedan najefikasnijih motora otvorenog ciklusa svih vremena a najefikasniji danas, pogotovu u Americi. Ova konstrukcija je danas veoma aktuelna i uticajna za male motore i prva je posle niza godina koja je zainteresovala i rusku stranu, koja poslovično prednjači u motorskim grupama ali velikih snaga. Drugi stupanj ima sličan motor ali bez turbine, već sa korišćenjem pritiska gasova. Kontrola valjanja je mlaznicama sa hladnim gasom. Ukupna filozofija ove rakete je izgrađena na teoriji o maksimalnoj pouzdanosti i minimalnim troškovima, makar po cenu nemaksimalne efikasnosti. Kao gorivo koristi se tečan kiseonik i raketni kerozin. Mnoge procedure u pripremi leta i samom letu na ovom sustavu su unikatne do sada i služe za ostvarenje maksimalne pouzdanosti. na primer moguće je isprobari rad motora uoči lansiranja. Još nekoliko rešenja na raketi su radi postizanja maksimalne pouzdanosti.
Gorko zvući istina, da je zapravo Fekon podbacio na prva tri lansiranja, pri kojima je pretrpeo katastrofe. Treća od njih, nije do kraja ni razjašnjena u pojedinostima. Četvrto lansiranje je srećom povratilo nadu, jer je bilo skoro potpuno uspešno. Vlasnik kompanije je imao dosta suvislu primedbu, da je bolje da da imaju havarije i greške na početku, sa malom izvedbom rakete, nego kasnije, kada pređu na veće modele. Ti veći modeli su zapravo i najzanimljiviji u svemu. Pre svega, ubrzo će se pojaviti jedan nešto uvećani oblik ovog lakog nosača sa oznakom Felkon-1e. E sad ono najfrapantnije. Ova linija razvoja je jedan od glavnih kandidata, za nove američke rakete u stlanoj misiji do ISS i uopšte orbitama, posle planiranog (a da li će) penzionisanja Šatla. Planira se relativno veliki nosač, koji će osim jakih bustera, na prvom stupnju imati čitavu bateriju motora zasnovanih na ovoj tehnologiji. Motori se inače zovu Merlin (prikladno zar ne). Takav asembli ima mnogo potencijalnih problema ali oni misle da je za njihov motor to rešivo, zahvaljujući velikom opsegu kontrole sile potiska i poslovično jakoj američkoj automatici upravljanja i kontrole. No o tome (detaljno) u sledećem nastavku, koji će se baviti budućim projektima a svakako Felkonom-9, kako treba da se zove. Inače sam motor je već pretrpeo ozbiljnu modifikaciju i prešao sa čisto ablativnog (osim u već spomenutoj početnoj zoni komore) na regenerativno hlađenje, što je samo po sebi pokazatelj prelaska na više performanse. Pre 15-stak godina, prilikom izrade svog diplomskog rada, pisac ovih redova je pretrpeo prilično oštru kritiku, da je njegov rad, vezan u suštini za sisteme regenerativnog hlađenja, nepriličan i zastareo (sa Apolo projektom-citiram) a da je budućnost samo u ablativnom hlađenju. To se desilo u Srbiji, pa primedba stoji, jer suštinski, ablativno hlađenje je idealno rešenje za male rakete, čak i kosmičke, do kojih su najbolji srpski inženjeri do danas praktično dogurali. Ali vidite, desilo se da je to bila pogrešna procena na realno značajnom nivou, i u jednoj Americi. Srećom tamo valjda ima ko to (a daj bože i ostalo na ovom divnom projektu) da ispravi. Nadam se da će te "moje kolege duhom", biti za ovaj projekat sa "likom sokola", isto što Izida svome Horusu i da će ga "sačuvati, od deteta do vladara bogova".

P.S.
U međuvremenu se pojavio projekat mnogo većeg lansera pod oznakom Felkon 9 koji je imao već dva uspešna lansiranja mada je malo pod znakom pitanja da li su baš oba bili uspešni jer jedan po mnogim kriterijumi nije. Kako bilo neka im je sa srećom.
Pegaz je imao do sada 35 uspešnih od 40 izlazaka na orbitu i dalje radi.
Minotaur 1 je imao svih 9 uspešnih lansiranja.
Minotaur 4 je zaživeo izgleda u varijanti sa 3 stupnja sa Piskipera i jednim komercijalnim stupnjem.
Taurus je ove godine dožive katastrofu. Uzrok je uvođenje nove konstrukcije u raketni ansambl i to će ga koštati mnogo vremena i novca da se problem otkloni. Imao je 5 uspešnih od 8 lansirnja što je za ovakve raketne lansere skoro kritično mala pouzdanost.
Projekat Taurus 2 je u samostalnoj borbi za opstanak jer se Amerika više okrenula finansiranju Felkona i Spejs Iksa koji i nije u ovoj priči za sada. Razumljivo jer on treba da koristi ruske motore. U pitanju je druga firma ali ako bi eventualno mogli da koriste iskustva sa Atlasa gde su Ameri sjajno inplemtirali rusku fizičku osnovu motora sa svojom tehnologijom automatskog upravljanja motorskim jedinicama nema razloga da ne uspe.

















Registruj se da bi učestvovao u diskusiji. Registrovanim korisnicima se NE prikazuju reklame unutar poruka.
Ko je trenutno na forumu
 

Ukupno su 773 korisnika na forumu :: 15 registrovanih, 1 sakriven i 757 gosta   ::   [ Administrator ] [ Supermoderator ] [ Moderator ] :: Detaljnije

Najviše korisnika na forumu ikad bilo je 1799 - dana 19 Sep 2019 18:42

Korisnici koji su trenutno na forumu:
Korisnici trenutno na forumu: aljosa7, bojank, cikadeda, djurdjija, drasko003, Dusko Nikolin, Faki-Valjevo, Filodendron, Gabriel18, Jimmy4, kybonacci, lovac12, Maschinekalibar, miodrag, pein