Дорога в космос: необычный выбор топлива
Звезды всегда манили к себе человека. И дорогу в космос ему открыло то же самое топливо, что он сжигал в своих печах и примитивных лампах. Правда, потребовалось многое понять и многому научиться. Тем не менее, и сегодня мы запускаем наши ракеты, используя старое доброе углеводородное топливо. Это наше прошлое, настоящие и будущее — еще на много лет.Ракетой называется такой летательный аппарат, который перемещается за счет реактивной силы, возникающей в результате выбрасывания части собственной массы в направлении, противоположном ее движению. Есть важный нюанс — ракета, в отличие от реактивного самолета, не использует для полета вещество из окружающей среды. То есть кроме топлива она несет в себе еще и вещество, в котором это топливо будет сгорать — так называемый окислитель.
Характеристики полета ракеты определяются тем, какую массу и с какой скоростью она выбрасывает в процессе своей работы.
Первые ракеты были изобретены в Древнем Китае более двух тысяч лет назад, когда каким-то образом был сделан черный порох. В этой смеси уголь был топливом, селитра — окислителем, сера — катализатором процесса. И в течение сотен лет, вплоть до начала ХХ века, именно черный порох был тем горючим, на которое надеялись энтузиасты, мечтавшие вырваться из оков земного тяготения.
Правда, они уже понимали, что у твердого топлива есть свои принципиальные недостатки — например, горением твердого топлива в ракете практически невозможно управлять. Да и эффективность этого топлива не самая лучшая. Поэтому на заре ХХ века появилась новая идея — создать ракетный двигатель на жидком топливе, тягой которого можно управлять.
Теоретически все выглядело очень красиво. Нужно было взять жидкое топливо, например спирт или продукт перегонки нефти, а также какой-нибудь подходящий окислитель. Встретившись, эти вещества начали бы гореть в специальной камере и вылетать с огромной скоростью из сопла, обеспечивая ракете реактивную тягу. Регулируя подачу топлива и окислителя, реактивной тягой можно управлять, выключать двигатель и запускать заново. Но на практике все оказалось гораздо сложнее.
Чтобы запустить космический корабль на орбиту, а затем спустить его на Землю, топливо потребуется дважды — при разгоне во время выхода в космос и при торможении, чтобы сойти с орбиты. Каждый маневр требует своего запаса топлива, и чем больше топлива нам надо взять с собой, тем мощнее должна быть первая ступень ракеты, которая оторвет нас от Земли. Если запускается спутник на околоземную орбиту, то соотношение полезной нагрузки к общей массе ракеты будет около 1:40. В случае лунной обитаемой экспедиции на Землю вернется всего 1/550-я стартовой массы.
Это означает, что космические запуски для обеспечения их максимальной эффективности должны осуществляться разными ракетами-носителями, которые используют разные виды топлива и окислителя. Поначалу выбирали между спиртом и керосином, а из окислителей — между жидким кислородом и азотной кислотой. Потом стали появляться другие вещества, которые можно было применить в ракете с жидкостным двигателем.
Военные инженеры однозначно голосовали за так называемый гептил и азотную кислоту с тетраоксидом диазота, так как ракеты на этой смеси быстрее приводились в боевое состояние. Для гражданских целей или плановых военных запусков можно было использовать другие комбинации.
В СССР королем пилотируемых запусков стала пара «керосин + жидкий кислород», которая вывела в космос первый спутник и первого человека. Ракеты-носители семейства «Союз» по сей день являются самыми надежными «рабочими лошадками» космонавтики. Обычные грузы забрасываются на орбиту ракетами «Протон», которые летают на гептиле.
В США также использовали и используют керосин и жидкий кислород. Однако в рамках программы «Аполлон» была применена следующая комбинация: первая ступень работала на керосине и кислороде, а вот вторая и третья — на паре «жидкий водород + жидкий кислород». Это самая эффективная пара горючего и окислителя, в дальнейшем она была применена на космических кораблях «Спейс шаттл», в советском комплексе «Буран-Энергия» и сейчас применяется в ракете Европейского космического агентства «Ариан-5».
Водород как топливо всем хорош, в том числе и тем, что в процессе его сгорания в кислороде образуется лишь вода. Однако производство и хранение жидкого водорода весьма затратный процесс. Стремление получить более эффективное топливо побудило еще в 50-е годы начать работы по созданию своеобразного синтетического керосина, который можно было бы использовать как обычный керосин, но с гораздо более высокой эффективностью.
Так появился синтин — искусственное топливо, получаемое в результате многоступенчатого химического процесса. И хотя оно действительно эффективнее керосина, но сложность его получения ограничивает использование, поскольку с распадом СССР на первое место вышла экономическая эффективность космических запусков. Одновременно появились и экологические ограничения.
В начале нового века появилась еще одна проблема — ограниченность источников качественного керосина. Для ракетных двигателей нужно высококачественное горючее, но источники нефти, из которой можно получить его, отнюдь не бесконечны. Поэтому возникла идея использовать вместо керосина сжиженный природный газ.
Метан — второй после водорода в рейтинге экологичности — при сгорании оставляет воду и углекислый газ. Хотя он энергетически менее эффективный, чем водород, но вместе с тем более эффективный, чем керосин. При этом природный газ не образует в двигателе нагар, который неминуемо образуется при сгорании керосина. А это открывает возможность для создания двигателей многоразового использования.
Конструкторы предполагают, что на сжиженном природном газе может летать первая ступень ракеты, которая после выполнения своей работы в плановом режиме вернется на космодром. Технология такого полета была отработана в системе «Энергия-Буран » и в принципе не представляет особой сложности.
Испытания ракетных двигателей, работающих на жидком природном газе, проводились в России и США начиная с 2007 года. Это топливо дешево и широко доступно, резервы его даже на Земле практически неисчерпаемы в обозримом будущем и уж тем более в нашей Солнечной системе.
Мы уже создали весьма прогрессивные двигатели для полетов в открытом космосе — плазменные и ионные — и вскоре сможем запустить системы с атомной (а, возможно, в будущем — и с термоядерной) энергетической установкой. Но стартовать с Земли все равно придется на ракетах, использующих энергию химических реакций. Они медлительны, но очень мощны. И газовые ракеты могут облегчить этот первый шаг на пути человека в космос.
Вконтакте
Одноклассники
Google+
NASA испытает «зеленое» топливо для космических аппаратов. Дело не в заботе о природе
При виде стартующей ракеты в голове крутятся разные мысли. От земли эта штуковина отрывается как-то натужно — того и гляди покосится и упадет. Раскрасить ее можно и поинтереснее, но спасибо, что на фюзеляже нет рекламы. А мы, люди, все-таки молодцы: приладили бочки к громадным трубам и запускаем внутри них всякую всячину в космос — это ведь надо было изловчиться. Что не приходит на ум, когда площадка космодрома скрывается в клубах дыма, так это горючее: вредное оно или нет, велик ли от него урон, кому из-за этого хуже всего. Но раз ученые, NASA и ракетостроители говорят о «зеленом» топливе, значит, обычное все же чем-то плохо.
Сам этот эпитет, «зеленое», напоминает о биодизеле из кукурузы и электричестве от ветряков и солнечных панелей, которые удовлетворяют наши потребности в энергии, но не разрушают природу так сильно, как уголь, нефть и газ. Тогда и в космической ракете сначала видится что-то вроде движка автомобиля, только громадного, а потому намного более опасного для окружающей среды. Например, в американской ракете Atlas V почти 600 т топлива (в зависимости от конфигурации его может быть больше или меньше), сгорающего буквально на глазах. Этого хватило бы, чтобы на машине обогнуть Землю по экватору где-то 200 раз.
Вот только на свете ездит около 1 млрд автомобилей, а космические запуски бывают не чаще, чем выходные дни: порядка одной сотни в год. Но главное — ракеты в принципе почти не выбрасывают парниковые газы (именно растущие концентрации этих газов в атмосфере и вызванное этим изменение климата служат главным стимулом для развития «чистой» энергетики). Как космические запуски влияют на окружающую среду, вообще толком не понятно, а «зеленое» топливо ищут прежде всего затем, чтобы удешевить и упростить подготовку к полету.
Какое бывает топливо
Первый космический аппарат, советский «Спутник-1», был запущен в октябре 1957-го. За прошедшие 62 года появились новые материалы с удивительными свойствами, производительность вычислительной техники выросла даже не в разы, а на порядки, спутники, зонды, орбитальные обсерватории позволили составить точнейшие карты планеты, разглядеть тела в Солнечной системе и саму Вселенную — и только ракеты, которые поднимают их с поверхности, почти не изменились.
Спецпроект на тему
Ракетный двигатель — это по сути цилиндр с топливом. В нем ничего не вращается, как в автомобиле. Вместо этого газы, образующиеся из-за горения, просто вырываются струей наружу, а ракета из-за возникшей тяги летит в противоположном направлении. Но как «просто» — поток газов должен быть достаточно мощным, чтобы корабль преодолел притяжение планеты. К примеру, Atlas V, где основным двигателем служит российский РД-180, по тяге почти в 60 раз превосходит самолет Boeing 737-300. Добились этого благодаря конструкции — и топливу.
Ракетное топливо бывает твердое и жидкое. Твердое замешивают и выпекают в специальной форме, как пирог, а по консистенции оно напоминает ластик. Его можно хранить годами, если не десятилетиями, поэтому заправлять ракету перед стартом не нужно, и подготовка к старту сравнительно легкая. Но есть и недостатки. Во-первых, жидкое топливо той же массы обычно дает бо́льшую тягу. Во-вторых, стоит зажечь твердое топливо — оно сгорит до конца, как петарда.
С жидким горючим процесс регулируется. Оно представляет собой смесь собственно топлива и окислителя, которые накачиваются из отдельных баков и вступают в химическую реакцию с выделением тепла. Перекрой «кран» — пламя погаснет. Часто космические ракеты оснащены двигателями обоих типов: сначала включаются твердотопливные, которые быстро создают нужную тягу, потом в полете их сбрасывают, и в дело вступают более эффективные двигатели с жидким топливом. Также бывают гибридные установки, где в «пирог» вспрыскивают окислитель из изолированной емкости. Они позволяют контролировать химическую реакцию, но сохраняют и некоторые преимущества твердого горючего.
Вредит ли топливо
Одни ракеты заправляют тем, что называется топливом в обиходе: например, очищенным керосином или метаном, а окислителем служит сжиженный кислород. В этих ракетах происходят такие же реакции, как в двигателях внутреннего сгорания автомобилей: выделяется углекислый газ и водяной пар. И то и другое, усиливая парниковый эффект, поднимает среднюю температуру на планете, но десятки запусков в год погоды не делают.
В твердотопливных двигателях зачастую применяется перхлорат аммония и алюминиевая пудра. Из-за этого во время полета в воздух попадает едкая соляная кислота: один запуск европейской ракеты Ariane 5 дает до 270 т этого вещества. В масштабах всей атмосферы это опять-таки незначительное количество, но, как замечено в отчете Еврокомиссии, так можно сказать про все источники загрязнения, поэтому довод слабоват. С другой стороны, замеры, проведенные NASA в 1995 году после запуска ракеты Delta II, показали, что даже на краях стартовой площадки концентрация кислоты не повысилась; не пострадали и окрестные почвы.
На эту тему
Еще одно опасение обусловлено тем, что ракеты пролетают сквозь всю толщу атмосферы, поэтому в верхних слоях могут скапливаться частицы сажи и окислившегося алюминия. По прикидкам старшего проектного инженера некоммерческой организации Aerospace Corporation Мартина Росса, выбросы достигают 11 тыс. т в год. Эти частицы окутывают планету и удерживаются три-пять лет, но к чему это приводит, неясно.
По идее, черная сажа поглощает солнечное тепло и тем самым остужает планету, но из-за возросшей температуры над облаками может разрушиться озоновый слой, защищающий нас от радиации. Оксид алюминия, наоборот, белый, поэтому отражает солнечный свет обратно в космос и, предположительно, тоже понижает температуру атмосферы. А возможно, все наоборот, и из-за оксида алюминия становится жарче, потому что он не дает рассеяться теплу с Земли. К тому же, по словам Росса, на поверхности алюминиевых частиц тоже могут протекать химические реакции с расщеплением озона.
Впрочем, расчеты Всемирной метеорологической организации показывают, что ракетные запуски практически не сказываются на озоновом слое. Но как космические запуски будут влиять на атмосферу в будущем, ученые прогнозировать не берутся: слишком много переменных остаются неизвестными, а выводы в основном делаются по результатам лабораторных экспериментов и компьютерного моделирования. Как говорят в таких случаях, требуются дополнительные исследования.
Зачем полетит GPIM
Хотя любое ракетное топливо потенциально вредно, но на опытном аппарате GPIM (англ. Green Propellant Infusion Mission) испытают замену одному конкретному виду горючего — широко распространенному гидразину и его производным. Гидразин — сравнительно простое соединение, состоящее из двух атомов азота и четырех атомов водорода. С виду он похож на обыкновенную воду, у них почти одинаковые температуры плавления и кипения, плотность, поверхностное натяжение, но гидразин дымится на воздухе. И если из «водицы» идут сизые пары, это верный знак, что человеку нужно поскорее убираться!
На эту тему
Гидразин очень опасен. При попадании на кожу и слизистые он вызывает сильное раздражение. Химические ожоги бывают такими сильными, что человек умирает. Впитавшись, это вещество способно повредить внутренние органы и нервную систему, после контакта человек иногда впадает в кому. Также есть подозрения, что гидразин вызывает рак. Вдобавок он легко воспламеняется и взрывается, причем коварно — без видимого пламени. Если этого мало, то в 2021 году Евросоюз может запретить использование этого соединения. Вероятно, для аэрокосмической индустрии сделают исключение, но и в этом случае цена на топливо подскачет, а поднимать грузы на орбиту и без того дорого.
Новое «зеленое» топливо — смесь с поэтичным названием AF-M315E на основе нитрата гидроксиламмония. Вредит ли она атмосфере, узнать не удастся: зонд GPIM испытают уже в космосе, а поднимет его туда ракета Falcon Heavy с привычными двигателями. На бумаге, у AF-M315E несколько преимуществ перед гидразином: смесь занимает меньше места, создает более сильную тягу, остается пригодной при более низкой температуре. Но, возможно, главное ее достоинство — смесь не такая ядовитая, как гидразин, поэтому подготовка космических аппаратов к старту должна сделаться проще, безопаснее и дешевле. Особенно от этого выиграют маленькие компании: они смогут запускать спутники и зонды, которые раньше были нерентабельными.
Кроме AF-M315E ученые и инженеры испытывают более сотни химических соединений для космических аппаратов будущего. Сгорая, эти вещества тоже загрязняют атмосферу, пусть не так сильно, как печь с углем в котельной или металлургический комбинат где-нибудь в стране третьего мира. «Зеленое» — сбивающий с толку эпитет, но это не значит, что аэрокосмическая отрасль пускает пыль в глаза. В ближайшие десятилетия альтернативы ракетам не появятся, и небо так и будут расчерчивать газовые шлейфы. Но если миссия GPIM и другие планируемые испытания пройдут успешно, то все же случится кое-что важное — космос станет ближе.
Марат Кузаев
Почему ракеты взлетают
Один из популярных детских вопросов «Почему ракеты летают?» для многих остается без ответа. Изучение космонавтики требует глубоких знаний по физике, ракетостроению, астрономии и в других отраслях. Т&Р объясняют, как происходит одно из самых завораживающих научных событий, и рассказывают, благодаря чему ракеты сохраняют скорость, не переворачиваются и преодолевают силу притяжения.
Как устроен реактивный двигатель
Русский революционер и изобретатель Николай Кибальчич создал первый в мире проект аппарата с реактивным двигателем. Однако ученый был казнен. В начале XX века эту идею стал развивать К.Э. Циолковский. Ученый разработал саму схему реактивного двигателя, который работал на жидком топливе.
Ракета способна обеспечивать собственное движение в пустоте за счет реактивной силы. То есть она самостоятельно толкает себя, подобно осьминогу или кальмару. Процесс воспламенения смеси в двигателе является непрерывным — это пример простого твердотопливного двигателя. Еще один тип ракетного двигателя — жидкостный. В нем используется жидкий кислород или азотная кислота, при окислении этого вещества увеличивается удельный импульс — показатель эффективности реактивного двигателя или ракетного топлива.
Несмотря на всю сложность конструкции современных космических кораблей, ракета — один из самых простых летательных аппаратов. В основе ее устройства лежит принцип, согласно которому всякое действие рождает противодействие. Ракета летит, выбрасывая определенное вещество из своей хвостовой части. Несмотря на всю эту простоту, ракеты разрабатывались и совершенствовались в течение более чем семисот лет.
Луис Блумфилд. «Как все работает. Законы физики в нашей жизни»
Луис Блумфилд в своей книге «Как все работает. Законы физики в нашей жизни» приводит в пример движение по скользкому льду. Единственный способ сдвинуться — получить какой-то толчок от самого себя. Необходимо бросить кроссовок, и вы начнете двигаться в противоположную сторону. Вы передали импульс брошенной обуви, и она обратно передала его вам. «Величина импульса кроссовка равна величине вашего противоположно направленного импульса. Естественно, ваша масса намного больше массы кроссовка, поэтому вы двигаетесь гораздо медленнее, чем он», — объясняет Блумфилд.
Движение ракеты предполагает действие двух равных и противоположно направленных сил
Аналогично этому работает реактивный двигатель. Топливо и окислитель попадают в рабочую камеру, смешиваются, сгорают в зоне горения, выделяя огромное количество тепла, которого достаточно для движения.
Траектория полета
Многие убеждены, что ракеты взлетают вертикально, однако это не так. Ракетное топливо может закончиться через 10 минут, а при вертикальном взлете этого времени просто не хватит для выхода на орбиту.
Современные ракеты взлетают вертикально на самом первом этапе, а далее меняют траекторию и двигаются под углом по отношению к Земле. Чем выше высота полета, тем заметнее угол. Ракета совершает гравитационный разворот — маневр, при котором направление тяги совпадает или противоположно направлению движения, изменяющемуся под действием силы тяжести. Этот маневр используется в момент выведения на орбиту или при посадке с нее.
Ускорение ракеты, взлетающей под углом к горизонту: g — ускорение свободного падения, ae — вклад двигателя в ускорение, a — итоговое ускорение ракеты
Как обеспечивается устойчивость ракеты
«Ракета сохраняет динамическую устойчивость, если суммарный момент приложенных к ней сил относительно центра масс равен нулю при ориентации носом вперед», — объясняет Луис Блумфилд. Иными словами, для того чтобы ракета постоянно двигалась носом вперед и не переворачивалась, двигатель должен создавать силу тяги, которая направлена к центру масс. Второе условие устойчивости — действие аэродинамических сил. Воздушный поток обволакивает ракету и помогает лететь, если сопротивление воздуха у хвостовой части больше, чем спереди. Для устойчивого полета модели ракеты необходимо, чтобы центр тяжести модели ракеты был впереди ее центра давления.
Действие трех скоростей
Нет однозначного ответа на вопрос, с какой скоростью летит ракета. Все зависит от ее типа, загрузки и так далее. Однако все летальные аппараты стараются достигнуть космической скорости — первой (7,9 км/с), второй (11,2 км/с) и, соответственно, третьей (46,9 км/с). Первая позволяет «не упасть» и выйти на орбиту, вторая — выйти из орбиты Земли, третья — преодолеть притяжение. Чем дальше объект, с которого стартует ракета, находится от звезды, тем меньше третья космическая скорость. Например, американский космический зонд «Вояджер-1» движется со скоростью 17 км/с.
Существует и четвертая космическая скорость. Она необходима для того, чтобы объект мог преодолеть притяжение Галактики и выйти в межгалактическое пространство. Например, около Солнца четвертая космическая составляет 550 км/с.
почему 2021 год войдет в историю космонавтики?: Космос: Наука и техника: Lenta.ru
Наступивший год обещает дать начало одним из самых продуктивных в истории человечества исследований дальнего космоса: Марса достигнут сразу три космических аппарата — из США, Китая и ОАЭ, еще две миссии от Соединенных Штатов отправятся к астероидам. В 2021-м Россия и Индия впервые попробуют совершить мягкую посадку на Луну. В случае успеха НАСА может получить второй пилотируемый корабль, предназначенный для полетов на Международную космическую станцию (МКС). И, наконец, в текущем году обещают впервые стартовать сразу пять новых ракет. Подробнее о перспективах 2021 года рассказывает «Лента.ру».
В январе американский космический корабль Boeing Starliner должен, после неудачи декабря 2019 года, впервые пристыковаться к Международной космической станции (МКС). С экипажем данный космический корабль полетит к МКС, в случае успешного завершения зимней миссии, летом. В настоящее время у НАСА есть космический корабль SpaceX Crew Dragon, который в 2020 году успешно летал к МКС с экипажем. Наличие у НАСА двух таких действующих космических кораблей обеспечит американскому космическому агентству гарантированный доступ астронавтов к околоземной орбите и минимизирует потребность в российских (советских) космических кораблях «Союз».
В период с 2006 по 2020 год стоимость места для НАСА на «Союзах» выросла с 21,3 миллиона до более 90 миллионов долларов. От потери монополии в доставке людей на МКС «Роскосмос» ежегодно будет недополучать около 400 миллионов долларов. Преимущество российской госкорпорации над американским космическим агентством в доставке людей на МКС сохранялось в период с июля 2011-го по май 2020-го (примерно в это же время действующий гендиректор «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин непосредственно курировал российскую ракетно-космическую промышленность — сначала в должности вице-премьера, а затем — на посту главы госкорпорации), в течение которого в России так и не создали современную замену «Союзов» (космический корабль «Орел» до сих пор не готов). Возникающие отсюда возможные ответы на вопросы «Чем занималась российская космонавтика в это время?» и «Куда направлялись деньги от НАСА?» на фоне многочисленных коррупционных скандалов в «Роскосмосе» напрашиваются сами собой.
Материалы по теме
00:01 — 8 января 2020
Русский десант
В 2020 году Китай побьет рекорды СССР в космосе, а Россия отправит на Марс «Казачка»
00:01 — 30 декабря 2020
Краснее некуда
Как США и Китай в 2020 году лишали «Роскосмос» денег и последних надежд на господство
Кроме США, в 2021 году в пилотируемой космонавтике должен отличиться Китай, который при помощи тяжелой ракеты Long March 5B с космодрома Вэньчан (северо-восточное побережье острова Хайнань) во втором квартале запланировал запуск базового модуля (Tianhe) национальной космической станции. В случае успеха данной миссии второй модуль станции (Wentian) может отправиться на околоземную орбиту позднее в этом же году. После дальнейшего развития данная китайская лаборатория, которая должна состоять не менее чем из трех модулей, станет третьей в мире (после затопленного советско-российского «Мира» и действующей МКС) пилотируемой многомодульной орбитальной околоземной станцией.
В феврале 2021 года Марса достигнут сразу три научные миссии. Американская Mars-2020 включает в себя однотонный ровер Perseverance и двухкилограммовый беспилотник вертолетного типа Ingenuity. Миссия высадится в ударном кратере Езеро, который в древности, вероятно, был наполнен водой. Основная цель программы Mars-2020 — астробиологические исследования. Основные задачи летательного аппарата — поиск оптимальных и наиболее перспективных маршрутов для будущих марсоходов.
Другие марсианские миссии — орбитальный зонд Hope из ОАЭ и китайская Tianwen-1. Hope займется, в частности, климатическими исследованиями Красной планеты и изучением причин утечки из ее атмосферы водорода и кислорода. Миссию Hope арабской можно считать условно — соответствующий орбитальный зонд в основном построен США.
Миссия Tianwen-1, предполагающая проведение геофизических и астробиологических исследований Марса, включает, в частности, орбитальный аппарат и ровер. Последний должен высадиться на равнине Утопия — крупнейшем на Марсе и в Солнечной системе из известных науке ударном бассейне. С некоторыми оговорками Tianwen-1 можно считать второй китайской миссией к Марсу: к Красной планете вместе с российским «Фобос-Грунтом», сгоревшим и утонувшим в январе 2012 года, должен был отправиться и китайский микроспутник Yinghuo-1.
В октябре 2021 года с космодрома Восточный при помощи средней ракеты «Союз-2» к Луне должна улететь первая российская лунная миссия. «Луна-25» предполагает посадку спускаемого аппарата в районе кратера Богуславский вблизи южного полюса Луны, вероятно, богатого залежами водяного льда. После посадки аппарат в том числе проведет исследования свойств и состава полярного грунта, измерит его механические характеристики. Название первой российской лунной миссии подчеркивает преемственность с лунной программой СССР — в ходе последней советской миссии «Луна-24», состоявшейся в августе 1976 года, на Землю со спутника были доставлены образцы грунта.
В конце 2021 года к Луне может полететь индийская миссия Chandrayaan-3. Новая программа практически полностью повторяет предыдущую Chandrayaan-2, которая завершилась неудачей (жесткой посадкой). В отличие от последней, Chandrayaan-3 включает посадочный модуль и ровер, но лишается орбитального аппарата. Высока вероятность переноса данной миссии на начало 2022 года. В случае успеха Chandrayaan-3 Индия станет четвертой (после СССР, США и Китая) или пятой (после СССР, США, Китая и России, при выполнении намеченного «Луной-25») страной в мире, совершившей мягкую посадку на естественный спутник Земли.
Свои миссии в 2021 году к Луне планируют отправить, кроме России и Индии, несколько американских частных компаний. Одна из них, Peregrine Mission One от Astrobotic Technology, должна стартовать в июле при помощи тяжелой ракеты Vulcan Centaur. Соответствующий зонд должен прилуниться на северо-восточной, видимой стороне Луны. В рамках миссии по заказу НАСА планируется провести тестирование технологии навигации и посадки. В октябре к естественному спутнику Земли при помощи тяжелой ракеты Falcon 9 полетит спускаемый аппарат Nova-C, созданный Intuitive Machines для НАСА с целью отработки доставки небольших грузов на Луну.
В июле НАСА запланировало утопление в атмосфере Юпитера станции Jupiter Polar Orbiter (Juno). Таким образом ученые собираются предотвратить попадание биоматериала с Земли на спутники газового гиганта, в подледных океанах которых допускается существование жизни. Изначально завершение миссии планировалось на февраль 2018 года, однако отличное состояние космического аппарата, в частности его микроэлектроники, способной работать в жестких условиях радиационного поля крупнейшей планеты Солнечной системы, позволило продолжить его работу.
В ходе миссии НАСА провело исследования облаков и полярных сияний Юпитера, уточнило современные теории происхождения планеты, строения и физических свойств ее атмосферы и магнитосферы. Станция, запущенная в августе 2011 года с космодрома на мысе Канаверал при помощи ракеты-носителя Atlas V, прибыла к Юпитеру в июле 2016 года. Аппарат произведен крупнейшей военно-промышленной компанией в мире, американской корпорацией Lockheed Martin, и управляется Лабораторией реактивного движения НАСА, расположенной в Пасадене.
Тем не менее в американском космическом агентстве допускают продолжение работы Juno до 2025 года. К указанному времени станция, в частности в рамках расширенной миссии, может успеть исследовать три крупнейших спутника Юпитера — Ганимед, Европу и Ио.
В июле с базы Ванденберг (Калифорния) стартует Falcon 9 с миссией Double Asteroid Redirection Test (DART) к двойному околоземному астероиду из группы аполлонов (65803) Дидим. Научная программа предполагает столкновение космического аппарата с луной основного астероида, что изменит траекторию движения двойной системы. Полученные по итогам миссии данные НАСА планирует использовать для разработки одного из возможных сценариев противодействия астероидной опасности, заключающегося в перенаправлении последней от Земли.
Старт еще одной астероидной миссии в 2020 году запланирован на октябрь или ноябрь, когда с космодрома на мысе Канаверал (Флорида) стартует тяжелая ракета Atlas V со станцией Lucy, в ходе которой планируется исследование троянских астероидов Юпитера. В рамках миссии в период с апреля 2025-го по март 2033-го планируется пролететь мимо не менее шести астероидов.
В октябре с космодрома Куру (Французская Гвиана) при помощи европейской тяжелой ракеты Ariane 5 будет запущен один из флагманских проектов НАСА — космический телескоп James Webb. Произведенная за более чем 10 миллиардов долларов американской военно-промышленной компанией Northrop Grumman инфракрасная обсерватория будет установлена во второй точке Лагранжа системы Солнце — Земля на расстоянии около 1,6 миллиона километров от планеты. Основные задачи James Webb — изучение ранней Вселенной, галактик и сверхмассивных черных дыр, а также подробное исследование экзопланет.
В 2021 году могут стартовать следующие ракеты — New Glenn (американской компании Blue Origin), Vulcan (американского альянса United Launch Alliance) и h4 (японской корпорации Mitsubishi Heavy Industries). В частности, Vulcan, использующий американские двигатели, заменит Atlas V, получающий российский силовой агрегат РД-180. Кроме того, в текущем году должен состояться первый пуск европейской ракеты Ariane 6, которая в своей минимальной конфигурации (A62) заменит российский средний носитель «Союзов», запускаемый с космодрома Куру (Французская Гвиана).
В наступившем году компания SpaceX продолжит испытания прототипа космического корабля Starship, который может совершить свой первый полет в космос, а другой американский стартап, Astra, попробует при помощи сверхлегкого носителя Rocket вывести полезную нагрузку на околоземную орбиту. В 2021 году в Китае попытаются впервые вертикально посадить две первые ступени средней ракеты Long March 8. Эксперименты с многоразовыми технологиями, предполагающими использование аэродинамического тормоза и парашюта, продолжит и американская компания Rocket Lab, успешно запускающая сверхлегкий носитель Electron.
Starship N8
Изображение: SpaceX
В ноябре свой первый полет может совершить американская сверхтяжелая ракета Space Launch System (SLS). Носитель, стартующий с Космического центра имени Джона Кеннеди (Флорида), запустит на окололунную орбиту многоразовый космический корабль Orion, а также несколько небольших экспериментальных космических аппаратов. Полет SLS с Orion станет первым в рамках программы Artemis, целью которой заявляется возвращение США на Луну. В космосе Orion пробудет более 25 суток, включая шесть — на окололунной орбите, после чего космический корабль должен вернуться на Землю.
Обломки ракеты «Чанчжэн-5B» могут упасть в густонаселенном районе
Обломки тяжелой ракеты «Чанчжэн-5B», запустившей модуль китайской станции, могут упасть в населенных районах Земли. Эксперты давно говорили об угрозе со стороны китайских носителей, которые неконтролируемо падают на Землю. Пока никаких мер по снижению опасности не принято.
Запуск в среду первого модуля «Тяньхэ» китайской орбитальной станции может аукнуться непредсказуемыми последствиями на Земле – помимо модуля на орбите осталась центральная ступень ракеты, которая медленно теряет высоту и должна упасть на Землю. Точное место падения предсказать пока невозможно.
Запуск тяжелой ракеты «Чанчжэн-5B» состоялся с космодрома «Вэньчан» на острове Хайнань. Это самая мощная в настоящее время китайская ракета-носитель с 10 двигателями, работающими на жидком водороде и керосине. «Чанчжэн-5B» — вариант тяжелой ракеты «Чанчжэн-5», специально разработанный для доставки на орбиту тяжелых элементов китайской космической станции, это лишь второй в истории запуск ракеты в такой мощной конфигурации.
Длина запущенного модуля «Тяньхэ» — около 16,6 метров, максимальный диаметр — около 4,2 метра, стартовый вес — примерно 22,5 тонны. Это самый большой и самый тяжелый космический аппарат, когда-либо построенный в Китае. Модуль отделился от центральной ступени ракеты на 492 секунде полета и вышел на заданную орбиту.
«Однако эта ступень сейчас находится на орбите и скорее всего совершит неконтролируемый сход в течение следующих нескольких дней — недели по мере растущего тормозящего воздействия атмосферы. Если так, она станет одним из крупнейших космических обломков, совершивших неконтролируемый спуск, и может упасть на населенные районы», — пишет отраслевое издание SpaceNews.
Первые ступени большинства космических ракет в мире при запуске не достигают космических скоростей и, как правило, падают в заранее определенных районах. Так происходят запуски, например, российских ракет «Союз» и «Протон».
«Есть договор об ответственности за причинение ущерба от космической деятельности третьим лицам. В России по трассе полета ракет принимаются специальные меры, даже пастухов и охотников прогоняют, — пояснил ранее «Газете.Ru» научный руководитель Института космической политики Иван Моисеев. — Китайцы славятся тем, что ступени своих ракет сбрасывают на свои же деревни. Такое было неоднократно, в том числе с человеческими жертвами. Вероятность жертв, конечно, невысока, но она существует».
Гигантская первая ступень китайской ракеты на начальном этапе запуска работает вместе с четырьмя жидкостными ускорителями, которые придают ей дополнительный импульс, и она остается на орбите.
«Были разговоры о том, что ступень «Чанчжэн-5B» должна совершить активный маневр по сходу с орбиты, но похоже, этого не произошло», — пишет обозреватель Эндрю Джонс, специализирующийся на китайской космонавтике.
На послеполетной пресс-конференции руководитель проекта «Великий Поход — 5» Ван Цзюэ заявил, что при этом пуске ракеты были использованы некие доработки, однако про возможный маневр схода с орбиты не упоминалось. Наземные радары уже «ведут» болтающуюся на орбите 30-метровую ступень и присвоили ей обозначение 2021-035B.
В настоящее время она имеет скорость более семи километров в секунду и вращается по вытянутой орбите 170*372 километра.
Ступень наблюдают в телескопы и астрономы-любители, она периодически увеличивает яркость, из чего следует, что она вращается и не находится под контролем.
48274/2021-035A20214303120 pic.twitter.com/pEGotbLFlp
— (@dfuji1) April 29, 2021
В мае 2020 года исторический полет этой конфигурации ракеты Long March 5B, которая вывела в космос прототип нового пилотируемого корабля, также не остался без последствий. Огромный центральный блок ракеты, который неделю летал на околоземной орбите, не полностью сгорел в атмосфере, а упал в деревне Махону, вблизи города Боканада в республике Кот-д’Ивуар. По данным местных СМИ, «труба» упала на дом местного сыродела, никто не пострадал.
Если бы сход ступени произошел на 15-30 минут раньше, она упала бы на территорию США, отмечали эксперты. Тот инцидент даже вызвал критику со стороны главы NASA Джима Брайденстайна, назвавшего китайские запуски «реально опасными».
Куда бог пошлет
Где и когда точно упадет ракетная ступень, предсказать пока невозможно. Это зависит от множества факторов, включая массу и параметры обломка, состояние атмосферы Земли и даже солнечную активность.
Наклонение ее орбиты составляет 41,5 градуса, в область возможного падения попадают такие города, как Нью-Йорк, Мадрид и Пекин. Вероятность падения на территории России минимальна – крайняя южная точка страны (Дагестан) имеет широту 41°11.
Вероятнее всего, что ступень сгорит и упадет над океаном, однако риск падения над населенными районами остается.
«Центральная ступень «Чанчжэн-5B» в семь раз тяжелее второй ступени ракеты Falcon 9, которая привлекла много внимания несколько недель назад, когда вошла в атмосферу над Сиэттлом, и пара баков упала в штате Вашингтон», — пояснил Джонатан Макдауэлл, астроном из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики».
Специалист надеялся, что в этот раз китайские инженеры доработают ступень, чтобы она могла контролируемо сходить с орбиты. «Думаю, по современным стандартам бесконтрольно бросать ее – неприемлемо. С 1990 года ничего тяжелее 10 тонн не сходило с орбиты неконтролируемо, — добавил Макдауэлл. — Ступень весит свыше 20 метрических тонн. Уже 30 лет стандартной практикой для остального мира стало не бросать такие большие объекты, и даже вполовину меньшие, на орбите без управления».
По словам главы программы космической безопасности ESA Хольгера Крага, предсказать, какая часть массы и сколько обломков ступени долетит до поверхности Земли, сложно, по приблизительным оценкам – это 20-40% начальной сухой массы. Земли могут достичь самые жаропрочные детали, в том числе баки и двигатели, сделанные из нержавеющей стали и титана.
Крупнейшим неуправляемым сходом космического мусора в истории было падение в 1979 году американской станции Skylab, обломки которой выпали в Индийском океане и на западе Австралии.
Что такое ракета и как она летает.
В этом блоге я буду много писать о ракетах и космических аппаратах, но для начала давайте разберемся с тем, что же такое ракета и за счет чего она летает. Ведь кроме ракеты есть еще немало видов техники, умеющей летать.Самолет летает, опираясь крыльями на воздух (крыло благодаря своей форме создает разницу давлений над собой и под собой, за счет чего более высокое давление снизу толкает крыло вверх в зону низкого давления). Все, что нужно, — набрать скорость, при которой подъемная сила крыла будет больше веса самолета. Для этого можно использовать реактивный двигатель, но в отличие от ракетного двигателя самолетный берет кислород для сжигания топлива из воздуха. Таким образом самолет не может летать выше определенной высоты, где плотности воздуха не хватит для создания крылом подъемной силы, а количества кислорода не хватит для работы двигателя. Для полета в космос непригоден.
Есть тип летательных аппаратов, которые могут обходиться вообще без двигателя. Это аэростаты (воздушные шары). Летают только засчет силы Архимеда. В сети есть много видео, где люди развлечения ради запускают самодельные воздушные шары с камерой, как они пишут, в космос. Вот пример такого видео:
Только это далеко не космос. Шар у этих товарищей взлетел на высоту 33 км, что является стратосферой, а официальная граница космоса — 100 км. Вообще шарики с гелием особо выше 30 — 33 км никогда не поднимутся, потому что воздушный шар не может взлететь выше той высоты, где плотность воздуха равна плотности газа в шаре. Для полета в космос непригоден.
Но как же подняться выше предельных высот для самолетов и воздушных шаров? Вот тут-то нас и выручит ракета. Основное отличие ракеты от других видов летательных аппаратов состоит в том, что полет ракеты практически никак не зависит от внешних условий (плотности воздуха, его состава и т. п.), поскольку все, что ей нужно для полета у нее с собой.
Попробуйте встать на лед на коньках, держа в руках большой тяжелый предмет (например, кирпич). Со всей силы швырните кирпич вперед, — и вы заметите, что сами начнете двигаться назад. Дело в том, что швыряя кирпич, вы сами оттолкнулись от него, поэтому поехали назад. Причем, чем тяжелее кирпич и чем сильнее вы его бросите, тем быстрее и дальше поедете сами.
Точно также делает ракета, только вместо кирпичей она швыряет молекулы продуктов сгорания топлива (они называются рабочим телом) и, отталкиваясь от них, движется в сторону противоположную той, куда летят эти молекулы. Есть интересная зависимость: с увеличением массы рабочего тела, увеличивается сила, с которой ракета от него отталкивается, а с увеличением скорости отбрасывания рабочего тела, сила возрастает в квадратичном порядке. Таким образом гораздо выгоднее отбрасывать небольшую массу с большой скоростью, чем большую массу с меньшей скоростью. Поэтому в качестве рабочего тела ракеты используются газы (исключение — любительские водяные ракеты, где рабочим телом является жидкая вода), а скорость истекания их из ракеты во много раз превышает скорость звука.
Для того, чтобы ракета полетела, нужно чтобы сила, с которой она отталкивается от рабочего тела (эту силу называют тягой двигателя) превышала вес ракеты. Параметр, показывающий, во сколько раз тяга двигателя превышает вес ракеты, называется тяговооруженность ракеты.
Современная ракета Союз очень тяжелая. Ее масса вместе с топливом и поднимаемым ей космическим кораблем составляет 307,7 тонн. Для того, чтобы поднять такую массу, ракете нужно выбрасывать рабочее тело с огромной скоростью: от 2,5 км/с, до 3 км/с, что примерно в 9 раз превышает скорость звука у поверхности Земли.
Вот, как выглядит старт этой ракеты:
Но для успешного полета ракете мало только двигателя и топлива. Нужна еще, как минимум, система стабилизации. Дело в том, что сила тяги двигателя прикладывается к ракете снизу, гораздо ниже ее центра тяжести, поэтому ракета в течение всего полета находится в состоянии неустойчивого равновесия. Чтобы понять смысл этих слов попробуйте удержать карандаш острием на пальце.
Задача системы стабилизации — отслеживать положение ракеты относительно вертикали и если положение начнет изменяться (ракета заваливается), вовремя принять меры к возврату ракеты в первоначальное положение. Звучит это сложно и заумно, но на деле все довольно просто.
Простейшая система стабилизации — аэродинамическая. Это те самые «крылышки», которые нередко рисуют на мультяшных ракетах:
Работает она очень просто: «крылышки» (называются стабилизаторы) увеличивают площадь поверхности корпуса ракеты позади центра тяжести. При отклонении ракеты от курса набегающий поток воздуха давит на боковую поверхность корпуса тем сильнее, чем больше эта поверхность. Поскольку позади центра тяжести поверхность больше, чем впереди, воздух давит на нее сильнее, заставляя ракету повернуться вокруг центра тяжести и вернуться на курс.
Разумеется, такая система работает только в атмосфере. В космосе, где воздуха нет, аэродинамические стабилизаторы бесполезны. Для космических ракет применяется активная система стабилизации. Она состоит из гироскопа, бортовой электроники и маленьких подруливающих двигателей.
Гироскоп — это волчок, быстро вращающееся тело. Его основное свойство — сохранять свое положение в пространстве. Как бы ракета ни поворачивалась, гироскоп внутри нее остается в первоначальном положении, поэтому его можно использовать, как ориентир, относительно которого электроника с помощью датчиков отслеживает, в какой момент в какую сторону и насколько ракета повернулась.
Вот здесь можно посмотреть на то, как работает гироскоп:
Основываясь на показания датчиков, следящих за положением гироскопа относительно ракеты, бортовая электроника выдает команды исполнительным механизмам на изменение положения маленьких подруливающих двигателей, расположенных рядом с основным двигателем. Они изменяют направление вектора тяги, создавая вращательный момент, возвращающий ракету в заданное положение.
На этой фотографии изображен двигатель центрального блока ракеты Союз. Кроме основных четырех сопел видны четыре маленьких сопла, расположенные по краям блока. Это и есть подруливающие двигатели. Они закреплены на кардановом подвесе, поэтому могут поворачиваться.
Бывает, что и основной двигатель может поворачиваться, выполняя роль подруливающего, но такая технология применима для двигателей с небольшой тягой, так как кардановый подвес слабоват для мощных двигателей. Пример применения основного двигателя в качестве подруливающего — маршевый двигатель взлетной ступени лунного модуля космического корабля Аполлон.
На этом пока все. В следующей статье я расскажу о том, как ракеты выводят на орбиту космические аппараты.
Новая эра. Почему корабль SpaceX полетел в космос, несмотря на коронавирус
- Ольга Ившина
- Би-би-си
Автор фото, NASA
Подпись к фото,Это первый старт американских астронавтов в космос с территории США за последние 9 лет
Впервые за 9 лет корабль с астронавтами на борту отправился в космос из США, а не космодрома Байконур в Казахстане. Чем уникален запуск «Драгона» и почему НАСА не перенесла этот старт, даже несмотря на пандемию коронавируса?
В первый после закрытия программы шаттлов запуск американского корабля с астронавтами на борту с территории США было вложено более 3 млрд долларов. Космический корабль «Драгон» (Dragon) вывела на орбиту ракета Falcon-9 компании Илона Маска SpaceX.
Чем так важен этот полет?
За 30 лет эксплуатации многоразовых космических кораблей (с 1981 по 2011 год) два из них взорвались вместе с экипажами («Челленджер» в 1986 году и «Колумбия» в 2003 году).
Трагедия “Колумбии” существенно повлияла на судьбу программы использования американских челноков для полета в космос. Тогда повреждения обшивки, полученные при старте корабля, в итоге привели к его разрушению во время возвращения на Землю и гибели всего экипажа.
Специалисты провели расследование и работу над ошибками. Но в 2011 году в ходе запуска челнока «Дискавери» от корабля вновь оторвалось несколько кусков теплоизоляционной пены.
После этого американцы остановили программу использования многоразовых шаттлов. Возможностей отправить людей в космос осталось только две — при помощи России или Китая. Однако Конгресс США своим решением от 2011 года запретил НАСА сотрудничать с Китаем, опасаясь промышленного шпионажа.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,НАСА делает все, чтобы старт «Драгона» состоялся и прошел гладко
Во взаимодействии с Москвой по вопросам космических программ у Вашингтона было гораздо больше опыта. США и Россия начали сотрудничать в космосе еще в 1970-е годы по программе «Союз-Аполлон». В итоге с 2011 года американских астронавтов стали доставлять на орбиту на российских кораблях «Союз».
Россия, пользуясь своей космической монополией, начала постепенно поднимать стоимость “билета в космос” для США.
В 2008 году НАСА выложило 21 млн долларов за возможность отправить своего астронавта на орбиту. Место на «Союзе», который должен стартовать в октябре 2020 года, стоило НАСА уже более 90 млн долларов.
Новый подход
По прогнозам генерального инспектора НАСА, одно место для полета на «Драгоне» будет стоить около 55 млн долларов.
Новый корабль поручили разработать двум американским фирмам: SpaceX во главе с Илоном Маском и аэрокосмическому гиганту Boeing.
Впервые за всю историю космических полетов государство доверило судьбу своих астронавтов частным инженерным компаниям.
Илон Маск первым довел свой проект до финишной черты, в данном случае — до стартовой площадки.
Первый полет c инновационной многоразовой ракетой-носителем «Фалкон» (Faclon) мог бы состояться еще в 2016 году, но серия аварий на испытательных запусках замедлила проект.
«Это новая эра, новое слово в полетах человека в космос», — заявил журналистам представитель НАСА Джим Бриденстайн.
Если миссия “Драгона” будет успешной, это может решить еще одну проблему астронавтов. Раньше американские космические челноки перевозили одновременно по семь астронавтов.
Российский “Союз” может доставить на МКС только трех человек. При этом «Роскосмос» берет на борт не более двух американских астронавтов.
Это означало, что астронавты вынуждены были тратить больше времени на плановое обслуживание МКС и меньше внимания уделять проведению лабораторных экспериментов. Теперь НАСА планирует изменить этот баланс.
На «Драгоне» тоже будет семь мест. Если полет заказывает НАСА, четыре места будут зарезервированы под астронавтов агентства.
Остальные компания Илона Маска сможет продавать космическим агентствам различных стран, другим бизнес-компаниям, и даже космическим туристам — богатым людям, желающим посмотреть на Землю из космоса.
Космический туризм
Компания SpaceX планирует организовывать и чисто коммерческие полеты в космос. По предварительным оценкам, визит на орбиту обойдется желающим примерно 35 тыс. долларов за ночь.
И это — существенный шаг к формированию более доступного рынка космического туризма, считает предприниматель Ричард Гэрриот.
В 2008 году он заплатил 30 млн долларов за двухнедельное пребывание на МКС. И дело не только в ценовой доступности. Раньше добиться разрешения на полет было практически нереально, отмечает бизнесмен.
Автор фото, NASA
Подпись к фото,Запуск «Драгона» может стать шагом к полету на Марс в 2030-х годах.
«Практически каждый, кто летал в космос в частном порядке, сталкивался с этим. НАСА пыталось отговорить нас лететь или снять с полета по той или иной причине», — рассказывал Гэрриот в интервью американскому изданию Business Insider.
Договор со SpaceX уже подписала компания Space Adventures, которая получит четыре места на первом полете корабля, открытом для космических туристов.
О своем желании прокатиться на борту «Драгона» уже заявил голливудский актер Том Круз. В полете он планирует снять часть своего нового фильма. В НАСА подтвердили, что готовы посодействовать Крузу в съемках на МКС.
Кто полетел в этот раз?
В полет с мыса Канаверал в этот раз отправились два самых опытных и возрастных астронавта НАСА — Даг Херли и Роберт Бенкен.
Их отобрали для полета на «Драгоне» два года назад, и с тех пор они практически поселились в Калифорнии, работая вместе с инженерами SpaceХ.
Астронавты помогали доводить корабль до ума и осваивали сенсорные панели управления. Эти экраны сильно отличающиеся от обычных кнопочных устройств, которыми оснащались челноки и нынешние модули.
«Это очень современный аппарат с технологической точки зрения. Мы рады, что окажемся уже в настоящем космическом корабле, а не на тренажере» — поделился с журналистами Херли.
А Бенкен не стал скрывать, что накануне старта очень волновался.
Автор фото, NASA
Подпись к фото,В полет с мыса Канаверал отправятся два опытных астронавта — Даг Херли и Роберт Бенкен
Херли и Бенкен — не только коллеги, они еще и лучшие друзья в жизни. Астронавты были свидетелями на свадьбах друг у друга, более того, они оба женаты на астронавтках.
Карен Найберг, супруга полковника Херли, дважды летала в космос. Сейчас она уже вышла в отставку и помогает астронавту растить их 10-летнего сына.
Меган Макартур, жена Бенкена, одна из кандидаток на полет к Луне, запланированный НАСА на 2024 год. Она участвовала в ремонте космического телескопа «Хаббл» в 2009 году. Их сыну шесть лет.
Шажок к Марсу
НАСА не отказывается от планов в 2030-х годах отправить человека к Марсу. Активно развивается и лунная программа агентства.
Но пока ученым все еще мало известно, как может повести себя организм человека во время длительных перелетов. И единственный способ узнать об этом больше — проводить дополнительные эксперименты на МКС.
Именно поэтому НАСА стремится как можно скорее нарастить свое присутствие на станции и дать возможность экипажам проводить больше времени за научными исследованиями и экспериментами.
«Этот запуск — следующая ступенька к расширению присутствия людей в космосе и американцев на борту МКС, — заявил журналистам Кирк Ширеман, руководитель программы НАСА на МКС. — Мы с нетерпением ждем этот полет, а затем надеемся наладить регулярные и надежные транспортные коммерческий запуски с низкой околоземной орбиты».
| |||||||||
Ракеты: как они летают?
Ракеты. Мы все можем вообразить одного, взлетающего со стартовой вышки в гуще дыма и огня, поднимающегося на хвосте пламени все выше и выше, пока, наконец, он не остановится в бескрайнем пространстве космоса.Если бы вы когда-либо были хоть немного близко к одному из этих бегемотов, когда они взлетали, просто вибрация самого воздуха рассказала бы вам о жестокости, связанной с этим событием. Но вы можете спросить, как ракета могла пережить последовавший за ней взрыв, не говоря уже о том, чтобы использовать пламя для выхода в космос? Ответ прост: физика.
Ладно, может не все так просто. Но это проще, чем можно было бы подумать, услышав слово «физика». Сначала мы ответим на первую часть вопроса: почему ракета не взрывается при воспламенении? Секрет кроется в сопле раструба ракетного двигателя.Вы можете увидеть один на картинке выше. Сопло, как правило, занимает большую часть двигателя, и не зря. Без сопла у ракеты не было бы возможности превратить свое топливо в двигательную установку. Это можно объяснить с помощью сил. Третий закон Ньютона гласит, что на каждое действие существует равное и противоположное противодействие. Это также верно и для крошечных частиц топлива, присутствующих в ракете. Когда эти молекулы топлива сталкиваются с соплом, они пытаются его расширить, но поскольку сопло жесткое, молекулы вылетают из нижней части сопла, что толкает ракету в противоположном направлении.Вы можете визуализировать это, если представите, как отпускаете воздушный шар, полный воздуха. Когда вы создаете отверстие в нижней части воздушного шара, отпуская его, он выстреливает вверх, потому что молекулы воздуха устремляются из дна. Сопло колокола предназначено для фокусировки взрыва в одном направлении, в сторону от ракеты.
Теперь мы знаем, как ракета направляет топливо вниз, но это не дает ответа на вопрос, почему топливо горит. Это сделано специально для того, чтобы максимально увеличить силу, направленную вверх, которую ракета получает от каждого бита топлива.Сила, полученная от выталкивания топлива из нижней части ракеты, зависит от двух факторов: количества выброшенных молекул и скорости, с которой они уходят. Мы можем увеличить и то, и другое с помощью процесса сгорания. Когда вы сжигаете что-то, вы объединяете это с кислородом, чтобы превратить его в воду и углекислый газ, а также в энергию. Пока у нас есть кислород и топливо вместе, мы можем превратить наше топливо в большее количество молекул, чем мы использовали вначале, что увеличит нашу восходящую силу. Кроме того, энергия, создаваемая при сжигании нашего топлива, используется для ускорения молекул, покидающих сопло, создавая еще большую восходящую силу на космический корабль.
Как ракета работает в космосе, где нет воздуха, чтобы упираться в нее? | Ребята из науки
Как ракета работает в космосе, где нет воздуха, чтобы упираться в нее?
Сентябрь 2002 г.
Братья Райт, наверное, никогда не думали о полетах в космосе, где нет воздуха. Они разработали пропеллер, который толкал воздух, заставляя самолет двигаться вперед. Ракета тоже могла двигать самолет вперед, но ракеты еще не изобрели.В чем разница между пропеллером и ракетным двигателем. Довольно часто люди имеют неправильное представление о принципе, по которому работает ракета.
Сила трения толкает обычные предметы, такие как автомобили и поезда. Поезд толкает рельсы, а автомобиль толкает дорогу из-за трения между колесами и рельсами или дорогой. Однако ракете в космосе толкаться не к чему. Следовательно, сила тяги должна быть отличной от трения.Ракета работает из-за закона сохранения количества движения.
Закон сохранения количества движения очень важен в физике. Импульс определяется как масса объекта, умноженная на его скорость. Проще говоря, закон сохранения гласит, что в замкнутой системе (без внешних влияний) общий импульс системы остается постоянным. Теперь импульс различных частей системы может измениться, но общий импульс всегда должен быть постоянным.
Рассмотрим пулемет, установленный на легкой тележке.Если из пистолета стреляют, пули летят в одном направлении, а тележка откатывается в другом. Величина импульса пуль равна импульсу тележки, но направления противоположны. Таким образом, один импульс положительный, а другой отрицательный, что делает общее изменение (их сумму) равным нулю. Хотя сейчас все движется, общий импульс системы «ружье-повозка» не изменился.
Аналогичным образом ракета движется в космосе, потому что газам придается импульс, когда они выбрасываются ракетным двигателем.Представьте ракету, покоящуюся в космосе. В системе нет импульса. Далее двигатель зажигается. Когда выхлопные газы идут в одном направлении, ракета движется в другом, чтобы поддерживать постоянный общий импульс системы. Это изменение количества движения газов дает ракете «толчок» для движения вперед. Мы называем это толчком, тягой ракеты, то есть силой, действующей на ракету.
Эта тяга зависит от скорости выхлопных газов и массы газа, выбрасываемого каждую секунду, что иногда называют скоростью горения в фунтах топлива в секунду.На Земле воздух препятствует выходу выхлопных газов из двигателя. Это снижает тягу. Однако в космосе, поскольку атмосферы нет, выхлопные газы могут выходить намного легче и быстрее, что увеличивает тягу. Таким образом, ракетный двигатель в космосе работает лучше, чем здесь, на Земле.
Бумажные ракеты — Летим дальше • За классной доской
Давай поговорим об этом
Через 10–20 минут, когда команды проведут некоторое тестирование своих новых разработок, соберите их всех вместе, чтобы рассказать о том, что они обнаружили.Что они изменили в своих ракетах, чтобы помочь им летать? Пусть каждая команда покажет свою ракету другим командам. Некоторые вещи, на которые стоит обратить внимание (не рассказывайте командам об этих советах — позвольте им разобраться в этих вещах самостоятельно или узнайте о них, когда о них упоминают другие команды):
- Закрытая носовая часть — Верх ракеты (носовая часть или конус) должен быть закрыт, чтобы воздух не выходил наружу.
- Вес — Ракеты летают намного лучше, если есть некоторый вес (скрепки, пенни или шайбы) в верхней части ракеты, но не слишком большой вес.Это важный совет, поэтому ищите команды, которые не прибавили веса, некоторые из которых добавили веса по бокам или низу своих ракет, а некоторые добавили вес к верхней части своих ракет. Чем по-другому летают эти ракеты?
- Плавники — Заставить эти ракеты лететь прямо может быть непросто. Ищите команды, у которых есть ракеты, летящие по прямой. Что общего в их проектах? Ищите команды, которые добавили «плавники» по бокам своих ракет. Если ни одна команда не подумала об этом, попросите учащихся подумать о самолетах и о том, как они летают в воздухе — какие части самолета могут помочь им лететь прямо?
- Диаметр ракеты — То, как ракета помещается на гранатомет, может иметь большое влияние на то, насколько хорошо ракета летит.Если он будет слишком плотно прилегать к ПВХ, он может вообще не покинуть стартовую площадку. Если он слишком болтается, он тоже может не полететь.
- Угол — Угол, под которым запускается ракета, является одним из наиболее важных факторов. Ракета, которая запускается прямо в воздух, не улетит очень далеко (она будет далеко лететь прямо вверх, но задача состоит в том, чтобы создать ракету, которая летит на большое расстояние, измеренное на земле). Запуск параллельно земле также не приведет к большой дальности полета.Идеальный угол между ними — пусть дети поэкспериментируют, чтобы определить, какой угол, по их мнению, лучше всего подходит.
Ищите эти элементы дизайна, и если вы видите, что какие-либо команды используют закрытый нос, груз, плавники или определенный угол запуска, укажите на это и попросите их описать, как их ракета летела, прежде чем они добавили плавники, вес и т. Д. И как это случилось потом.
F.A.Q.’s — Estes Rockets
Безопасна ли модельная ракетная техника?Да! Фактически, при соблюдении Кодекса безопасности моделей ракет NAR, ракетные модели Estes являются одним из самых безопасных видов активного отдыха как для детей, так и для взрослых.Из-за популярности этого хобби за последние полвека невозможно точно знать, сколько ракет было запущено, но можно с уверенностью сказать, что ракетные двигатели модели Estes с 1958 года совершили более 500 МИЛЛИОНОВ безопасных и успешных запусков. 60 лет компания Estes предоставляет — и продолжает предоставлять — учебные материалы и инновационные продукты STEM для людей всех возрастов — все с одинаковым упором на обеспечение безопасного и увлекательного обучения.
На какой высоте может лететь модель ракеты?
Ракеты модели Estes летают от 100 до 2500 футов в высоту! Все зависит от размера и конструкции модели ракеты и двигателя (ов) Estes, который использовался для ее запуска.Каждая модель ракеты Estes перед поступлением на рынок проходит множество испытаний, чтобы определить, какие двигатели лучше всего подходят для полета и на каких высотах можно достичь. Эта информация указана на упаковке каждой модели ракеты Estes. Его также можно найти для каждой модели ракеты на estesrockets.com и в ежегодном каталоге Estes.
Могу ли я запускать ракеты Estes более одного раза?
Вы делаете ставку! Ракеты моделей Estes созданы для того, чтобы их можно было летать снова и снова. Но не забудьте следовать Правилам безопасности модели ракеты NAR при извлечении ракеты.Не пытайтесь поднять вашу модель ракеты «от линий электропередач, высоких деревьев или других опасных мест». И всегда проверяйте свою ракету и устраняйте любые повреждения перед перезапуском. Затем выполните те же действия по подготовке к полету, которые вы использовали при первом запуске. Упакуйте ракету ватным тампоном, сложите и вставьте парашют или косу, снимите использованный кожух двигателя и вставьте новый двигатель, стартер и свечу двигателя. Тогда вы снова в путь!
Где я могу управлять своей ракетой?
Для получения информации о месте запуска ознакомьтесь с Кодексом безопасности модели ракеты NAR.Вы всегда должны уточнять у местного AHJ (органа, имеющего юрисдикцию), такого как правительство вашего города или округа / округа, какие-либо особые правила, которые могут применяться в вашем районе. Вообще говоря, вы можете управлять большинством моделей ракет Estes в больших открытых парковых зонах или на школьных территориях, например, на футбольных полях и футбольных полях. Убедитесь, что стартовая площадка не находится рядом с сухой травой или сорняками.
А погодные условия?
Кодекс безопасности ракет модели NAR содержит рекомендации.Запрещается запускать модели ракет в ветреные или пасмурные дни. Вы же не хотите, чтобы ветер мешал вашей ракете или чтобы у вашей ракеты был флюгер. И важно никогда не запускать модельную ракету в облака, потому что вы не можете увидеть, что в них может быть.
Какова общая траектория полета ракет модели Estes?
При зажигании ракеты с помощью системы запуска с электронным управлением начинает гореть топливо модельного ракетного двигателя. Это фаза тяги, которая обеспечивает отрыв и ускорение.После того, как топливо в двигателе закончится, активируется заряд с задержкой по времени. Заряд задержки не обеспечивает тяги, но вместо этого позволяет ракете двигаться по инерции до апогея — наивысшей высоты ракеты во время полета. Плата за задержку также обеспечивает отслеживание дыма, чтобы вы могли лучше видеть траекторию полета ракеты. Как только заряд задержки закончится, инициируется выброс заряда. Выбрасываемый заряд создает давление в корпусе ракеты, которое заставляет систему восстановления — обычно парашют или косу — раскрыться.Затем ракета плавно возвращается на землю, чтобы ее можно было подготовить к следующему запуску.
Как заказать каталог Estes?
Наш последний каталог доступен для покупки в Интернете, или вы можете просмотреть и загрузить все наши электронные каталоги!
Как не дать моей ракете улететь?
Даже при полете в пределах допустимого ветра легкие ракеты могут дрейфовать на значительные расстояния. Чтобы уменьшить влияние дрейфа сверх того, что можно сделать путем наклона пусковой штанги, систему восстановления необходимо модифицировать, чтобы модель ракеты спускалась с несколько большей скоростью.
Различные методы включают:
A . Вырезание сливного отверстия: на верхней части пластикового парашюта Estes есть круг, который можно вырезать. Это позволяет воздуху проходить через него быстрее, увеличивая скорость спуска. Недостаток этой модификации в том, что она постоянная.
В . Закрепление парашюта: соберите линии кожуха парашюта вместе в средней точке и оберните его лентой. Это предотвращает полное раскрытие парашюта, что ускоряет спуск ракеты.В дни, когда нет ветра, снимите ленту. Это изменение носит временный характер.
С . Переключитесь на стример: стримеры обычно позволяют модели ракеты спускаться быстрее, чем парашюты. Если у ракеты есть парашют, снимите его и прикрепите стример. Использование шарнирных соединений — отличный способ сделать системы восстановления легко взаимозаменяемыми.
Как правильно установить стартер в ракетный двигатель модели Estes?
1 . Держите двигатель Estes вверх дном (как показано).
2 . Вставьте стартер в форсунку двигателя. Наконечник стартера будет упираться в топливо двигателя. Для инициирования важно, чтобы наконечник оставался в контакте с пропеллентом.
а . НЕ сгибайте стартер; это может привести к отрыву наконечника стартера от топлива двигателя.
3 . Вставляя пробку двигателя, продолжайте удерживать двигатель вверх дном. (Вставка вилки приведет к минимальному изгибу проводов стартера, но при этом наконечник стартера не должен отрываться от топлива.)
4 . Когда вилка надежно удерживает стартер на месте, отогните провода стартера друг от друга (как показано). Во избежание короткого замыкания важно, чтобы провода стартера не касались друг друга ни над, ни под лентой.
5 . Установите двигатель в ракету-модель в соответствии с инструкциями к модели.
Как заставить работать мой контроллер запуска?
Для проверки целостности цепи / цепи вашего контроллера запуска:
1 .Убедитесь, что вы правильно установили свежие щелочные батареи.
2 . Прикрепите друг к другу микрозажимы контроллера запуска.
3 . Вставьте ключ безопасности в замочную скважину и НАЖИМАЙТЕ ВНИЗ, пока черная резиновая предохранительная пружина под ключом безопасности полностью не сожмется. Теперь ключ должен замкнуть цепь, а лампочка контроллера должна ярко загореться. (Тусклый или мигающий свет указывает на то, что батареи недостаточно свежие или новые.Или с контактов аккумулятора в контроллере, возможно, потребуется аккуратно соскрести скопившийся остаток аккумулятора.)
4 . Продолжая удерживать кнопку безопасности ЖЕСТКО, нажмите кнопку запуска контроллера; это должно заставить свет погаснуть.
5 . Если вы выполните шаги 1–4, и контроллер отреагирует, как указано, значит, он работает и готов к использованию.
6 . * Помните: ВСЕГДА держите ключ безопасности контроллера вынутым из замочной скважины, пока вы не будете готовы к запуску.
Использование контроллера во время запуска:
1 . Убедитесь, что вы правильно установили свежие щелочные батареи в контроллер запуска.
2 . Убедитесь, что ваша модель ракеты подготовлена к запуску на стартовой площадке с установленным правильным двигателем и стартером.
3 . Прикрепите микрозажимы вашего контроллера запуска к проводам стартера правильно установленного стартера. (См. «Как правильно установить стартер в ракетный двигатель моей модели Estes?»
a .Убедитесь, что микрозажимы не касаются друг друга или пластины дефлектора.
4 . Убедитесь, что провода вашего контроллера запуска полностью вытянуты (16,4 фута при запуске ракет с двигателями от A до D и 30 футов при запуске с двигателями больше D).
5 . Вставьте ключ безопасности в отверстие для ключа. НАЖАТЬ ЖЕСТКО. Индикатор контроллера запуска должен загореться ярко.
6 . Продолжайте сильно нажимать кнопку безопасности и начните обратный отсчет.«5–4–3–2–1 — Старт!»
а . В режиме «Запуск» нажмите кнопку запуска другой рукой — все время удерживая нажатой клавишу безопасности.
б . Если вы перестанете нажимать клавишу безопасности при нажатии кнопки запуска, вы разорвете цепь, и ваша ракета не запустится.
7 . Если это по-прежнему не помогает, свяжитесь с нами.
Что мне делать, если мой двигатель не запускается?
Если ваш двигатель не запускается, выньте ключ безопасности из замочной скважины контроллера запуска и ПОДОЖДИТЕ ОДНУ МИНУТУ, ПРЕЖДЕ ЧЕМ ПОДХОДИТЬ К ПУСКОВОЙ ПАНЕЛИ .
Сгоревший стартер означает, что наконечник стартера не касался пороха . Обычно вы можете сказать, что стартер сгорел, потому что наконечник больше не подключен к перемычке. Следуйте инструкциям в разделе «Как правильно установить стартер в ракетный двигатель моей модели Estes?»
Если стартер не сгорел:
1 . Проверьте батареи контроллера запуска. Слабые батареи будут светить индикатором целостности цепи (он может мерцать или тускнеть), но у них будет недостаточно энергии для запуска стартера.
2 . Проверить контакты аккумулятора в контроллере запуска. Если батарейки дребезжат при встряхивании контроллера запуска, контакты (пружины) сжались. Индикатор непрерывности не загорится. Открываем контроллер и разводим контакты.
3 . Проверьте микрозажимы контроллера запуска. Остатки выхлопных газов будут скапливаться на зажимах, препятствуя непрерывности. Индикатор непрерывности не загорится. Очистите микрозажимы наждачной бумагой или стальной мочалкой.
4 .Если микрозажимы соприкасаются друг с другом, в системе произошло короткое замыкание. Загорится индикатор непрерывности. Разъедините обоймы и запустите.
5 . Если они касаются пластины дефлектора, в системе произошло короткое замыкание. Загорится индикатор непрерывности. Отделяем и запускаем.
6 . Проверить стартер. Обычно неисправный стартер обозначается, когда индикатор непрерывности не горит. Если провод стартера оборван, замените его новым.
7 .Если провода стартера касаются друг друга около наконечника, в системе происходит короткое замыкание. Загорится индикатор непрерывности. Аккуратно отсоедините провода, не ломая наконечник, и установите на место свечу стартера и двигателя.
Какие виды клея лучше всего подходят для создания ракетных моделей?
Полезно знать, что клеи, которые хорошо работают с пористыми материалами, такими как бальза, не всегда хорошо работают с непористыми материалами, такими как пластик. Клей Плотника или столярный клей хорошо подходят для склеивания деталей из бальзы и бумаги, но не работают при склеивании пластиковых частей носового конуса.Для склеивания пластмассовых деталей мы рекомендуем пластмассовый клей.
Вы также можете использовать некоторые типы клея СА (цианоакрилат) для склеивания пористых и непористых материалов. Однако, несмотря на то, что адгезионная адгезия к пластику хороша, она ничем не лучше адгезивов на основе растворителей, таких как пластиковый цемент или жидкий цемент.
Что делать, если ракета взлетает медленно или застревает на пусковой штанге?
Для медленного старта или подвешенной на пусковой штанге ракеты:
1 .Очистите пусковую штангу стальной мочалкой. Остатки выхлопных газов могут накапливаться, из-за чего проушина не скользит по ним.
2 . Проверить шарнир пусковой тяги. Если стык имеет шероховатую кромку, он зацепится за пусковую проушину и не даст ракете пройти через эту точку. Слегка отшлифуйте шероховатую кромку до гладкости.
3 . Проверьте пусковые проушины на ракете.
а . Если у модели ракеты есть только одна пусковая проушина, и она неправильно выровнена с трубой корпуса ракеты, направление тяги двигателя будет отличаться от ориентации пускового стержня и вызовет заедание.Визуально проверьте пусковую проушину и убедитесь, что она параллельна корпусной трубе.
б . Если у модели ракеты есть два выступа, и они не совмещены друг с другом, ракета зацепится за шток и не запустится. Это можно проверить, установив ракету на пусковую штангу. Стержень должен легко проходить через оба выступа.
Почему мне нужно использовать ватин для восстановления?
Взрывобезопасный утилизирующий ватин Estes является важным компонентом систем улавливания большинства ракетных моделей.Модельные ракеты, которые используют парашют и / или спасательную косу, нуждаются в спасательной вате, чтобы система спасения оставалась нетронутой.
1 . Обгоревший парашют — это происходит, когда спасательная вата сминается в плотные маленькие шарики и затем вставляется в корпус ракеты. Это оставляет зазоры вокруг набивки, позволяя горячим выбросам газов скользить по набивке. Вместо этого каждый кусок ваты следует скомкать в виде шариков, прежде чем вставлять их. Это устраняет любые воздушные зазоры.Визуально проверьте ватин после того, как вы его вставили: посмотрите вниз в корпусную трубку, чтобы увидеть, не виден ли какой-либо свет по краям. Если свет просвечивает, упакуйте вату.
2 . Замена тканевой бумаги на восстанавливающую вату — никогда этого не делайте! Восстановительная вата специально обработана антипиреном. Когда двигатель катапультируется, он производит горячие расширяющиеся газы, которые выталкивают носовой обтекатель и парашют / косу. Улавливающая вата обеспечивает физический барьер между выбросом заряда и парашютом / косой, предотвращая его расплавление горячим газом.Если использовать обычную папиросную бумагу, она загорится и загорится, когда упадет на землю.
Мой парашют не раскрылся. Как я могу это исправить?
Есть несколько вещей, которые могут вызвать сбои системы восстановления:
A . Носовой конус не отрывается. Возможные проблемы:
1. Слишком много восстанавливающего ватина или восстанавливающего ватина, набитого слишком плотно.
2. Парашют / стример застревает в корпусной трубе, потому что она недостаточно компактна.При подготовке системы восстановления перед запуском парашют / стример должен легко входить в корпусную трубу.
3. Двигатель выпадает из ракеты до того, как начнется выброс заряда, потому что опора двигателя не удерживала его. Оберните двигатель лентой, чтобы плотнее прилегать.
4. Носовой обтекатель слишком тугой. Отшлифуйте плечо конуса носа. Он должен легко входить в корпусную трубку. Также убедитесь, что части шнура амортизатора или защитного кожуха не попадают в носовой обтекатель.
В .Парашют / стример не открывается. Возможные проблемы включают:
1. Холодная погода — пластик хочет оставаться в замкнутой форме в холодную погоду. Упакуйте систему непосредственно перед запуском.
2. Жаркая / влажная погода — пластик прилипает к себе. Перед упаковкой посыпьте детской присыпкой.
3. Недостаточное количество восстанавливающей ваты или вата слишком сильно смята. Тепло от выбрасываемого заряда расплавило систему восстановления, что привело к ее отказу.
Могу ли я использовать свои старые двигатели? Как их хранить?
Двигатели Estes не имеют срока годности, поэтому, если они всегда хранились в прохладном сухом месте и не подвергались воздействию чрезмерной влажности и / или температурных циклов — от сильной жары и сильного холода (от 140 до 32 градусов) По Фаренгейту) — ваши двигатели должны работать нормально.Однако вам придется следить за эрозией глиняного колпачка и темным порохом, показывающим по бокам. Если кажется, что двигатели повреждены (например, кожух вздувается; кожух начинает разворачиваться; или форсунка или крышка, кажется, крошатся), двигатели, возможно, подверглись циклическому изменению температуры, и вы должны уничтожить их, замочив их в водой, пока они не распадутся, а затем выбросьте их в уличный мусорный бак. * Температурный цикл может легко возникнуть, если двигатели оставлены в багажнике автомобиля зимой и летом.
Как утилизировать стандартные двигатели Estes
Замачивание небольшого количества модельных ракетных двигателей водой до тех пор, пока они не распадутся, сделает двигатели безвредными. Оболочки из нецветной бумаги размотаются. Клей, которым они скреплены, является органическим и нетоксичным. Компактная смесь, содержащая пропеллент, заряд задержки и выброса, разделится и упадет на дно воды, как и природный глиняный материал, содержащий сопло и колпачок.Эти остатки можно безопасно выбрасывать в мусорное ведро на улице. Каждый из компонентов в основном безвреден сам по себе и не опасен для людей или свалки в небольших количествах. Если оставить компоненты вместе для полного высыхания, остатки, вероятно, будут очень воспламеняемыми, но не должны представлять большой опасности, пока они не будут «повторно перемешаны».
Как утилизировать композитные двигатели Estes Pro Series II
Любой композитный двигатель Estes Pro Series II (двигатель) можно безопасно утилизировать, выкопав небольшую яму в земле, поместив композитный двигатель Pro Series II вертикально в отверстие , поднимите насадку и снова прикатайте почву вокруг нее.Затем составной двигатель или двигатель следует зажечь обычным способом с помощью воспламенителя и электрического контроллера запуска с 30-футовым кабелем. При воспламенении все пиротехнические компоненты двигателя сгорают. Никогда не помещайте какие-либо части тела над двигателем во время утилизации. Вы и все остальные должны оставаться на расстоянии не менее 30 футов во время процесса. Не подходите к мотору в течение 1-5 минут. Корпус может быть очень горячим. Защищайте руки перчатками или другим подходящим инструментом при обращении с двигателем Pro Series II после запуска.Отработанный кожух двигателя Pro Series II можно утилизировать в любом внешнем контейнере для мусора, и он не причинит никакого дополнительного вреда полигону.
Что означают коды двигателя?
Каждый двигатель имеет буквенно-цифровой код (например, B6-4).
Буква обозначает общий импульс. Это полная мощность (в Ньютон-секундах), производимая двигателем. Каждая последующая буква имеет вдвое большую мощность, чем предыдущая. Например, двигатель «B» в два раза больше мощности двигателя «A».
Первое число в коде обозначает среднюю тягу двигателя. Средняя тяга — это средний толчок двигателя или то, насколько быстро двигатель приводит в действие ракету. Чем выше число, тем выше скорость. Двигатели с большей тягой могут быть лучшим выбором для более тяжелых моделей или моделей с более высоким коэффициентом лобового сопротивления, например, большего диаметра.
Последняя цифра в коде указывает задержку в секундах между окончанием фазы тяги и воспламенением выброса заряда.Выбор правильной задержки позволяет вашей ракете достичь апогея, который в большинстве случаев является лучшим временем для развертывания системы восстановления. Коды двигателей, заканчивающиеся на «0», не имеют временной задержки и используются только для ступеней повышения давления и специальных целей. Двигатели, оканчивающиеся на «P», не имеют временной задержки или заряда выброса, а передний конец «засорен», так что из переднего конца не выходят горячие газы.
Дополнительная информация
Почему моей ракете не нужен крюк для двигателя?
Многие ракеты модели Estes сконструированы без крюка двигателя.Вместо этого они полагаются на фрикционную посадку, чтобы удерживать двигатель на месте. Если двигатель в модельной ракете, использующей фрикционную посадку, слишком ослаблен, можно обернуть кусок малярной ленты вокруг двигателя, чтобы сделать его более плотным. Двигатель не должен выпадать из ракеты во время полета — если только он не предназначен для этого, как в легких ракетных моделях для восстановления.
Что такое кластеризация двигателей?
Кластеризация двигателей — это использование двух или более двигателей (или одновременное зажигание более чем одного двигателя в модели) в кластере для обеспечения большей тяги для взлета одной или первой ступени и ускорения ракет и ракет с полезной нагрузкой.НАСА использовало эту технику для запуска Сатурн I и Сатурн V. Как правило, ракетчик-модель должен использовать максимум четыре двигателя в группе, поскольку большее количество двигателей снижает надежность зажигания.
Успешный кластер двигателей должен быть тщательно настроен. Тяга двигателя должна быть сбалансирована по средней линии ракеты, иначе ракета отклонится от курса. Точно так же все двигатели на удалении от центральной линии должны иметь одинаковую тягу. Также все двигатели должны быть расположены близко друг к другу.
Зажигание — самая важная часть кластеризации. Все двигатели должны зажигаться сразу или с интервалом в доли секунды. Единственная безопасная и надежная система зажигания — это прямое зажигание с использованием стандартных воспламенителей. Это достигается путем параллельного соединения воспламенителей вместе, так что каждый двигатель запускается одновременно, а воспламенители не сгорают один за другим.
Необычные устройства двигателя следует тщательно разрабатывать. Если тяга не сбалансирована, или если зажигание не удается в каждом двигателе, ракета может сбиться с курса, что делает ее небезопасной.
Дополнительная информация (страницы 21-24 «Классической коллекции»)
Что такое многоступенчатая ракета?
Многоступенчатая ракета — это ракета, в которой используются два или более двигателей, которые зажигаются последовательно (один за другим), чтобы ракета двигалась выше и быстрее. На нижних и промежуточных ступенях всегда используются двигатели, у которых нет дыма задержки или слежения и нет заряда системы восстановления. Отсутствие заряда задержки позволяет следующему двигателю получить максимальную скорость от выгорания пороха.Эти двигатели называются ускорительными двигателями, и они имеют код нуля, где указывается заряд задержки (т. Е. C6-0).
В верхней заключительной ступени используется двигатель с системой задержки и сопровождения заряда и системы выброса заряда. Следует использовать двигатель с большой задержкой, так как ракета должна потерять скорость до активации системы восстановления. Это даст вам большую высоту и предотвратит повреждение системы восстановления.
Прежде чем пытаться построить многоступенчатую ракету, вы должны построить и запустить несколько одноступенчатых ракет, чтобы ознакомиться с соответствующими принципами.Надежность двухступенчатой ракеты всегда ниже, чем у одноступенчатой; чем больше добавляется ступеней, тем меньше надежность. Следовательно, требуется больше навыков строительства и полетов, поскольку модели ракет становятся более сложными.
Дополнительная информация (страницы 3-6 «Классической коллекции»)
Как мне подготовить свою многоступенчатую ракету к полету?
Большинство комплектов многоступенчатых ракетных моделей Estes поставляются с конкретными инструкциями, которым необходимо следовать. Однако ниже представлены общие многоступенчатые инструкции: * Примечание: нижняя часть двигателя — это конец, на котором расположено сопло.
Используйте целлофановую ленту, чтобы соединить верхнюю часть бустерного двигателя с нижней частью двигателя верхней ступени. При необходимости оберните малярной лентой заднюю часть двигателя верхней ступени и переднюю часть двигателя ступени наддува, чтобы фрикционная посадка вошла в опору двигателя. Надавите на верхнюю ступень так, чтобы она упиралась в блок цилиндров и плотно прилегала.
Бальзовые ласты не останутся на моей ракете, когда я их приклею. Как я могу их держать?
Чтобы ребра оставались на месте до высыхания клея:
A .Лучше всего использовать столярный клей для дерева. Этот клей высыхает быстрее, чем большинство других клеев.
В . Методы приклеивания ребер:
1. Для создания прочного соединения сначала нанесите тонкий слой клея на корневой край ребра и аккуратно нанесите его на поры и волокна древесины.
2. Повторите это для всех плавников.
3. К тому времени, когда вы закончите последнее ласты (1-2 минуты), первое ласт стало липким, если не почти сухим. Нанесите еще один тонкий слой на первый плавник.
4.Удерживая заднюю часть корневого края плавника в нужном положении на трубке корпуса, слегка надавите на него и наклоните корневой край плавника к корпусной трубке, пока весь край корня не соприкоснется. Удерживайте плавник в таком положении 10 секунд. Это постепенное прикрепление действует как ракель, вытесняющий воздух, застрявший в соединении. Любые невыдвинутые воздушные карманы ослабляют соединение.
5. Отпустите плавник, и вы убедитесь, что он надежно закреплен.
6. Лучше всего держать ракету вертикально, когда ребра сохнут.Поставьте ракету на нос (без носового конуса). Используйте тяжелые предметы, например книги, чтобы удерживать ракету в этом положении.
Чтобы узнать больше о ракетных моделях, посетите раздел Учителя и преподаватели. Там вы найдете множество образовательных ресурсов и публикаций!
Прототип будущей ракеты SpaceX Starship совершает короткий перелет на высоту 500 футов
Всего через два дня после возвращения первых космонавтов на Землю SpaceX успешно запустила прототип своей ракеты для дальнего космоса следующего поколения в южном Техасе, подняв аппарат на высоту 500 футов, а затем приземлив его обратно на Землю.Это самая большая тестовая версия массивного космического корабля, чтобы увидеть воздух.
Прототипом является космический корабль SpaceX Starship, который компания хочет построить для перевозки людей в глубокие миры космоса, такие как Луна и Марс. По данным SpaceX, окончательная версия космического корабля будет иметь высоту почти 400 футов и ширину 30 футов и будет способна отправлять более 100 тонн груза на низкую околоземную орбиту. Starship предназначен для полетов в космос на вершине гигантского ракетного ускорителя, известного как Super Heavy, и оба корабля будут оснащены новым мощным ракетным двигателем SpaceX под названием Raptor.
самая большая тестовая версия массивного космического корабля, чтобы увидеть воздух
Прототип, который летал сегодня, все еще далек от окончательной формы Starship. Только один двигатель Raptor, установленный на базе транспортного средства, поднимал его в воздух, тогда как окончательная версия Starship была разработана для установки шести основных двигателей Raptor. Starship также будет иметь носовую часть наверху, в то время как у этого прототипа был утяжеленный блок на голове для имитации массы.
Однако сегодняшний успех знаменует собой поворотный момент для SpaceX, которой в прошлом году не повезло с тестированием Starship.Перед этим испытанием четыре предыдущих прототипа SpaceX Starship либо взорвались, либо взорвались, либо взорвались, прежде чем фактически смогли взлететь. Это первый крупномасштабный прототип, который не только взлетел, но и пережил ранние испытания.
Сегодняшний полет, часто называемый «прыжком», предназначен для проверки управляемого взлета и посадки транспортного средства. Starship спроектирован так, чтобы совершать пропульсивные посадки в других мирах, используя свои бортовые двигатели, чтобы мягко опуститься на поверхность Луны или, возможно, однажды на Марс.Это метод, аналогичный тому, как SpaceX приземляет свои ракеты Falcon 9 после полета. Этот короткий прыжок показал, что аппарат, похожий по размеру и форме на Starship, может запускаться, а затем снова приземляться, по крайней мере, с небольшой высоты.
Сегодняшний успехзнаменует собой поворотный момент для SpaceX
SpaceX фактически управляла прототипом Starship раньше, хотя он сильно отличался от того, который летал сегодня. Чуть менее года назад компания отправила гораздо меньшую версию Starhip по прозвищу Starhopper на высоту 500 футов, прежде чем снова приземлиться.Этот автомобиль имел существенно другую форму, и генеральный директор Илон Маск сравнил его с водонапорной башней. Сегодняшний прототип Starship больше похож на зернохранилище.
Возможно, что этот прототип снова сможет летать после сегодняшнего дня. Однако SpaceX уже создала шестой прототип, и компания быстро разрабатывает новые автомобили для испытаний каждые несколько месяцев. В конце концов, SpaceX попытается выполнять полеты на высоте более 500 футов, и компания добавит больше оборудования к своим прототипам, в том числе больше двигателей Raptor.
Миллиардер Брэнсон собирается полететь в космос на борту ракетоплана Virgin Galactic
9 июля (Рейтер) — Спустя десятилетия после того, как он отполировал свою репутацию богатого смельчака в серии экспедиций на лодках и воздушных шарах, Ричард Брэнсон готов продвигать свою растущее предприятие в области астротуризма, достигнув последнего рубежа.
Virgin Galactic Holding Inc (SPCE.N) Брэнсона должна в воскресенье отправить пассажирский ракетный самолет компании VSS Unity в свой первый испытательный полет с экипажем на край космоса, среди шести человек — основатель британского миллиардера. привязать к поездке.
Сияющий белый космоплан будет нести двухфюзеляжный реактивный самолет-носитель VMS Eve (названный в честь матери Брэнсона) на высоту 50 000 футов, где Unity будет выпущен и взлетит с помощью ракетной мощности почти вертикальным набором высоты через внешнее пространство. край атмосферы Земли.
На пике своего полета на высоте примерно 55 миль (89 км) над пустыней Нью-Мексико, экипаж испытает несколько минут невесомости, прежде чем совершит планирующий спуск обратно на Землю.
Если все пойдет по плану, полет продлится около 90 минут и закончится там, где он начался — на взлетно-посадочной полосе в космодроме Америка недалеко от городка Истины или Последствия с метко названным названием.
Миссия Virgin Unity 22 знаменует 22-й испытательный полет космического корабля и четвертую миссию компании с экипажем за пределы атмосферы Земли.
Но он будет первым, на борту которого будет полный комплект космических путешественников — два пилота и четыре «специалиста по полетам», в том числе Брэнсон.
ВЕХИ И ПУБЛИКАЦИЯ
Хотя эта миссия рассматривается как потенциальная веха в превращении гражданских ракетных путешествий в массовое коммерческое предприятие, космические полеты остаются по своей сути опасными делами.
Более ранний прототип ракетного самолета Virgin Galactic потерпел крушение во время испытательного полета над пустыней Мохаве в Калифорнии в 2014 году, в результате чего один пилот погиб, а другой был серьезно ранен.
В случае успеха воскресный полет также даст Брэнсону право похвастаться победой над своим соперником Джеффом Безосом и его космической компанией Blue Origin в так называемой «космической гонке миллиардеров». В конце этого месяца Безос, основатель гиганта онлайн-торговли Amazon.com, должен полететь на борту суборбитального космического корабля Blue Origin New Shepard.
Официальная работа Брэнсона в его полете — «оценить опыт частного космонавта», и его наблюдения будут использованы, чтобы «улучшить путешествие для всех будущих клиентов-космонавтов», говорится в материалах для прессы Virgin.
Но Марко Касерес, старший космический аналитик консалтинговой фирмы Teal Group из Вирджинии, сказал, что поездка Брэнсона и Безоса была «своего рода рекламным ходом».
Сэр Ричард Брэнсон стоит в зале Нью-Йоркской фондовой биржи (NYSE) перед началом торгов Virgin Galactic (SPCE) в Нью-Йорке, США.S., 28 октября 2019 г. REUTERS / Brendan McDermid«Если они добьются успеха, к их предприятиям будут относиться более серьезно», — сказал Касерес. «В мире много мультимиллионеров, которые хотели бы отправиться в приключение, если они считают его относительно безопасным».
Virgin Galactic и Blue Origin вместе с SpaceX, миллиардером-предпринимателем Илоном Маском, лицом к лицу соревнуются в развивающемся бизнесе космического туризма, хотя у Маска есть большая фору.
Ранним утром в субботу во время обмена сообщениями в Твиттере с Брэнсоном Маск сказал, что примет участие в презентации, «чтобы пожелать вам всего наилучшего.«Не сразу было ясно, будет ли Маск присутствовать на стартовой площадке или присоединиться к сети.
SpaceX, которая планирует отправить свой первый полностью гражданский экипаж (без Маска) на орбиту в сентябре, уже запустила множество грузовых грузов и астронавтов. на Международную космическую станцию.
70-летний Брэнсон настаивает на том, что богатые потенциальные граждане-космонавты пользуются большим спросом на обходы, и что он не собирался пытаться отодвинуть на задний план Безоса.
«НЕ ГОНКА»
«Честно говоря, это не гонка», — сказал Брэнсон в интервью агентству Рейтер ранее на этой неделе.«Если это гонка, то это гонка за создание прекрасных космических кораблей, которые могут помочь гораздо большему количеству людей получить доступ к космосу. И я думаю, что это обе наши цели».
Два пилота космоплана, Дэйв Маккей и Майкл Масуччи, будут управлять зажиганием и отключением ракетного двигателя корабля, а также активировать «оперенный» хвостовой маневр корабля для входа в атмосферу.
Трое других специалистов миссии: Бет Мозес, главный инструктор по космонавтам компании; Ведущий инженер Virgin Galactic Колин Беннетт; и Сириша Бандла, вице-президент по исследованиям и связям с правительством.
Бренд Virgin, включая авиакомпанию Брэнсона и бывший лейбл звукозаписи, долгое время ассоциировался с безрассудными подвигами его яркого основателя. Брэнсон установил новый рекорд самого быстрого пересечения Атлантики на лодке в 1986 году, через год после того, как его первая попытка закончилась спасением вертолета Королевских ВВС, когда его судно перевернулось.
В 1987 году он совершил рекордное пересечение Атлантики на воздушном шаре, хотя его снова пришлось спасать с моря. Он побил как минимум два других рекорда скорости полета на воздушном шаре, но не смог выполнить ни одну из трех заявок на кругосветное путешествие на воздушном шаре.
Что касается воскресного рейса, Брэнсон сказал на этой неделе, что он взволнован, «и я действительно не думаю, что здесь есть чего бояться».
Предполагая, что миссия пройдет успешно, Virgin заявила, что планирует еще два испытательных полета космоплана перед началом коммерческой эксплуатации в следующем году.
Компания заявила, что получила более 600 бронирований рейсов по цене около 250 000 долларов за билет, но надеется в конечном итоге снизить стоимость каждого места до 40 000 долларов.
Репортаж Стива Гормана в Лос-Анджелесе; Дополнительные репортажи Кевина Фогарти в Вашингтоне и Шубхам Калиа; Под редакцией Дэниела Уоллиса и Уильяма Малларда
Наши стандарты: принципы доверия Thomson Reuters.