18.9. Полностью многоразовые многоцелевые авиационно-космические системы
В качестве «первой» ступени в полностью многоразовых многоцелевых авиационно-космических системах используются гиперзвуковые самолеты-носители. В качестве второй (возвращаемой) ступени используется многоразовый космический самолет.
В гиперзвуковых самолетах, используемых в качестве самолетов-носителей, как правило, имеются две группы двигателей:
- обычные турбореактивные двигатели, с помощью которых самолет взлетает и разгоняется до скорости, соответствующей примерно 3…3,5 М (М - число Маха);
- прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД), с помощью которых самолет может разгоняться до 6 М.
Необходимость в двух группах двигателей вызвана тем, что ПВРД могут запускаться только при большой начальной скорости набегающего потока воздуха (0,8 М и выше).
Имеются также проекты одноступенчатых полностью многоразовых космических ракетопланов. Однако стартовая масса их велика. Так по проекту РКК «Энергия» [39] для доставки полезной нагрузки 10 тонн на низкую орбиту стартовая масса такого ракетоплана составляет 1400 тонн. Он взлетает вертикально, а осуществляет посадку горизонтально.
18.10. Запуск малогабаритных космических аппаратов
Для запуска малогабаритных космических аппаратов, обладающих малой массой, использование отдельных РН нецелесообразно. Экономичнее всего запускать такие аппараты совместно с «большими и тяжелыми» аппаратами. Такой метод запуска еще называют «попутным».
Впервые такого рода запуски осуществлялись в рамках развития творчества студентов. Например, в 80-х и в 90-х годах 20-го века были запущены студенческие спутники Московского авиационного института, Куйбышевского авиационного института – КуАИ (впоследствии Самарского государственного аэрокосмического университета) и др. Такие спутники решали относительно простые задачи. В частности, спутник «Пион» КуАИ (руководитель проекта профессор Ю.Л.Тарасов) был неуправляемым, имел форму сферы и определенный баллистический коэффициент. Этот спутник запускался совместно с КА «Зенит» (ЦСКБ, г. Самара) и предназначался для исследования состояния разреженной атмосферы по результатам его торможения, которое оценивалось с помощью наземных радиолокационных средств.
В настоящее время, в связи с развитием элементной базы микроэлектроники, наблюдается тенденция минимизации массы и габаритов спутников с сохранением функциональных возможностей. В этой связи многие организации (в том числе и некоторые университеты) кооперируются с предприятиями ракетно-космической отрасли для попутного запуска своих спутников.
Рис. 18.14. МКА «Аист» и его установка на КА «Фотон».
В принципе, малогабаритные спутники можно запускать попутно практически со всеми «тяжелыми» спутниками, если у ракет-носителей имеется небольшой резерв массы по полезной нагрузке.
На рис. 18.14 и 18.15 показаны варианты установки студенческого малого космического аппарата научного назначения «Аист», совместной разработки СГАУ и «ЦСКБ-Прогресс» (г. Самара) на КА «Фотон» и в переходном отсеке ракеты-носителя.
Рис. 18.15. Установка малого космического аппарата «Аист» в переходном отсеке РН
Контрольные вопросы
1. Каким образом влияяют широта расположения космодрома и ограничения по азимутам пуска на потребную характеристическую скорость РН?
2. Расскажите об особенностях запуска КА на солнечно-синхронные орбиты.
3. Расскажите об особенности запуска КА на экваториальные орбиты.
4. Какие элементы РН требуют согласования с элементами технического и наземного стартовых комплексов?
5. Расскажите о морском старте. Преимущества и недостатки.
6. Приведите схемы стартов с самолета с примерами.
7. Приведите этапы методики оценки весовой эффективности РН при стартах с дирижабля и самолетов.
8. Как определяется потребная характеристическая скорость РН при воздушном старте?
9. Охарактеризуйте влияние воздушного старта и топлива на начальную массу и габариты РН при заданной массе полезной нагрузки.
10. Расскажите о полностью многоразовых многоцелевых авиационно-космических системах.
11. Расскажите о запусках малогабаритных КА в качестве попутных нагрузок РКН.