Космические ракетные комплексы

18.ГЛАВА 18 КОСМИЧЕСКИЕ РАКЕТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Josef. P. Loftus, NASA Космический центр им. Джонсона

Charles Teixeria, NASA Космический центр им. Джонсона

Перевел: Брилев А.Ю. (115 отд.)

18.1 Основы теории ракет-носителей

18.2 Процесс выбора КРК

18.8 Определение облика КА и условий внешней среды

Процесс выведения может внести существенные ограничения в конструкцию КА. Основными из таких ограничений являются энергетические возможности РН а также условия внешней среды и нагрузки, воздействующие на КА в процессе выведения. КРК включает в свой состав РН, состоящую из одной или более ступеней, и наземную инфраструктуру для подготовки и осуществления пуска. РН сообщает КА скорость, необходимую для выведения на орбиту, создает жесткие условия внешней среды и нагрузки на этапе выведения и в тоже время обеспечивает защиту КА. В конечном итоге, КРК обеспечивает выведение полезного груза (ПГ) на целевую орбиту с заданной высотой. В данной главе термин ПГ включает всю материальную часть, находящуюся выше интерфейса РН-КА за исключением головного обтекателя, которые обычно является частью РН. Таким образом, ПГ РН состоит из КА, установленного выше адаптера. Для Шаттла под ПГ обычно понимают КА, который либо самостоятельно либо с помощью специальных устройств отделается на орбите. При выполнении каждой миссии обычно Шаттл выводит оба вида ПГ.

В аэрокосмической промышленности обычно управление РН и КА производится различными организациями, при этом усиливается тенденция взаимосвязи интерфейсов. Этот подход был и во многих случаях останется успешным. Однако мы должны продолжать работы над тем, чтобы этот подход обеспечивал максимально эффективные технические и организационные решения. Например, традиционные интерфейсы могут оказаться непригодными по мере распространения новых поколений маневренных КА, со своими собственными инерциальными системами координат (оснащенных развитыми СУ). Эти космические платформы могли бы использоваться для управления КРК, заменяя аналогичные системы РН.

В течение последних 30 лет энергетические характеристики РН возросли во много раз, а надежность постепенно увеличилась с 0,85 до 0,95. Специалисты по планированию зачастую не учитывают тот факт, что надежность КРК и стоимость являются ключевыми моментами в успешной реализации миссии. Учитывая тот факт, что стоимость КА обычно превосходит стоимость РН, может оказаться значительно более выгодным потратить немного больше на КРК с целью увеличения надежности.

В этой главе мы обсудим фундаментальные физические аспекты РН и верхних ступеней с последующим обсуждением процесса выбора РН согласно информации, приведенной в таблице 18-1, и, в конце концов, перейдем к определению огибающих КА и условий эксплуатации.

18.1.  Основы теории РН

РН представляют собой уникальную форму транспортировки, поскольку являются единственными системами, которые обеспечивают постоянное ускорение. Следовательно, скорость является основной мерой характеристик РН. Способность достигать орбитальной скорости в значительной мере зависит от эффективности двигательной установки, веса носителя и сил сопротивления.

Таблица 18-1

Шаги при выборе КРК