¿Qué es Vehículo de lanzamiento?

Un vehículo aeroespacial compuesto por cohetes de varias etapas. El propósito del vehículo de lanzamiento es enviar cargas útiles como satélites terrestres artificiales, naves espaciales tripuladas, estaciones aeroespaciales o sondas espaciales a una órbita predeterminada. El vehículo de lanzamiento se desarrolló sobre la base de misiles después de la Segunda Guerra Mundial.

El primer vehículo de lanzamiento en lanzar con éxito un satélite fue el vehículo de lanzamiento "Satélite" modificado por la Unión Soviética con misiles intercontinentales (ver Proyecto 1 "Satélite de Tierra Artificial"). En la década de 1980, la Unión Soviética, los Estados Unidos, Francia, Japón, China, el Reino Unido, la India y la Agencia Espacial Europea habían desarrollado con éxito más de 20 cohetes grandes, medianos y pequeños.

El más pequeño pesa solo 10,2 toneladas y tiene un empuje de 125 kN (aproximadamente 12,7 toneladas de fuerza), y solo puede enviar un satélite artificial de 1,48 kg a una órbita terrestre baja; el más grande pesa más de 2900 toneladas y tiene un empuje de 33,350 kN (3400 tonelada de fuerza), puede enviar más de 120 toneladas de carga a la órbita terrestre baja.

Los principales vehículos de lanzamiento son el vehículo de lanzamiento "Hércules", el vehículo de lanzamiento "Delta", el vehículo de lanzamiento "Saturno", el vehículo de lanzamiento "Vostok", el vehículo de lanzamiento "Cosmos", el vehículo de lanzamiento "Arian", el portador de número N cohete, cohete portador "Larga Marcha", etc.

Composición Elvehículo de lanzamiento generalmente consta de 2 a 4 etapas. Cada nivel incluye la estructura del cuerpo del cohete, el sistema de propulsión y el sistema de control de vuelo. La última etapa cuenta con una cabina de instrumentos, la cual está equipada con un sistema de guía y control, un sistema de telemetría y un sistema de seguridad en el sitio de lanzamiento, algunos componentes de estos sistemas se ubican en posiciones apropiadas en cada nivel. Entre las etapas está conectado por la inter-etapa. La carga útil está montada en la parte superior del compartimiento de instrumentos, con un carenado en el exterior.

Muchos cohetes portadores están empaquetados con cohetes impulsores en la periferia exterior de la primera etapa, también conocidos como cohetes de etapa cero. El cohete propulsor puede ser un cohete sólido o líquido, cuyo número se puede seleccionar de acuerdo con las necesidades de capacidad de carga.

El propulsor del vehículo de lanzamiento es principalmente un propulsor líquido de dos componentes. La primera y la segunda etapa utilizan oxígeno líquido y queroseno o tetróxido de dinitrógeno e hidracina mixta como propulsores.

El cohete de la etapa final utiliza propulsores de hidrógeno líquido y oxígeno líquido de alta energía. Los propulsores de un solo componente, como la hidracina anhidra, se utilizan a menudo en el sistema de propulsión auxiliar del cohete de etapa final.

La mayoría de los sistemas de guía de los vehículos de lanzamiento utilizan sistemas de guía autónomos totalmente inerciales. Los cohetes para vuelos interestelares también utilizan sistemas de navegación celeste y radionavegación. La mayoría de los instrumentos del sistema de guía están instalados en la cabina de instrumentos.

El carenado es una estructura de cáscara dura. Su función es proteger la carga útil durante la fase de vuelo de la atmósfera, y puede desecharse después de volar fuera de la atmósfera. El carenado se divide a menudo en dos mitades en la dirección longitudinal y la fuerza de separación se genera mediante un resorte o un cordón explosivo no contaminante.

El diámetro del carenado es generalmente igual al diámetro del cohete, y puede ser mayor que el diámetro del cohete cuando el tamaño de la carga útil es grande, formando una cabeza en forma de bulbo.

IndicadoresLos indicadores técnicos de un vehículo de lanzamiento incluyen capacidad de carga, precisión en órbita, adaptabilidad y confiabilidad del cohete a cargas útiles de diferentes pesos. La capacidad de carga se refiere al peso de la carga útil que el cohete puede enviar a una órbita predeterminada. Hay muchos tipos de órbitas de carga útil y la energía requerida también es diferente.

Por lo tanto, al marcar la capacidad de carga, es necesario distinguir entre órbitas bajas, órbitas síncronas con el sol, órbitas de transición de satélites geosincrónicos y órbitas de sondas planetarias. Otra forma de expresar la capacidad de carga es dar el peso de la carga útil cuando el cohete alcanza una determinada velocidad característica.

Existe cierta correspondencia entre varias órbitas y velocidades características. Por ejemplo, la velocidad característica requerida para enviar un satélite a una órbita circular a una altitud de 185 kilómetros es de 7,8 km / s, una órbita circular con una altitud de 1000 kilómetros requiere 8,3 km / s, una órbita de transición de un satélite geoestacionario requiere 10,25 km / s, y un sistema solar requiere de 12 a 20 kilómetros / segundo.

Procedimientos de vuelo Elvehículo de lanzamiento se lanza en un centro de lanzamiento espacial dedicado (ver el sitio de lanzamiento de la nave espacial). El cohete despega del suelo hasta entrar en la órbita final para pasar por las siguientes etapas de vuelo: Segmento de vuelo en la atmósfera: El cohete despega verticalmente desde la plataforma de lanzamiento y sigue volando verticalmente durante unos segundos después de dejar el suelo.

Durante el vuelo vertical, el cohete debe realizar un acimut automático con el objetivo de garantizar que el cohete vuele en el acimut prescrito. Luego transfiera al segmento de vuelo de ángulo cero de ataque.

El cohete debe cruzar la velocidad del sonido en la atmósfera Para reducir la fuerza aerodinámica y reducir el peso de la estructura, el ángulo de ataque del cohete debe ser cercano a cero. Segmento de vuelo del programa de velocidad angular constante: el cohete de la segunda etapa ya está volando fuera de la atmósfera densa, y el carenado se desprende en la última etapa del vuelo del cohete de la segunda etapa.

El cohete sigue el procedimiento de vuelo de energía mínima, es decir, inclina la cabeza a una velocidad angular constante.Al alcanzar la altura de la órbita de estacionamiento y la velocidad orbital correspondiente, el cohete entrará en la órbita de estacionamiento y se deslizará. Para una nave espacial en órbita baja, el cohete ha completado su misión en este momento y la nave espacial está separada del cohete.

Órbita de transición: para misiones de órbita alta o interplanetarias, el cohete de la etapa final debe funcionar nuevamente después de ingresar a la órbita de estacionamiento para acelerar la nave espacial a la velocidad de la órbita de transición o la velocidad de escape, y luego la nave espacial y el cohete se separan.

Características de diseño Las características de diseño delvehículo de lanzamiento son versatilidad, economía y pequeñas mejoras continuas. Esto es diferente a los grandes misiles. Los misiles a gran escala se desarrollan para satisfacer las necesidades militares, y el factor dominante es mantener el rendimiento técnico y las ventajas cuantitativas. Por lo tanto, el reemplazo de los misiles es relativamente rápido y se lanza un nuevo modelo casi cada 5 años.

El vehículo de lanzamiento debe desarrollarse en un entorno de competencia comercial. Como mercancía, debe ser versátil, capaz de adaptarse a los requisitos de peso y tamaño de varios satélites y poder enviar cargas útiles a múltiples órbitas. La economía también debería ser buena. Es decir, debe tener un buen rendimiento y un bajo costo de lanzamiento.

Los usuarios que solicitan un vehículo de lanzamiento generalmente tienen que pagar dos tarifas. Una es la tarifa de lanzamiento que se paga al fabricante del cohete y la otra es la prima del seguro que se paga a la compañía de seguros. La tarifa de lanzamiento representa el costo de producción y desarrollo del cohete, y la tarifa del seguro refleja la confiabilidad del cohete.

Los fabricantes de cohetes generalmente intentan utilizar tecnología madura y confiable tanto como sea posible, y continúan mejorando el rendimiento de sus cohetes a través de mejoras de pequeño riesgo. El vehículo de lanzamiento no requiere finalización y producción en masa como los misiles. Pero cada vez que se lanza, es posible introducir una pequeña tecnología nueva y hacer una pequeña mejora.

Este tipo de pequeña mejora no afecta la fiabilidad y no hay necesidad de pruebas de vuelo especiales. La acumulación de estas pequeñas mejoras puede dar lugar a cambios importantes en el programa, que pueden duplicar la capacidad de carga.

Desde la década de 1980, un vehículo de lanzamiento de un solo uso se ha enfrentado a la competencia de los transbordadores espaciales. Estos dos tipos de vehículos de reparto tienen sus propios puntos fuertes y se desarrollarán en el futuro.

El transbordador espacial está diseñado de acuerdo con los requisitos para transportar naves espaciales pesadas a órbita baja, y el transporte de naves espaciales de órbita baja es más ventajoso. Para la nave espacial de órbita síncrona, el transbordador espacial también lleva un portador de un solo uso para lanzar la nave espacial desde una órbita baja y entrar en la órbita de transición.

Esto puede provocar una disminución en la precisión de la órbita y la confiabilidad del lanzamiento. Se puede enviar un vehículo de lanzamiento de un solo uso a la órbita de transición al mismo tiempo que se lanza un satélite en órbita geoestacionaria, lo que es un poco más ventajoso que el transbordador espacial. La competencia entre estos dos vehículos promoverá la confiabilidad y la reducción de costos.