Rakettelancering
Den raket er den første fase af en raket flugt. Mens raketudskydninger til lydende raketter eller fyrværkeri ikke kræver nogen særlig forberedelse, og at militære raketter med kort rækkevidde i det væsentlige er begrænset til præcis tilpasning, skal de i rumfart være forud for langvarige tests og beregninger. Dette er relateret til
- Aspekter af sikkerhed, fordi affyringsbiler til satellitter eller rumskibe har en meget stor affyringsmasse og meget eksplosive brændstoffer,
- de høje omkostninger ved nyttelasten , som jeg. A. er tabt,
- de endnu højere sikkerhedsforholdsregler ved bemandet rumfart .
Mindre detaljerede lanceringsforberedelser, men lignende kontrolteknologi kræver vidtgående missilvåben såsom mellem- og langtrækkende missiler - se der.
Princip for raketstart
Missiler arbejder på princippet om rekyl , dvs. H. ved udvisning af varme gasser, der dannes efter antændelse fra brændstoffet og oxidationsmidlet og undslipper under højt tryk gennem Laval-dysen i raketbasen. I modsætning til aerodynamiske missiler fungerer en raket uafhængigt af gasserne i jordens atmosfære , men påvirkes af deres modstand, når de trænger ind . Dette afhænger af hastigheden, raketformen og den stigende lufttæthed , dens virkning også på raketmassen.
En rakets stød skal være større end affyringsvægten; jo større forskel, jo hurtigere vinder raketten hastighed. Drivkraften afhænger af hastigheden af de udsendte drivgasser (normalt omkring 2 til 4,5 km / s) og deres gennemstrømning (masse pr. Gang). Den opnåelige forskel i hastighed for hvert rakettrin afhænger af logaritmen for raketets masseforhold (affyringsmasse til slutningen af ildmasse ) og udkastningshastigheden (se: Grundlæggende raketligning ).
Rakettelanceringer i rumrejser
Start forberedelser (forenklet)
En raket, der er velegnet til rumrejser, har tusinder af individuelle komponenter, hvis pålidelighed afhænger af , om succesen med en raketlancering er. Ud over de rent tekniske drivenheder og pumper fra raketmotoren, tankning af brændstof- og ilttanke, holdeanordningen på affyringsrampen osv. Er der adskillige radio- og måleinstrumenter , gyrostabilisering er nødvendig for nøjagtig kontrol og meget mere. Alle disse systemer skal overvåges, indtil de startes (og bagefter), så starten kan afbrydes, hvis de fejler. Nedtællingen , der begynder et par dage før starten og bliver mere og mere intens i de sidste par timer, bruges til dette formål .
De vigtigste delopgaver inden raketlanceringen og i nedtællingen er:
- Forhåndsberegning af det bedste lanceringsvindue - det vil sige den periode, hvor raketbasens rumlige position i forhold til den planlagte bane er energisk så gunstig som muligt (fx for banehældning og perigee , omfattende brug af jordens rotation ) . Det bliver endnu mere kompliceret med interplanetariske flyvninger: Her skal den gensidige position af jorden og planeten medtages i beregningen, tidspunktet på dagen, den mulige nærhed af månen eller andre himmellegemer osv. Hvis starten er forsinket et par dage, “det lukkede startvindue”.
- Vejrudsigt - afhængigt af typen af missil kan kraftigt skydække, nedbør, vind eller tordenvejr bringe en lancering i fare. For korte rumflyvninger skal vejrforholdene også være passende til retur- og landingstidspunktet .
- Justering af brændstof og andre forsyninger til de forventede start- og flyveforhold
- forsigtig transport af løfteraket til affyringsrampen
- Fastgørelse til holdeanordningen (startramme)
- Kontroller nyttelastkapslen og foretager alle forbindelser
- Start af nedtællingen: Kontinuerlig teknisk kontrol af alle raketdele, affyringsrampen osv.
- Kontrol af energi- og sikkerhedssystemer
- Start og løbende kontrol med tankning
- Løbende lækage- , vibrations- og temperaturtests af alle slags
- løbende gennemgang af radio-, telemetri- , måle- og navigationsinstrumenter
- muligvis fyldning af kapslen med følsomt eller letfordærveligt materiale (testmaterialer, levende væsener)
- Om nødvendigt indrejse fra rumfarerne og start af deres kontrol
- Kørsel af raketenheder (pumper osv.) Og hjælpeenheder
- Sving væk holderenheden væk
- Start af vandforsyningen til lydabsorptionssystemet, som forhindrer beskadigelse af raketudskydningspladen og raketten fra lyden fra raketmotorer
- Tænding og afsluttende kontrol af raketmotorer (trykregulering)
Startsekvens
Forbrændingstiden for de enkelte raketfaser, der bruges i rumrejser, er få minutter. I begyndelsen øges den aerodynamiske belastning på raketstrukturen med stigende hastighed. Det punkt, hvor denne belastning er maksimal, er Max Q kaldes. Efterhånden som flyvningen skrider frem, falder den aerodynamiske belastning igen, fordi lufttrykket i de højere lag af atmosfæren falder.
Af denne grund starter raketter først lodret opad og skifter derefter gradvist til en vandret flyvning. At nå den nødvendige vandrette hastighed på omkring 7,8 km / s for en lav bane udgør langt den største andel af energibehovet. En flyvning ud i rummet på en suborbital bane kan opnås med betydeligt mindre indsats.
En typisk tre-trins raket bruger det første trin primært til at vinde højde, så den kan komme i tyndere lag af luft relativt hurtigt. Samtidig reduceres en stor del af tyngdekraftstabene i denne fase . Imidlertid er hastigheden allerede bygget op til kredsløbet med den kontinuerlige vipning i vandret retning. Når den første fase brænder ud, er raketten så høj, at luftmodstand næsten ikke er relevant. Anden fase accelererer derefter den resterende og betydeligt lettere raket næsten til den nødvendige orbitale hastighed. Dette opnås derefter med tredje fase; dog kan det sidste trin ofte antændes flere gange for at være i stand til at foretage yderligere korrektioner i kredsløbet.
Hvis den endelige hastighed er over 7,8 km / s, bevæger satellitten sig længere væk fra jorden på en elliptisk bane, indtil den når sin højere apoge på den modsatte side . Selv med et overskud på 1% (hvilket var en almindelig tolerance i begyndelsen af rumfart) er apogen ca. 300 km højere end indgangen til kredsløb.
For at nå et andet himmellegeme kræves mindst den anden kosmiske hastighed ( v 2 ), som er 200 km over jorden ved ca. 11 km / s.
For baner med en svag hældning til ækvator er det fordelagtigt, hvis raketudskydningen finder sted så tæt som muligt på ækvator og i østlig retning, for da er hastighedsfordelen på grund af jordens rotation størst ved 465 m / s og den Eötvös virkning resulterer i en fordel ved tyngdekraften.
Fordel ved trinmissiler
Endelige hastigheder på godt over 4 km / s pr. Etape er vanskelige at opnå med konventionelle brændstoffer , men disse hastigheder kan tilføjes med sceneraketter . Her sidder det andet trin oven på det første og illustrerer dets nyttelast efter udbrændingen af det nederste trin og udgravningen, accelerationen fortsætter under flyvning med en signifikant lavere total masse. Tilsvarende kan en tredje fase repræsentere nyttelasten for den anden fase. I sjældne tilfælde kan en fjerde fase endda bruges.
Den øverste raketfase bærer nyttelasten - jordens satellit (er), der skal sendes , den interplanetariske rumsonde eller kapslen med besætningen. Når nyttelasten har nået sin planlagte endelige hastighed, adskilles den fra raketfasen; bagefter flyver begge på næsten identiske baner, men den udbrændte raketskal bremses mere af partiklerne i den høje atmosfære end nyttelasten udstyret med sin egen motor, så den kommer i en lavere bane og "overhaler" sidstnævnte fra nedenunder og efter et stykke tid i den nederste atmosfære forsvinder. Kredsløb om nyttelast på den anden side er netop målt (se bestemme kredsløbet og parkering kredsløb), og - hvis den har kontrol raketter - den bringes nøjagtigt til den planlagte bane eller på en overgang sti til en anden himmellegeme gennem målrettet lille bane manøvrer .
For information om de materielle og tekniske processer, der er involveret i design, konstruktion og drift af raketter, se raketteknologi .
Statistikker
Siden begyndelsen af det 21. århundrede har omkring 55–115 raketudskydninger fundet sted årligt for at bringe nyttelast i en stabil bane eller derover. I 2020 var 104 af i alt 114 startforsøg vellykkede. Under den kolde krig var antallet af disse raketlanceringer højere.
Se også
Individuelle beviser
- ^ Ed Kyle: Verdensomspændende Orbital Launch Resume efter år. I: Space Launch Report. 31. december 2019, adgang til 19. januar 2020 .