Обтекатель полезной нагрузки — это носовой конус , используемый для защиты полезной нагрузки космического корабля от воздействия динамического давления и аэродинамического нагрева во время запуска через атмосферу . Дополнительной функцией в некоторых полетах является поддержание чистоты окружающей среды для точных приборов. [1] После выхода за пределы атмосферы обтекатель сбрасывается, подвергая полезную нагрузку воздействию открытого космоса .
Стандартный обтекатель полезной нагрузки обычно представляет собой комбинацию конуса и цилиндра из-за аэродинамических соображений, хотя используются и другие специализированные обтекатели. Тип обтекателя, который разделяется на две половины при сбросе, называется обтекателем-ракушкой по аналогии с раздвоенной оболочкой моллюска . В некоторых случаях обтекатель может охватывать как полезную нагрузку, так и верхнюю ступень ракеты, например, на Atlas V [2] и Proton M [3] .
Если полезная нагрузка прикреплена как к основным конструкциям ускорителя , так и к обтекателю, на полезную нагрузку могут по-прежнему влиять изгибающие нагрузки обтекателя, а также инерционные нагрузки из-за вибраций, вызванных порывами ветра и тряской . [4]
В аэрокосмической промышленности усеченный конус — это обтекатель между двумя ступенями многоступенчатой ракеты (например, Сатурн-5 ), имеющий форму усеченного конуса (в геометрии — разновидность усеченного конуса ).
Обтекатели полезной нагрузки обычно либо сгорали в атмосфере, либо разрушались при ударе об океан, но SpaceX начала извлекать их в 2010-х годах с помощью программы восстановления обтекателей . 30 марта 2017 года SpaceX впервые в истории успешно извлекла обтекатель неповрежденным. [5] Во второй раз 25 июня 2019 года SpaceX удалось поймать обтекатель с запуска Falcon Heavy STP-2 . [6] После этого SpaceX начала повторно использовать свои обтекатели, которые производятся по цене 6 миллионов долларов США за орбитальный запуск; ее генеральный директор Илон Маск заявил, что извлечение обтекателей до того, как они коснутся морской воды, «облегчает восстановление». [7]
В то время как обычный обтекатель полезной нагрузки обычно сбрасывается с ракеты-носителя и возвращается в море, Rocket Lab 's Neutron Rocket предлагает использовать обтекатель, интегрированный в ракету. Этот прикрепленный обтекатель будет открываться во время разделения ступеней, чтобы освободить вторую ступень и полезную нагрузку, и снова закрываться после разделения ступеней, а затем возвращаться вместе с первой ступенью, когда она приземлится на Землю.
В некоторых случаях планируется отделение обтекателя после отсечки верхней ступени, а в других — отделение должно произойти до отсечки, но после того, как корабль преодолеет самую плотную часть атмосферы. Неотделение обтекателя в этих случаях может привести к тому, что корабль не сможет выйти на орбиту из-за дополнительной массы.
Адаптер стыковки Augmented Target Docking Adapter , который должен был использоваться для пилотируемой миссии Gemini 9A , был успешно выведен на орбиту с помощью Atlas SLV-3 в июне 1966 года. Но когда экипаж Gemini встретился с ним, они обнаружили, что обтекатель не раскрылся и не отделился, что сделало стыковку невозможной. Два стропа, которые следовало снять перед полетом, все еще были на месте. Было установлено, что причиной стала ошибка команды запуска.
В 90-х годах проблемы с обтекателем полезной нагрузки стали причиной многочисленных отказов ракеты-носителя Long March 2E . [8]
В 1999 году запуск спутника наблюдения Земли IKONOS-1 не удался из-за того, что обтекатель полезной нагрузки ракеты Athena II не раскрылся должным образом, что не позволило спутнику выйти на орбиту. [9]
24 февраля 2009 года спутник NASA Orbiting Carbon Observatory не смог выйти на орбиту после старта; агентство пришло к выводу, что обтекатель ракеты-носителя Taurus XL не отделился, в результате чего ракета-носитель сохранила слишком большую массу и впоследствии упала на Землю и приземлилась в Индийском океане недалеко от Антарктиды. [10] [11]
То же самое произошло с Naro-1 , первой ракетой-носителем Южной Кореи , запущенной 25 августа 2009 года . Во время запуска половина обтекателя полезной нагрузки не отделилась, и в результате ракета сбилась с курса. Спутник не вышел на стабильную орбиту. [12]
4 марта 2011 года запуск спутника NASA Glory не смог достичь орбиты после старта из-за отказа отделения обтекателя на ракете -носителе Orbital Sciences Taurus XL , в результате чего спутник оказался в Индийском океане. [13] Эта неудача стала второй подряд неудачей с обтекателем на ракете-носителе Orbital Sciences Taurus XL. [14] Впоследствии NASA приняло решение заменить ракету-носитель для замены Orbiting Carbon Observatory, OCO-2 , с Taurus на Delta II . [15]
31 августа 2017 года спутник ISRO IRNSS -1H не смог развернуться после того, как обтекатель полезной нагрузки ракеты PSLV-C39 не отделился. Из-за дополнительной массы ракета не смогла выйти на желаемую орбиту, несмотря на номинальные характеристики каждой ступени. Полезная нагрузка отделилась изнутри, но застряла внутри теплозащитного экрана (альтернативное название обтекателя). [16] [17]
Ракета Hyperbola-1 потерпела неудачу 3 августа 2021 года. На следующий день после запуска iSpace сообщила, что обтекатель полезной нагрузки не отделился должным образом, в результате чего единственный спутник не смог достичь своей предполагаемой орбиты. [18]
10 февраля 2022 года запуск Astra 3.3 не удался. Предполагается, что причиной стал отказ отделения обтекателя. [19]
_payload_fairing.JPG/1280px-Atlas_V_(411)_payload_fairing.JPG)
