Стартовая площадка — это надземное сооружение, с которого вертикально запускается ракета или космический аппарат с ракетным двигателем . [1] Термин стартовая площадка может использоваться для описания только центральной стартовой платформы ( мобильной пусковой платформы ) или всего комплекса ( стартового комплекса ). Весь комплекс будет включать стартовую установку или стартовую платформу для физической поддержки аппарата, служебную конструкцию с кабелепроводами и инфраструктуру, необходимую для обеспечения ракетного топлива , криогенных жидкостей, электроэнергии, связи, телеметрии , сборки ракеты, [ не проверено в теле ] обработки полезной нагрузки, [ не проверено в теле ] складских помещений для ракетного топлива и газов, оборудования, подъездных путей и дренажа .
Большинство стартовых площадок включают в себя фиксированные сервисные структуры, чтобы обеспечить одну или несколько платформ доступа для сборки, осмотра и обслуживания транспортного средства и обеспечить доступ к космическому кораблю, включая погрузку экипажа. Площадка может содержать конструкцию отклонения пламени , чтобы предотвратить повреждение транспортного средства или конструкций площадки интенсивным теплом выхлопа ракеты, а также может использоваться система подавления звука, распыляющая большое количество воды. Площадка также может быть защищена молниеотводами . Космодром обычно включает в себя многократные стартовые комплексы и другую вспомогательную инфраструктуру.
Стартовая площадка отличается от ракетного пускового комплекса (или ракетной шахты , или ракетного комплекса ), который также запускает ракету вертикально, но расположен под землей, чтобы помочь защитить ее от атак противника.
Стартовый комплекс для жидкотопливных ракет часто имеет обширное наземное вспомогательное оборудование , включая топливные баки и трубопроводы для заправки ракеты перед запуском. Криогенные топлива ( жидкий кислородный окислитель и жидкий водород или жидкое метановое топливо) необходимо постоянно пополнять (т. е. заменять выкипающие) во время последовательности запуска ( обратного отсчета ), пока корабль ожидает старта. Это становится особенно важным, поскольку сложные последовательности могут прерываться запланированными или незапланированными задержками для устранения проблем.
Большинство ракет необходимо поддерживать и удерживать в течение нескольких секунд после зажигания, пока двигатели набирают полную тягу . Обычно ракета удерживается на площадке с помощью прижимных рычагов или взрывных болтов , которые срабатывают, когда ракета стабилизируется и будет готова к полету, и в этот момент все соединения шлангокабелей с площадкой отсоединяются.
Предшественники современной ракетной техники, такие как фейерверки и ракетные пусковые установки, как правило, не требовали специальных стартовых площадок. Это было отчасти обусловлено их относительно портативными размерами, а также достаточностью их корпусов для выдерживания напряжений. Одна из первых площадок для жидкотопливной ракеты, которая позже будет названа Goddard Rocket Launching Site в честь серии пусковых испытаний Роберта Х. Годдарда , начавшихся в 1926 году, состояла из установки, расположенной на открытом поле в сельском Массачусетсе. Установка состояла из рамы с рядом линий бензина и жидкого кислорода, подающих в ракету.
Только в 1930-х годах ракеты стали достаточно большими по размеру и мощности, что потребовало специализированных пусковых установок. Verein für Raumschiffahrt в Германии получил разрешение после запроса на финансирование в 1930 году переехать с ферм на берлинскую пусковую площадку для ракет ( нем . Raketenflugplatz Berlin ), перепрофилированный склад боеприпасов. [2]
В 1932 году в Куммерсдорфе был построен испытательный стенд для ракет на жидком топливе , где впоследствии были разработаны ранние конструкции баллистических ракет серии Aggregat . Это место также стало местом первых жертв в разработке ракет, когда доктор Вамке и два его помощника погибли, а еще один помощник был ранен. Во время экспериментов со смешиванием 90% перекиси водорода и спирта перед сгоранием взорвался топливный бак . [3] : 35 [4] : 52–53
В мае 1937 года Дорнбергер и большая часть его сотрудников переехали в армейский исследовательский центр Пенемюнде на острове Узедом на побережье Балтийского моря, который предлагал гораздо больше места и секретности. Доктор Тиль и его сотрудники последовали за ним летом 1940 года. Испытательный стенд VI в Пеннемюнде был точной копией большого испытательного стенда Куммерсдорфа. [3] : 56, 60 [4] : 57 Именно на этом месте разрабатывалась ракета V-2 . Испытательный стенд VII был основным испытательным полигоном на аэродроме Пенемюнде и был способен проводить статические запуски ракетных двигателей с тягой до 200 тонн.
Стартовые площадки будут становиться все более сложными в течение следующих десятилетий во время и после космической гонки . Там, где большие объемы выхлопных газов выбрасываются во время испытания двигателя или запуска транспортного средства, может быть реализован дефлектор пламени для смягчения повреждения окружающей площадки и прямого выхлопа. Это особенно важно для многоразовых ракет-носителей для повышения эффективности запусков при минимизации времени, затрачиваемого на восстановление.
Строительство стартовой площадки начинается с выбора места, учитывая различные географические и логистические факторы. Часто бывает выгодно расположить стартовую площадку на побережье, особенно с океаном на востоке, чтобы использовать вращение Земли и увеличить удельный импульс запусков. Космические программы, такие как советская космическая программа или французская космическая программа без этой роскоши, могут использовать объекты за пределами своей основной территории, такие как космодром Байконур или Гвианский космический центр, для запуска. Такая ориентация также обеспечивает безопасные траектории, сводя к минимуму риски для населенных пунктов во время подъема. [5]
.jpg/1280px-Falcon_9_preparing_to_launch_DSCOVR_(16673054016).jpg)
Каждая стартовая площадка уникальна, но можно выделить несколько общих типов, исходя из способа, с помощью которого космический аппарат добирается до стартовой площадки. [ необходима цитата ]
Сервисная конструкция представляет собой стальной каркас или башню, возводимую на стартовой площадке для облегчения сборки и обслуживания.
Башня-пуповина обычно также включает в себя лифт , который обеспечивает доступ для обслуживания и экипажа. Непосредственно перед зажиганием двигателей ракеты все соединения между башней и кораблем разрываются, а мосты, по которым проходят эти соединения, часто быстро откидываются, чтобы предотвратить повреждение конструкции или транспортного средства. [ необходима цитата ]
Пламеотклонитель, пламеотклонитель или пламеотвод — это конструкция или устройство, предназначенные для перенаправления или рассеивания пламени, тепла и выхлопных газов, производимых ракетными двигателями или другими двигательными установками. [8] Величина тяги, создаваемая запуском ракеты, а также звук, который она производит во время старта, могут повредить стартовую площадку и служебную конструкцию , а также ракету-носитель. [9] Основная цель отклонителя — не допустить, чтобы пламя нанесло ущерб оборудованию, инфраструктуре или окружающей среде. Отклонители пламени можно найти на стартовых площадках ракет и испытательных стендах , где большие объемы выхлопных газов выбрасываются во время испытания двигателя или запуска ракеты.
Площадки для запуска больших ракет часто оснащаются системой подавления звука для поглощения или отклонения акустической энергии, генерируемой во время запуска ракеты. Поскольку выхлопные газы двигателя превышают скорость звука , они сталкиваются с окружающим воздухом и создаются ударные волны с уровнем шума, приближающимся к 200 дБ. Эта энергия может отражаться от поверхностей стартовой платформы и площадки и потенциально может привести к повреждению ракеты-носителя, полезной нагрузки и экипажа. Например, максимально допустимый общий уровень звуковой мощности (OASPL) для целостности полезной нагрузки составляет приблизительно 145 дБ. [10] Звук рассеивается огромными объемами воды, распределенными по стартовой площадке и стартовой платформе во время взлета. [11] [12]
Системы подавления звука на водной основе широко распространены на стартовых площадках. Они помогают снизить акустическую энергию, впрыскивая большое количество воды под стартовой площадкой в выхлопной шлейф и в область над площадкой. Пламеотклонители или пламегасители предназначены для отвода выхлопа ракеты от стартовой площадки, а также для перенаправления акустической энергии. [11] [13]
В ракетах, использующих жидкий водород в качестве источника топлива , системы сжигания водорода (HBOI), также известные как радиально-наружные воспламенители (ROFI), могут использоваться для предотвращения накопления свободного газообразного водорода (GH2) в кормовой части двигателя транспортного средства до запуска двигателя. Слишком большое количество избыточного водорода в кормовой части во время запуска двигателя может привести к возникновению взрывной волны избыточного давления , которая может повредить ракету-носитель и окружающие ее конструкции. [14]
Последовательность запуска Spacex включает в себя функцию удержания стартовой площадки, которая позволяет полностью зажечь двигатель и проверить системы перед стартом. После запуска двигателя первой ступени пусковая установка удерживается и не выпускается для полета до тех пор, пока не будет подтверждено, что все двигательные и транспортные системы работают нормально. Похожие системы удержания использовались на ракетах-носителях, таких как Saturn V [15] и Space Shuttle . Автоматическое безопасное отключение и выгрузка топлива происходят в случае обнаружения каких-либо ненормальных условий. [16] До даты запуска SpaceX иногда завершает цикл испытаний, завершающийся также статическим запуском двигателя первой ступени в течение трех с половиной секунд. [17] [18]
В этой статье используется текст из этого источника, который находится в общественном достоянии : «Hold-Down Arms and Tail Service Masts». NASA. Архивировано из оригинала 2 ноября 2016 г. Получено 24 июня 2017 г.проводит статический огневой тест — который обычно заканчивается 3,5-секундным запуском двигателя — перед каждым запуском, чтобы устранить проблемы с ракетой и наземными системами. Упражнение также помогает инженерам репетировать перед настоящим днем запуска.
