Модульная ракета — это разновидность многоступенчатой ракеты , компоненты которой могут заменяться для различных миссий. Несколько таких ракет используют схожие концепции, такие как унифицированные модули, чтобы минимизировать затраты на производство, транспортировку и оптимизировать вспомогательную инфраструктуру для подготовки к полету.
Исследование Национальной пусковой системы (1991-1992) рассматривало будущие пусковые установки в модульном (кластерном) стиле. Эта концепция существовала с момента создания NASA .
Правительственная комиссия, «Комитет по оценке транспортных средств Saturn» (более известный как Комитет Сильверстайна ), собралась в 1959 году, чтобы рекомендовать конкретные направления, которые NASA могло бы использовать в существующей программе армейских ракет (Jupiter, Redstone, Sergeant). Совету по программе космических исследований NASA (1959-1963) было поручено разработать архитектуру запуска для новой серии ракет Saturn , названной Saturn C. Архитектура Saturn C состояла из пяти различных ступеней ( SI , S-II , S-III , S-IV и SV/ Centaur ), которые могли быть установлены вертикально для конкретных ракет, чтобы соответствовать различным требованиям NASA к полезной нагрузке и миссиям.
Эта работа привела к созданию ракет Saturn I , Saturn IB и Saturn V.
Система запуска одноразового использования Atlas V использует жидкотопливный ускоритель Common Core в качестве первой ступени. В большинстве конфигураций используется один CCB с навесными твердотопливными ракетными ускорителями . Предлагаемая конфигурация для более тяжелых грузов связывала вместе три CCB для первой ступени. Common Core Booster использует российский двигатель РД-180, сжигающий топливо RP-1 с жидким кислородом , создавая тягу 3,8 МН . Баки с жидким топливом используют конструкцию изосеток для прочности, заменяя предыдущие конструкции баков Atlas, которые были стабилизированы давлением. [1]
Длина ускорителя с общим сердечником составляет 89 футов (27 м), а диаметр — 12,5 футов (3,8 м). [2]
Семейство ракет-носителей Delta IV использовало жидкое топливо Common Booster Core в качестве первой ступени различных конфигураций ракет. В качестве первой ступени могли использоваться один или три модуля. В большинстве конфигураций используется один CBC с или без навесных SRB. Три CBC вместе образовывали первую ступень конфигурации Heavy. CBC использовал двигатель Rocketdyne RS-68 и сжигал жидкий водород с жидким кислородом, создавая тягу 2,9 меганьютона (650 000 фунтов силы ). [ необходима цитата ]
Универсальный ракетный модуль (УРМ) — это модульная жидкостная первая ступень одноразовой стартовой системы «Ангара» . В зависимости от конфигурации первая ступень может состоять из 1, 3, 5 или 8 УРМ. Каждый УРМ использует двигатель российского производства РД-191, работающий на топливе РП-1 с жидким кислородом и создающий тягу 1,92 МН . [3]
Ракета-носитель Falcon Heavy состоит из усиленного центрального ядра Falcon 9 Block 5 с двумя обычными ступенями ядра Falcon 9 Block 5 с аэродинамическими носовыми обтекателями, установленными сверху обоих, действующих как жидкотопливные ускорители. Каждое ядро питается девятью двигателями Merlin 1D , сжигающими ракетное керосиновое топливо с жидким кислородом, производящими почти 7,7 меганьютонов (1 700 000 фунтов силы ) тяги, и все три ядра вместе производят более 22 МН тяги. Первая конструкция Falcon Heavy включала уникальную возможность перекрестной подачи топлива, когда топливо и окислитель для питания большинства двигателей в центральном ядре подавались из двух боковых ядер, пока боковые ядра не станут почти пустыми и не будут готовы к первому разделению . [4] Однако из-за своей чрезвычайной сложности эта функция была отменена в 2015 году, оставив каждое из трех ядер сжигать свое собственное топливо. Более поздние оценки показали, что количество топлива, необходимое для посадки (повторного использования) каждого бокового ускорителя, уже близко к пределу, поэтому в действительности нет никаких преимуществ от перекрестной подачи.
Как и в случае с однорычажной ракетой Falcon 9, каждое ядро ускорителя Falcon Heavy может быть использовано повторно . [5] Испытательный полет Falcon Heavy продемонстрировал, что два боковых ускорителя приземлились одновременно вблизи места запуска, в то время как центральный ускоритель попытался приземлиться на беспилотный корабль автономного космопорта SpaceX , что привело к жесткой посадке вблизи корабля. Во время второй миссии все три ускорителя приземлились мягко. [6] Запуск Falcon Heavy, в ходе которого удалось восстановить все три основных ускорителя, имеет те же материальные затраты, что и Falcon 9, то есть верхнюю ступень и, возможно, обтекатель полезной нагрузки . Таким образом, разница в стоимости между запуском Falcon 9 и Falcon Heavy ограничена, в основном, дополнительным топливом и восстановлением трех вместо одного ядра ускорителя.