Rockets'daki "Rolls Royce" nasıl çıktı, okuduktan sonra da yorum yapabilirsiniz
Hepimizin bildiği gibi, uçakların ve otomobillerin kendi sınıflandırma formları vardır. Örneğin, dünyanın popüler beş nesil savaş uçağı bölümü, şu anda en yüksek seviye F22 tarafından temsil edilen beşinci nesil avcı uçağıdır. Aracın derecelendirme biçimi, HyperCar, SuperCar'dan sıradan aile arabalarına kadar performanstaki farka daha çok yansıyor, konfigürasyon yüksekten alçağa doğru.
Ancak roket derecelendirme söz konusu olduğunda, bu mesele muhtemelen o kadar basit değildir.
Teknolojinin gelişmesi ve piyasa ortamının değişmesi ile roketler, taşıma kapasitelerine göre süper ağır, ağır, büyük, orta-hafif vb. Olarak ikiye ayrılacak olsa da, Fırlatma araçlarının geliştirilmesi sadece süper ağırlığa yönelik bir trend değil . Bir roketin değerlendirilmesiyle ilgili çok fazla unsur olduğu için, mevcut sınıflandırma şemalarının bazıları odaklanılacak ve yazarın kendi öznel yargısını içeren durumlar olacaktır.
Bugün Dünyada Yaygın Roketler
Roketlerin yüksek karmaşıklığını hesaba katarak, roket derecelendirmesine dahil olan yalnızca birkaç öğeyi listeliyoruz Son derecelendirme sonucuna gelince, lütfen fikrinizi alın.
güvenilirlik
Bence, Güvenilirlik, bir roketin değerlendirilmesinde en önemli faktördür . Bir roket fırlatma hatası, bırakın insanlı bir görevde ortaya çıkacak büyük felaketi, bir uydu fırlatma olsa bile, neden olduğu kayıplar katlanılmaz. Bir uydunun üretim döngüsü yaklaşık olarak İki yıl Çevresinde, yüksek maliyet ve zaman maliyeti dikkate alındığında, bir arızanın neden olduğu kayıp hesaplanamaz.
Teknik açıdan, roketin karmaşıklığı herkes için açıktır. Çin'in Long March 2F'sine benzer bir roket geliştirmek için sıfırdan en az 8 yıl uzakta. Motorlar, yakıt tankları, elektronik ekipmanlar, iletişim cihazları, sarsılma önleme yeteneği, aerodinamik vb. Açısından herhangi bir adımda yanlış roket tamamen yararsız olacaktır.
Çok doğrudan bir örnek SpaceX'in geçen yılki CRS-7 görevidir. Roket, kalkıştan 2 dakika 19 saniye sonra havada patladı. Bu başarısızlığın nedeni, yakıt tankının ikinci bölümündeki küçük bir yüksek basınçlı helyum tankının desteğinin, roket maksimum dinamik basınca uçtuğunda kırılması ve yakıt tankına çarptıktan sonra tüm yüksek basınçlı helyum tankının parçalanmasına neden olmasıydı. Bu kadar büyük bir basınca dayanamadığı zaman bir patlama meydana gelir.
İki sarı helyum tankını birbirine bağlayan küçük dirsek kırıldı ve helyum tankı yakıt deposunu kırdı.
Bu olaydan bir roketin güvenilirliğinin ne kadar önemli olduğunu görebiliriz. İki uzay mekiği Columbia ve Challenger'ın kazalarının, insanların gözden kaçırabilecekleri küçük sorunlardan kaynaklandığından bahsetmiyorum bile. Bu nedenle, roket için elde edilmesi en zor olan güvenilirlik olabilir ve aynı zamanda en büyük zorluktur.
Bu şekilde, insanlar doğal olarak güvenilirliği roket sınıflandırmasının önemli bir göstergesi olarak düşünürler, ancak sorun basit olmaktan uzaktır.
Örneğin, insanları aya gönderen Saturn V süper roketi, en yüksek taşıma kapasitesini korumaya ek olarak, 13 görev başarılı oldu (Apollo 6 görevi planlandığı gibi tam olarak yerine getirmese de, kısmi bir başarı olarak kabul edildi. ). Ancak bu tür bir roket, neredeyse mükemmel bir fırlatma başarı oranıyla roket şampiyonunun tahtına terfi edebilir mi? Bir başka örnek de bugün güvenilirliğin kralı Cosmic God 5, 67 görevin tümü başarılıydı , Ancak herhangi bir insanlı görev gerçekleştirmedi ve yük kapasitesi Satürn V ile karşılaştırılamaz.
Cosmic God 5 fırlatma sahnesi
Çin'in Long March 2F'si de 13 görevin hepsinde başarılı oldu ve birçok insanlı görev yapıldı, ancak yük ve itme gücü açısından Evren 5 ve Satürn 5 kadar iyi değiller. Böylece anlaşmazlık yeniden ortaya çıkıyor!
Roket motoru
İnsanlar arabalardan bahsettiğinde, güç her zaman önlenemeyecek bir konudur ve roketler istisna değildir. İnsanlar roketler hakkında konuştuklarında, önce roketin çekirdeğinden, yani motorunun performansından bahsedecekler.
Roket motoru test çalıştırması
Roket motorlarıyla ilgili olarak, İtme-ağırlık oranı Bu bir göstergedir ve ne kadar yüksekse o kadar iyidir, tıpkı arabalarda olduğu gibi güçlü beygir gücü çıkışı ve hafif gövde peşinde koşar.
Roket motoru aynıdır.SpaceX Merlin'i piyasaya sürmeden önce, Rusya'nın NK-33'ü 30 yıldan fazla bir süredir güç-ağırlık oranının zirvesindeydi.Bu dönemde, tanınmış motorlar 1970'lerin başında üretilen NK-33 kadar iyi değildi.
Öyleyse soru şu ki, uzay mekiğinin RS-25'inin ve Atlas V'in RD-180'inin NK-33 kadar iyi olmadığını düşünüyor muyuz? Yoksa SpaceX'in Merlin 1D'si bugünün en iyisi mi olmalı?
Tanınmış motorların ağırlık / ağırlık oranı
Roket motorları ile ilgili bir başka gösterge de göz ardı edilemez, yani Spesifik dürtü , Kısaca Yakıt verimliliği . Şu anda Merlin 1D'nin gücünün çok zayıf olduğunu göreceksiniz. Şimdilik, roket motoru endüstrisinde Ferrari olarak bilinen "RS-25D" nin (uzay mekiği ana motoru) ultra yüksek verimliliğiyle karşılaştırmaya gerek yok Merlin 1D'nin kendine özgü dürtüsü, 1990'ların sonunda Çin'de üretilen Long March 2F ana motoruyla kıyaslanamaz. Dahası, Merlin 1D uçuş sırasında patladı, bu nedenle güvenilirliği hakkında bazı şüpheler var.
İyi bilinen motorların deniz seviyesinde özel dürtü karşılaştırması
yeniden kullanmak
Son zamanlarda yayınlanan birçok makale, yıkıcı bir teknolojik ilerleme olduğuna inanarak roketlerin yeniden kullanılabilirliğinden övgüyle bahsetti. Bu yüzden SpaceX'in Falcon 9 ve ITS'sine saygı duyuyorum. Aslında, Roketlerin gelişim yasalarını bilen birçok kişi bu görüşe mutlaka katılmıyor.
Uzay mekiği, tekrarlanabilir fırlatma sisteminin temsilcisi olmalıdır. . Uzay mekiğindeki harici yakıt deposu dışında, diğer tüm parçalar geri dönüştürülebilir.
Uzay mekiği inişi
Ancak, uzay mekiği 30 yılda 133 görev gerçekleştirildi Ancak yüksek fiyatı NASA için her zaman bir gönül yarası olmuştur.
Her şeyden önce, denizde iki büyük katı yakıt iticisinin geri kazanılması büyük bir proje.
İkinci olarak, kalkış ve Dünya'ya dönüş sırasında yüksek sıcaklıkları ve basınçları deneyimledikten sonra, uzay mekiğinin elden geçirilmesi, yenilenmesi ve test edilmesi bir başka büyük meblağdır. Bu nedenle, tekrarlanan kullanımdan sonra, verimlilik tek kullanımlık roketler kadar iyi değildir.Bu nedenle ABD Hava Kuvvetleri, ABD için daha güvenilir ve ekonomik olmayı taahhüt eden EELV projesini (Geliştirilmiş Tek Kullanımlık Fırlatma Sistemi) 1990'larda piyasaya sürdü. Devlet hizmet veriyor.
Birçok ülkenin uzay ajansları yeniden kullanılabilir roket yapma kabiliyetine sahip olsalar da, Güvenilirlik ve ekonomi, tek kullanımlık roketler kadar iyi değildir.
NASA, uzay mekiğinin katı yakıt itme gücünü kurtardı
Elbette yeniden kullanımın fiyat sorunu, düşük maliyetli fırlatma hizmetleri sunan ve ilk aşama roketlerini yeniden kullanabilen SpaceX ile çözülüyor. Ancak SpaceX, altı adet birinci aşama roketi başarıyla kurtarmış olsa da, bu roketleri kullanmaya başlamadı.
2016'nın dördüncü çeyreğinde ikinci el roket kullanmanın orijinal planı da Eylül'deki patlama nedeniyle ertelendi.SpaceX'in ilk kullanılmış Falcon 9 roketini önümüzdeki yılın ilk çeyreğinde fırlatması bekleniyor, ancak , Spesifik yenileme fiyatı net değil, tabii ki maliyetin çok pahalı olmayacağını umuyoruz.
Tabii ki SpaceX planındaki ITS roketinin ilk bölümü gibi, yere inip doğrudan yakıt ikmali yapıldıktan hemen sonra kullanılabilir.Bu şekilde, maliyet kesinlikle büyük ölçüde azalacak ve yenileme ve test maliyeti kesinlikle yeniden kullanılabilir olacaktır. Rockets daha çok aranıyor. Ancak şimdiye kadar benzer ürünlerin ortaya çıktığını görmedik.
Falcon 9'un yeni görünümü
İyileştikten sonra Falcon 9
ve bu yüzden, Yeniden kullanım, bir roketin gücünü ölçmez Ekonomik ve güvenilirlik sorunları, insanların yeniden kullanılabilir roketler hakkındaki şüpheleri her zaman olmuştur. .
Başka bir açıdan, yeniden kullanılan roketin büyük avantajları varsa, o zaman NASA neden uzay mekiği projesini yapmaya devam etmiyor?
Eski ve yeni
Rockets ile ilgili sorun, en son şeyin en iyisi olmamasıdır. . Bu nedenle, insanları Uluslararası Uzay İstasyonuna taşıyabilecek tek roketin yarım asırdan fazla geçmişe sahip bir Soyuz-FG roketi (Soyuz-FG) olduğunu görebiliyoruz. Soyuz-FG'nin ilk lansmanı 2001 yılında yapılmış olmasına rağmen, roket motorları da dahil olmak üzere üzerindeki ekipmanların çoğu 1960'ların ürünleriydi.
Aynı şekilde Space God 5 yeni bir roket değil RD-180 roket motoru 1998 ürünüdür. Fransız Aliana 5 ayrıca 1996 roket motoru kullanıyor.
Dolayısıyla bugün dünyadaki ana akım roketlere dikkatle bakarsak, kullandıkları motorların ve yakıt tanklarının hepsinin geçen yüzyılın ürünleri olduğunu görürüz.
Cosmos 5'te RD-180 motoru
İlk olarak 2018'de uçacak olan Uzay Fırlatma Sistemi bile gelişmiş bir uzay mekiği roket motoru kullanıyor ve yakıt deposu, her iki tarafta da itilen katı yakıtla geliştirilmiş bir uzay mekiğinin harici yakıt deposunu kullanıyor. Araç aynı zamanda uzay mekiği için geliştirilmiş bir katı yakıt tahrikidir.
Yukarıda karşılaştırdığımız motor verilerini hesaba katarsak, roket alanında en son olmadığını ancak iyi olduğunu göreceğiz. Sadece roketlerin çok karmaşık olduğunu söyleyebiliriz, bir roket tasarlarken ve üretirken dikkate alınması gereken çok fazla faktör var, roket üreticileri bile ancak gidebilir. Ürünlerinin güvenilirliğini ve fizibilitesini sağlamak için zaman testinden geçmiş bazı ürünleri seçin .
Bu yüzden ürünlerini sık sık yükseltmiyorlar.Küçük bir parçayı değiştirdikten sonra aşırı karmaşık rokete ne olacağını kimse bilmiyor mu?
Sıradaki kelimeler
Peki, ne tür bir roketin iyi ve ne tür bir roketin kötü olduğu hakkında nasıl yorum yapacağız? Kozmik Tanrı 5 kesinlikle kararlıdır, ancak insanları Mars'a gönderemez; Satürn 5 kesinlikle güçlüdür, ancak yüksek maliyeti onu yalnızca Soğuk Savaş sırasında kullanılabilir hale getirir; Falcon 9 kesinlikle yeni, ancak son iki yılda ortaya çıktı. ITS'nin kazası çok endişe verici; ITS kavramı kesinlikle şaşkına döndü, ancak abartılı parametreleri bilim adamlarını ikna edemedi.
ve bu yüzden, Kalbinizdeki en iyi roket hangisi? ?
