♾ 🚩 🏗️ ऑर्बिट में सिंगल स्टेज का सपना 🤳 ♋️ 👨‍👩‍👧‍👦

अंतरिक्ष में आसानी से पहुंचने के लिए ड्रीम विकल्पों में से एक सिंगल स्टेज टू ऑर्बिट (एसएसटीओ) है। सिद्धांत रूप में, हमेशा की तरह, सब कुछ सुंदर है - सुरुचिपूर्ण जहाज रनवे के साथ गति करते हैं, आकाश में उड़ते हैं, अंतरिक्ष की गति में तेजी लाते हैं, कक्षा में जाते हैं, पेलोड को उतारते हैं, धीमा करते हैं, और उसी रनवे पर चढ़ते हैं। वास्तव में, फिर से, हमेशा की तरह, विभिन्न समस्याएं, इसलिए सपने और प्रारंभिक डिजाइन के स्तर पर बहुत अधिक संवेदनशील, इस तथ्य के कारण था कि इस तरह के उपकरण अभी तक अंतरिक्ष यात्रियों के पूरे इतिहास में प्रवाहित नहीं हुए हैं। इस पोस्ट में मैं बात करना चाहूंगा कि ऐसा क्यों हुआ। और हम भी Orbiter में Skylon'e पर उड़ान भरेंगे।

आइए परिभाषाओं में चीजों को क्रम में रखें

सबसे पहले, यह कहा जाना चाहिए कि "वांछित एसएसटीओ" का अर्थ आमतौर पर "एसएसटीओ + पुन: प्रयोज्य" होता है। या "SSTO + पुन: प्रयोज्यता + पंख (हवाई जहाज टेक-ऑफ / लैंडिंग) + आस-पास की हवा से ऑक्सीडाइज़र।" तथ्य यह है कि एक एकल-चरण रॉकेट बनाना जो अब कक्षा में एक छोटा भार डाल देगा, विशेष रूप से मुश्किल नहीं होगा। अंतरिक्ष युग की भोर में भी, यह संभव था। टाइटन -2 आईसीबीएम का पहला चरण अंतरिक्ष में बहुत कम पेलोड लॉन्च कर सकता है, और एटलस आईसीबीएम संरचनात्मक रूप से "लगभग-एसएसटीओ" था। लेकिन एक बार के एकल-चरण लॉन्च वाहन के निर्माण का कोई मतलब नहीं है, क्योंकि यह बहुत ही तर्कहीन होगा। एकल-चरण रॉकेट का द्रव्यमान 100-150 टन होगा, और इस मामले में यह एक टन से अधिक नहीं होगा। वहीं, एक ही पीएन वाला दो चरणों वाला रॉकेट 50-70 टन में फिट होगा। ये Tsiolkovsky सूत्र की दिलचस्प विशेषताएं हैं।
इसलिए, विभिन्न SSTO परियोजनाओं में लगभग हमेशा पुन: प्रयोज्य निहित है। डिजाइनरों को कम परिचालन लागत से लाभ होने की उम्मीद थी जो एक चरण की अक्षमता पर खो गई थी। काफी बार, डिवाइस को पंख लगा दिया गया था, ताकि पंख की उठाने की शक्ति ने उड़ान में मदद की। इसके अलावा अक्सर काफी असामान्य इंजन डिवाइस पर खड़े थे, अपनी अनूठी विशेषताओं का उपयोग करते हुए, डिजाइनरों ने एक प्रभावी और लाभदायक माध्यम डिजाइन करने की उम्मीद की।

सिद्धांत की बिट

प्रत्येक समाधान के फायदे और नुकसान के संदर्भ में प्रस्तावित विभिन्न विचारों पर विचार करें।

पुन: प्रयोज्य

अकेले पुन: प्रयोज्य एक रामबाण नहीं है। वाहक की नई प्रतियों के निर्माण की लागत को कम करना जरूरी नहीं है कि अगली उड़ान के लिए उड़ान से लौटे वाहक को तैयार करने की लागतों की भरपाई हो। श्रृंखला के पदों में से एक "स्पेस में पहुंच को सुगम बनाना", स्पेस शटल कार्यक्रम के बारे में एक दुखद कहानी बताता है, जिसका आर्थिक अध्ययन गलत निकला।

पंख

अंतरिक्ष यान के लिए पंख भी दोधारी तलवार हैं। एक ओर, आप उनकी लिफ्ट का उपयोग कर सकते हैं और हवाई क्षेत्र पर एक नियंत्रित लैंडिंग कर सकते हैं। दूसरी ओर, पंखों का वायुमंडल के बाहर मृत वजन होता है (और वायुमंडल जो कि इसका समर्थन करने के लिए पर्याप्त घना होता है, निराशाजनक रूप से तेजी से समाप्त होता है), आपको डिवाइस के साथ उन्हें फैलाने और ब्रेक करने के लिए अतिरिक्त ईंधन खर्च करने की आवश्यकता है, और आपको पंखों के इन्सुलेशन पर आवश्यक द्रव्यमान खर्च करने की आवश्यकता है ताकि वे ब्रेकिंग के दौरान बाहर न जलाएं। वातावरण में। इसके अलावा, पंखों वाला वाहन एक खड़ी लॉन्च की गई मिसाइल की तुलना में अधिक कोमल प्रक्षेपवक्र के साथ गति देगा, जिससे अतिरिक्त नुकसान होगा।

वायुमंडलीय ऑक्सीजन का उपयोग

यह एक तार्किक विचार है - अगर हम उड़ान के दौरान वायुमंडल से इसे एकत्र कर सकते हैं तो हमें ऑक्सीकरण एजेंट क्यों ले जाना चाहिए? लेकिन वास्तविकता फिर से इसकी कीमत बना रही है। प्रत्येक जेट इंजन अपनी गति सीमा में प्रभावी है, यह एक उपकरण पर कई अलग-अलग इंजन लगाने के लिए तर्कहीन है। और महाकाव्य जटिलता के रूप में, एसआर -71 मल्टी-मोड इंजन स्पष्ट रूप से कहता है कि यह प्रौद्योगिकी के मौजूदा स्तर पर एक विकल्प नहीं है। आप अभी भी हवा को ठंडा कर सकते हैं (सीमा में - तरल ऑक्सीजन के लिए), लेकिन यहां नुकसान हैं। एक प्रशीतन इकाई सामग्री पर उच्च मांग रखती है, अंतरिक्ष में एक बड़े पैमाने पर बेकार है, वायुमंडल से नाइट्रोजन के साथ कुछ किया जाना चाहिए, और ठंडा करने के लिए भी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और इस ऊर्जा को किसी न किसी रूप में आपके साथ लिया जाना चाहिए।

कहानी

एटलस

ऐतिहासिक रूप से, एटलस ICBM धातु में लागू होने वाला पहला और एकमात्र लगभग SSTO बन गया। यह "डेढ़-चरण" योजना के अनुसार बनाया गया था, और उड़ान के दौरान दो साइड इंजन के साथ पूंछ के डिब्बे को गिरा दिया, शेष केंद्रीय एक पर उड़ान जारी रखी।

इस संस्करण में, लॉन्च वाहन 120 टन के प्रक्षेपण वजन के साथ लगभग 1,400 किलोग्राम की कक्षा में डाल सकता है। इसके बाद, ब्लॉकों में तेजी लाने ("सक्षम", "अगेना", "सेंटौर") को रॉकेट के शीर्ष पर रखा गया, जिससे पेलोड में वृद्धि हुई, लेकिन, निश्चित रूप से इसे एसएसटीओ कहने का अधिकार खो दिया।

जो उत्सुक है, उसी योजना के अनुसार, शनि-वी पर आधारित एक परियोजना थी । जाहिर तौर पर, यह इस तरह के "डाउनग्रेड" शनि V की कम पृथ्वी की कक्षा के लिए बहुत शक्तिशाली था। सैद्धांतिक रूप से, यह अभी भी पूंछ अनुभाग को बचाने के लिए संभव होगा, लेकिन ऐसा लगता है कि इस के कोई गंभीर अध्ययन नहीं थे।

Aerospaceplane

परियोजना , 1958 से 1963 तक विकसित हुई। यह विभिन्न इंजनों से सुसज्जित था, इंजन से वायुमंडलीय ऑक्सीजन के द्रवीकरण से एक बार परमाणु के माध्यम से। वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्रवीकरण के साथ संस्करण के लिए, निम्नलिखित योजना ने काम किया: वायुमंडलीय हवा ने हीट एक्सचेंजर्स में प्रवेश किया, जिसमें ईंधन - तरल हाइड्रोजन परिचालित किया गया। उन्होंने हवा से ऑक्सीजन निकाला, जिसे बाद में एक बफर टैंक में खिलाया गया, जिससे यह इंजन में चला गया। 1960 में, 12 किलोग्राम के थ्रस्ट के साथ एक प्रदर्शनकारी इंजन भी बनाया गया था, जिसने सफलतापूर्वक पांच मिनट तक काम किया। तकनीकी समाधानों की नवीनता के कारण, परियोजना को 1964 में चुपचाप बंद कर दिया गया था।

शटल विकल्प

स्पेस शटल के लॉन्च ने कई वैकल्पिक परियोजनाओं को जन्म दिया, जिसमें कई एसएसटीओ शामिल हैं।
क्रिसलर सर्व
स्रोत 1 , स्रोत 2
ऊर्ध्वाधर लॉन्च और लैंडिंग के साथ एक बहुत ही असामान्य दिखने वाला पुन: प्रयोज्य एसएसटीओ प्रोजेक्ट।

सकल वजन 2040 टन, निम्न पृथ्वी की कक्षा में एमओ 52.8 टन है

मार्टिन मारिएटा लैंगली SSTO
स्रोत

सकल वजन 1925 टन, IEO 29.5 टन पर पी.एन. यह हतप्रभ करने वाला है कि वे इतने सारे इंजन और अलग कहां हैं?

बोइंग लैंगले एसएसटीओ
स्रोत

1180 टन का हल्का संस्करण और 3438 टन का भारी संस्करण परियोजना में थे।

बोइंग लियो VTVL SSTO
स्रोत
ऊर्ध्वाधर टेक-ऑफ और लैंडिंग के साथ एक और अद्भुत इकाई। लॉन्चिंग और लैंडिंग साइट पांच किलोमीटर के व्यास के साथ विशेष कृत्रिम झीलें थीं।

विभिन्न संस्करणों में, शुरुआती वजन 5400 से 10300 टन है।

HOTOL

70 के दशक के विशालकाय के विजय की पृष्ठभूमि के खिलाफ, HOTOL परियोजना व्यावहारिक रूप से व्यवहार्य दिखती थी। अद्वितीय आरबी 545 इंजन के आसपास साने अंतरिक्ष यान का निर्माण किया गया था। इंजन के बारे में बहुत कम जानकारी है, किसी कारण से इसे वर्गीकृत किया गया है। लेकिन ऑपरेशन का सिद्धांत ज्ञात है, यह तरल हाइड्रोजन का उपयोग करके वायुमंडलीय हवा को उसमें से ऑक्सीजन की निकासी के साथ उपयोग करना हमारे लिए एक परिचित विचार है।
यह परियोजना 90 के दशक में बंद हो गई थी, जब यह स्पष्ट हो गया था कि इंजन की पीछे की स्थिति ने द्रव्यमान के केंद्र को स्थानांतरित कर दिया है, जिससे उड़ान स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए दबाव के अधिकतम केंद्र को दूर तक स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है। संक्षेप में, डिजाइन ने शुरू करने के लिए समझ बनाई, और ऐसा लगता है कि अधिक पैसा या इच्छा नहीं थी।

"सिवका" फ़ोकटिस्टोवा

हमने SSTO के बारे में भी सोचा। उदाहरण के लिए, इंजीनियर और कॉस्मोनॉट फेओकिस्तोव ने सिवका रॉकेट की परियोजना विकसित की, जिसका वजन लगभग डेढ़ हजार टन था। रॉकेट को लंबवत और लंबवत रूप से उतारना पड़ा।

एक्स-30

इस परियोजना में, उन्होंने एक नए प्रकार के इंजन का उपयोग करने का फैसला किया - एक हाइपरसोनिक रैमजेट। वातावरण के खिलाफ घर्षण के परिणामस्वरूप होने वाली गर्मी को आवरण के नीचे गर्मी वाहक द्वारा एकत्र किया जाना चाहिए और दहन कक्ष में भेजा जाना चाहिए। इस दृष्टिकोण ने 20 एम की गति उपलब्ध कराने का वादा किया, और यह पहले स्थान से बहुत दूर नहीं है। विभिन्न संस्करणों में, एक्स -30 को एक अल्ट्रा-फास्ट पैसेंजर एयरलाइनर या अंतरिक्ष यान वाहक के रूप में विकसित किया गया था। कुल द्रव्यमान 136 टन था। यह ईंधन के रूप में तरल और ठोस हाइड्रोजन (कीचड़) के मिश्रण का उपयोग करना चाहिए था। 1993 में, बजट में कटौती और तकनीकी चिंताओं के कारण डिजाइन को रोक दिया गया था (उदाहरण के लिए, कैसे एक डिवाइस जिसके पास केवल एक इंजन है जो हाइपरसोनिक गति से संचालन कर रहा है?)

डीसी एक्स

SSTO ऊर्ध्वाधर टेक-ऑफ और लैंडिंग तंत्र का प्रोटोटाइप (स्केल मॉडल)। 90 के दशक में सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया, पिछली परियोजनाओं की तरह, फंडिंग कटौती का शिकार हुआ। लैंडिंग के दौरान सफल उड़ानों और दुर्घटना के वीडियो हैं:

VentureStar

90 के दशक, ऊर्ध्वाधर टेक-ऑफ, क्षैतिज लैंडिंग। प्रोटोटाइप, बड़े पैमाने पर मॉडल X-33 , को 2001 में डिजाइन (तरल हाइड्रोजन के टैंक में माइक्रोक्रैक), स्थिरता और अतिरिक्त वजन के साथ समस्याओं और, फिर से, धन की कमी के कारण समस्याओं के कारण रोक दिया गया था।

ROTON

हेलीकाप्टर ब्लेड का उपयोग करते हुए एसएसटीओ। ब्लेड, जो कि अंत में जेट इंजन द्वारा संचालित थे, को टेक-ऑफ के दौरान मुख्य इंजन के रूप में उपयोग किया जाना था, लॉन्च के समय कंप्रेसर को संचालित करना और लैंडिंग के समय ऑटोरोटेशन द्वारा मशीन को धीमा करना। ब्लेड के साथ एक प्रोटोटाइप, बिना इंजन और थर्मल संरक्षण के, सफलतापूर्वक उड़ान भरी, लेकिन कंपनी 2001 में दिवालिया हो गई।

कुंभ राशि

"बड़े सरल सस्ते रॉकेट" की अवधारणा का कार्यान्वयन। एक चरण, डिजाइन के अनुसार, एक तिहाई तक आपातकालीन शुरुआत की अनुमति है। शुरुआती वजन 130 टन है, पेलोड 1 टन है, रॉकेट को यथासंभव सरल और सस्ता बनाया गया है - एक इंजन, विस्थापन फ़ीड, सिवाय इसके कि तरल हाइड्रोजन का उपयोग कुछ अवधारणा से बाहर है। डेवलपर ने COTS (वाणिज्यिक कक्षीय परिवहन प्रणाली) प्रतियोगिता के लिए आवेदन जमा किया, आवेदन का चयन नहीं किया गया, परियोजना को बंद कर दिया गया।

Skylon

संभवत: अभी एकमात्र जीवित परियोजना है। यह ब्रिटेन में, जाहिरा तौर पर HOTOL से संबंधित लोगों द्वारा विकसित किया जा रहा है, क्योंकि यह समान सिद्धांतों को वहन करता है - क्षैतिज लॉन्च और लैंडिंग, पंख, हवा से ठंडा ऑक्सीजन वाला इंजन।
2013 की गर्मियों में कंपनी की वेबसाइट से मिली जानकारी के अनुसार , उन्होंने ब्रिटिश सरकार से £ 60 मिलियन प्राप्त किए, और कक्षीय परिवहन प्रणाली का अध्ययन करने के लिए € 1 मिलियन के लिए ESA के साथ एक अनुबंध पर हस्ताक्षर किए। इंजन के हिस्सों का परीक्षण किया जाता है, इंजन का अभी तक पूरी तरह से परीक्षण नहीं किया गया है। तदनुसार, जब तक काम का प्रदर्शन नहीं किया जाता है (और कर्षण, ईंधन की खपत, आदि की गणना की गई विशेषताओं की पुष्टि की जाती है), किसी भी भविष्य की परियोजना के बारे में बात करना जल्दबाजी होगी। दुर्भाग्य से, विभिन्न एसएसटीओ परियोजनाओं के इतिहास का ज्ञान निराशावादी है।

स्पष्टीकरण के साथ इंजन। कंपनी की वेबसाइट से सामग्री।

ऑर्बिटर

आभासी दुनिया में, इसके विपरीत, सब कुछ अद्भुत है। विशेष रूप से, ऑर्बिटर के लिए स्काईलोन के साथ एक एडऑन है। हमें आवश्यकता होगी:

वैसे, वीके समूह ऑर्बिटर के उत्साही लोगों ने कार्यक्रम (एमएफडी के बिना, दुर्भाग्य से) का रुसीकरण किया। यदि आप चाहें, तो यहां लिंक है ।

यह सब सामग्री स्थापित करने के बाद, स्काईलोन C2 स्क्रिप्ट चलाएँ

हमारा काम कम पृथ्वी की कक्षा (200x200 किमी) और केप कैनेवरल पर एक नियंत्रित लैंडिंग दर्ज करना होगा। यह माना जाता है कि आप मेरे पिछले पदों से ऑर्बिटर से पहले से परिचित हैं।

हम कैब से दृश्य पर स्विच करते हैं, सभी तरह से ट्रिमर को सेट करते हैं, और इंजन (मानक बटन, न्यूम + ) को चालू करते हैं। स्काईलोन खुद को पट्टी से फाड़ नहीं पाएगा, इसके अंत में आपको नंबर 2 दबाकर टेक-ऑफ करने में मदद करने की आवश्यकता है। टेक-ऑफ के तुरंत बाद, हम लगभग 90 डिग्री घूमते हैं।

कार एक स्थिर पाठ्यक्रम रखती है, एक मोड़ के बाद नियंत्रण में कोई विशेष हस्तक्षेप की आवश्यकता नहीं होती है। एक स्थिर चढ़ाई के लिए ट्रिमर पर्याप्त है। जेट इंजन मोड में ईंधन लगभग 27 किमी की ऊँचाई और 5 एम की गति के लिए पर्याप्त है। जब ईंधन थोड़ा सा रहता है, तो F3 को "दूसरी स्काईलोन" - "स्काईलोन_क्रोमेटोड" पर स्विच करें। वहां मुख्य इंजन चालू करें।

आप "स्काईलोन सी 2" पर वापस जा सकते हैं और बाएं शिफ्ट - न्यूम 1 पर हवा का सेवन बंद कर सकते हैं, लेकिन यह विशुद्ध रूप से सुंदरता के लिए है। हम तब तक फैलाना जारी रखते हैं जब तक कि अपोसेंटर की ऊंचाई 200 किमी नहीं है। हम इंजन बंद कर देते हैं।

हम एपीसेंटर बिंदु की प्रतीक्षा कर रहे हैं, कक्षीय वेग के वेक्टर के साथ एक स्थिति लेते हुए, पेरिकेंटर को ऊपर उठाने के लिए एक आवेग दे रहे हैं।

हम कक्षा में हैं!
दुर्भाग्य से, आईएसएस में उड़ान भरने के लिए पर्याप्त ईंधन नहीं है, इसलिए हम संगीत चालू करते हैं और लैंडिंग की तैयारी शुरू करते हैं।

मैं कुछ समय बाद पूरी स्क्रीन में वीडियो देखने की सलाह देता हूं।

दुर्भाग्य से, Skylon_rocketmode जहाज के लिए, MFD कार्ड बेशर्मी से पड़ा है, इसलिए आपको Skylon C2 पर स्विच करने की आवश्यकता है। या बस यह जान लें कि पहली बारी से हमारे पास लैंडिंग के लिए पर्याप्त क्षैतिज पैंतरेबाज़ी है। प्रक्रिया मानक है - 17,000 किमी की दूरी पर हम तब तक धीमा कर देते हैं जब तक कि MFD Aerobrake 1000-2000 किमी की कमी नहीं दिखाता। सावधानी से ब्रेक लें, इंजन खाली स्किलीन के लिए बहुत शक्तिशाली हो गए हैं।

ओरिएंटेशन इंजन आम तौर पर केवल Skylon_rocketmode में काम करते हैं, इसलिए ~ 100 किमी तक हम अभिविन्यास का समर्थन करते हैं।

अब हमारा काम ट्रिमर को सेट करना है और सांप के साथ चलना है, लगभग 100 मीटर / सेकंड की वंश गति को बनाए रखना है, गति को बुझाने और ट्रैकिंग करना ताकि स्पेसपोर्ट से दूर न जाए। वर्चुअल स्काईलोन वातावरण में बहुत आज्ञाकारी रूप से व्यवहार करता है, मैंने डेवलपर को दो जहाजों के बीच स्विच करने की आवश्यकता को लगभग माफ कर दिया।

ध्यान दें कि कौन सा सांप एरोब्राक एमएफडी खींचता है।

पंख लैंडिंग को वास्तव में नियंत्रणीय बनाते हैं। ऊर्ध्वाधर गति, लैंडिंग बिंदु की दिशा, ऊंचाई और उड़ान की गति की निगरानी करना आवश्यक है। हम सांप के रूप में चलना जारी रखते हैं: