موشک های بالستیک و کروز

نقش بوسترهای سوخت جامد در آینده برنامه‌های فضایی

نقش بوسترهای سوخت جامد در آینده برنامه‌های فضایی

نویسنده فرهاد  همتی

اولین موتور هایی که در پرتابگرهای فضایی مورد استفاده قرار گرفتند از نوع سوخت مایع بودند جنگ سرد موجب رقابت فضایی بین شوروی و آمریکا شد هر طرف می کوشید تا زودتر از طرف مقابل برنامه‌های فضایی خود را پیش ببرد یکی از کلیدی‌ترین نیاز ها برای موفقیت پیشران های نیرومند بود در زمینه پیشرانه های سوخت مایع شوروی از آمریکا جلو افتاد این رقابت شامل مواردی چون قدرت اندازه و قیمت … موتور می شد بعد از فروپاشی شوروی هم این موضوع ادامه پیدا کرد حتی آمریکا دست به خرید موتور از روسیه برای نصب روی موشک های خود زد و جالب است که تا آماده شدن پرتابگرهای جدید آمریکا ادامه خواهد داشت آمریکا موتور RD 180 را برای نصب بروی موشک اتلس ۵ از روسیه خریداری کرد

آماده سازی موتور RD 180 برای نصب روی موشک اتلس ۵ این موشک از یک موتور آردی-۱۸۰ ساخت روسیه که سوخت آن نفت سفید و اکسیژن مایع می‌باشد برای تأمین نیروی مرحله اول استفاده می کند

پرتاب مدارگرد شناسایی مریخ در 12 آگوست 2005 ساعت 11:43 به وقت گرینویج در اولین استفاده از اتلس5 توسط ناسا. پیکربندی موشک 401می‌باشد.
امروزه موتور « ار. د-191» بهترین موتور سوخت مایع روسیه است
موتور « ار. د-191» اولین بار برای پرتاب موشک « سایوز — 2.1а» از پایگاه فضایی واستوچنی استفاده شد موتور « ار.د. 191» در کارخانه وارونژ ساخته می شود. زمان کار آن فقط 250 ثانیه است اما وظیفه سنگین و فوق العاده مهمی به آن محول شده است — رساندن بار به فضا. دمای محفظه احتراق آن به 3500 درجه می رسد. این دما بالاتر از دمای کوره های ذوب آهن است. با کمک پنج موتور از این نوع در مرحله اول، موشک حامل سنگین « آنگارا — آ-5» از زمین پرتاب می شود.
سوخت موتور موشک مخلوطی از اکسیژن — نفت سفید، شبیه سوخت موتور سیستم فضایی « انرگیا — بوران» است. ارتفاع آن 4 متر، وزن-2200 کیلو و قدرت رانش آن 212 تن است. تمام روند ساخت اتوماتیک است. از فناوری کوره های خلائی برای ساخت اجزاء دقیق استفاده می شود.
— موتور 11د55 — مدرن ترین ، مطمئن ترین و بهترین موتور از نظر فنی است که در مرحله سوم موشک حامل « سایوز»، « پروگرس» نصب شده است. با این موتور، تمام پرتاب های سرنشین دار انجام می شود. رانش موتور 30 تن است.

 

اما آمریکا بیکار ننشست وقتی دیدند در زمینه موتور سوخت مایع نمی توانند شوروی را پشت سر بگذارند به فکر موتور های جدید افتادند این جا بود که پای سوخت جامد به پرتابگرهای فضایی باز شد با تسلط آمریکا به فناوری سوخت جامد سخت موتور های بزرگ در دستور کار قرار گرفت موتور سوخت جامد خیلی ساده‌تر از موتور پیچیده سوخت مایع است طراحی آن بسیار آسان تر است و زودتر به نتیجه می رسد هزینه ساخت در بلند مدت کم می شود این موتور ها در زمان کم نیروی زیادی تولید می کنند نگهداری سوخت در آنها آسان تر است نگهداری هیروژن و اکسیژن مایع و سوخت های اسیدی دردسرساز است … البته اشکالاتی هم دارد از جمله کنترل این موتورها و خاموش کردن آنها مشکل است و چون حجم زیادی از سوخت در معرض آتش است در صورت ایجاد مشکل و نقص فنی می تواند بسیار خطر ناک باشد از این رو تست این موتورها خطرناک است این جا بود که سوخت جامد به کمک برنامه فضایی آمریکا آمد و به آن کمک کرد تا به موفقیت برسد این‌جا بود که شاهکار برنامه فضایی آمریکا یعنی شاتل فضایی متولد شد فقط به کمک بزرگترین موتور سوخت جامد جهان بود که شاتل فضایی می توانست از زمین بلند شود آمریکا تنها کشوری نبود که به این نتیجه رسیده بود فرانسه هم همین راه را رفت این کشور که نمی توانست با برنامه فضایی آمریکا و شوروی رقابت کند سوخت جامد را یک میانبر دید برنامه ای که نهایتاً به آریان ۵ ختم شد بسیاری فکر می کردند که سوخت جامد یک راه حل اضطراری و موقت است که پس از حل مشکل موتور سوخت مایع کنار گذاشته خواهد شد با بازنشسته شدن شاتل فضایی بسیاری گمان می کردند این پایان کار سوخت جامد است ولی سوخت جامد جای خودش را باز کرده بود اینجا به برسی چند طرح فضایی در حال اجرا در آمریکا و اروپا می‌پردازیم
اما پیش از آن مشخصات دو بوستر بزرگ سوخت جامد
SRBs

قوی ترین موشک سوخت جامدی بود که تا آن زمان پرواز کرده بود. هر یک حداکثر 13،800 kN (3،100،000 lbf) رانش تولید می کردند که تقریبا دو برابر قدرتمندترین موتور موشک سوخت مایع تک محفظه احتراق ساخت آمریکا تا آن روز  یعنی Rocketdyne F-1 قدرت داشتند. با مجموع جرمی حدود 1،180،000 کیلوگرم (2،600،000 پوند)، آنها بیش از نیمی از جرم پالت شاتل را در طول پرواز به وجود آوردند و بیش از ۷۵ در صد رانش کلی را ایجاد می کردند

SRBs
ارتفاع45.46 متر (149.16 فوت)
قطر3.71 متر (12.17 فوت)
توده ناخالص590،000 کیلوگرم (1،300،000 پوند)جزئیات رانش12،000 kN (2،800،000 lbf)
سوزاندن زمان127 ثانیه
سوختPBAN – APCP
این موشک سوخت جامد یک تکه نیست چون موشک بسیار بزرگ است در چهار قطعه جدا ساخته می شود سپس مونتاژ می شود

 بوستر سوخت جامد آریان ۵ در سه قسمت ساخته و سپس مونتاژ می
طول31.6 متر (104 فوت)
قطر3.06 متر (10.0 فوت)
جرم خالی33 تن (36 تن)
توده ناخالص273 تن
نام موتورP241
رانش7،080 kN (1،590،000 lbf )
زمان روشن بودن موتور140 ثانیه
سوختAP ، Al ، HTPB
تقویت کننده های آریان ۵ 1100 تن رانش را فراهم می کنند که تقریبا 92 درصد از کل رانش موشک است

هر EAP شامل یک پوشش فولادی است که سه قسمت پر از سوخت را به هم متصل می کند.بخش بالا با 23.5 تن رانش در Colleferro (ایتالیا) بارگیری می شود، در حالی که بخش های میانی و پایین در کارخانه تولید سوخت جامد (UPG) در Spaceport پر می شوند. بخش میانی ​​شامل 107.5 تن سوخت و بخش پایین شامل 107 تن سوخت است. اگرچه روکش تنها 8 میلی متر ضخامت دارد، می تواند در برابر فشار تا 64 بار مقاومت داشته باشند.

پس از ورود بخش بالايي از ايتاليا، تقويت کننده ها در فضاپيما جمع شده و سپس به مرحله اصلي وصل مي شوند. در پایه هر تقویت کننده، نازل 3/8 متر موشک سوخت جامد است.که می تواند باسیستم تغییر بردار رانش خود تا 7.3 درجه در اطراف حول محور خود تغییر مسیر دهد. قطر بیرونی نازل 3.1 میلی متر است
سوخت موشک دارای سه جزء اصلی است:

پرکلرات آمونیوم: اکسید کننده

پودر آلومینیوم: به عنوان گیرنده عمل می کند

پلی بوتادیان: اتصال دهنده و کاتالیزور

به صورت كلى موتورهاى سوخت جامد از چهار قسمت اصلى تشكيل مى شوند،:

۱) بدنه موتور (Casing)

۲) سوخت (Grain)

۳) آتشزنه (Igniter)
۴) نازل (Nozzle)
در موتورهاى سوخت جامد، بدنه موتور براى نگاه داشتن قسمت هاى مختلف موتور است، سوخت براى توليد نيروى پيشران، آتشزنه براى ايجاد جرقه و راه اندازى عمليات احتراق، و نازل قسمتى قيف مانند در انتهاى موتور است كه به گازهاى حاصل از احتراق جهت و سرعت مى دهد و باعث ايجاد نيروى تراست مى شود.

زمانى كه چاشنى مشتعل شد، سوخت شروع به احتراق مى كند و بر خلاف موتورهاى سوخت مايع قطع كردن جريان احتراق كار آسانى نيست. بنابراين، آهنگ سوختن سوخت و چگونگى كنترل نيروى تراست ايجاد شده، مبحثى اساسى براى مهندسان است كه بايد آن را در نظر داشته باشند.
سوخت هاى جامد امروزى، معمولاً از سوخت، اكسيد كننده، رزين و كاتاليزور تشكيل شده است. رزين هاى ،PBAN و HTPB دو رزين مصنوعى معمولى هستند كه در سوخت ها مورد استفاده قرار مى گيرند. پودرهاى برخى از فلزات به عنوان كاتاليزور براى كنترل فرآيند احتراق استفاده مى شود. معمول ترين اكسيد كننده به كار رفته در اين موتورها، آلومينيوم پركلرات است. گاز حاصل از موتور، شامل هيدروكلريك اسيد و آلومينيوم اكسيد است. اين گازها تاثيرات منفى برروى محيط زيست دارند. همچنين، در موشك هاى نظامى، موشك ردى از دود بر جاى مى گذارد كه از ماهواره ها قابل پى گيرى است. اين مشكلات محققان را بر آن داشته تا به سمت سوخت هايى مانند سوخت هاى آلى شامل نيتروژن بروند. ديگر موضوع مهم در سوخت ها، چگونگى سوختن آنها است. اغلب سوخت هاى جامد در هسته خود، حفره هايى دارند كه در آنجا عمليات احتراق صورت مى گيرد و با گذشت زمان ابعاد حفره ها بيشتر مى شود. اين حفره ها را محفظه احتراق نيز مى نامند. در شكلهای بالا، شماتيكى از موشك را ملاحظه مى فرماييد. نوع حفره ها، تاثير به سزايى در عملكرد موتور دارد. به عنوان مثال، در بوسترهاى شاتل، از سطح مقطع ستاره استفاده شده كه باعث بالا رفتن آهنگ تغيير سوخت در ابتداى احتراق مى شود. در ادامه با سوختن قسمت ستاره اى شكل سطح مقطع در حال احتراق كمتر شده و در نتيجه تراست كمتر مى شود.موتورهاى سوخت جامد در مقايسه با موتورهاى سوخت مايع نيروى تراست بيشترى توليد مى كنند. بوسترهاى شاتل فضايى كه تاكنون قوى ترين موتورهاى سوخت جامد ساخته شده هستند، توانايى توليد ۱۳ ميليون نيوتون نيرو را دارندموشك هاى سوخت جامد به صورت معمول داراى ضربه ويژه ۲۸۵ ثانيه يا ۲۶۰۰ نيوتون بر كيلوگرم بر ثانيه هستند، در حالى كه موتور سوخت مايع نفت سفيد و اكسيژن مايع داراى ضربه ويژه ۳۳۰ ثانيه يا ۳۲۰۰ نيوتون بر كيلوگرم بر ثانيه است.
مزايا و معايب
به طور كلى استفاده از سوخت جامد در موتور موشك هاى بالستيك داراى مزاياى مختلفى است كه اهم آنها در ذيل اشاره گرديده است:
۱) سوختهاى جامد داراى عمر طولانى براى استفاده هستند.

۲) اين سوخت ها چگالى بالايى دارند. بنابراين، با توجه به جرم معين سوخت، حجم كمترى اشغال كرده و نسبت به سوخت مايع، در موشك هاى كوچكتر قابل استفاده هستند.

۳) قابليت حمل و نقل، پياده سازى و ذخير هسازى راحتترى نسبت به سوخت مايع دارند.
۴) موشك هاى سوخت جامد از لحاظ خواص مكانيكى بسيار ساده هستند و اكثر قسمت هاى اين موش كها قابليت جابجايى با ايمنى بالا را دارند.
۵) به طور كلى فرآيند ساخت و تهيه سوخت جامد موتور موشك با كمترين تجهيزات فنى و با هزينه پايين تر امكان پذير است. در ادامه، به مهم ترين مشكلات و محدوديت استفاده از سوخت جامد در موشك هاى بالستيك اشاره مى كنيم:
۱) بروز خطا در حين عمليات ساخت و شك لدهى جبران ناپذير خواهد بود.
۲) دستيابى به عملكرد و بازدهى بالا در محدوده وسيعى از تغييرات درجه حرارت عملياتى سوخت جامد، با وجود دارا بودن خواص مكانيكى خوب آنها، بسيار مشكل است.
۳) قابليت قطع و مهار نيروى پيشران مشكل است. روش معمول براى انجام چنين كارى در موتور سوخت جامد، معكوس كردن جهت گازهاى خروجى با استفاده از دريچه هاى متحرك (همانند سيستم معكوس كننده نيروى پيشرانش در هواپيما جهت توقف بر روى باند) و تزريق مايع خاموش كننده آتش از انتهاى نازل به سمت محفظه احتراق است كه خود فرايندى پيچيده و زمان بر و تا حدودى داراى تاخير زمانى قابل ملاحظه براى اصلاح مسير توسط سيستم هدايت است.
۴) قابليت تغيير اندازه نيروى تراست در فاز بوست به عنوان پارامتر كنترلى در هدايت و تصحيح مسير موشك وجود ندارد. بنابراين استفاده از تغيير سمت بردار پيشران مهمترين پارامتر كنترلى در تصحيح مسير محسوب مى شود.

سیستم پرتاب فضایی ناسا
بسیاری فکر می کنند که فالکون هوی
بزرگترین موشک فضایی آمریکا است اما سیستم پرتاب فضایی ناسا
Space Launch System
که به اختصار SLS خوانده می شود بزرگترین موشک فضایی در دست ساخت آمریکا است
تصویر سمت راست نمای هنری موشک فالکون هوی و تصویر سمت چپ نمای هنری موشک جدید ناسا می باشد

ناسا با تجربه موفق شاتل و آریان ۵ دست به طراحی جدید زد ساخت نمونه های قویتر موتور شاتل و بوستر سوخت جامد آن و استفاده از طراحی شبیه به آریان ۵ در سال ۲۰۱۰، ناسا شروع به توسعه سیستم پرتاب فضایی کرد. این سیستم در صورت اِتمام به قدرتمندترین موشک در تاریخ تبدیل خواهد شد (حتی قوی‌تر از فالکون هوی). ناسا در حال تعمیر موتورهای RS-25 شاتل فضایی از کار افتاده است تا نیروی این موشک را تامین کند. در بیست و یکم فوریه ۲۰۱۸، این آژانس فضایی یکی از آن موتورها را آزمایش کرد و به میزان نیروی پیشران ۱۱۳ درصدی رسید! این بدان معناست که موتور تقویت شده RS-25 از محدودیت مطلق بازده گذر کرد؛ ناسا این موتور را چند دهه پیش با نیروی پیشران ۱۳ درصد ساخته بود.

بر اساس گزارش ناسا، کنترل کنندۀ پرواز RS-25 و یک جزء موتور پرینت سه بعدی هم مورد آزمایش قرار گرفت. محققان ناسا پس از آزمایش موفقیت‌آمیز گفتند: «هر آزمایش RS-25 سازمان ناسا را به بازگشت به کاوش‌های فضایی ژرف نزدیک و نزدیک‌تر می کند؛ مقاصدی نظیر ماه و مریخ می توانند در آینده به میزان بیشتری کاوش بشوند.

ی
بر اساس گزارش منتشر شده از سوی ناسا در آوریل ۲۰۱۷، این سازمان تا پایان سال تقریبا ۲۳ میلیارد دلار بر روی سیستم SLS هزینه خواهد کرد. فالکون هوی قابل استفاده است، ولی SLS این گونه نیست. این عامل بر هزینه‌های پرتاب آتی تاثیر خواهد گذاشت. ناسا برای حمایت از سیستم پرتاب SLS، در حال ایجاد تغییراتی در یک برج پرتاب است که برای موشک دیگری طراحی شده است.ساخت این برج تقریبا یک میلیارد دلار برای ناسا آب خورده است و شاید در آینده به بهبود بیشتری نیاز داشته باشد. شاید فقط برای یکبار مورد استفاده قرار بگیرد. لذا ناسا نیاز دارد برای پرتاب‌های بعدی در برج دیگری سرمایه‌گذاری کند. ناسا به طور پیوسته تاریخ پرتاب SLS را عقب انداخته است، اما اظهار امیدواری کرده که تا سال ۲۰۲۰ این عملیات را انجام دهد. ماه، مریخ و مقاصدی فراتر از آنها در دستور کار ناسا قرار دارد. البته شاید تاریخ پرتاب (۲۰۲۰ میلادی) هم بنا به دلایل بودجه تغییر کند. اما در صورتی که این پرتاب به انجام برسد، عصر تازه‌ای در پروازهای فضایی رقم خواهد خورد و جایگاه ناسا به عنوان یک شرکت هوافضای آینده تثبیت خواهد شد.
شرکت تولید کننده Boeing, United Launch Alliance, Northrop Grumman, Aerojet Rocketdyne
هزینه پروژه7 میلیارد دلار (تخمین 2014-18، 2014)، تا
35 میلیارد دلار (تا سال 2025، سال 2011)
ارتفاع 111.25 متر (365 فوت )،بلوک 2 بارقطر8.4 متر (27 فوت 7 اینچ)، مرحله اصلی
تعداد مراحل 2
ظرفیت به مدار  LEOبلوک 1 : 95 تن (209000 پوند)بلوک 2 : 130 تن (290،000 پوند)

به مدار  ماه
بلوک 1 : 26 تن (57000 پوند)
بلوک 1B : 37 ت (82000 پوند)
به مدار  فضای عمیق(deep)
بلوک 2 : 45 تن (99000 پوند)

دو بوستر سوخت جامد(بلوک 1، 1B)
No. boosters2 five-segment Solid Rocket Boosters
رانش3،600،000 lbf (16،000 kN)
رانش دوبپستر 7،200،000 lbf (32،000 kN)
ضربان اختصاصی(Specific impulse) 269 ثانیه (2.64 کیلومتر بر ثانیه ) (خلاء)
زمان کار کرد بوستر 126 ثانیه
نوع سوخت PBAN ، APCP

تصاویر و کلیپ تست بوستر سوخت جامد SLS

فیلمی از ازمایش یک موتور سوخت جامد بزرگ در اینجا میتوان دید

 

بوسترهاي سيستم SLS‌ مانند شاتل فضايي قابل استفاده مجدد هستند، اما قدرت آنها بسيار بيشتر است. طرح بهبود يافته از بوستر شاتل فضايي الگو گرفته شده است، اما برخلاف بوسترهاي شاتل كه از چهار بخش ساخته شده اند، بوستر سيستم SLS پنج بخشي است.

اين بخش ها شامل سوخت هستند كه از پركلرات مونيوم، پودر آلومينيوم، اكسيد آهن، يك پليمر مانند آکریلونیتریل (PBAN) يا پلي بوتادين داراي انتهاي هيدروكسيل (HTPB) و يك عامل پخت اپوكسي تشكيل شده اند.

نخستين بوستر با استفاده از روش هاي جديد توليد براي كاهش هزينه ها و افزايش سطح ايمني توسط محققان ناسا در مركز سيستم هاي فضايي ATK ساخته و آماده شده است.

محققان ناسا در یک تست زمینی، برای نخستین‌بار بزرگترین موتور موشک سوخت جامد جهان را مورد آزمایش قرار دادند.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، این آزمایش ساعت 15:30 به وقت گرینویچ روز چهارشنبه یازدهم مارس (بیستم اسفند) در تأسیسات اوربیتال ATK در یوتا انجام شد و طبق برنامه‌ریزی، موتور موشک سوخت جامد به مدت دو دقیقه روشن شد.

این موتور موشک، نسخه پیشرفته و قدرتمندتر از موشک‌های سوخت جامدی است که برای انتقال شاتل فضایی مورد استفاده قرار می‌گرفتند.

اصلی‌ترین تغییر در نسخه جدید موشک سوخت جامد، افزودن یک قطعه جدید است که باعث افزایش 25 درصدی نیروی محرکه برای کارآیی بالاتر می‌شود. با افزودن قطعه جدید، طول موتور به 54 متر افزایش پیدا کرد.

برای آزمایش روز چهارشنبه موسوم به QM-1 که بر روی زمین انجام شد، موتور پنج قطعه‌ای سوخت جامد در مرحله ابتدایی تا دمای 32 درجه سانتیگراد گرم شد تا در نهایت در بالاترین محدوده دمایی آزمایش شد.

دور دوم آزمایش (QM-2) برای اوایل سال 2016 برنامه‌ریزی شده است که شامل یک تست سرما است؛ در این آزمایش دمای موتور تا چهار درجه سانتیگراد کاهش پیدا می کند.

«چارلز پریکورت» مدیر سیستم‌های نیروی محرکه اوربیتال ATK و از فضانوردان سابق ناسا، این موفقیت را حاصل سال‌ها کار و تجربه از زمان برنامه شاتل فضایی تا طراحی سیستم پرتاب فضایی (SLS) جدید ناسا عنوان کرد.

ناسا قصد دارد از موشک سوخت جامد برای نیرودهی SLS استفاده کند؛ نخستین پرواز آزمایشی این سیستم برای سال 2018 برنامه‌ریزی شده است که شامل انتقال کپسول بدون سرنشین اوریون به مدار زمین برای بررسی کارآیی و عملکرد این سیستم است. نخستین پرواز سرنشین‌دار نیز برای سال 2021 برنامه‌ریزی شده است.

هدف اصلی از طراحی سیستم پرتاب فضایی (SLS)، انجام مأموریت‌هایی فضایی به مقاصد دوردست از جمله سفر سرنشین‌دار به مریخ و سیارک‌ها در دهه 2030 عنوان شده است.

RS-25
مرحله اول (بلوک 1، 1B، 2) – مرحله اصلی
طول64.6 متر (211 فوت 11 اینچ)قطر8.4 متر (27 فوت 7 اینچ)
جرم خالی85،270 کیلوگرم (187990 پوند)توده ناخالص979،452 کیلوگرم (2،159،322 پوند)
موتورها4 RS-25D / E
رانش7،440 kN (1،670،000 lbf)
ضربان اختصاصی(Specific impulse)
363 ثانیه (3.56 کیلومتر بر ثانیه) (سطح دریا)، 452 ثانیه (4.43 کیلومتر بر ثانیه) (خلاء)
سوختLH 2 / LOX
مرحله دوم (بلوک 1) – ICPS
طول13.7 متر (44 فوت 11 اینچ)
قطر5 متر (16 فوت 5 اینچ)
جرم خالی3،490 کیلوگرم (7،690 پوند)
توده ناخالص30،710 کیلوگرم (67،700 پوند)
موتورها1 RL10B-2
رانش110.1 کیلوگرم (24.800 پوند)
ضربان اختصاصی462 ثانیه (4.53 کیلومتر بر ثانیه)
سوزاندن زمان1125 ثانیه
سوختLH 2 / LOX
مرحله دوم (بلوک 1B، بلوک 2) – مرحله اکتشافی بالا
(مرحله پیشرفته پیشرفته)
قطر8.4 متر (27 فوت 7 اینچ)
موتورها4 RL10
رانش99،000 lbf (440 kN)
سوختLH 2 / LOX
آژانس فضایی اروپا در حال ساخت نسخه های جدید از موشک‌های ماهواره‌بر خود است که در آنها هم از سوخت جامد استفاده شده است

دو نوع Ariane 6 در حال توسعه هستند:

Ariane 64
، با چهار تقویت کننده P120، دارای وزن بالایی حدود 860 تن (1،900،000 کیلوگرم) است و برای مصارف تجاری ساخته شده است و می تواند دو ماهواره را در دو مدار متفاوت قرار دهد برای این منظور مرحله آخر موشک برای قراردادن ماهواره اول خاموش می شود و سپس از قرادان ماهواره اول در مدار برای رساندن ماهواره دوم به مدار بعدی دوبار روشن می شود این موشک می تواند دو ماهواره تا 11،500 کیلوگرم (25،400 پوند) در  مدار GTO قرار دهد و 21500 کیلوگرم (47400 پوند)  در مدار LEO قرار دهد

آریان 62 با دو تقویت کننده جامد P120 حدود 530 تن (1،170،000 پوند) وزن دارد و عمدتا برای مأموریت های دولتی و علمی طراحی شده است. و می تواند تا 5000 کیلوگرم (11000 پوند) به مدار GTO  و 10،350 کیلوگرم (22820 پوند) را به LEO برساند

آریین 6 شامل سه اجزای مهم ساختاری می باشد.

موتور سوخت مایع مرحله اول

مرحله اول Ariane 6 که ماژول تحریک مایع (LLPM) نامیده می شود.  با یک موتور Vulcain 2.1 تک کار می کند، سوخت موتور هیدروژن مایع (LH2 ) با اکسیژن مایع (LOX) می باشد
Vulcain 2.1
نسخه به روز شده از موتور Vulcain 2  موشک Ariane 5. LLPM می باشد که
5.4 متر (18 فوت) در قطر دارد و حاوی حدود 140 تن سوخت مایع است.

راکت های سوخت جامد

مرحله اول دارای دو یا چهار بوستر کمکی سوخت جامد است بوستر های کمکی این موشک P120 Solid  نام دارد که در Ariane 6 به عنوان راکت های سوخت جامد مجهز (ESR) شناخته می شوند هر تقویت کننده شامل تقریبا 142 تن سوخت جامد است که بالغ بر 4500 کیلو (1،000،000 مگاوات) رانش ایجاد می کند. علاوه بر این، بوستر کمکی P120C به عنوان مرحله اول ماهواره‌برهای Vega C و Vega E ارتقا یافته استفاده می شود

اولین تست کامل ESR این بوستر در Kourou در تاریخ 16 جولای 2018 انجام شد و تست به طور کامل با موفقیت به پایان رسید که موتور به رانش 4،615 kN (1،037،000 lb f ) در خلاء دست یافت

موتور سوخت مایع مرحله دوم

مرحله دوم  آریان 6 ماژول پیمانه مایع بالا (ULPM) نامیده می شود.  قطر آن م 5.4 متر (18 فوت) همانند مرحله قبلLLPM است و سوخت آن هم مثل مرحله قبل هیدروژن مایع با اکسیژن است این موتور توسط Vinci عرضه می شود که 180 کیلو وات (40،000 lb f ) رانش ایجاد می کند و امکان راه اندازی مجدد چندگانه را فراهم می کند. ULPM حدود 31 تن وزن دارد

سمت راست طرح گرافیکی موشک آریان ۶ ای ۶۴ و سمت چپ ای62
P120
یک  موشک سوخت جامد در حال توسعه است. که توسط Avio وArianeGroup از طریق سرمایه گذاری مشترکEuropropulsion از طرف آژانس فضایی اروپا برای استفاده در مرحله اول Vega C و Ariane 6 درحال ساخت است

اولین تست شلیک P120C در تاریخ 16 جولای 2018 در نیمکت آزمایشی BEAP در مرکز فضایی گویان فورومورو در کورو ، گینه انجام شد. تست به مدت 140 ثانیه انجام شد حداکثر رانش به میزان 4،650 kN (1،050،000 lbf)، بود هدف آزمایش شبیه سازی زمان سوختن کامل از liftoff در مرحله اول پرواز بود.هیچ انحرافی مشاهده نشد و عملکرد انتظارات را برآورده کرد.

در 28 ژانویه 2019 یک تست دوم آزمایش 135 ثانیه ای درمرکز فضایی گویان ، برای موتور موشک P120C  برای پرواز تعریف شد.

طول11.7 متر
قطر3.4 متر
جرم خالی11000 کیلوگرم (24000 پوند)
توده ناخالص154.6 تن (341000 پوند)
جرم سوخت 143.6ج تن (317000 پوند)
رانش4،500 کیلو وات (1،000،000 لوب فوریه)
ضربان اختصاصی278.5 ثانیه
زمان سوزش132.8 ثانیه
سوخت آلومینیوم – HTPB 1912مرور اجمالی
موتور  P120C از موتور موشک سوخت جامد Vega P80مشتق شده است. همانند سلف خود، دارای پوشش ساختاری ازفیبر کربنی است که از ورق های اپوکسی (پلیمر واکنش پذیر که در رزین های اپوکسی هم استفاده می شود) که از قبل آغشته شده است از طریق سیم پیچ رشته ای و بافت اتوماتیک ساخته شده است. موتور شامل 143.6 تن سوخت جامد HPTB 1912 است که شامل 19 درصدپودر آلومینیوم ، 69 درصد پرکلرات آمونیوم و 12 درصد پیوند پیوندی پلی بوتادیان با هیدروکسیل است3500 کیلومتر (2200 مایل) از فیبر کربن برای ساخت آن استفاده شده است که بیش از 33 روز در اتاق کنترل شده در دمای 21 درجه سانتیگراد نگه داشته می شود تا دیوارهای ضخیم 25 سانتیمتر (9.8 اینچ) ایجاد شود. این موتور با مصرف 143 تن سوخت جامد 4.500kN رانش ناخالص به طور متوسط ​​تولید می کند.
طراح گرافیکی موتور p120c

VEGA-C

با ادامه موفقیت های وگا، کشورهای عضو در نشست وزیران اتحادیه اروپا در دسامبر 2014 توافق کردند تا Vega-C قوی تر را برای پاسخگویی به یک بازار تکامل یافته و نیازهای سازمانی بلند مدت تولید کنند

انتظار می رود Vega-C در سال 2020، با افزایش محموله از 1.5 به 2.7 تن برای مدار 700 کیلومتری عملیاتی شود، انتظار می رود که نیازهای موسسات اروپایی را بدون افزایش هزینه های عملیاتی برآورده کند

کشورهای شرکت کننده در این توسعه عبارتند از: اتریش، بلژیک، جمهوری چک، فرانسه، آلمان، ایرلند، ایتالیا، هلند، نروژ، رومانی، اسپانیا، سوئد و سوئیس.

اهداف اصلی افزایش عملکرد، کاهش هزینه های عملیاتی، ارائه خدمات راه اندازی هزینه های موثر و کاهش وابستگی به منابع غیر اروپایی در تولید پرتاب بدون هزینه اضافی است.

تغییرات اضافی در حال انجام است تا Vega قادر به حمل میکرو و نانوسلایت ها باشد تا بتواند در این بازار نوظهور مقرون به صرفه باشد.

ساختار وگا سی بر اساس سری قبلی ماهواره‌بر های Vega موجود و شامل چهار مرحله است. سه مرحله از موتورهای جامد استفاده می کنند و مرحله پایانی از سوخت مایع استفاده می کند
اجزای Vega-بر اساس پرتاب موجود و شامل چهار مرحله است. سه مرحله از موتورهای جامد استفاده می کنند و یکی از سوخت های مایع استفاده می شود.
در ساخت این موشک از چاپ گرهای سه بعدی استفاده می شود ساخت موشک یک سال طول می کشدجنس بدنه موشک وگا سی از فیبر کربن و لاستیک است بدنه موشک دور قالب فلزی که ماندرل نامیده می شود بافته می شود در اولین لایه به عنوان عایق حرارتی برای مقابله با دمایه سه هزار درجه ای موشک از یک لایه نازک کائوچو استفاده می شود سپس از پنج هزار کیلومتر فیبر کربن به نام بوبین که با ریزین هیپوکسی پوشانده شده است برای بافتن بدنه با طرحی خاص استفاده می شود مراحل موشک قابل بازیافت و استفاده مجدد است و به دلیل سبک بودن فیبر کربن پرتاب موشک تند و سریع است

مرحله اول بر پایه P120C، بزرگترین موتور موشک تک هسته ای فیبر کربن جامد است که تا به حال ساخته شده است. توسعه آن متکی بر تکنولوژی های جدیدی است که از مدل های P80، موتور مرحله اول Vega بدست آمده است و عملکرد را به صورت قابل توجهی افزایش می دهد. P120C همچنین به عنوان بوستر کمکی ارتقاء یافته در Ariane 6 استفاده می شود.

مرحله دوم موتور جدید Zefiro-40 (Z40) حاوی 36 تنی سوخت جامد است که رانش تولیدی آن 1100 کیلو ولت است
طول7.6 متر (300 اینچ)
قطر2.3 متر (91 اینچ)
جرم خالی4006 کیلوگرم (6،627 پوند)
توده ناخالص29.2 تن (64000 پوند)
جرم سوخت جامد 36.2 تن (80.000 پوند)
رانش1،304 kN (293،000 lbf)
ضربان اختصاصی293.5 ثانیه
زمان فعالیت موتور 92.9 ثانیه
سوخت آلومینیوم – HTPB 1912

مرحله سوم Zefiro-9، که در حال حاضر در Vega استفاده می شود، 10 تنی سوخت جامد را می سوزاند.
طول4.12 متر (13.5 فوت)
قطر1.9 متر (6.2 فوت)
جرم خالی1315 کیلوگرم (2،899 پوند)
توده ناخالص11،815 کیلوگرم (26،048 پوند)
رانش260 کیلو وات (58450پوند فوت )
ضربان اختصاصی296 ثانیه (2.90 کیلومتر بر ثانیه)
زمان سوزش 120 ثانیه
سوختHTPB ( جامد )

مرحله بالایی + AVUM  است که برای کنترول موقعیت و قراردادن ماهواره درمدار استفاده می شود که از تمامل Vega AVUM فعلی حاصل شده است، و دارای ساختار سبک تر است.  AVUM + دارای یک مخزن سوخت 0.74 تن است و موتور اصلی یک رانش متوسط ​​2.45 کیلو نان را فراهم می کند.
مرحله بالا – AVUM
طول1.7 متر (5.6 فوت)
قطر1.9 متر (6.2 فوت)
جرم خالی147 کیلوگرم (324 پوند)
توده ناخالص697 کیلوگرم (1،537 پوند)
یکموتور RD-843رانش2.42 kN (544.0 lb f ) ساخت اوکراین
ضربان اختصاصی315.5 ثانیه (3.094 کیلومتر بر ثانیه)
سوزاندن زمان667 ثانیه
سوختUDMH / N 2 O

پیستون بزرگتر با یک جعبه حمل بار (قطر 3 متر) برای جابجایی ماهواره های بزرگتر نیز توسعه می یابد. این برای ماهواره های زمین آهنگ بیش از دو تن مناسب خواهد بود و وسیله نقلیه فضایی.
یک مطالعه مفهومی برای پرتابگر جدید متوسط ​​با استفاده از عناصر Vega و Ariane وجود داشت. این پرتاب از اولین مرحله Ariane 5 P241، مرحله دوم P120C و مرحله سوم Ariane 5 با استفاده از سوخت ذخیره یا فریزر استفاده می کند.

طول کلی Vega-C حدود 35 متر با وزن 210 تن است که افزایش قابل توجهی نسبت Vega فعلی که ۱۳۰ تن وزن دارد نشان می دهد
-موشک جدید از همان سکوی پرتاب موشک قبلی در ایستگاه فضایی اروپا در Kourou، گویان فرانسه پرتاب می شود.

نیاز به اصلاحات در پلت فرم پرتاب وگا و سیستم حمل، مانند جرثقیل قوی تر، پالت های جدید و سوخت مایع اصلاح شده است. این اصلاحات به گونه ای ساخته شده است که پد و پایه را با هر دو نسخه جدید و قدیمی سازگار نگه دارد در طول دوره زمانی که وگا با Vega-C در حال جایگزینی می باشد

طراح گرافیکی تقریبی از ماهواره بر قائم بر اساس اطلاعات منتشر شده همچنین امکان ساخت نسخه قوی‌تر از این ماهواره‌بر با افزودن دو بوستر سوخت جامد به آن وجود دارد استفاده از یک مرحله سوخت مایع در مرحله پایانی می تواند کار قرار دادن ماهواره در مدار را آسان تر کند در پایان باید گفت سوخت جامد می تواند نیاز ما به یک پرتابگر فضای قوی را برطرف کند

بر مبنای یافته های پژوهشگران در آزمایش سال ۲۰۱۷ در شاهرود از یک سکوی حدودا ۳۷۰ تنی استفاده شده بود، که نشان می دهد قدرت موتور موشک بین ۶۲ تا ۹۳ تن بوده است.دو سکوی هنوز استفاده نشده، بزرگتر از سکوی اولی هستند
1 کیلوگرم (kilogram) معادل 9.80665 نیوتن (newton)
۹۳ تن برابر با ۹۱۲.۰۱۸ کیلو نیوتن می شود
Second stage – Zefiro 23
Length8.39 m (27.5 ft)
Diameter1.9 m (6.2 ft)
Empty mass2,850 kg (6,280 lb)
Gross mass28,850 kg (63,600 lb)
Thrust 871 kN (195,800 lbf)
Specific impulse287.5 s (2.819 km/s)
Burn time77 sFuelHTPB (Solid)
یعنی قدرت مرحله سوم قائم تقریباً برابر مرحله دوم موشک وگا(۸۷۱کیلو نیوتن) است همچنین برای مقایسه قدرت موتور مرحله اول موشک ماهواره‌بر سفیر یک بی که تقویت شده است از ۳۲ تن به ۳۷ تن رسیده است
رژیم صهیونیستی در 19 سپتامبر1988 با شلیک موشک شاویت-1 که ماهواره افق-1 را به فضا حمل میکرد توانست خود را در باشگاه پرتاب کنندگان ماهواره به مدار زمین بعد از روسیه- آمریکا- فرانسه-ژاپن- چین -بریتانیا و هند مطرح کند.
فناوری پرتاب ماهواره به مدار شامل حلقه های پیچیده ایست که هر کدام از این حلقه ها شامل هزاران فناوری پیشرفته است و تنها کشورهایی که توان علمی بالا دارند میتوانند به این مهم دست پیدا کنند.
شاویت موشکی بود که بر اساس طرح موشک جریکو-2 (موشک بالستیک میانبرد ساخت این رژّیم) ساخته شده بود و بعد از یک پرواز چهار مرحله ای ماهواره را در مدار پایین زمین قرار میداد.
رژیم صهیونیستی معمولا در مورد موشکهای بالستیک خود مانند تسلیحات اتمی خود پنهانکاری میکند اما واقعا شاویت نشاندهنده توانایی بالای این رژیم برای پرتاب ماهواره به فضا با استفاده از یک موشک سوخت جامد است.
شاویت میتواند محموله ای به وزن250 کیلوگرم را در مدار پایینی زمین قرار دهد.
‘گفتنی است آژانس فضایی اشغالگران قدس در سال1982 برای ساخت و پرتاب ماهواره های شناسایی با هدف رصد تحرکات و جاسوسی از  عراق- ایران و سوریه تاسیس شد. شاویت در زبان عبری به معنی ستاره دنباله دار است.
به لحاظ جغرافیایی ماهواره های پرتاب شده از خاک رژیم صهیونیستی معمولا از شرق به غرب شلیک میشوند که دو علت را میتوان برای آن متصور شد:
1- این رزیم عمق استراتژیک ندارد و مسیر شرق به غرب آن نیز بسیار پرجمعیت است بنا براین مسیر پرتاب نباید بر فراز مناطق پرجمعیت انتخاب شود.
2- با توجه به اینکه این رژیم توسط دشمنان خود محاصره شده است مراحل موشک هم نباید در داخل خاک دشمن سقوط کند.
عیب بزرگ این روش شلیک اینست که کاربر را مجبور میکند محموله سبکتری را برای موشک انتخاب کند و توان حمل جرم مفید موشک به میران 30 درصد کاهش می یابد. به همین دلیل این رژیم برای جبران این نقص در سالهای اخیر بشدت دنبال روشهایی بوده است که راکتهای خود را با استفاده از فناوری پرتاب راکت از هواپیماهای باری یا جنگنده ها شلیک  کند.

مختصات فنی موشک شاویت

توسعه موشک شاویت در سال 1982 آغاز شد.مراحل اول و دوم موشک بر اساس موتور موشک جریکو-2 و بوسیله صنایع نظامی اسرائیل و مرحله سوم آن نیز بوسیله شرکت رافال  RAFAL توسعه داده شده است.

مشخصات کلی:

نام : موشک ماهواره بر شاویت
کلاس: ماهواره بر سبک وزن
سازنده: رژیم صهیونیستی
ارتفاع:26 متر
قطر:2.3 متر
وزن پرتاب: 30500-70000 کیلوگرم
تعداد مراحل:4 مرحله (سه مرحله اول یا سوخت جامد و مرحله چهارم با سوخت مایع)
جرم محموله: 350-800 کیلوگرم
ارتفاع مداری : مدار پایینی زمین
LEO
تاریخ اولین پرتاب:19 سپتامبر1988
تعداد دفعات شلیک:9 بار( سه شلیک ناموفق و 6 شلیک موفق)

مشخصات جزیی و فنی:

مرحله اول موشک شاویت 2,1

موتور: LK-1

حداکثر رانش موتور:174002 پوند(774.0 کیلونیوتن) در نمونه LK-1 و 370990 پاوند (1650.2کیلونیوتن) در نمونه LK-2

ضربه ویژه:268ثانیه برای موتور LK-1و 280ثانیه برای نمونهLK-2

زمان سوزش موتور:55ثانیه برای نمونهLK-1 و 82

ثانیه برای نمونهLK-2

نوع سوخت: HTBP برای نمونه LK-1
HTBP  class1.3c برای موتور نمونه LK-2

مرحله دوم:

نوع موتور:LK-1
ضربه ویژه: 268 ثانیه
زمان سوزش:55 ثانیه
حداکثر کشش: 174002 پوند
سوخت : HTBP

مرحله سوم:

موتورRSA_3
حداکثر نیروی رانش : 58.8 کیلونیوتن
ضربه ویژه :298 ثانیه
حداکثر زمان سوزش : 94 ثانیه
نوع سوخت: جامد

مرحله چهارم:

موتور LK-4
حداکثر نیروی رانش :402 کیلونیوتن
زمان سوزش موتور:800ثانیه
ضربه ویژه موتور:200 ثانیه
نوع سوخت : مایع
N2O4/UDMH

رژیم صهیونیستی همچنین با استفاده از فناوری شاویت یک موشک بالستیک دوربرد با برد بیش از6000 کیلومتر را توسعه داده و آزمایش کرده است.

سابقه پرتابهای موشک شاویت و محموله های آن

1- اولین پرتاب آن در 19 سپتامبر 1988 که ماهواره ofeq-1 با موشک شاویت-1 از پایگاه هوایی پالماخیم با موفقیت در مدار قرار گرفت.

2- پرتاب ماهواره  ofeq-2به مدار از پایگاه پالماخیم در 3 آوریل1990 که با موفقیت انجام شد.

3-پرتاب ناموفق یک ماهواره از سری ماهواره های ofeq  در 3 سپتامبر1994 که از پایگاه پرتاب پالماخیم انجام شد  .

4-پرتاب ماهواره ofeq-3با موشک جدیدتر شاویت-1 که در 5 آوریل 1995 از پالماخیم انجام شد و موفقیت آمیز بود.

5- پرتاب ماهواره ofeq-4 از پایگاه هوایی پالماخیم در 22ژانویه1998 با موشک شاویت-1 که پرتابی ناموفق بود.

6- پرتاب ماهواره ofeq-5 از پایگاه هوایی پالماخیم در 28 مه2002 که با موشک شاویت-1 انجام شد و موفقیت آمیز بود.

7- پرتاب ماهواره ofeq-6 در 6 سپتامبر2004 با موشک شاویت-1 که از پالماخیم انجام شد و با شکست مواجه شد.

8- پرتاب ماهواره ofeq-7به مدار از پایگاه پالماخیم که در 11ژوئن20

07 که با موفقیت بوسیله موشک نوین شاویت-2 انجام شد.

9- پرتاب موفق ماهواره ofeq-9 از پایگاه پالماخیم در 22 ژوئن 2010 بوسیله موشک شاویت-2 که موفقیت آمیز بود.

پس آزمایش ناموفق موشک شاویت در سپتامبر2004 که منجر به نابود شدن ماهواره 100 میلیون دلاری ofeq-7شد اسزائیل اعلام کرد از این به بعد از پرتابگرهای مطمئنتری برای پرتاب ماهواره های خود استفاده خواهد و تمایل خود را برای استفاده از ماهواره برهای سازمان فضایی هندISRO اعلام کرد. این رژیم در 21 ژانویه2008 ماهواره مدرن تکستار خود را با استفاده از ماهوارهبر PSLVهند درمدار قرار داد.

LK-1
دقیقا مبتنی بر Shavit-2 بود، اما موتورها و اجزای دیگر ساخته شده در ایالات متحده برای برآورده ساختن نیازهای دولت ایالات متحده.
LK-2
یک وسیله بزرگتر با استفاده از یک موتور Thistle Castor 120 به عنوان اولین مرحله بود. مرحله سوم یا یک موتور استاندارد AUS-51 که تحت مجوز شرکت Atlantic Research Corp. یا یک موتور Thiokol Star 48 ساخته شده بود.تمام وسایل نقلیه پرتاب شده باید یک مرحله هیدرازین تک مرحله ای چند مرحله ای داشته باشند
LK-A
برای ماهواره های 350 کیلوگرمی در مدار 240 × 600 کیلومتر مدار قطبی بیضوی.
LK-1
برای ماهواره های 350 کیلوگرمی در 700 کیلومتری مدار قطبی دایره ای.
LK-2
برای ماهواره های 800 کیلوگرمی در مدارهای قطبی 700 کیلومتری دایره ای است

نوشته های مشابه

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.
بستن