Сравнительный анализ способов удешевления вывода полезной нагрузки в космос

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3
1 КЛАССИФИКАЦИЯ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ ПО МАССЕ ВЫВОДИМОГО ПОЛЕЗНОГО ГРУЗА 5
2 СТОИМОСТЬ ДОСТАВКИ ГРУЗОВ НА ОРБИТУ 16
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 21

ВВЕДЕНИЕ

Количество, тип или масса полезного оборудования, ради которого создается или запускается данный космический аппарат, представляет собой полезную нагрузку космического аппарата (полезный груз космического аппарата).
Важно различать понятии «вес, который выводят на орбиту», сюда относят, например, спутник связи и «вес, который доставляется к МКС». В случае адресации к МКС важно доставить на орбиту собственную двигательную установку космического корабля (вместе с топливом для неё), систему управления, сам корпус космического корабля и т. д.
От вида космических аппаратов различают два толкования данного термина: ПН космических аппаратов и ПН ракет-носителей [1].
Главным параметром является отношение массы ПН к общей массе космического аппарата (КА). Можно смело заявить, что чем выше данное соотношение, тем с большей эффективностью можно выполнить поставленные задачи. Чаще всего масса КА на орбите определяется грузоподъемностью ракеты-носителя. В результате, имеем правило: чем меньший вес имеет платформа, тем больший полезный груз можно доставить на заданную орбиту.
На сегодняшний день данное соотношение равно 18-19 %. Подобные цифры представлены для современных тяжелых телекоммуникационных платформ, например Спейсбас или Экспресс 2000. Главное проблемой в технологическом аспекте выступает энергетическая стоимость повышения орбиты с геопереходной до геостационарной. КА должны нести большое количество горючего для повышения орбиты (до 3 тонн и больше). Так же отметим, что 400—600 кг необходимы для того, чтобы удержать спутник на заданной орбите за все время активной эксплуатации. В процессе развития технологии скоро должны войти в массовое применение электрические ионные двигатели. Поимо них современные тенденции ведут к уменьшению массы солнечных батарей и аккумуляторов. А это позволит улучшить названное соотношение более чем на 25 %. Если рассмотреть электрический ионный двигатель Boeing XIPS25, то он находит применение всего лишь 75 кг горючего. Это позволяет удержать спутник на орбите в течение 15 лет. При возможном использовании этого двигателя для повышения и последующего удержания орбиты, можно сэкономить до 50 млн Евро (хотя в данный момент эта функция полностью не используется).
Полезной нагрузкой для ракет-носителей являются спутники, космические корабли (с грузами, либо с космонавтами) и т. д. В этом случае, термин «полезная нагрузка» означает полную массу КА выводимого на заданную орбиту. То есть масса корпуса КА и горючего на борту выводимого КА также считается полезной нагрузкой.
Необходимо различать массу ПН на различных орбитах. В общем случае, любая ракета-носитель выводит больше груза на низкую опорную круговую орбиту высотой 200 км, чем на высокоэнергетические орбиты (большей высоты). Так, РН Протон выводит до 22 т на опорную орбиту (в трехступенчатом варианте, без разгонного блока), более 6,0 тонн на геопереходную и до 3,7 тонны на геостационарную орбиту (в четырехступенчатом варианте, с разгонным блоком Бриз-М или ДМ).
Данная работа имеет своей целью проведение анализа и сравнении коммерческих характеристик отечественных и зарубежных ракет-носителей.
Для этого сформулированы следующие задачи:
-рассмотрена классификация современных ракет-носителей;
-представлен сравнительный анализ стоимости доставки грузов на орбиту.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе была представлена классификация ракет-носителей по массе выводимого полезного груза. Согласно этой классификации, ракеты носители (РН) подразделяются на такие классы, как РН сверхлегкого, лёгкого, среднего, тяжёлого и сверхтяжёлого классов. Были представлены в виде примеров ракеты-носители различных классов, их основные характеристики, графики их энергетических возможностей при выведении на различные орбиты.
Во второй главе рассмотрены экономические показатели старта и запуска полезного груза.