Сбербанк разместит рекламу на ракете — РБК
Герман Греф обратился в «Роскосмос» с целью размещения рекламы на ракете «Союз» в честь 180-летия банка. Запуск ракеты запланирован на 28 октября
ruПрезидент Сбербанка Герман Греф обратился к главе «Роскосмоса» Дмитрию Рогозину с просьбой разместить наклейку на ракете-носителе «Союз-2.1а» в честь 180-летия банка. Об этом РБК рассказал заместитель генерального конструктора по средствам выведения РКЦ «Прогресс» Сергей Волков.
Запуск ракеты намечен на 28 октября 2021 года с космодрома «Байконур». На этом «Союзе» уже есть наклейка — ракета украшена хохломой в честь 800-летия Нижнего Новгорода. Волков рассказал, что пока такие решения принимаются «впопыхах». В качестве примера он привел оформление ракеты-носителя «Союз-2.1а» с кораблем «Союз МС-19», который доставил на Международную космическую станцию актрису Юлию Пересильд, режиссера Клима Шипенко и космонавта Антона Шкаплерова для съемок фильма «Вызов».
«Мы тоже там старались максимально — задание нам дали за две-три недели до пуска, поэтому там все на коленках и клеили. Сейчас к нам [Герман] Греф обратился. На [Дмитрия] Рогозина вышел: наклей нам «180 лет Сбербанку». Тоже понеслась машина», — рассказал Волков. По его словам, сейчас «Роскосмос» и РКЦ «Прогресс» прорабатывают идею поставить размещение такой рекламы на поток. «Роскосмос» сейчас пытается все это поставить на коммерцию — определить, есть ли коммерческие партнеры, как это определить в плане денег», — пояснил он.
SpaceX успешно запустила украинский спутник на ракете-носителе Falcon 9 – Москва 24, 14.01.2022
Компания SpaceX запустила с мыса Канаверал ракету Falcon 9 с украинским спутником на борту впервые за 10 лет. По официальной информации, основная задача «Сич-2-30» – следить за очагами чрезвычайных ситуаций, например за лесными пожарами. Однако при этом в Госкосмосе Украины говорят, что возможности спутника позволяют решать и некоторые военные задачи, а именно отслеживать передвижение военной техники и кораблей. Всего на борту Falcon 9 в космос отправились 105 спутников.
В Багдаде неизвестные обстреляли здание посольства США. Они выпустили несколько ракет в сторону так называемой зеленой зоны. Системы ПВО перехватили снаряды. Сотрудники дипмиссии по заявлению Госдепа США находятся в безопасности. Иракские военные назвали случившееся трусливым террористическим актом и пообещали провести тщательное расследование.
400 килограммов кокаина нашли в коробках из-под бананов в Черногории. Наркотик обнаружили на складе в супермаркете. Коробки нашли грузчики, они сообщили об этом руководителям торгового центра, а те вызвали полицию. Расследованием дела занялась государственная прокуратура Черногории. Пока никого не задержали.
Британского принца Эндрю лишили воинских званий и титула Его королевское высочество. В США Эндрю обвиняют в изнасиловании несовершеннолетней американки. Рассмотрение иска по существу планируется на сентябрь. Сам сын Елизаветы II все обвинения отрицает и говорит, что не знаком с Вирджинией Джуффре, которая выступает в роли потерпевший. Во время судебного процесса Эндрю будет выступать как частное лицо, не имеющее отношения к королевской семье.
В Лондоне мужчина пытался разбить статую на здании штаб-квартиры BBC. Речь идет о работе знаменитого скульптора Эрика Гилла «Просперо и Ариэль». Активист забрался по лестнице к подножию статуи и начал быть по ней молотком. Полиция оцепила здание, а пожарные сняли мужчину с карниза, после чего он был задержан. Свой поступок он объяснил тем, что Эрик Гилл был педофилом. Это выяснилось уже после смерти скульптора, когда были опубликованы его личные дневники. После этого активисты начали требовать демонтажа скульптур.
В китайском Хэнане взорвался почтовый склад. Там готовили к отправке за границу партию посылок. Грузчики уронили одну из коробок в которой, как оказалось, перевозили пиротехнику. Фейерверки сдетонировали, заряды начали разлетаться в разные стороны. В результате никто не пострадал.
В Туркменистане закроют врата в ад. Так называют огромный газовый кратер Дарваза в пустыне Каракумы, который горит уже больше 50 лет. При этом выбросы метана наносят экологии колоссальный ущерб, поэтому было решено его потушить. Попытки сделать это уже предпринимались. Впервые о необходимости закрыть врата в ад заговорили еще в 2010 году. Однако сделать этого пока не удалось, огненный кратер остается одной из главных достопримечательностей страны.
Аргентина изнывает от страшной жары. Страна оказалась не готова к 45-градусному пеклу. Из-за этого вышла из строя система энергоснабжения, сотни тысяч людей остались без света. Начались перебои с чистой питьевой водой. По прогнозам синоптиков, небывалая жара продержится в Аргентине еще неделю.
Читайте также
Success Rockets провела первый пуск ракеты
В России частная суборбитальная ракета совершила свой первый полет. Ракета NEBO 25 была запущена специалистами российской космической компании Success Rockets в Астраханской области. Ракета поднялась на 7-километровую высоту. И пролетела 18 километров. Ракетные двигатели проработали 8,2 секунды. Скорость полета превысила скорость звука, достигнув 512 метров в секунду. После этого сработала система аварийного спасения.
Пуск состоялся 23 декабря. Это первый полет для суборбитальной ракеты NEBO 25 в 2021 году и второй для компании, поскольку прототип суборбитальной ракеты запускался в апреле 2021 года. На ракете были установлены фемтоспутники, которые по ходу полета собирали и записывали все показатели полета, обрабатывали телеметрическую информацию.
Пресс-служба компании Success Rockets пояснила, что на высоте более 9 километров был сильный ветер, превышающий 50 метров в секунду. Поэтому было решено скорректировать угол и траекторию пуска против того, что планировалось заранее. Ранее компания заявляла, что планирует поднять ракету на высоту 20 километров, а последующие пуски доводить до 50-километровой высоты.
«Технически мы к этому готовы и следующий пуск будет на 50 километров», – подтвердил гендиректор Success Rockets Олег Мансуров на совещании в Совете Федерации.
Он добавил, что полноценный орбитальный запуск запланирован на 2024 году. Success Rockets планирует вывести на орбиту 250 килограммов полезной нагрузки, а в случае запуска на опорную геосинхронную орбиту – 150 килограммовый спутник.
Разработка ракеты NEBO 25 велась с 2020 года. Это одноступенчатая твердотопливная ракета весом 65 килограммов и длиной 3,5 метра.
Рекорд по высоте среди частных российских ракетостроителей принадлежит «Национальной космической компании». Запущенная с полигона в Кировской области суборбитальная ракета «Вятка» поднялась на высоту 15 километров.
Украинский разведчик отправился в космос на ракете Илона Маска – снимать российскую технику: главное о спутнике «Сич-2-30»
В Украине это событие называют историческим: последний спутник под эгидой Государственного космического агентства Украины был выведен на орбиту еще в 2011 году. Тогда это произошло в сотрудничестве с Россией. Летательный аппарат вышел из строя через полтора года работы.
Работа над спутником «Сич-2-30» велась в конструкторском бюро «Южное» в Днепре последние несколько лет.
С виду – небольшая квадратная коробка. В отличие от первого украинского спутника, который весил почти две тонны и был запущен с Байконура 27 лет назад, «Сич-2-30» в десять раз меньше по весу. У него больше функций и снимки лучшего качества.
«Спутник «Сич-2-30″ не позволит рассмотреть отдельных солдат или очень мелкую технику, но тем не менее он позволит определить передвижение крупной техники. С точки зрения именно спутниковых технологий, для нас это возврат в космос, это, безусловно, историческое событие для нас», – говорит глава космического агентства Владимира Тафтай.
Со спутника будет виден любой объект больше семи метровВсе это время Украина покупала спутниковые снимки у иностранных государств. Некоторые страны делились бесплатно. Особенно актуальными эти данные стали в связи с недавним скоплением российской военной техники возле украинских границ. В сети активно распространялись снимки иностранных спутников, которые помогали отслеживать перемещения колонн. Теперь это сможет делать и украинский аппарат.
Этим его задачи не ограничиваются, утверждает начальник отделения конструкторского бюро «Южное» Сергей Полуян. «Получение общей информации – о строительстве каких-то сооружений, о паводках, о пожарах, об экологических бедствиях, – перечисляет он функции спутника. – За сутки он будет совершать над территорией Украины четыре-пять пролетов: два в светлое время суток, два в темное время суток».
Запуск спутника президент Владимир Зеленский обещал еще в прошлом году – к 30-летию независимости страны, отсюда название «Сич-2-30». После этого начались активные переговоры с компанией Илона Маска Space X о возможности запуска украинского спутника с территории США. Но отправить его в космос к обещанной дате не вышло. После чего, возможно по случайному совпадению, был уволен профильный украинский министр по вопросам стратегических отраслей промышленности, который и занимался организацией запуска.
Восьмого декабря спутник отправили в США на самолете. Вот как это выглядело.
Запуск спутника обошелся Украине почти в 2 миллиона долларов. Но создавали его не за государственный счет. Конструкторское бюро «Южное» еще в советское время славилось производством ракет. Уже много лет завод существует за счет иностранных заказов, составляющих 90% его работы. Украинский спутник там создавали за собственный счет.
«Южное» приняло решение изготовить этот аппарат за свои деньги при условии, что украинское государство в лице космического агентства обеспечит запуск и подготовку наземного сегмента космического аппарата», – комментирует главный конструктор космических аппаратов КБ «Южное» Константин Белоусов.
Осуществить запуск раньше было сложно – основной центр управления космическими объектами остался на неподконтрольной Украине территории, в Евпатории.
Танки, грузовики и другая военная техника на полигоне под Воронежем, Россия«В результате аннексии Крыма Украина потеряла доступ к центру управления полетами, – объясняет Сергей Полуян. – Был резервный ЦУП в городе Дунаевце Хмельницкой области, по состоянию на сегодняшний день этот центр управления полетами также адаптирован, доработан, подготовлен персонал для управления этим спутником».
В Хмельницкую область, в новый центр управления полетами, специально съехались несколько десятков специалистов. Об успешности запуска спутника можно будет судить только после тестов на орбите, говорит его главный разработчик Константин Белоусов: «Необходимо проверить все системы прежде всего, это займет определенное время, после этого мы приступим к тестированию камеры и возможности передачи информации, обработки, я думаю, что в течение месяца-полутора мы будем иметь заключение, что космическая система готова к эксплуатации».
В космическом агентстве Украины говорят, что спутник рассчитан на пять лет работы, и признают, что он менее совершенен по сравнению с иностранными летательными аппаратами. В планах – запустить в космос еще восемь спутников. Правда, на разработку следующей модели государство выделило лишь 2% от необходимой суммы. Дальнейшее финансирование проекта зависит от решения Верховной Рады.
Космос: Наука и техника: Lenta.ru
Наступивший 2022 год в космонавтике обещает стать богатым на пуски новых мощных ракет и исследования Луны. В частности, должен впервые стартовать американский носитель Vulcan, который разрабатывается на замену ракете Atlas 5, получающей российский двигатель РД-180. Впервые должна взлететь американская сверхтяжелая ракета Space Launch System (SLS) с лунным кораблем Orion. В наступившем году Россия пообещала вернуться на Луну, запустив миссию «Луна-25». Об этих и других событиях рассказывает «Лента.ру».
Новые ракеты
В 2022 году должны впервые полететь сразу несколько новых ракет.
Первый орбитальный полет должна совершить полностью многоразовая транспортная система Starship американской компании SpaceX. Ожидается, что старт произойдет с космодрома, расположенного в деревне Бока-Чика (штат Техас), после чего примерно на высоте 30 километров от Starship отделится ее первая ступень (Super Heavy), которая совершит мягкую посадку в Мексиканском заливе в 30 километрах от побережья.
Вторая ступень Starship (иначе — одноименный космический корабль) завершит полет, совершив мягкую посадку в Тихом океане в 100 километрах от северо-западного побережья острова Кауаи (Гавайский архипелаг). Весь полет Starship должен занять около полутора часов.
Материалы по теме:
Первые попытки запустить Starship в орбитальный полет могут состояться в феврале-марте, однако маловероятно, что к этому времени система будет готова к подобным испытаниям. Тем не менее глава SpaceX Илон Маск подобный запуск Starship планирует осуществить не позднее июля.
Многоразовая транспортная система позволит SpaceX не только в короткие сроки завершить развертывание глобальной спутниковой системы высокоскоростного широкополосного доступа в интернет Starlink, но и обеспечит НАСА лунным посадочным модулем Human Landing System (HLS).
В феврале-марте должен состояться первый пуск ракеты SLS от Boeing с космическим кораблем Lockheed Martin Orion (без экипажа). В космосе Orion будет находиться более 25 суток, 6 из них — на окололунной орбите. Успех американской миссии Artemis 1 позволит сертифицировать связку SLS и Orion для полетов астронавтов к Луне.
Центральный блок ракеты Space Launch System
Фото: NASA
В середине 2022 года первый полет совершит ракета Vulcan, разрабатываемая альянсом United Launch Alliance на замену американского носителя Atlas V, который получает российский силовой агрегат РД-180.
Готовность Vulcan во многом зависит от работ по двигателю BE-4, создаваемому компанией Blue Origin
Два однокамерных BE-4, устанавливаемых на первую ступень Vulcan (фактически Atlas 6), в совокупности позволят развить большую тягу, чем один двухкамерный РД-180 первой ступени Atlas 5. В отличие от РД-180, работающего на керосине, BE-4 использует метан.
По состоянию на сентябрь 2021 года США располагали двигателями для проведения 29 пусков Atlas V. Кроме Vulcan, BE-4 должна получать ракета New Glenn, над которой работает Blue Origin. Первый полет New Glenn может состояться в конце 2022 года.
Ракета Vulcan
Изображение: NASASpaceflight.com
Во второй половине года впервые взлетит европейская ракета Ariane 6 разработки ArianeGroup, которая в своей минимальной конфигурации (A62) в перспективе заменит российский носитель «Союз-СТ», запускаемый с космодрома Куру (Французская Гвиана).
Еще раньше, в апреле, с того же космодрома впервые стартует итальянская ракета Vega C, первая ступень которой использует тот же твердотопливный ракетный двигатель, что и боковой ускоритель Ariane 6. Большие шансы на запуск в первом квартале имеет японский носитель h4, разрабатываемый корпорацией Mitsubishi Heavy Industries.
Космический интернет
В настоящее время запущено около 1,9 тысячи спутников глобальной системы высокоскоростного широкополосного доступа в интернет Starlink, примерно половина из которых была выведена на ракете Falcon 9 в 2021 году. При сохранении SpaceX темпов запуска космических аппаратов уровня 2021 года к концу 2022-го в космосе будет находиться около трех тысяч спутников Starlink.
В SpaceX недовольны текущим темпом развертывания глобальной системы доступа в интернет, в которой должно насчитываться не менее 12 тысяч спутников
В ближайшей перспективе нарастить темпы запуска спутников планируется при помощи Starship. Многоразовая транспортная система способна за раз доставлять на околоземную орбиту 400 спутников Starlink, а не 60, как Falcon 9.
Ближайший конкурент Starlink, британский оператор OneWeb, располагает почти 400 спутниками из запланированных 650. Выведение всех космических аппаратов OneWeb должно завершиться в 2022 году, что позволит приступить к полноценной эксплуатации системы. В отличие от Starlink, в OneWeb не рассчитывают на сотрудничество с сельскими домохозяйствами, предпочитая в основном частные компании.
Материалы по теме:
В 2022 году американская компания Amazon миллиардера Джеффри Безоса запланировала запустить спутники KuiperSat-1 и KuiperSat-2 — прототипы космических аппаратов системы Kuiper, которые будут связываться с наземными станциями слежения, телеметрии и передачи команд управления в Южной Америке и Азиатско-Тихоокеанском регионе, а также с абонентскими терминалами и единым шлюзом в Техасе.
То обстоятельство, что спутники KuiperSat-1 и KuiperSat-2 планируется выводить с мобильной пусковой установки во Флориде на еще ни разу не летавшей ракете RS1, разрабатываемой ABL Space Systems, указывает на приоритеты Безоса: спешить с Kuiper нет смысла, пока не готова ракета New Glenn.
Орбитальные станции
В мае 2022 году в свой второй полет без экипажа отправится многоразовый космический корабль Boeing CST-100 Starliner. В случае успеха миссии, предполагающей стыковку с Международной космической станцией (МКС), в конце наступившего года или начале следующего CST-100 Starliner стартует с экипажем. В настоящее время НАСА располагает только одним космическим кораблем (SpaceX Crew Dragon), предназначенным для доставки людей на МКС.
Кроме пилотируемого CST-100 Starliner, в 2022 году НАСА может получить еще один космический корабль — грузовой многоразовый Dream Chaser разработки Sierra Nevada Corporation (SNC), способный доставлять на МКС до пяти тонн грузов. Запуск Dream Chaser планируется осуществить на ракете Vulcan в третьем квартале, что должно стать вторым стартом данного носителя в 2022 году.
Космический корабль Dream Chaser
Фото: NASA
В настоящее время НАСА располагает двумя космическими кораблями (Northrop Grumman Cygnus и SpaceX Dragon), предназначенными для доставки грузов на МКС. Также в распоряжении западных стран имеется японский грузовик H-II Transfer Vehicle (HTV).
В 2022 году Китай планирует завершить строительство национальной околоземной орбитальной станции Tiangong. В настоящее время в космосе находится базовый модуль станции Tianhe, запущенный в апреле прошлого года. Второй блок — Wentian — планируется запустить в мае. Третий — Mengtian — в сентябре.
Луна
В мае 2022 года с космодрома Восточный при помощи ракеты «Союз-2.1б» и разгонного блока «Фрегат» к Луне должна улететь первая российская лунная миссия «Луна-25», предполагающая посадку спускаемого аппарата в районе южного полюса естественного спутника Земли, вероятно, богатого залежами водяного льда.
Название российской миссии подчеркивает преемственность с лунной программой СССР — в ходе последней советской миссии «Луна-24» в августе 1976 года на Землю с Луны были доставлены образцы грунта
Основная задача миссии — проверка технологии мягкой посадки на поверхность Луны. После посадки аппарат в течение года должен проводить исследования полярного грунта.
Автоматическая межпланетная станция «Луна-25»
Фото: «Роскосмос»
В третьем квартале 2022 года к Луне может полететь индийская миссия Chandrayaan-3. Новая программа, практически полностью повторяющая предыдущую Chandrayaan-2, которая завершилась неудачей (жесткой посадкой), включает в себя посадочный модуль и ровер. В случае успеха Chandrayaan-3 Индия станет четвертой (после СССР, США и Китая) или пятой (после СССР, США, Китая и России, при условии выполнения намеченного «Луной-25») страной в мире, совершившей мягкую посадку на Луну.
В августе на окололунную орбиту при помощи ракеты Falcon 9 отправится южнокорейский космический аппарат Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO), который проведет картографирование естественного спутника Земли с целью поиска подходящего места для посадки будущих миссий, планируемых Сеулом. Также в наступившем году на Луну попробует высадиться японский спускаемый аппарат Smart Lander for Investigating Moon (SLIM), который займется изучением моря Нектара.
Кроме облета Луны космическим кораблем Orion, в 2022 году НАСА запланировало ряд других лунных миссии. Одна из них — Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment (CAPSTONE), которая должна стартовать в марте на ракете Electron компании Rocket Lab с космодрома в Новой Зеландии. Ожидается, что CAPSTONE позволит протестировать систему окололунной навигации, не предполагающую использование наземных станций.
Наука
На сентябрь 2022 года запланирован запуск второго этапа марсианской миссии Европейского космического агентства (ЕКА) и «Роскосмоса». Россия для ExoMars-2022 предоставит ракету-носитель «Протон-М», десантный модуль с посадочной платформой Kazachok и научные инструменты ровера Rosalind Franklin.
Марсоход Rosalind Franklin
Изображение: ESA
Посадочная платформа разместит около 50 килограммов научного оборудования российского производства, тогда как европейский шестиколесный ровер вместит два российских прибора — Infrared Spectrometer for ExoMars (ISEM) и ADRON.
Первый исследует минералогический состав грунта, а второй (нейтронный спектрометр) поищет воду на глубине до метра. Также марсоход получит установку, позволяющую пробурить грунт Красной планеты на глубину до двух метров. Посадка спускаемого модуля на поверхность Марса намечена на июнь 2023 года.
Основное управление миссией будет осуществлять ЕКА, которое передаст «Роскосмосу» посадочную платформу только после того, как ее покинет ровер
Среди научных миссий, запуск которых планируется в 2022 году, стоит отметить Psyche, в рамках которой НАСА изучит астероид 16 Психея. По одной из основных научных гипотез, данное небесное тело может быть ядром протопланеты. Достичь астероида космический аппарат, запускаемый в августе на ракете Falcon Heavy, должен в январе 2026 года. На орбите вокруг небесного тела Psyche будет находиться почти два года, собирая данные о его магнитном поле и химическом составе.
В мае должен начать работу телескоп James Webb — самая дорогая космическая обсерватория в мире. Запущенный в декабре 2021 года James Webb, стоимость которого оценивается в 10 миллиардов долларов, займется изучением ранней Вселенной, галактик и сверхмассивных черных дыр, а также подробным исследованием экзопланет.
Марти — На ракете текст песни
Сори, мама, я не знаюЧто нам дальше светит
Но мы на ракете, но мы на ракете
Иногда играем в взрослых
Но мы просто дети
Да, мы на ракете, типа на ракете
Уже не мальчик, но я верю в чудо
И пусть нам говорили, это глупо
И если в деньгах счастье
Мы б его давно купили
Но, что не в деньгах счастье
Мы-то точно не забыли
Ведь каждый раз, что мы терялись
Сразу находились
Ведь каждый раз, что не сдавались
Снова становились
Где не прощали — там прощались
Где не кричали — там кусались
Где мы любили, напивались
Мы там и остались
Мы полетаем, полетаем
Мы полетаем, полетаем
Сори, мама, я не знаю
Что нам дальше светит
Но мы на ракете, но мы на ракете
Иногда играем в взрослых
Но мы просто дети
Да, мы на ракете, типа на ракете
Как же нам повезло
Что подумают другие —
Это просто ветер
Мы же на ракете, типа на ракете
Сюжеты наших многоточий
Что не сказали, мы расскажем точно
Что не успели днем — успеем ночью
И мы хотим забрать сегодня все
Без слова «позже»
Мы не ныли, просто плыли
В этом мире, как буксиры
Пропуская мимо все, что нам тут говорили
Где тормозили — там мы мчали
Где нападали — там мы дрались
Где мы любили, напивались
Мы там и остались
Мы полетаем, полетаем
Мы полетаем, полетаем
Сори, мама, я не знаю
Что нам дальше светит
Но мы на ракете, но мы на ракете
Иногда играем в взрослых
Но мы просто дети
Да, мы на ракете, типа на ракете
Как же нам повезло
Давай без лишних слов
Что подумают другие —
Это просто ветер
Мы же на ракете, типа на ракете
Понравился текст песни?
Оставьте комментарий ниже
Launcher запустит четыре космических буксира на ракете SpaceX в рамках программы райдшеринга
Компания Launcher подписала со SpaceX контракт на еще три запуска орбитального буксира Orbiter ракетой-носителем Falcon 9. Новые полеты запланированы на январь, апрель и октябрь 2023 года. Таким образом, космический аппарат будет присутствовать в каждой райдшеринговой миссии SpaceX Rideshare к солнечно-синхронной орбите в течение всего следующего года, пишет SpaceNews.
Первый буксир Orbiter Launcher будет запущен в рамках совместной миссии SpaceX Transporter-6 в октябре 2022 года, согласно заключенному в прошлом году договору.
Первая миссия по программе райдшеринга, Transporter-1, состоялась в январе 2021 года. Это был самый массовый по числу полезных нагрузок запуск в истории космонавтики. На ракете компании SpaceX улетело 143 спутника и три дополнительные полезные нагрузки для различных организаций, общей массой свыше 5 тонн.
«Мы выбрали SpaceX в качестве нашего поставщика в 2023 году и в последующий период из-за невероятной надежности, производительности, лучшей в отрасли цены и гибкости миссии, что позволяет нам предоставлять клиентам самые дешевые услуги», — сказал Макс Хаот, генеральный директор Launcher.
Космический аппарат Orbiter предназначен для развертывания кубсатов и других малых спутников, а также размещения полезной нагрузки сроком до двух лет по цене от 8 тыс. до 25 тыс. долл. за килограмм по райдшеринговой программае Orbiter Rideshare (включая стоимость полета SpaceX) или 400 тыс. долл. за один аппарат (без учета стоимости полета SpaceX). Orbiter может нести до 400 кг полезной нагрузки и развивать дельта-V 500 м/с. Орбитальный аппарат оснащен химической двигательной установкой, в которой используются ракетные топлива на основе этана и закиси азота.
Таким образом, заявлены следующие миссии:
- Orbiter SN1 — октябрь 2022 года (ранее законтрактован)
- Orbiter SN2 — январь 2023 (новый контракт)
- Orbiter SN3 — апрель 2023 (новый контракт)
- Orbiter SN4 — октябрь 2023 (новый контракт)
Объявленная летом 2019 года программа «космических маршруток» SpaceX Smallsat Rideshare предлагает один из самых доступных запусков в космос для аппаратов малого размера. В рамках специальных запусков Transporter SpaceX уже доставила на орбиту более 320 клиентских спутников и полезных нагрузок. Но есть проблема: каждая полезная нагрузка оказывается на одной и той же начальной орбите. Именно поэтому нужны космические буксиры типа Orbiter, способные доставить полезную нагрузку на конкретную выбранную орбиту.
Кстати, компания Launcher недавно объявила о серии испытаний основного двигателя E-2, использующего этан и закись азота в качестве топлива.
Как работают ракеты: полное руководство
Ракеты— лучший способ нашего вида вырваться из атмосферы Земли и достичь космоса. Но процесс, позволяющий заставить эти машины работать, далеко не прост. Вот что вам нужно знать о запуске ракеты в космос.
Как стартуют ракеты
Писатели и изобретатели веками мечтали исследовать вселенную за пределами Земли, но настоящие трудности путешествия в космос стали очевидны только в 19 веке.Экспериментальные полеты на воздушном шаре показали, что земная атмосфера быстро истончается на больших высотах, поэтому еще до того, как полеты с двигателем стали реальностью, инженеры знали, что устройства, которые создают направленную вперед или восходящую силу, отталкиваясь от окружающей среды, такой как воздух, такие как крылья и пропеллеры — в космосе бесполезны.
Другая проблема заключалась в том, что двигатели внутреннего сгорания — такие машины, как паровые или бензиновые двигатели, которые вырабатывают энергию за счет сжигания топлива в кислороде из земной атмосферы — также отказывали в безвоздушном пространстве.
К счастью, уже было изобретено устройство, решившее проблему создания силы без внешней среды, — ракета. Первоначально используемые в качестве оружия войны или в фейерверках, ракеты генерируют силу в одном направлении, называемую тягой, по принципу действия и противодействия: выхлопные газы, выделяемые взрывоопасными химическими веществами, выбрасываются из задней части ракеты с высокой скоростью. в результате ракета толкается в другом направлении, независимо от окружающей среды, НАСА объясняет в этом учебнике (pdf).
Ключ к использованию ракет в космосе заключается в том, чтобы нести химическое вещество, называемое окислителем, которое может выполнять ту же роль, что и кислород в земном воздухе, и позволяет сгорать топливу.
Уникальная конструкция космического корабля «Шаттл» направляла топливо из внешнего бака к основным двигателям шаттла во время запуска, в то время как два больших твердотопливных ускорителя помогали. (Изображение предоставлено НАСА)Первый человек, серьезно изучивший потенциал ракеты для космических путешествий, русский школьный учитель и ученый-любитель Константин Циолковский впервые опубликовал свои выводы в 1903 году.Он правильно определил запуск как одну из самых больших проблем — момент, когда ракета должна нести все топливо и окислитель, необходимые для достижения космоса — поскольку ее вес максимален, и требуется огромная тяга только для того, чтобы ее получить. движущийся.
По мере того, как ракета стартует, она теряет массу через выхлопные газы, поэтому ее вес уменьшается, и такое же количество тяги будет иметь больший эффект с точки зрения ускорения остальной части ракеты. Циолковский придумал различные конструкции ракет и пришел к выводу, что наиболее эффективной установкой была ракета вертикального запуска с несколькими «ступенями» — каждая из которых представляла собой автономную ракету, которая могла нести над собой ступени на определенное расстояние, прежде чем выработает топливо, отделится и упадет. прочь.Этот принцип, все еще широко используемый сегодня , уменьшает количество мертвого груза, который необходимо нести в космос.
Циолковский разработал сложное уравнение, которое выявило необходимую силу тяги, необходимую для любого заданного маневра ракеты, и «удельный импульс» — сколько тяги создается на единицу топлива — необходимый для того, чтобы ракета достигла космоса. Он понял, что взрывчатое ракетное топливо его времени было слишком неэффективным для питания космической ракеты, и утверждал, что в конечном итоге для выхода на орбиту и за ее пределы потребуются жидкие топлива и окислители, такие как жидкий водород и жидкий кислород.Хотя он не дожил до признания своей работы, принципы Циолковского до сих пор лежат в основе современной ракетной техники.
В полете
Ракеты должны тонко балансировать и контролировать мощные силы, чтобы пройти через атмосферу Земли в космос.
Ракета создает тягу с помощью контролируемого взрыва, поскольку топливо и окислитель подвергаются бурной химической реакции. Расширяющиеся газы от взрыва выталкиваются из задней части ракеты через сопло. Сопло представляет собой выхлоп особой формы , который направляет горячий газ под высоким давлением, образующийся при сгорании, в поток, выходящий из задней части сопла с гиперзвуковой скоростью, более чем в пять раз превышающей скорость звука.
Третий закон движения Исаака Ньютона гласит, что каждое действие имеет равную и противоположную реакцию, поэтому сила «действия», которая выталкивает выхлоп из сопла ракеты, должна быть уравновешена равной и противоположной силой, толкающей ракету вперед. В частности, эта сила действует на верхнюю стенку камеры сгорания, но, поскольку ракетный двигатель является неотъемлемой частью каждой ступени ракеты, мы можем думать, что она действует на ракету в целом.
Ядру первой ступени ракеты Delta II во время запуска помогали девять отдельных твердотопливных ускорителей.(Изображение предоставлено НАСА)Хотя силы, действующие в обоих направлениях, равны, их видимые эффекты различны из-за другого закона Ньютона, который объясняет, как объекты с большей массой нуждаются в большей силе, чтобы ускорить их на заданную величину. Таким образом, в то время как сила действия быстро разгоняет небольшую массу выхлопных газов до гиперзвуковых скоростей каждую секунду, равная сила реакции создает гораздо меньшее ускорение в противоположном направлении для гораздо большей массы ракеты.
По мере того, как ракета набирает скорость, крайне важно, чтобы направление движения точно совпадало с направлением тяги.Необходимы постепенные корректировки, чтобы вывести ракету на орбитальную траекторию, но серьезное смещение может привести к тому, что ракета выйдет из-под контроля. Большинство ракет, в том числе серии Falcon и Titan , а также лунная ракета Saturn V , управляются с помощью карданных двигателей, установленных таким образом, что весь ракетный двигатель может вращаться и изменять направление своей тяги от момента к моменту. Другие варианты рулевого управления включают использование внешних лопастей для отклонения выхлопных газов при их выходе из ракетного двигателя — наиболее эффективно для твердотопливных ракет без сложного двигателя — и вспомогательных двигателей, таких как небольшие ракетные двигатели, установленные по бокам ступени ракеты.
Как работают ракетные двигатели
Современные ракетные двигатели прошли долгий путь от фейерверков, первых в истории ракет. Относительно простые твердотопливные ракеты, чаще всего используемые в качестве ускорителей для обеспечения дополнительной тяги при запуске, по-прежнему основаны на том же основном принципе воспламенения трубки, содержащей горючую смесь топлива и окислителя. После воспламенения твердотопливная ракета будет продолжать гореть до тех пор, пока ее топливо не будет израсходовано, но скорость, с которой сгорает топливо — и, следовательно, величину тяги — можно контролировать, изменяя площадь поверхности, подвергаемой воспламенению в разное время в ракете. полет.
Этого можно добиться путем упаковки смеси топлива и окислителя с полым зазором по центру по всей длине ракеты. В зависимости от профиля этого зазора, который может быть, например, круглым или звездообразным, величина открытой поверхности будет меняться во время полета.
Все о космосе
(Изображение предоставлено Future)Эта статья предоставлена вам All About Space.
Журнал «Все о космосе» отправит вас в увлекательное путешествие по нашей Солнечной системе и за ее пределы, от удивительных технологий и космических кораблей, которые позволяют человечеству выйти на орбиту, до сложностей космической науки.
Более распространенные жидкостные ракеты намного сложнее. Как правило, они включают в себя пару топливных баков — по одному для топлива и окислителя — соединенных с камерой сгорания через сложный лабиринт труб. Для подачи жидкого топлива в камеру через систему впрыска используются высокоскоростные турбонасосы, приводимые в движение собственными независимыми моторными системами. Скорость подачи может быть увеличена или уменьшена в зависимости от потребности, а топливо может впрыскиваться в виде простой струи или мелкодисперсного распыления.
Внутри камеры сгорания для начала горения используется запальный механизм — это может быть струя высокотемпературного газа, электрическая искра или пиротехнический взрыв. Быстрое воспламенение имеет решающее значение — если в камере сгорания накапливается слишком много смеси топлива и окислителя, то замедленное воспламенение может создать достаточное давление, чтобы разнести ракету на части, катастрофическое событие, которое инженеры-ракетчики лаконично называют «жесткий старт». или «быстрая внеплановая разборка» (RUD).
Детальный проект ступени жидкостной ракеты может сильно различаться в зависимости от топлива и других требований.Одними из наиболее эффективных пропеллентов являются сжиженные газы, такие как жидкий водород , который стабилен только при очень низких температурах — около минус 423 градусов по Фаренгейту (минус 253 градуса по Цельсию). После загрузки на борт ракеты это криогенное топливо должно храниться в хорошо изолированных баках. В некоторых ракетах нет необходимости в механизме зажигания, использующем гиперголическое топливо, которое самовозгорается при контакте друг с другом.
Межпланетное путешествие
Ракеты являются ключом к исследованию нашей солнечной системы , но как они перемещаются с орбиты в дальний космос?
Первый этап любого космического полета включает в себя запуск с поверхности Земли на относительно низкую орбиту около 124 миль (200 км) над большей частью атмосферы.Здесь гравитация почти так же сильна, как и на поверхности, но трение верхних слоев атмосферы Земли очень мало, поэтому, если самая верхняя ступень ракеты движется достаточно быстро, она может поддерживать стабильную круговую или эллиптическую траекторию, где сила тяжести и естественная тенденция автомобиля лететь по прямой уравновешивают друг друга.
Многие космические корабли и спутники не путешествуют дальше этой низкой околоземной орбиты (НОО), но тем, кому суждено полностью покинуть Землю и исследовать более широкую Солнечную систему, требуется дальнейшее увеличение скорости, чтобы достичь космической скорости — скорости, с которой они могут никогда не быть отброшенным гравитацией нашей планеты.
Скорость убегания у поверхности Земли — 6,9 мили в секунду (11,2 км/с) — примерно на 50% выше, чем типичная скорость объектов на НОО. Он становится ниже на большем расстоянии от Земли, и зонды, направляющиеся в межпланетное пространство, часто сначала выводятся на удлиненные или эллиптические орбиты с помощью точно рассчитанного по времени импульса тяги ракеты-носителя верхней ступени, которая может оставаться прикрепленной к космическому кораблю до конца полета. его межпланетный полет. На такой орбите расстояние космического корабля от Земли может варьироваться от сотен до тысяч миль, и его скорость также будет варьироваться, достигая максимума, когда космический корабль находится ближе всего к Земле — в точке, называемой перигеем, — и замедляясь дальше.
Ядерные тепловые ракеты — это гипотетический способ создания большой тяги в течение длительного периода времени — однажды они могут сократить время полета к другим планетам. (Изображение предоставлено НАСА)Удивительно, однако, что критический взрыв ракеты, используемой для побега в межпланетное пространство, обычно происходит, когда космический корабль находится вблизи перигея. Это связано с так называемым эффектом Оберта , неожиданным свойством уравнений ракеты, которое означает, что ракета более эффективна, когда она движется с более высокой скоростью.
Одним из способов понять это является то, что сжигание топлива космического корабля позволяет двигателю использовать не только его химическую энергию, но и его кинетическую энергию, которая больше на более высоких скоростях. В итоге дополнительная тяга ракеты, необходимая для достижения космической скорости с малой высоты на более высокой скорости, меньше, чем необходимая для ухода с большой высоты при движении с более низкой скоростью.
Инженеры космических полетов и специалисты по планированию миссий часто ссылаются на « Delta-v «, необходимый для выполнения определенного маневра полета, такого как изменение орбиты.Строго говоря, термин Delta-v означает изменение скорости, но инженеры используют его специально как меру количества импульса или силы тяги во времени, необходимой для выполнения маневра. Вообще говоря, миссии планируются исходя из «бюджета Delta-V» — сколько тяги они могут генерировать и как долго, используя бортовые запасы топлива космического корабля.
Отправка космического корабля с одной планеты на другую с минимальными требованиями Delta-v включает в себя вывод его на эллиптическую орбиту вокруг Солнца, называемую переходной орбитой Хохмана .Космический корабль движется по отрезку эллиптической траектории, которая напоминает спиральную дорожку между орбитами двух планет и не требует дополнительной тяги на своем пути. По прибытии к целевому объекту он может использовать только гравитацию, чтобы выйти на свою конечную орбиту, или ему может потребоваться ракетная тяга в противоположном направлении — обычно это достигается простым разворотом космического корабля в космосе и запуском двигателя — прежде чем он сможет достичь стабильная орбита.
Изучение ракет – отличный способ для школьников изучить основы силы и реакция объекта на внешние силы.То движение объекта в ответ на внешняя сила была впервые точно описана более 300 лет назад сэр Исаак Ньютон, используя свои три законы движения. Инженеры до сих пор используют законы Ньютона для проектирования и прогнозирования полета полноразмерные ракеты. Силы векторные величины имеющая как величину, так и направление. При описании действие сил, необходимо учитывать как по величине, так и по направлению.В полете ракета подвергается четырем силам ; масса, толкать, и аэродинамические силы, подъем и перетаскивание . Величина вес зависит от по массе всех части ракеты. Сила тяжести всегда направлена центр Земли и действует через центр тяжести, желтая точка на рисунке. Величина тяги зависит от от массового расхода через двигатель и скорости и давления на выходе из сопла.Сила тяги нормально действует вдоль продольной оси ракеты. и поэтому действует через центр тяжести. Некоторые полномасштабные ракеты может двигаться или подвес, их сопла для создания силы, которая не совпадает с центром тяжести. Результирующий крутящий момент относительно центра тяжести можно использовать для маневрирования ракеты. Величина аэродинамических сил зависит от на форму, размер и скорость ракеты и на характеристики атмосферы.Аэродинамические силы действуют через центр давления, черно-желтая точка на рисунке. Аэродинамические силы очень важны для моделей ракет, но может быть не так важно для полная шкала ракеты в зависимости от предназначения ракеты. Полномасштабные бустеры как правило потратить лишь небольшое количество время в атмосфере. В полете величина, а иногда и направление четырех сил постоянно меняется. Реакция ракеты зависит от относительной величины и направления сил, очень похожих на движение веревки в «перетягивании каната». конкурс.Если мы сложим силы, соблюдая осторожность Счет для направления мы получаем результирующую внешнюю силу, действующую на ракету. То результирующее движение ракеты описывается законами движения Ньютона.Хотя на ракету действуют те же четыре силы, что и на самолет, есть некоторые важные отличия в приложении сил:
Деятельность: Экскурсии с гидом Связанные сайты: |
Детали модели ракеты
Детали модели ракетыЛетающие модели ракет – относительно безопасный и недорогой способ для школьников изучить основы аэродинамических сил и Реакция транспортных средств на внешние воздействия.Как и самолет, модель ракеты подвергается силы веса, тяга и аэродинамика во время его полет.
На этом слайде мы показываем части одноступенчатой модели ракеты. мы заложили ракета на боку и прорезаем отверстие в трубке корпуса, чтобы мы могли видеть, что внутри. Начиная с крайнего справа, корпус ракеты представляет собой зеленый картон. трубка с черными ребрами сзади.Плавники могут быть изготовлены из любого пластика или пробкового дерева и используются для обеспечения устойчивость во время полета. В моделях ракет используются небольшие, предварительно упакованные, твердотопливные двигатели Двигатель использовал только один раз, а затем заменяется новым двигателем для следующего полета. Двигатели бывают разных размеры и можно купить в хобби-магазинах и в некоторых магазинах игрушек. Тяга двигателя передается на корпус ракеты через опора двигателя .Эта часть крепится к ракете и может быть из плотного картона или дерева. Есть отверстие в подушке двигателя чтобы позволить выбрасывающему заряду двигателя создать давление в трубе корпуса в конце фаза выбега и выбросьте носовой обтекатель и систему спасения. Восстановительная вата есть вставляется между опорой двигателя и системой рекуперации для предотвращения горячего газа метательного заряда от повреждения системы улавливания. Восстановление вата продается вместе с двигателем.Восстановление система состоит из парашют (или стример ) и несколько строп для подключения парашют в носовой обтекатель. Парашюты и стримеры сделаны из тонкой листы пластика. Носовой обтекатель может быть изготовлен из пробкового дерева или пластика. и может быть сплошным или полым. Носовой конус вставлен в корпус трубка перед полетом. Эластичный ударный шнур соединен с обеими трубка корпуса и носовой обтекатель и используется для хранения всех частей ракета вместе во время восстановление.Пусковые проушины представляют собой небольшие трубки (соломинки), которые крепятся к Тело трубы. Через эти трубки вставляется пусковая рейка, чтобы обеспечить устойчивость ракеты во время запуск.
Экскурсии с гидом
Наверх
Перейти к…
- Домашняя страница руководства для начинающих
Том
Бенсон
Пожалуйста, присылайте предложения/исправления по адресу: [email protected]
Ракеты и запуски ракет, информация и факты
С момента изобретения пороха в Китае более семи веков назад люди запускали в небо цилиндры с помощью контролируемых взрывов. Эти летательные аппараты и их двигатели, называемые ракетами, часто используются в качестве фейерверков, сигнальных ракет и оружия войны.
Но с 1950-х годов ракеты также позволяют нам отправлять роботов, животных и людей на орбиту вокруг Земли и даже за ее пределы.
Как работают ракеты?
Какой бы заманчивой ни была логика, ракеты не работают, «отталкиваясь от воздуха», поскольку они также функционируют в космическом вакууме. Вместо этого ракеты используют импульс или мощность движущегося объекта.
Если никакие внешние силы не действуют на группу объектов, общий импульс группы должен оставаться постоянным во времени. Представьте, что вы стоите на скейтборде с баскетбольным мячом в руках. Если вы бросите баскетбольный мяч в одном направлении, вы и скейтборд покатитесь в противоположном направлении, чтобы сохранить импульс.Чем быстрее вы бросаете мяч, тем быстрее катитесь назад.
Ракеты работают, выбрасывая горячий выхлоп, который действует так же, как баскетбольный мяч. Молекулы выхлопных газов по отдельности весят немного, но они очень быстро покидают сопло ракеты, придавая им большой импульс. В результате ракета движется в направлении, противоположном выхлопу, с той же общей силой.
Ракеты производят выхлоп, сжигая топливо в ракетном двигателе. В отличие от реактивных двигателей самолетов, ракеты предназначены для работы в космосе: у них нет воздухозаборников, и они несут с собой собственные окислители — вещества, играющие роль кислорода при сжигании топлива.Ракетное топливо и окислитель, называемые ракетным топливом, могут быть как твердыми, так и жидкими. Боковые ускорители шаттла используют твердое топливо, в то время как многие современные ракеты используют жидкое топливо.
Какие этапы запуска ракеты?
Современные большие космические ракеты состоят как минимум из двух ступеней, секций, уложенных друг на друга в общей цилиндрической оболочке. У каждой ступени есть свои двигатели, количество которых может различаться. Первая ступень ракеты SpaceX Falcon 9 имеет девять двигателей, а первая ступень ракеты Antares компании Northrop Grumman — два.
Первая ступень ракеты выводит ракету из нижних слоев атмосферы, иногда с помощью дополнительных боковых ускорителей. Поскольку первая ступень должна поднять всю ракету, ее груз (или полезную нагрузку) и любое неиспользованное топливо, это самая большая и мощная секция.
Чем быстрее летит ракета, тем больше сопротивление воздуха она встречает. Но чем выше поднимается ракета, тем тоньше становится атмосфера. В совокупности эти два фактора означают, что нагрузка на ракету возрастает, а затем падает во время запуска, достигая максимума при давлении, известном как max q.Для SpaceX Falcon 9 и United Launch Alliance Atlas V максимальное значение q достигается через 80–90 секунд после старта на высоте от семи до девяти миль.
Как только первая ступень выполнила свою работу, ракета сбрасывает эту часть и зажигает вторую ступень. Второй ступени нужно транспортировать намного меньше, и ей не нужно пробиваться сквозь плотные нижние слои атмосферы, поэтому обычно у нее всего один двигатель. В этот момент ракеты также отпускают свои обтекатели, заостренный колпачок на конце ракеты, который защищает то, что несет ракета — ее полезную нагрузку — во время первой фазы запуска.
Исторически сложилось так, что большая часть выброшенных частей ракет падала обратно на Землю и сгорала в атмосфере. Но начиная с 1980-х годов с космическим челноком НАСА инженеры разрабатывали детали ракет, которые можно было восстановить и использовать повторно. Частные компании, в том числе SpaceX и Blue Origin, даже строят ракеты с первыми ступенями, которые возвращаются на Землю и самостоятельно приземляются. Чем больше частей ракеты можно использовать повторно, тем дешевле могут быть запуски ракеты.
Какие существуют типы ракет?
Так же, как автомобили бывают разных форм и размеров, ракеты различаются в зависимости от выполняемой ими работы.
Зондирующие ракеты взлетают высоко в воздух по баллистическим дугам, летят в космос на пять-двадцать минут, прежде чем рухнуть обратно на Землю. Они чаще всего используются для научных экспериментов, которые не требуют много времени в космосе. Например, в сентябре 2018 года НАСА использовало зондирующую ракету для проверки парашютов для будущих миссий на Марс. (Где именно находится край космоса? Ответ на удивление сложен.)
Суборбитальные ракеты, такие как New Shepard компании Blue Origin, достаточно сильны, чтобы временно выходить в космос для научных экспериментов или космического туризма.Ракеты орбитального класса достаточно мощны, чтобы выводить объекты на орбиту вокруг Земли. В зависимости от того, насколько велика полезная нагрузка, они также могут отправлять объекты за пределы Земли, такие как научные зонды (или спортивные автомобили).
Для доставки спутников на орбиту или за ее пределы требуется серьезная мощность. Чтобы спутник оставался на круговой орбите на высоте 500 миль над поверхностью Земли, его необходимо разогнать до более чем 16 600 миль в час. Ракета «Сатурн-5», самая мощная из когда-либо построенных, подняла более 300 000 фунтов полезного груза на низкую околоземную орбиту во время миссий «Аполлон».
На данный момент Falcon Heavy от SpaceX и Delta IV Heavy от United Launch Alliance являются самыми мощными ракетами в мире, но скоро появятся еще более мощные ракеты. Как только система космического запуска НАСА преодолеет задержки и перерасход средств, она станет самой мощной ракетой из когда-либо созданных. Тем временем SpaceX строит тестовую версию своего звездолета, массивной ракеты, ранее известной как BFR (Big Falcon Rocket). Россия также объявила о своей цели запустить «сверхтяжелую» ракету в 2028 году.
Пока одни производители ракет становятся крупными, другие становятся мелкими, чтобы обслуживать растущий бум недорогих спутников размером не больше холодильника.Ракета Electron от Rocket Labs может поднять на низкую околоземную орбиту всего несколько сотен фунтов, но для перевозки небольших спутников это все, что ей нужно.
Что такое стартовая площадка?
Стартовая площадка — это платформа, с которой запускается ракета, и их можно найти на объектах, называемых стартовыми комплексами или космодромами. (Изучите карту действующих космопортов мира.)
Типичная стартовая площадка состоит из площадки и стартовой установки — металлической конструкции, поддерживающей вертикальную ракету перед ее запуском.Шланговые кабели от пусковой установки обеспечивают ракету питанием, охлаждающими жидкостями и доливкой топлива перед запуском. Конструкция также помогает защитить ракету от ударов молнии.
Разные стартовые комплексы имеют разные способы постановки ракет на стартовые столы. В Космическом центре Кеннеди НАСА космический шаттл был собран вертикально и доставлен на стартовую площадку на похожем на танк транспортном средстве, называемом гусеничным ходом. Российская космическая программа транспортирует свои ракеты горизонтально на поезде к стартовой площадке, где они затем поднимаются в вертикальном положении.
Стартовые площадки также имеют функции, которые минимизируют ущерб от запуска ракеты. Когда ракета впервые зажигается, клапаны на стартовой площадке выбрасывают сотни тысяч галлонов воды в воздух вокруг выхлопной трубы, что помогает уменьшить оглушительный рев ракеты. Траншеи под стартовой площадкой также направляют выхлопные газы ракеты наружу и в сторону от корабля, поэтому пламя не может подняться обратно и поглотить саму ракету.
Где запускаются ракеты?
В мире есть множество стартовых площадок, каждая из которых имеет свои плюсы и минусы.В общем, чем ближе стартовая площадка к экватору, тем она эффективнее. Это потому, что экватор движется быстрее, чем полюса Земли, когда планета вращается, как внешний край вращающейся пластинки. Стартовые площадки в более высоких широтах легче выводят спутники на орбиты, проходящие над полюсами.
В период с 1957 по 2017 год 29 космодромов отправили спутники или людей на орбиту. Многие из объектов все еще активны, в том числе единственные три объекта, которые когда-либо запускали людей на орбиту. На подходе больше космодромов, как государственных, так и частных.В 2018 году американо-новозеландская компания Rocket Labs запустила спутники на орбиту с собственной частной стартовой площадки на полуострове Махия в Новой Зеландии.
Где можно увидеть запуск ракеты?
В США Космический центр имени Кеннеди НАСА регулярно предлагает доступ для посетителей. Центр полётов НАСА Уоллопс в Вирджинии также позволяет наблюдать за запуском из своего центра для посетителей. Космодром Европейского космического агентства во Французской Гвиане открыт для посетителей, но агентство призывает путешественников планировать свои действия заранее.Туристы могут посетить казахстанский космодром Байконур, легендарный дом советских и российских космических программ, но только забронировав тур. Объект находится под строгой охраной. (Посмотрите фотографии деревень возле российского космодрома Плесецк, где утилизация выброшенных ракет является образом жизни.)
Если вы не можете посетить космодром лично, не бойтесь: многие государственные космические агентства и частные компании предлагают онлайн-трансляции своих запускает.
Использование тяги, веса и контроля: Запустите меня в космос — Урок
(1 оценка)Быстрый просмотр
Уровень: 4 (3-5)
Необходимое время: 30 минут
Урок Зависимость: Нет
предметных областей: Земля и космос, Физические науки, Наука и техника
NGSS Ожидаемые характеристики:
Поделиться:
Резюме
Одной из захватывающих задач для инженеров является идея исследования.Благодаря продолжающейся сюжетной линии подразделения «Ракеты» этот урок более подробно рассматривает космонавта Рохана, космонавта Тесс, их дочь Майю и их проблемы, связанные с полетом в космос, установкой спутников и исследованием неизведанных вод на каноэ. Этот урок укрепляет позиции ракет как средства передвижения, которое помогает нам исследовать мир за пределами земной атмосферы (то есть двигаться без воздуха), используя принципы, описанные в третьем законе движения Ньютона. Студенты также знакомятся с идеями тяги, управления и веса — всеми принципами, с которыми инженеры имеют дело при создании ракет. Эта инженерная учебная программа соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).Инженерное подключение
Проектирование и строительство ракет требует совместной работы многих разных инженеров для создания оборудования, которое работает по назначению. Инженеры должны понимать три закона движения Ньютона, а также то, как ведет себя выхлоп, чтобы рассчитать тягу ракеты, чтобы достичь места назначения.Инженеры также должны очень внимательно следить за весом ракеты, потому что более тяжелым ракетам требуется больше энергии, чтобы попасть в космос. Еще одним важным соображением является то, как управлять ракетой. Наконец, понимание того, как ракета ведет себя в атмосфере Земли, а также в космосе, имеет решающее значение при проектировании ракет. Для повышения устойчивости инженеры включают в конструкции своих ракет такие решения, как стабилизаторы или небольшие двигатели.
Цели обучения
После этого урока учащиеся должны уметь:
- Сравните и сопоставьте самолеты и ракеты и объясните, почему самолеты не могут летать в космос.
- Определите, что такое тяга и как ракеты используют тягу для выхода в космос.
- Объясните несколько соображений инженеров при проектировании ракет.
- Приведите пример исследователя и опишите причины, по которым исследователи и исследовательские группы включают инженеров.
Образовательные стандарты
Каждый урок или занятие TeachEngineering связано с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.
Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).
В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .
NGSS: научные стандарты следующего поколения — наука| Ожидаемая производительность NGSS | ||
|---|---|---|
3-ПС2-1. Спланируйте и проведите исследование, чтобы получить доказательства влияния уравновешенных и неуравновешенных сил на движение объекта.(Класс 3) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв! | ||
| Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату | ||
| Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS: | ||
| Научная и инженерная практика | Основные дисциплинарные идеи | Концепции поперечной резки |
| Научные объяснения описывают механизмы природных явлений. Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв! | Каждая сила действует на один конкретный объект и имеет как силу, так и направление. На объект в состоянии покоя обычно действует несколько сил, но они суммируются, чтобы дать нулевую результирующую силу на объект. Силы, сумма которых не равна нулю, могут вызывать изменения скорости или направления движения объекта. (Граница: На этом уровне используется качественное и концептуальное, а не количественное сложение сил.) Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв! Соприкасающиеся объекты воздействуют друг на друга.Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв! | Обычно устанавливаются причинно-следственные связи. Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв! |
- Студенты будут развивать понимание отношений между технологиями и связей между технологиями и другими областями обучения.(Оценки
К —
12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Использование транспорта позволяет перемещать людей и товары с места на место.(Оценки
3 —
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?
Больше учебных программ, подобных этому
Введение/Мотивация
Тесс и Майя присоединяются к длинной череде исследователей, исследовавших многие части мира.Можете ли вы назвать каких-либо исследователей и/или части мира, которые они исследовали? Какие инженерные команды, по вашему мнению, им нужны для успеха? Ниже перечислены некоторые исследователи, которые были инженерами или нуждались в инженерном оборудовании для достижения своих целей исследования:
Сильвия Эрл: В 1970 году Сильвия Эрл и еще четыре женщины нырнули на 50 футов под поверхность океана и две недели жили в небольшом сооружении. В 1979 году она без привязи прошла по морскому дну на меньшей глубине, чем любое живое существо до или после.Она была одета в скафандр «Джим» — герметичную одежду, выдерживающую одну атмосферу, и была доставлена на подводном аппарате на глубину 1250 футов ниже поверхности океана (Академия достижений, «Посол мировых океанов: Сильвия Эрл, исследователь подводного мира, » http://www.achievement.org/autodoc/page/ear0bio-1). (Какие инженерные разработки были связаны с ее подводным подвигом? Возможные ответы: Дизайн скафандра «Джим», подводная конструкция, подводный аппарат и т. д.)
Джунко Табей, Минг Кипа, Темба Тшири: 16 мая 1975 года Джунко Табей из Японии стала первой женщиной, достигшей вершины Эвереста (Steponline: Everyone Has an Everest, «Джунко Табей: первая женщина, покорившая вершину Эвереста»). Эверест»).На сегодняшний день самым молодым человеком, покорившим Эверест, является альпинистка Минг Кипа, которая поднялась на Эверест в 2003 году в возрасте 15 лет. Более ранний рекорд был установлен Тембой Тшири, непальским шерпой, который в возрасте 16 лет и 17 дней стал самым молодым человеком. когда-либо взбираться на Эверест 23 мая 2001 г. (http://www.adventurestats.com/tables/everestage.htm). (Какую инженерную технику использовали эти исследователи? Возможные ответы: Дизайн альпинистского снаряжения, средств защиты глаз, палатки и теплой одежды)
Амелия Эрхарт: В 1932 году эта «Первая леди воздуха» стала первой женщиной, совершившей в одиночку перелет через Атлантический океан.Через пятнадцать часов и 19 минут после того, как она покинула Харбор-Грейс, Ньюфаундленд, она приземлилась на своем летящем огнем самолете на фермерском поле в Лондондерри, Ирландия (http://kids.niehs.nih.gov/science/quizzes/american_women_quiz.htm). (Какую технику использовал Эрхарт? Возможные ответы: Конструкция самолета и его элементы управления.)
Sacagewea: Этот индейский исследователь, чье имя означает «женщина-птица», служил проводником Льюису и Кларку в их экспедиции на запад США в 1804 году.Она знала, как выжить, живя за пределами суши, что позволило экспедиции достичь побережья Тихого океана (http://kids.niehs.nih.gov/science/quizzes/american_women_quiz.htm). (Какой тип техники? Возможный ответ: Сакагевея сама была бы инженером, ориентируясь по земле таким образом, чтобы помочь ей выжить. Ранние навигаторы повлияли на техническое навигационное оборудование, используемое сегодня.)
Салли Райд: Она была первой американкой, наблюдавшей 16 восходов и 16 закатов каждые 24 часа.В июне 1983 года она стала самым молодым летчиком и первой американкой, совершившей полет в космос. Более шести дней она работала бортинженером космического корабля «Челленджер», занимаясь запуском и поиском спутников (http://kids.niehs.nih.gov/science/quizzes/american_women_quiz.htm). (Какие инженерные разработки были задействованы в исследованиях Райд? Возможные ответы: Она была бортинженером миссии, инженеры спроектировали космический шаттл и спутники.)
Валентина Владимировна Терешкова: Полковник-инженер и советский космонавт стала первой женщиной в космосе.Она участвовала в миссии Восток-5, которая стартовала 16 июня 1963 года и совершила 48 оборотов вокруг Земли. Полет длился 2,95 дня (70,8 часа). Во время своего космического полета имя Терешковой по радио было «Чайка», что в переводе с русского означает «чайка» (http://www.allaboutspace.com/explorers/page/t/tereshkova.shtml). (Какая инженерия использовалась в этом космическом полете? Возможные ответы: Валентина была инженером в этой миссии, и инженеры спроектировали ракету.)
Вы все, как члены команды инженеров космонавта Рохана, космонавта Тесс и Майи, присоединяетесь к длинному и опытному списку инженеров, которые помогали проектировать и строить исследовательские транспортные средства.Чтобы Тесс отправила себя и свои спутники в космос, ей нужны вы как ее команда инженеров, чтобы выяснить, как именно отправить оборудование (и Тесс!) в космос успешно.
Может ли самолет просто полететь в космос? Нет, не может! Большинство людей знают, что самолеты не могут летать в космосе, но мало кто знает, почему. Ответ: самолетам для полета нужен воздух, а в космосе воздуха нет. У самолетов есть определенные части, которые помогают им летать по воздуху. Что делает пропеллер и используются ли они когда-либо на ракете? (Ответ: Надеюсь, они никогда не используются на ракете.) Пропеллеры имеют наклонные лопасти, которые выталкивают воздух, как вентилятор. У самолетов также есть крылья, которые используют воздух, чтобы оставаться в полете. Ракеты отличаются от самолетов тем, что ракеты летают в космос. Без воздуха в космосе ракеты не могут использовать пропеллеры или крылья.
Как инженеры запускают ракеты в космос? Помните третий закон движения Ньютона о равных и противоположно направленных силах? Мы знаем, что объекты можно перемещать в одном направлении, выбрасывая массу в противоположном направлении. Запустить ракету в космос так же просто, как звучит третий закон? Нет! Ракеты большие и тяжелые! (См. рис. 1.) Для запуска ракет в космос требуется огромная сила. Чтобы еще больше усложнить ситуацию, ракеты не просто летят прямо сами по себе.
При проектировании ракет, которые можно запускать в космос, инженеры должны учитывать три основных момента: тягу, вес и управляемость. Тяга напрямую связана с третьим законом Ньютона, который говорит нам, как движутся ракеты: выталкивая массу в одном направлении, чтобы двигаться в противоположном направлении (обратитесь к соответствующему упражнению «Соломинки и тяга», чтобы учащиеся увидели значение этой переменной в ракетах). дизайн).В некоторых ракетах тяга создается за счет выталкивания горячих газов, образующихся при сгорании топлива. Эти ракеты движутся вверх настолько, насколько сила газового топлива давит вниз. Как вы думаете вес влияет на ракету? Sudents могут дополнительно исследовать взаимосвязь со связанными действиями Strawkets and Weight. Что ж, чем тяжелее весит ракета, тем больше тяги ей нужно для взлета. Вес очень важен для инженеров, пытающихся определить, как запустить ракету в космос. Наконец, инженеры должны поработать над управлением ракеты , чтобы заставить ракету двигаться в правильном направлении.Контроль важен для безопасного прохождения ракеты через атмосферу Земли. Инженеры должны специально проектировать ракеты, чтобы они были сбалансированы и стабильны во время полета. Представьте, что вы летите на ракете в космос. (Обратитесь к соответствующему упражнению Strawkets and Control, чтобы изучить важность стабильности в конструкции ракеты.) Что бы вы почувствовали, если бы ваша ракета начала трястись и двигаться неконтролируемо? Сегодня мы изучим некоторые основные понятия ракетной техники, чтобы не произошло этой страшной ситуации.
Предыстория урока и концепции для учителей
Тяга
Ракеты движутся, выбрасывая массу (действие) в одном направлении, чтобы переместить ракету в противоположном направлении (реакция). Это называется силой тяги и описывается третьим законом движения Ньютона.
С химическими ракетами, такими как те, что можно увидеть на космических шаттлах, действие заключается в выбросе горячего газа из двигателя.Это вызывает движение ракеты, реакцию , поскольку ракета движется в противоположном направлении. Чтобы ракета могла взлететь со стартовой площадки, действие — или тяга — двигателя должно быть больше, чем сила нисходящего ускорения силы тяжести, действующая на массу ракеты.
Ракеты лучше работают в космосе, чем в воздухе! Находясь в атмосфере Земли, ракета движется медленнее из-за окружающего воздуха. Это явление, называемое сопротивлением , связано с сопротивлением воздуха.Сопротивление воздуха можно продемонстрировать с помощью листа бумаги. Если вы держите лист бумаги над полом и роняете его, бумага медленно опускается на пол. Однако если ту же бумажку скомкать и уронить, она упадет на пол гораздо быстрее. Мятая бумага испытывает меньшее сопротивление, поскольку имеет меньшую площадь поверхности. Другими словами, воздух не имеет такой большой площади, чтобы сопротивляться движению падающей бумаги. В тот момент, когда ракеты попадают в космос, они больше не сталкиваются с сопротивлением воздуха, замедляющим их.
Чтобы получить большую тягу от медленно движущихся ракет (таких как бумажные ракеты), выходное «сопло» должно быть как можно меньше, чтобы воздух разгонялся быстрее (см. рис. 2).
Рисунок 2. Схема прохождения воздуха через сопло. Copyright
Copyright © 2004 Jeff White and Luke Simmons, University of Colorado Boulder
Поскольку это газ, воздух можно сжимать. Устройства, называемые воздушными компрессорами , используют насос для нагнетания воздуха в жесткий контейнер, в котором огромное количество воздуха хранится в небольшом пространстве под очень высоким давлением.Насос использует большую силу для сжатия воздуха. Когда воздух выходит из контейнера, он обычно выдувается очень сильно и очень быстро (например, когда вы используете компрессор для накачки велосипедных или автомобильных шин). Когда воздух движется относительно медленно (около 200 миль в час или меньше) по трубе, диаметр которой уменьшается, он не сжимается. В этих условиях на воздух действует недостаточная сила, чтобы заставить его сжиматься. Вместо этого воздух ускоряется. Вот что происходит, когда вы открываете дверь в свой дом или здание.Если вы стоите рядом с дверью внутри дома/здания, вы чувствуете ветерок, так как воздух ускоряется, проходя через дверной проем. Другой пример — вода, текущая по садовому шлангу. Если вы поместите большой палец на конец шланга, чтобы частично заблокировать выход воды, вода будет разбрызгиваться намного быстрее, чем если бы вы позволили ей течь без блокировки. Когда воде некуда деваться, единственный выход — ускориться.
Но почему же тогда на фотографиях ракет обычно видны колоколообразные сопла (см. рис. 3)? Зачем инженерам увеличивать площадь сопла? Основываясь на том, что мы узнали, не означает ли это, что выходящие горячие газы будут двигаться медленнее? Нет, ракеты обычно движутся быстрее скорости звука, и это меняет поведение воздуха в сопле.Когда воздух движется быстрее скорости звука, он ведет себя иначе, чем на Земле! Когда воздух движется с такой скоростью, он становится сжимаемым. Он замедлится, если диаметр сопла станет меньше (см. рис. 4). Это объясняет форму колокола для ракетных сопел. Чтобы горячие газы затем ускорялись, форма сопла должна расширяться (см. рис. 5).
Рисунок 3. Сопла космического корабля «Шаттл». Авторские права
Copyright © NASA http://www.nasa.gov/
Рисунок 4. Быстрый поток воздуха через сопло Copyright
Copyright © 2004 Jeff White and Luke Simmons, University of Colorado Boulder
Рисунок 5.Воздух движется через сопло в форме колокола. CopyrightCopyright © 2004 Jeff White and Luke Simmons, University of Colorado Boulder
Вес
Вес ракеты — это сила, противодействующая движению и тяге. Более тяжелая ракета требует большей тяги для выхода в космос, что в конечном итоге увеличивает общую стоимость ракеты. Инженеры пытаются найти способы уменьшить вес ракеты за счет использования легких материалов. Однако легче не всегда лучше.Например, ракета из бумаги не выдержит запуска в космос, поскольку ей не хватает необходимой структурной целостности, чтобы выдержать суровые условия космоса и силы, возникающие при космическом полете. Кроме того, прочные, но легкие материалы часто дороги в разработке и производстве. Хороший инженер должен найти решение, которое уравновешивает каждую из этих конкурирующих потребностей.
Интересный факт: вес одного твердотопливного ускорителя космического челнока (всего их два) составляет 1 252 000 фунтов, включая топливо! (источник: http://www.atk.com/rocketmotors/rocketmotors_rsrm.asp).
Распределение веса ракеты также важно. Точка, относительно которой равномерно распределен вес ракеты, называется ее центром тяжести (ЦТ). Понятие центра тяжести можно продемонстрировать, удерживая метровую рейку горизонтально на пальце, расположенном на отметке 50 см. Центр тяжести метровой палки расположен на отметке 50 см, потому что весь вес с одной стороны от отметки равен весу с другой стороны от отметки.
Управление
Движение любого естественно неустойчивого объекта практически невозможно предсказать. Например, если вы возьмете футбольный мяч и бросите его без надлежащего хвата и техники, он раскачивается в воздухе, и кому-то на принимающей стороне будет трудно его поймать. Квотербек закручивает футбольный мяч по спирали так, что он завершает контролируемую траекторию, позволяя принимающему игроку легко решить, куда положить руки. Почему несвязанный воздушный шар летает во все стороны, когда его отпускают? У него нет контроля.Отверстие, из которого выходит воздух, гибкое, а круглая форма воздушного шара означает, что он может вращаться в любом направлении, толкая воздух.
Необходимо управлять ракетой в атмосфере до того, как она достигнет космоса. Мы знаем, что у самолетов есть крылья, но обычно они также имеют меньшие плавники на хвосте. Как вы думаете, почему подобные маленькие плавники часто можно увидеть на ракетах?
Крылья обеспечивают только подъемную силу , перпендикулярную движению объекта, и они создают сопротивление, что нормально для самолетов, летящих горизонтально (поэтому подъемная сила создается вертикально).Ракеты, однако, пытаются попасть в космос, и самый эффективный способ сделать это — лететь прямо вверх с минимальным сопротивлением. Ракеты не нуждаются в подъеме с крыльев. Вместо этого они получают всю свою подъемную силу от тяги двигателя. Меньшие плавники помогают обеспечить необходимый контроль, необходимый ракете сразу после старта (или запуска).
Компромисс между подъемной силой крыла и сопротивлением показан на рисунке 6. Если объект с крыльями имеет постоянную тягу (например, самолет), он может оставаться в воздухе дольше.Дополнительная тяга противодействует лобовому сопротивлению и сохраняет подъемную силу крыльев. Теперь посмотрите на крыло без дополнительной тяги. Сначала это кажется лучше, чем ракета с оперением, но крыло создает сильное сопротивление; однако без дополнительной тяги для компенсации все поступательное движение теряется, что уменьшает подъемную силу, и гравитация быстро тянет ее вниз! Маленькие плавники не создают подъемной силы, но они более чем компенсируют ее, не добавляя большого веса или сопротивления.
Рис. 6. Сравнение плавника и крыла.авторское право
Авторское право © 2003 Джефф Уайт, Университет Колорадо в Боулдере
Поскольку ракеты летают по воздуху, помимо центра тяжести ракеты (ЦТ) необходимо учитывать еще один важный момент: центр давления (ЦД). CP отличается от CG тем, что это точка, относительно которой площадь поверхности ракеты одинаково уравновешена с обеих сторон, а не вес. Для устойчивой ракеты ЦТ должен быть позади ЦТ, то есть, если ракета направлена вверх, ЦТ должен быть ниже ЦТ.Это может быть достигнуто либо путем добавления ребер в задней части ракеты (что увеличивает площадь поверхности сзади и, таким образом, перемещает ЦД назад), либо путем добавления массы в передней части ракеты (что перемещает ЦТ вверх дальше к вершине). Однако, если центр тяжести и центр давления находятся в одном и том же месте, объект в любое время произвольно вращается в любом направлении. Инженеры всегда должны решать, где разместить эти две точки на ракете и по отношению друг к другу, чтобы спроектировать наилучшую возможную ракету.
Рис. 7. Влияние центра тяжести на устойчивость ракеты. авторское право
Авторское право © 2004 Джефф Уайт и Джей Шах, Университет Колорадо в Боулдере
Связанные виды деятельности
Закрытие урока
Сегодня мы узнали больше о ракетах и их отличиях от самолетов. Кто помнит, чем ракеты отличаются от самолетов? (Ответ: Самолетам для полета нужен воздух, в космосе ракеты должны летать без воздуха.) Как инженеры запускают ракеты в космос? Какой это был закон? (Ответ: третий закон Ньютона.) Из третьего закона Ньютона мы знаем, что объекты можно перемещать в одном направлении, выбрасывая массу в противоположном направлении. Кто помнит три вещи, которые инженеры должны учитывать при проектировании ракет, которые будут запущены в космос? (Ответ: Тяга, вес и управляемость.) Что такое тяга? (Ответ: Тяга — это сила, действующая на ракету, которая перемещает ее вперед. В некоторых ракетах тяга создается за счет выталкивания горячих газов от горящего топлива.) Мы узнали о важности ракетной тяги, веса и управляемости. Теперь мы можем использовать полученные знания, чтобы понять, как инженеры проектируют настоящие ракеты!
Как команда инженеров космонавта Рохана и космонавтки Тесс, вы теперь лучше понимаете, как построить ракету Тесс. Вы также следуете по стопам многих команд инженеров, которые помогали (и были) исследователям, которые продолжают исследовать наш мир и не только.
Словарь/Определения
центр тяжести (ЦТ): Среднее расположение веса объекта (т. е. точки баланса).
центр давления (CP): среднее место изменения давления над объектом. (Для парусника это будет около центра паруса.)
сопротивление: сила трения, противодействующая движению объекта (в этом уроке трение вызывает воздух). Он возникает при взаимодействии и контакте твердого тела с жидкостью (жидкостью или газом).
плавник: небольшая плоская поверхность, использующая поток воздуха для стабилизации ракеты.Плавники не обеспечивают подъемной силы и имеют очень небольшое сопротивление.
Перпендикуляр: То, что лежит под углом 90°.
ракета: Транспортное средство, которое движется за счет выброса массы.
траектория: Путь, который объект проходит в пространстве.
крыло: плоская или изогнутая поверхность, создающая перепад давления, создающий подъемную силу и сопротивление.
Оценка
Оценка перед уроком
Мозговой штурм в совместной группе: Организуйте учащихся в группы по четыре человека.Попросите их записать все, что они знают о ракетах, и сообщить классу, как, по их мнению, ракеты на самом деле попадают в космос и являются ли они тяжелыми или легкими. Пусть они нарисуют эскиз ракеты (любой, который придет в голову) и объяснит, как можно использовать различные части ракеты.
Диаграмма Венна: Предложите учащимся создать в классе диаграмму Венна или Т-образную диаграмму, чтобы сравнить свои знания о самолетах и ракетах.
Оценка после внедрения
Вопрос/ответ: Спросите учащихся и обсудите в классе:
- Почему исследователи и исследовательские группы используют инженеров? (Ответ: инженеры разрабатывают оборудование, которое помогает исследователям и командам выполнять успешные миссии.Инженеры помогали, проектировали, строили и использовали большинство исследовательских транспортных средств.)
- Чем самолеты отличаются от ракет? (Ответ: у самолетов есть крылья, а иногда и пропеллеры, помогающие им летать по воздуху. В космосе нет воздуха, поэтому ракеты не могут использовать те же детали, что и самолеты.)
- Какие три вещи должны учитывать инженеры при разработке ракеты, способной летать в космос? (Ответ: вес, тяга и управление)
- Как ракеты используют тягу для выхода в космос? (Ответ: Тяга напрямую связана с третьим законом движения Ньютона.Он рассказывает нам, как ракеты движутся в космос, выбрасывая топливо в одном направлении, чтобы двигаться в противоположном.)
- Можно ли изменить вес ракеты без изменения тяги и управления? (Ответ: Нет, все три фактора взаимосвязаны.)
- Если вы добавите пропеллент (топливо) для увеличения тяги в реальной ракете, на какой другой ключевой фактор вы повлияете? (Ответ: Вес; топливо тяжелое.)
Оценка итогов урока
Мозговой штурм в совместной группе Повторное посещение: Верните листы, которые использовались для оценивания перед уроком.В тех же группах попросите учащихся прочитать свои ответы. Попросите их обновить свои ответы и, если они хотят, набросать еще одну ракету на новом листе бумаги. Затем призовите добровольцев сделать краткую презентацию классу о том, что они думали до урока и что узнали сейчас.
Интересные факты/вопросы для обсуждения: Запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы учащихся.
- Летают ли искусственные транспортные средства как по воздуху, так и по космосу? (Ответ: Да, космический шаттл делает и то, и другое, но на самом деле он только парит в атмосфере.На данный момент не существует транспортного средства, которое взлетает как самолет и может добраться до космоса, но инженеры в настоящее время работают над этим.)
- Космический корабль может преодолевать гравитацию Земли и путешествовать к другим планетам. Может ли космический корабль избежать гравитации Солнца и покинуть Солнечную систему? (Ответ: Да, космический корабль «Вояджер» уже сделал это.)
Расширение урока
Предложите учащимся создать Т-образные диаграммы для сравнения моделей ракет с реальными ракетами.Используйте следующий веб-сайт в качестве руководства для обсуждения: http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/rktcompare.html
Предложите учащимся изучить дополнительные способы управления ракетами инженерами помимо использования плавников. Хорошее место для начала: http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/rktcontrl.html
.Предложите учащимся изучить вес и требуемую тягу некоторых ракет НАСА.
использованная литература
Академия достижений, «Посол мировых океанов: Сильвия Эрл, исследователь подводного мира.По состоянию на январь 2006 г. http://www.achievement.org/autodoc/page/ear0bio-1
Alliant Techsystems Inc. «RSRM — многоразовые твердотопливные ракетные двигатели». По состоянию на 1 марта 2012 г. www.atk.com
Полковник Жананда. Зачарованное обучение, «Валентина Владимировна Терешкова: первая женщина в космосе». По состоянию на 1 марта 2012 г. www.allaboutspace.com/explorers/page/t/teresahkova.shtml
MountEverest.net: альпинисты. По состоянию на 2 марта 2012 г. www.explorersweb.com/everest_k2/
Управление управления NIEHS, Детские страницы NIEHS, «Американские женщины: от приключений к изобретениям», Национальный институт наук об окружающей среде. По состоянию на январь 2006 г. http://www.niehs.nih.gov/
.Steponline: У каждого есть Эверест, «Джунко Табей: первая женщина, покорившая Эверест». По состоянию на 18 января 2006 г. http://www.steponline.com/everest.junko_tabei.asp
авторское право
© 2006 Регенты Университета КолорадоАвторы
Джефф Уайт; Брайан Аргроу; Люк Симмонс; Джей Шах; Малинда Шефер Зарске; Джанет ЙоуэллПрограмма поддержки
Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж Колорадского университета в БоулдереБлагодарности
Содержание этой учебной программы цифровой библиотеки было разработано в рамках грантов Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.С. Министерство образования и Национальный научный фонд (грант ГК-12 № 0338326). Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства энергетики или Национального научного фонда, и вы не должны исходить из того, что оно одобрено федеральным правительством.
Последнее изменение: 2 февраля 2022 г.
р. Почему SpaceX посадила ракету на баржу?
Эпоха многоразовых ракет
Две недели назад компания SpaceX достигла важного рубежа, посадив первую ступень орбитальной ракеты на плавучую баржу в 320 км (200 миль) от побережья Флориды.Да, посадили ракету на плавучую баржу.
Авторы и права: SpaceXПонятно, что Илон Маск получил похвалу от всех секторов, включая таких известных людей, как Базз Олдрин и президент Обама. Но почему эта посадка баржи так важна для SpaceX? Действительно, зачем вообще пробовать?
Начнем с того, что все многоразовые ракеты сводятся к многоразовому использованию. Большинство ракетных ускорителей либо сгорают в атмосфере, либо падают в океан. Вместо этого SpaceX хочет сделать космические путешествия более доступными: они планируют повторно использовать ракеты Falcon 9 так же, как мы повторно используем самолеты.
В то время как на изготовление ракеты может уйти до 60 миллионов долларов, топливо для Falcon 9 обходится всего в 200 000 долларов. Таким образом, если ракета отправится в космос, а , а не будет уничтожена на пути вниз, было бы идеально.
Но почему баржа?
Все упирается в топливо. Требуется много топлива, чтобы посадить первую ступень на землю, повторно запустив двигатель и снизив скорость с более чем 8000 км/ч (5000 миль в час) до нуля. Это не представляет большой проблемы для низкоорбитальных полетов, но для более длительных полетов посадка на землю невозможна.
Например, запуски для миссий за пределы орбиты Земли (например, цель SpaceX — добраться до Марса) требуют более высокой скорости, и, таким образом, для посадки доступно больше скорости и меньше топлива.
Используя в качестве примера плавучую баржу во Флориде, все катера из Флориды направляются на восток над Атлантическим океаном; баржа в море сокращает расстояние до Земли, чтобы совершить посадку, поскольку ракете не нужно лететь так далеко.
Таким образом, для более масштабных запусков SpaceX не может вернуть первую ступень ракеты на посадку.«Для половины наших миссий нам нужно будет приземлиться в море», — сказал Маск на пресс-конференции после запуска. «Все, что находится за пределами Земли, скорее всего, должно будет приземлиться на корабль».
SpaceX в конечном итоге надеется, что все ракеты после запуска приземлятся на твердую землю, что будет похоже на то, что они сделали с ракетой Grasshopper. Однако, по словам авиакосмического инженера Американского института аэронавтики и астронавтики Пола Хутера, «приземление чего-то, что двигалось со скоростью тысячи миль в час почти прямо вверх, далеко от того, что делает Grasshopper с его небольшими «прыжками» в воздух.
И вот они отправляются в море. К счастью, это может стать началом доступных космических путешествий, позволяющих компании путешествовать все глубже и глубже в космос.
Заботитесь о поддержке внедрения чистой энергии? Узнайте, сколько денег (и планеты!) вы могли бы сэкономить, перейдя на солнечную энергию, на UnderstandSolar.com. Зарегистрировавшись по этой ссылке, Futurism.com может получить небольшую комиссию.
Аэродинамика и силы, действующие на ракету
Чтобы понять, почему при запуске ракеты происходят те или иные события, нужно понять, какие силы действуют на ракету, когда они происходят и почему.Обратитесь к рисунку 1 во время обсуждения.
В этом исследовании мы ограничиваем случай тремя степенями свободы: горизонтальной, вертикальной и тангажной (наклон ракеты по отношению к земле, обычно называемый направлениями вверх и вниз). После этого мы обсудим другие важные эффекты.
Центр тяжести (ЦТ)
На ракете находятся две очень важные точки: центр тяжести (ЦТ) и центр давления (ЦД). Центр тяжести можно легко найти, балансируя ракету (как вы, вероятно, сделали карандашом) на пальце, а центром тяжести является точка на оси z (центральная ось по длине ракеты), где количество массы по обе стороны от этой точки равны.Если вы уравновешиваете тело с равномерным распределением масс, центр тяжести будет находиться в середине объекта. Функция распределения масс достаточно проста, и ее можно вычислить вручную с помощью интеграла.
Центр давления (CP)
Центр давления, однако, понять труднее. Это точка на оси z ракеты с одинаковой площадью поверхности с обеих сторон. Для объекта простой математической формы его можно найти с помощью простого интеграла.Как правило, его трудно рассчитать, и его можно найти либо экспериментально — в аэродинамической трубе, либо численно. Примеры нахождения центра давления некоторых ракет показаны в следующем разделе.
Стабильность
Важно знать, где находятся ЦТ и ЦТ в абсолютных единицах измерения и относительно друг друга. Ракета всегда будет вращаться вокруг центра тяжести во время полета, и гравитация действует на эту особую точку. Однако силы лобового сопротивления и подъемной силы действуют на центр давления, и это определяет устойчивость ракеты.
Чтобы понять, как работает устойчивость ракеты, давайте сначала рассмотрим флюгер. Он закреплен на земле в определенной точке, вокруг которой может свободно вращаться. Ветер начинает внезапно дуть в экран от вас к флюгеру. В какую сторону повернется флюгер?
Флюгер повернется так, что будет указывать на ветер (самый тонкий конец вращается к вам, читатель), а причина в том, что ветер работает на центр давления, который легко заметить слева от нас, сзади /слева от точки вращения.Поскольку лопасть прикреплена в точке вращения, передняя часть стрелки будет поворачиваться по ветру.
Зная, что ракета всегда вращается вокруг своего центра тяжести, теперь должно быть понятно, почему центр давления должен быть позади центра тяжести, чтобы ракета оставалась устойчивой. Представьте, что ракета запускается прямо вверх, и короткий порыв ветра заставляет ветер немного наклониться. После того, как ветровой порыв ослабнет, и при условии, что ракета устойчива, воздух, давит на центр давления, снова заставит ее вернуться к ветру.
Более наглядное представление смотрите в этом видео:
Об устойчивости обычно судят по запасу устойчивости (SM), где расстояние между центром тяжести и центром давления делится на диаметр корпуса ракеты,
Общее правило при проектировании ракеты состоит в том, что запас устойчивости должен быть выше 1 и должен быть выше 2. Центр тяжести зависит от времени горения. Во время старта центр тяжести сместится к передней части ракеты, так как горючее и окислитель находятся в задней части ракеты.Центр давления зависит от скорости в текучей среде (воздухе). Это то, что должно учитываться программным обеспечением, которое численно находит центр давления.
Предположим, что ракета запущена прямо вверх, но при сильном горизонтальном ветре. Ветер дует в центр давления, и тогда ракета будет наклоняться к ветру. Тогда общее правило состоит в том, что ракета будет поворачиваться против ветра во время фазы тяги и слегка дрейфовать вместе с ветром во время фаз запуска без тяги.На больших ракетах этим можно пренебречь, а на меньших следует учитывать. Этот эффект уменьшается с увеличением высоты и уменьшением плотности воздуха.
Теперь разделим силы на два направления, одно параллельно, а другое перпендикулярно направлению полета. Если угол атаки отличен от нуля, это не то же самое, что параллельно и перпендикулярно оси z ракеты. Параллельные силы равны
где , , — расстояние от центра Земли до ракеты, — сила сопротивления, — масса ракеты.Силы, перпендикулярные направлению движения, равны
.где есть подъемная сила.
Подъемная сила ракеты обычно мала и всегда (по определению) перпендикулярна направлению движения. Параллельно ракете действуют три важные силы: тяга ракетного двигателя, которая (обычно) параллельна оси ракеты (), сила гравитации и сила сопротивления. Сила сопротивления обычно указывается как
.где плотность воздуха ( ∼1.25 кг/м 3 на уровне моря), – площадь лобовой части ракеты, – динамическое давление, – коэффициент лобового сопротивления. Коэффициент аэродинамического сопротивления — это параметр, описывающий аэродинамику ракеты. Оно зависит от числа Маха. Типичные значения находятся в диапазоне 0,3–1,3 с максимумом около 1 Маха (звуковой барьер).
До сих пор мы использовали только три степени свободы. Другими степенями свободы являются третье пространственное измерение («боковое» движение), а также направления вращения по крену и рысканью.
Существует два способа стабилизации ракет: активный и пассивный. Активная стабилизация использует ракетные двигатели (например, карданные главные двигатели или двигатели меньшего размера, называемые двигателями Vernier), чтобы контролировать положение ракеты. Активное управление дорого и сложно, но на больших ракетах его использовать необходимо.
На небольших ракетах, запускаемых в Космическом центре науки Андойя, обычно не требуется контролировать положение ракеты после старта, а затем ракета пассивно стабилизируется с помощью управляемого вращения.Вращение обычно вызывается плавниками за счет аэродинамических сил.
Теперь, когда мы понимаем самые важные части динамики ракет, мы можем лучше оценить величину сил, действующих на ракеты, в этом видео:
<< Предыдущая страница – Содержание – Следующая страница >>
Эта статья является частью программы подготовки к курсу, используемой NAROM в программе Fly a Rocket! и подобные программы.