Rakieta dźwiękowa -Sounding rocket
Rakieta sondująca lub rakieta sondująca , czasami nazywana rakietą badawczą lub rakietą suborbitalną , to rakieta przenosząca instrumenty przeznaczona do wykonywania pomiarów i przeprowadzania eksperymentów naukowych podczas lotu suborbitalnego . Rakiety są używane do wystrzeliwania instrumentów na wysokość od 48 do 145 km (30 do 90 mil) nad powierzchnią Ziemi, na ogół na wysokości między balonami meteorologicznymi a satelitami ; maksymalna wysokość dla balonów wynosi około 40 km (25 mil), a minimalna dla satelitów to około 121 km (75 mil). Niektóre rakiety sondujące mają apogeum między 1000 a 1500 km (620 a 930 mil), takie jak Black Brant X i XII , co jest maksymalnym apogeum w ich klasie. Rakiety sondujące często wykorzystują silniki rakietowe z nadwyżek wojskowych. NASA rutynowo lata ulepszonym Orionem Terrier Mk 70 , podnosząc ładunki o masie 270–450 kg (600–1000 funtów) do regionu egzoatmosferycznego między 97 a 201 km (60 do 125 mil).
Etymologia
Pochodzenie tego terminu wywodzi się ze słownictwa żeglarskiego to sound , które polega na wrzuceniu obciążonej liny ze statku do wody w celu zmierzenia głębokości wody. Sam termin ma swoje etymologiczne korzenie w języku romańskim słowo oznaczające sondę , z których istnieją rzeczowniki sonda i sonde oraz czasowniki takie jak sondear , co oznacza „przeprowadzić ankietę lub ankietę”. Sondowanie w kontekście rakiety jest równoznaczne z „wykonaniem pomiaru”.
Projekt
Podstawowe elementy rakiety sondującej to silnik rakietowy na paliwo stałe i ładunek naukowy . Większe rakiety na wyższych wysokościach mają od dwóch do trzech stopni , aby zwiększyć wydajność i ładowność. Swobodna część lotu to eliptyczna trajektoria z pionową osią główną , dzięki czemu ładunek wydaje się unosić w pobliżu apogeum . Średni czas lotu wynosi mniej niż 30 minut; zwykle od pięciu do 20 minut. Rakieta zużywa swoje paliwo na pierwszym etapie wznoszącej się części lotu, następnie rozdziela się i opada, pozostawiając ładunek, aby dokończyć łuk i powrócić na ziemię pod spadochronem .
Zalety
Rakiety sondujące są korzystne dla niektórych badań ze względu na ich niski koszt, krótki czas realizacji (czasami krótszy niż sześć miesięcy) oraz możliwość prowadzenia badań w obszarach niedostępnych dla balonów lub satelitów. Wykorzystywane są również jako stanowiska testowe dla sprzętu, który będzie używany w droższych i bardziej ryzykownych orbitalnych misjach kosmicznych. Mniejszy rozmiar rakiety sondującej umożliwia również wystrzelenie z miejsc tymczasowych, umożliwiając badania terenowe w odległych lokalizacjach, a nawet na środku oceanu, jeśli zostaną wystrzelone ze statku.
Aplikacje
Meteorologia
Obserwacje pogody , do wysokości 75 km, są wykonywane za pomocą rakietosond , rodzaju rakiety sondującej do obserwacji atmosferycznych , która składa się z rakiety i radiosondy . Sonda rejestruje dane dotyczące temperatury , wilgotności , prędkości i kierunku wiatru, uskoku wiatru , ciśnienia atmosferycznego i gęstości powietrza podczas lotu. Dane dotyczące pozycji ( wysokość i szerokość / długość geograficzna ) mogą być również rejestrowane.
Powszechnymi rakietami meteorologicznymi są Loki i Super Loki , zazwyczaj o wysokości 3,7 m, napędzane silnikiem rakietowym na paliwo stałe o średnicy 10 cm . Silnik rakietowy oddziela się na wysokości 1500 m, a reszta wybrzeży rakiety do apogeum (najwyższy punkt). Można to ustawić na wysokości od 20 km do 113 km.
Badania
Rakiety sondujące są powszechnie używane do:
- Badania lotnicze , badania górnych warstw atmosfery , które wymagają tego narzędzia do pomiarów in situ w górnych warstwach atmosfery
- Astronomia ultrafioletowa i rentgenowska , które wymagają przebywania ponad większością ziemskiej atmosfery
- Badania mikrograwitacji , które wykorzystują kilka minut stanu nieważkości na rakietach wystrzelonych na wysokość kilkuset kilometrów
- Teledetekcja zasobów Ziemi wykorzystuje rakiety sondujące, aby uzyskać zasadniczo natychmiastowy obraz synoptyczny obserwowanego obszaru geograficznego.
Podwójne użycie
Ze względu na duże znaczenie militarne technologii pocisków balistycznych zawsze istniał ścisły związek między rakietami sondującymi a pociskami wojskowymi. Jest to typowa technologia podwójnego zastosowania , która może być wykorzystywana zarówno do celów cywilnych, jak i wojskowych. W okresie zimnej wojny RFN współpracowała w tej kwestii z państwami, które nie podpisały wówczas Układu o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej, takimi jak Brazylia, Argentyna czy Indie. W trakcie dochodzeń niemieckiego ruchu pokojowego ta współpraca została ujawniona przez grupę fizyków w 1983 roku. Rozpoczęta w ten sposób międzynarodowa dyskusja doprowadziła do opracowania Reżimu Kontrolnego Technologii Rakietowych (MTCR) na poziomie G7 stany. Od tego czasu w ramach MTCR opracowywane są wykazy urządzeń technologicznych, których eksport podlega ścisłej kontroli.
Operatorzy i programy
- Centrum Kosmiczne Andøya w Norwegii obsługuje dwa sondujące stanowiska startowe, jedno w Andøya i jedno na Svalbardzie. Wystrzeliwuje rakiety sondujące od 1962 roku.
- Poker Flat Research Range jest własnością University of Alaska Fairbanks .
- Brytyjski program rakiet sondujących Skylark rozpoczął się w 1955 roku i był używany do 441 startów w latach 1957-2005. Skylark 12, od 1976 roku, mógł unieść 200 kilogramów (440 funtów) na wysokość 575 kilometrów (357 mil).
- VSSC ISRO opracował serię rakiet sondujących Rohini , począwszy od 1967 roku , które osiągnęły wysokość 500 km
- Delft Aerospace Rocket Engineering z Delft University of Technology obsługuje program rakiet sondujących Stratos, który osiągnął 21,5 km w 2015 roku.
- Australijski Instytut Badań Kosmicznych ( ASRI ) obsługuje Small Sounding Rocket Program (SSRP) do wystrzeliwania ładunków (głównie edukacyjnych) na wysokość około 7 km
- Indyjski Instytut Nauki i Technologii Kosmicznej (IIST) wystrzelił w maju 2012 roku sondę rakietową (Vyom), która osiągnęła wysokość 15 km. Vyom Mk-II jest na etapie projektowania koncepcyjnego, którego celem jest osiągnięcie wysokości 70 km przy ładowności 20 kg.
- University of Queensland obsługuje rakiety sondujące Terrier-Orion (zdolne do osiągnięcia wysokości przekraczającej 300 km) w ramach swoich badań hipersonicznych HyShot
- Irańska Agencja Kosmiczna uruchomiła swoją pierwszą sondującą rakietę w lutym 2007 roku
- UP Aerospace obsługuje rakietę sondującą SpaceLoft XL , która może osiągnąć wysokość 225 km
- TEXUS i MiniTEXUS, niemieckie programy rakietowe w Esrange dla programów badań nad mikrograwitacją DLR i ESA
- Astrium prowadzi misje z rakietami sondującymi na zasadach komercyjnych, jako główny wykonawca ESA lub Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR).
- MASER , szwedzki program rakietowy w Esrange dla programów badawczych ESA dotyczących mikrograwitacji
- MAXUS , niemiecko-szwedzki program rakietowy w Esrange dla programów badań mikrograwitacji ESA
- Pakistańska firma SUPARCO wystrzeliła serię rakiet sondujących Rehbar od 1962 do 1971 roku. W sumie wystrzelono 200 rakiet.
- REXUS , niemiecko-szwedzki program rakietowy w Esrange dla studenckich programów eksperymentalnych DLR i ESA
- Program rakiet sondujących NASA
- JAXA obsługuje rakiety sondujące serii S : S-310 / S -520 / SS-520.
- Firma Rocket Lab ze Stanów Zjednoczonych i Nowej Zelandii opracowała wysoce elastyczną serię rakiet sondujących Ātea do przenoszenia ładunków o masie 5–70 kg na wysokość 250 km lub większą
- Rakiety Meteor były budowane w Polsce w latach 1963-1974.
- Rakieta Kartika I została zbudowana i wystrzelona w Indonezji przez LAPAN w 1964 roku, stając się trzecią rakietą sondującą w Azji, po Japonii i Pakistanie.
- Związek Radziecki opracował szeroko zakrojony program wykorzystujący rakiety, takie jak M-100 , najczęściej używane w historii; jego następcą przez państwo-następcę, Rosję , jest MR-20 , a później MR-30.
- Brazylia wystrzeliwuje własne rakiety sondujące od 1965 roku. Największą i najbardziej aktualną rodziną rakiet są Sonda , które stanowią bazę badawczo-rozwojową dla brazylijskiej wyrzutni satelitarnej VLS, która wkrótce zostanie wystrzelona. Inne rakiety to VSB-30
- Rakieta Paulet I została zbudowana i wystrzelona w Peru przez Narodową Komisję Badań i Rozwoju Lotnictwa i Kosmosu (CONIDA) w 2006 roku, stając się pierwszą rakietą sondującą w kraju i trzecią rakietą w Ameryce Południowej, po Brazylii i Argentynie.
- The Experimental Sounding Rocket Association (ESRA) to organizacja non-profit z siedzibą w Stanach Zjednoczonych , która od 2006 roku prowadzi Międzyuczelniane Zawody Inżynierii Rakietowej (IREC).
- ONERA we Francji wystrzeliła rakietę sondującą o imieniu Titus. Został opracowany do obserwacji całkowitego zaćmienia Słońca w Argentynie 12 listopada 1966 r. Titus był dwustopniową rakietą o długości 11,5 m, masie startowej 3,4 tony i średnicy 56 cm. Osiągnęła maksymalną wysokość 270 kilometrów. Titus został wystrzelony dwukrotnie w Las Palmas w Chaco podczas zaćmienia we współpracy z argentyńską agencją kosmiczną CNIE.
- Mobilna Baza Rakietowa Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki ( DLR MORABA ) projektuje, buduje i obsługuje różne typy rakiet dźwiękowych i niestandardowe pojazdy w ramach wsparcia krajowych i międzynarodowych programów badawczych.
- Interstellar Technologies to japońska firma, która opracowuje eksperymentalną rakietę sondującą MOMO.
Zobacz też
- Aerobee
- Astrobee
- Czarny Brant (rakieta)
- Wzmocniona strzałka
- Inżynieria rakietowa Delft Aerospace
- Franek Malina
- Rakieta dużej mocy
- Dart Hopi
- Kookaburra (rakieta)
- Mesquito
- Wzorcowa rakieta
- Rakiety dźwiękowe oparte na Nike
- Laboratorium Rakietowe
- Sonda
- Rakieta Seligera
- Skowronek (rakieta)
- Rakieta sondująca V-2
- Rodzina VS-30
Bibliografia
Linki zewnętrzne
- Sondujące rakiety na stronie EADS Astrium
- Artykuł ESA na temat rakiet sondujących
- 30 lat sondujących startów rakiet w Esrange w Kirunie w Szwecji
- Program rakiet sondujących NASA
- Kontrakt na operację rakiety sondującej NASA
- Rakiety sondujące NASA, 1958–1968: podsumowanie historyczne (NASA SP-4401, 1971)
- Program Small Sounding Rocket Australijskiego Instytutu Badań Kosmicznych
- Programy niemiecki, szwedzki i EADS-ST
- Program MASER Szwedzkiej Korporacji Kosmicznej
- Rakiety sondujące wystrzelone z Centrum Kosmicznego Andøya w Norwegii
- Experimental Sounding Rocket Association (ESRA)