Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
По вопросам безопасности при стрельбе из огнестрельного оружия см. « Стрельба» .
Ракета Delta 3914 со спутником GOES-G была уничтожена на безопасном расстоянии через 71 секунду после запуска из-за сбоя в электросети.

В области ракетостроения , безопасность диапазона может быть обеспечена с помощью системы , которая предназначена для защиты людей и имущества как на ракетном полигоне и наклонной дальности в тех случаях , когда ракета - носитель может поставить под угрозу их. Для ракеты, которая считается сбившейся с курса , безопасность дальности полета может быть реализована с помощью чего-то столь же простого, как команда ракете выключить двигательную установку, или чего-то более сложного, как независимая система прекращения полета (FTS), которая имеет резервные приемопередатчики при запуске. автомобиль, который может получить команду на самоуничтожение, а затем произвести зарядв ракете-носителе для сжигания ракетного топлива на высоте. Не во всех национальных космических программах используются системы прекращения полета на ракетах-носителях.

Офицеры по технике безопасности на полигоне или RSO также участвуют в увлечении модельной ракетной техникой и обычно несут ответственность за правильность сборки ракеты с использованием безопасного двигателя / устройства восстановления и правильного запуска. [ не проверено в теле ]

Прекращение полета [ править ]

Некоторые пусковые системы используют прерывание полета для обеспечения безопасности дальности полета. В этих системах RSO может удаленно дать команду транспортному средству на самоуничтожение, чтобы предотвратить выезд транспортного средства за пределы предписанной зоны безопасности. Это позволяет еще не израсходованному топливу сгорать на высоте, а не при достижении транспортным средством земли. [1]

Космические аппараты для суборбитальных и орбитальных полетов с Востока.и западные испытательные полигоны были уничтожены, если они подвергали опасности населенные районы, пересекая заранее определенные линии разрушения, охватывающие коридор безопасного запуска полета. Чтобы помочь RSO принять решение о прекращении полета, имеется множество индикаторов, показывающих состояние космического корабля в полете. К ним относятся давления в бустерной камере, диаграммы в вертикальной плоскости (позже замененные компьютерными линиями разрушения), а также индикаторы высоты и скорости. Поддержку RSO для этой информации оказывала группа поддержки RSO, сообщающая с профильных и горизонтальных параллельных проводов, используемых при взлете (до того, как радар мог захватить транспортное средство) и индикаторов телеметрии. После первого взлета информация о полете собирается с помощью радаров X- и C-диапазонов, а также приемников телеметрии S-диапазона от бортовых передатчиков. На Восточном полигоне,Антенны S- и C-диапазонов были расположены на Багамах и до острова Антигуа, после чего космический аппарат завершил свои двигательные стадии или находится на орбите. Использовались два переключателя: ARM и DESTRUCT. Переключатель ARM отключил двигательную установку жидкостных транспортных средств, а DESTRUCT зажег двигатель.примакорд вокруг топливных баков. В случае пилотируемого полета транспортному средству будет разрешено достичь апогея до того, как будет передано сообщение DESTRUCT. Это дало бы астронавтам максимальное количество времени для самоуничтожения.

Основное действие, выполняемое зарядами RSO, - это разрыв топливных баков посередине, чтобы вылить их содержимое. В случае ускорителей с криогенным топливом, система RSO предназначена для разрыва резервуаров таким образом, чтобы свести к минимуму смешивание топлива, что может привести к чрезвычайно сильному взрыву, в частности, если заряды разделяют стенки резервуаров, как застежка-молния, которая проливает пропелленты и сводит к минимуму перемешивание. На ускорителях с гиперголическим ракетным топливом происходит обратное - смешивание поощряется, поскольку эти порохы сгорают при контакте, а не смешиваются, а затем взрываются. Кроме того, токсичность гиперголичного пропеллента означает, что желательно, чтобы они сгорели как можно быстрее.Система RSO, используемая на этих ускорителях, работает путем разрыва общей перегородки бака, поэтому окислитель и топливо немедленно вступают в контакт и сгорают.[ необходима цитата ]

Непосредственно перед активацией разрушающих зарядов двигатель (ы) на ступени ускорителя также останавливается. Например, на запусках Mercury / Gemini / Apollo в 1960-х годах система RSO была спроектирована так, чтобы активироваться не раньше, чем через три секунды после выключения двигателя, чтобы дать системе Launch Escape System время, чтобы отвести капсулу. [ необходима цитата ]

Американские ракеты часто имеют систему уничтожения Range Safety с момента первых попыток запуска, осуществленных с мыса Канаверал в 1950 году. По состоянию на 2016 год в общей сложности 32 попытки орбитального запуска США закончились разрушением RSO, первая из которых была Vanguard TV-3BU в 1958 году и самое последнее существо Cygnus СВК Орб-3 в 2014 г. [ править ]

Некоторые ракеты-носители (например, семейство «Титан») включают в себя систему автоматического уничтожения, которая активируется в случае преждевременного отделения твердотопливных ракетных двигателей или верхних ступеней; это отдельная от стандартной системы RSO, которая активируется ручной командой. [ необходима цитата ]

Прекращение тяги [ править ]

Менее разрушительный тип системы безопасности дальности позволяет RSO дистанционно управлять транспортным средством, чтобы выключить его маршевые ракетные двигатели . Концепция прекращения тяги была предложена для ракеты-носителя Titan III- M, которая должна была использоваться в программе пилотируемой орбитальной лаборатории . [2]

Советская / Российская космическая программа [ править ]

В отличие от американской программы, российские ракеты не используют настоящую систему поражения RSO. Если ракета-носитель теряет управление, либо наземные диспетчеры могут подать команду выключения вручную, либо бортовой компьютер может выполнить ее автоматически. В этом случае ракете просто разрешается удариться о землю в целости и сохранности. Поскольку российские космодромы находятся в отдаленных районах, вдали от значительного населения, никогда не считалось необходимым включать систему уничтожения RSO. В советское время израсходованные ступени ракет или обломки неудачных запусков тщательно очищались, но после распада СССР эта практика прекратилась. [ необходима цитата ]

ESA [ править ]

Основная стартовая площадка ЕКА находится в Куру, Французская Гайана. В ракетах ЕКА используется система RSO, аналогичная американской, несмотря на относительную удаленность центра запуска. Неудачи ЕКА ракет были редкостью, наиболее заметные из которых являются несостоявшимся первым полетом из Ariane 5 в 1996 году , который был автоматически уничтожен после того, как ошибочные команды наведения приводивших распадаться. [3] [4]

Стартовый коридор [ править ]

Ракеты обычно запускаются в пространство над дальностью пуска, называемое коридором запуска . Если ракетные двигатели выходят из строя, когда ракета летит внутри коридора, ракета падает в безлюдной местности. Отказ двигателя за пределами коридора запуска может привести к падению ракеты на людей или имущество. Следовательно, если ракета вот-вот выйдет из коридора запуска, RSO прекратит полет с приводом, чтобы гарантировать, что никакие обломки не упадут за пределы коридора запуска. Это включает отправку закодированных сообщений (обычно последовательности звуковых сигналов, которые хранятся в секрете перед запуском) на специальные резервные УВЧ- приемники на различных ступенях или компонентах ракеты-носителя. При получении команды «взвод» ракета на жидком топливедвигатели выключены. Отдельная команда «огонь» приводит в действие взрывчатку, обычно линейные кумулятивные заряды , чтобы вскрыть топливные баки и рассеять их содержимое.

Ракеты на твердом топливе не могут быть остановлены, но их разрезание прекращает тягу, даже если топливо продолжает гореть.

Надежность является одним из главных приоритетов в системах безопасности дальности полета, при этом особое внимание уделяется резервированию и предпусковым испытаниям. Передатчики безопасности диапазона работают непрерывно на очень высоких уровнях мощности, чтобы обеспечить значительный запас линии . Уровни сигнала, воспринимаемые приемниками безопасности дальности, проверяются перед запуском и контролируются на протяжении всего полета, чтобы обеспечить достаточный запас. Когда ракета-носитель больше не представляет угрозы, система безопасности дальности действия обычно защищена (отключается), чтобы предотвратить непреднамеренное срабатывание. Этап S-IVB ракет Saturn 1B и Saturn V сделал это с помощью команды системы безопасности дальности отключить свою собственную мощность. [5]

Приложения [ править ]

Проблемы безопасности дальности полета решаются различными способами в различных странах, связанных с ракетами-носителями и технологиями управляемых ракет .

Соединенные Штаты [ править ]

В космической программе США за безопасность дальности обычно отвечает сотрудник по безопасности дальности (RSO), связанный либо с гражданской космической программой, возглавляемой НАСА, либо с военной космической программой, возглавляемой Министерством обороны , через подчиненное ему подразделение США. Космическая сила . В НАСА цель обеспечения безопасности стрельбища состоит в том, чтобы население было так же безопасно во время работы на полигоне, как и при своей обычной повседневной деятельности. [6]

Восточные и Западные хребты [ править ]

Для запусков с Восточного полигона , который включает Космический центр Кеннеди и станцию ​​ВВС на мысе Канаверал , офицер управления полетом (MFCO) отвечает за обеспечение общественной безопасности от транспортного средства во время его полета до выхода на орбиту, или, в случае, если запуск баллистического типа до тех пор, пока все части не упадут на Землю. Несмотря на распространенное заблуждение, то MFCO не является частью Управления безопасности, но вместо того, чтобы часть группы оперативного Ренджа эскадрона 45 - го космического крыла от космических войск, и считается прямым представителем командира звена. При принятии решений о разрушении MFCO руководствуется тремя различными типами компьютерной графики, созданной в разделе «Анализ полета» в разделе «Безопасность на расстоянии». Одним из основных дисплеев для большинства транспортных средств является отображение точки удара в вакууме, в котором параметры сопротивления, поворотов транспортного средства, ветра и взрыва встроены в соответствующую графику. Другой вариант включает отображение в вертикальной плоскости, на котором траектория транспортного средства проецируется на две плоскости. Для космического шаттла основным дисплеем, используемым MFCO, является непрерывный след в реальном времени, подвижная замкнутая простая кривая, указывающая, куда упадет большая часть обломков, если MFCO уничтожит шаттл в этот момент. Этот след в реальном времени был разработан в ответ наКатастрофа космического челнока "Челленджер" в 1986 году, когда шальные твердотопливные ракетные ускорители неожиданно оторвались от разрушенного основного корабля и начали двигаться вверх по направлению к земле.

Безопасность на стрельбище на Западном полигоне ( база ВВС Ванденберг в Калифорнии) контролируется с помощью похожего набора графики и системы отображения. Тем не менее, MFCO Western Range подпадают под действие группы безопасности во время запусков, и они являются координационным центром всей деятельности, связанной с безопасностью во время запуска.

Безопасность дальности полета в космическом полете с экипажем из США [ править ]

Даже для космических миссий с экипажем США RSO имеет право отдавать приказ о дистанционном уничтожении ракеты-носителя, если она показывает признаки выхода из-под контроля во время запуска и если она пересекает заранее установленные пределы прерывания, предназначенные для защиты населенных пунктов от повреждений. На орбитальном корабле космического челнока США не было устройств уничтожения, но они были у твердотопливных ракетных ускорителей (ТРК) и внешнего резервуара . [2]

После того, как космический шаттл Challenger сломался в полете , RSO приказало уничтожить неконтролируемые, свободно летающие SRB, прежде чем они могут представлять угрозу.

Несмотря на то, что RSO продолжает работу после того, как Космический центр Кеннеди передал контроль Управлению полетами в Космическом центре Джонсона , он или она не считается диспетчером полета . RSO работает в Центре управления дальностью действия на станции ВВС на мысе Канаверал, и работа RSO завершается, когда ракета или транспортное средство выходит за пределы досягаемости и больше не представляет угрозы для любого морского или наземного района (после завершения первого этапа восхождения. ). [2]

Прекращение автономного полета [ править ]

И ATK, и SpaceX разрабатывают автономные системы прекращения полета (AFTS). Обе системы используют систему GPS с компьютерным управлением для завершения нестандартного полета, дополняя или заменяя более традиционную систему мониторинга «человек в контуре» .

Автономная система безопасности полетов ATK дебютировала 19 ноября 2013 года на базе НАСА в Уоллопсе . Система была разработана совместно предприятиями ATK в Ронконкоме, Нью-Йорк ; Плимут, Миннесота ; и Промонтори-Пойнт, штат Юта . [7]

Система, разработанная SpaceX, была включена в прототип космического корабля SpaceX, который использовался в 2013/14 году для тестирования своей программы разработки многоразовых ракетных технологий . [8]

В этом случае автономная система была впервые испытана в августе 2014 года на прототипе ускорителя F9R Dev1, когда тестовый автомобиль имел аномалию полета в тестовом полете, и система управления транспортным средством выдала команду на прекращение, и автомобиль самоуничтожился в воздух над обозначенной испытательной площадкой возле МакГрегора, штат Техас . [8]

Автономные системы безопасности полетов использовались во многих запусках SpaceX и были хорошо протестированы к 2017 году. И на Восточном полигоне, и на Западном полигоне США теперь используется система, которая заменила старый наземный персонал управления полетами. и оборудование с бортовыми источниками позиционирования, навигации и синхронизации, а также логикой принятия решений ". [9] Более того, эти системы позволили ВВС США резко сократить штат и увеличить количество запусков, которые они могут поддерживать в течение года. Теперь можно поддерживать 48 запусков в год, а стоимость услуг по дальности для одного запуска была снижена на 50 процентов. [9]

Добавление систем AFT на некоторые ракеты-носители ослабило ограничения по наклону для запусков с Восточного полигона США . К началу 2018 года ВВС США одобрили траекторию, которая могла бы позволить запускать полярные пуски с мыса Канаверал . «Полярный коридор» будет включать поворот на юг вскоре после взлета, проходящий к востоку от Майами, с приводнением первой ступени к северу от Кубы. [10] Такая траектория потребует использования автономных систем прекращения полета, поскольку шлейф ракеты будет мешать сигналам, посылаемым наземными антеннами. [11] В августе 2020 года SpaceX продемонстрировала эту возможность, запустивSAOCOM 1B . [12]

В декабре 2019 года Rocket Lab объявила, что добавили системы AFT на свою ракету Electron . Rocket Lab указала, что четыре предыдущих полета имели как наземные, так и AFT системы. Запуск в декабре 2019 года стал первым запуском с полностью автономной системой прекращения полета. На всех последующих рейсах есть системы AFT. В случае отклонения ракеты от курса система AFT выдает команду на выключение двигателей. [13]

Ожидается, что будущие ракеты-носители, такие как Blue Origin New Glenn и United Launch Alliance Vulcan , также будут иметь их. [14] Система космического запуска НАСА планирует внедрить систему AFT к полету Артемиды 3 . [15]

См. Также [ править ]

  • Технология безопасности на дальностях баллистических ракет
  • Система безопасности и телеметрии

Ссылки [ править ]

  1. ^ Венц, Джон (2008-05-05). «Переключатель разрушения космического шаттла - НАСА готово взорвать открытие» . Popularmechanics.com . Проверено 27 февраля 2015 .
  2. ^ a b c "Отчет ПРЕЗИДЕНТСКОЙ КОМИССИИ об аварии космического корабля" Челленджер " . History.NASA.gov . Проверено 27 февраля 2015 .
  3. ^ Жак-Луи Лайонс; Леннарт Любек; Жиль Кан; Вольфганг Куббат; Стефан Леведаг; Леонардо Мадзини; Дидье Мерль; Колин О'Халлоран (19 июля 1996). «Отчет комиссии по расследованию об отказе рейса 501 ARIANE 5» . Проверено 5 января 2018 .
  4. ^ "Ариана 5" . www.esa.int . Проверено 19 апреля 2020 .
  5. ^ Отчет об оценке полета ракеты-носителя Сатурн V AS-502 Миссия Аполлона 6 . Космический центр имени Джорджа Маршалла НАСА. 25 июня 1968 г.
  6. ^ "Обзор безопасности диапазона НАСА" . Архивировано из оригинала на 30 сентября 2006 года . Проверено 6 августа 2008 года .
  7. ^ "Автономная система безопасности полетов ATK совершает первый полет - АРЛИНГТОН, Вирджиния, 19 ноября 2013 г. / PRNewswire /" . Prnewswire.com. 2013-11-19 . Проверено 27 февраля 2015 .
  8. ^ a b «SpaceX делает поздний вызов, чтобы отложить запуск ASIASAT-6» . NASASpaceFlight.com. 2014-08-26 . Проверено 27 февраля 2015 .
  9. ^ a b SpaceX вынуждает ВВС пересмотреть мышление о запуске Майк Фаби, Space News, 20 сентября 2017 г.
  10. ^ Дин, Джеймс (2017-12-31). «Военно-воздушные силы: ракеты на мысе могут направить новый южный коридор к полюсам» . Флорида сегодня . Монтейт не уточнил точную траекторию, но сказал, что для этого потребуется «небольшая пробежка вскоре от площадки», чтобы повернуть на юг, когда вы окажетесь у берега, «а затем мы обойдем Майами». По его словам, первая ступень ракеты благополучно упадет до Кубы. Вторая ступень будет настолько высока к тому моменту, когда пролетит над островом, что никаких специальных разрешений не потребуется.
  11. ↑ Дин 2017 : «Есть одно условие: ракеты, летящие на юг, должны быть оснащены автоматизированными системами прекращения полета, в которых бортовые компьютеры управляют ракетами на самоуничтожение, если они отклонятся от курса. В противном случае выхлопные шлейфы могут нарушить сигналы разрушения, посылаемые традиционными системы "
  12. ^ Кларк, Стивен. «SpaceX запускает первую полярную орбитальную миссию из Флориды за десятилетия - Spaceflight Now» . Проверено 15 сентября 2020 .
  13. ^ "Rocket Lab представляет полностью автономную систему прекращения полета" . spaceref.com . Проверено 15 сентября 2020 .
  14. ^ Дин 2017 : «Сегодня только ракета Falcon 9 SpaceX с одной рукояткой может летать по полярному коридору, и компания не имеет заявленных планов ее использования, даже несмотря на то, что она находится на полпути к кампании из восьми запусков от Ванденберга для Iridium Communications. Но Ожидается, что каждая большая ракета будет оснащена автоматизированными системами уничтожения в течение десятилетия. Vulcan от United Launch Alliance, New Glenn от Blue Origin - обе все еще находятся в разработке - и Falcon Heavy от SpaceX могут получить разрешение на полет на юг в течение нескольких лет ".
  15. ↑ Гебхардт, Крис (15 августа 2019 г.). «Eastern Range обновляет статус« Драйв до 48 »запусков в год» . NASASpaceFlight.com . Проверено 6 января 2020 года . НАСА, с другой стороны, должно будет добавить эту возможность в свою ракету SLS, и г-н Розати сказал, что НАСА отслеживает этот дебют для миссии Artemis 3 в 2023 году.

Внешние ссылки [ править ]

  • "Оценка безопасности стартовой площадки 45-го космического крыла / базы ВВС США" Патрик " (PDF) . 8 июня 2002 г.
  • Эта статья включает объяснение системы безопасности дальности полета космического челнока.
  • презентация системы безопасности полетов на выставке в Музее космонавтики и ракет ВВС
  • Стандарты безопасности дальности действия США для запусков правительственных объектов США ( НАСА и Министерство обороны ), pdf, сентябрь 2014 г. FAA использует различные стандарты для частных космических полетов .