Кіріспе
Модульдік зымыран – әртүрлі миссиялар үшін алмастырылатын компоненттері бар көп сатылы зымыран. Мұндай зымырандардың бірнешесі өндіріс, тасымалдау және ұшуға дайындық бойынша қолдау инфрақұрылымын оңтайландыру үшін шығындарды азайту мақсатында бірыңғай модульдер сияқты ұқсас қағидаларды қолданады. Ұлттық ұшыру жүйесі зерттеуі (1991-1992) болашақ ұшыру құралдарын модульдік (кластерлік) принцип бойынша қарастырды. Бұл идея NASA құрылған кезден бері қолданылып келеді.
A modular rocket is a kind of multistage rocket which has components that can interchanged for different missions. Several such rockets use similar concepts such as unified modules to minimize expenses on manufacturing, transportation and for optimization of support infrastructure for flight preparations. The National Launch System study (1991 1992) looked at future launchers in a modular (cluster) fashion. This concept has existed since the creation of NASA.
Сатурн С
1959 жылы үкімет комиссиясы, "Сатурн көлігін бағалау комитеті" (көбінесе Сильверштейн комитеті деп аталады), НАСА-ның қолданыстағы армия ракета бағдарламасы (Юпитер, Редстоун, Сержант) бойынша нақты ұсыныстар жасау үшін құрылды. НАСА-ның ғарыш зерттеулер бағдарламасы кеңесіне (1959-1963) Сатурн С деп аталған жаңа Сатурн ракеталар сериясының ұшыру архитектурасын әзірлеу міндеті жүктелді. Сатурн С архитектурасы бес түрлі сатыдан (S I, S II, S III, S IV және S V/Centaur) тұрды, оларды НАСА-ның әртүрлі жүктемелері мен миссия талаптарына сай келетін нақты ракеталар үшін тік бойымен жинауға болатын. Осы жұмыс Сатурн I, Сатурн IB және Сатурн V ракеталарын жасауға әкелді.
The Saturn C architecture consisted of five different stages (S I, S II, S III, S IV, and S V/Centaur) that could be stacked vertically for specific rockets to meet various NASA payload and mission requirements. This work led to development of the Saturn I, Saturn IB, and Saturn V rockets.
Атлас V
Atlas V бір реттік ұшыру жүйесі бірінші саты ретінде сұйық отынмен жұмыс істейтін Common Core Booster-ді қолданады. Көптеген конфигурацияларда қатты ракеталық күшейткіштермен бірге бір ғана CCB пайдаланылады. Ауыр жүктерді тасымалдау үшін бірінші сатыда үш CCB-ны біріктіретін конфигурация ұсынылған. Common Core Booster ресейлік RD-180 қозғалтқышын пайдаланады, ол RP-1 отынын сұйық оттегімен күйдіріп, 3,8 МН итермелеу күшін тудырады. Сұйық отын бактерілері беріктік үшін изосеткалық конструкцияны қолданады, бұл бұрынғы Atlas бактерілерінің қысыммен тұрақтандырылатын конструкциясын алмастырады. Common Core Booster-дің ұзындығы 89 фут (27 м), ал диаметрі 12,5 фут (4 м) құрайды.
Дельта IV
Delta IV зымыранға шығарушы ұшақтар отбасы әртүрлі ракеталық конфигурациялардың бірінші сатысы ретінде сұйық отынмен жұмыс істейтін Common Booster Core-ді қолданды. Бірінші сатыс ретінде бір немесе үш модуль қолданылуы мүмкін. Көптеген конфигурацияларда бір ғана CBC қолданылады, оған қосымша қатты отынды күшейткіштер (SRB) орнатылуы немесе орнатылмауы мүмкін. Үш CBC бірге Heavy конфигурациясының бірінші сатысын құрады. CBC Rocketdyne RS-68 қозғалтқышын пайдаланды, ол сұйық сутекті сұйық оттегімен жағып, қуатты қамтамасыз етті.
Ангара
Универсалды зымыран модулі (УРМ) – Ангара айырбасталатын зымыран жүйесінің сұйық отынмен жұмыс істейтін модульдік бірінші сатысы. Конфигурациясына қарай, бірінші саты 1, 3, 5 немесе 8 УРМ-нен құралуы мүмкін. Әр УРМ ресейлік RD-191 қозғалтқышын пайдаланады, ол RP-1 отынын сұйық оттегімен күйдіріп, 1,92 МН итермелеу күшін тудырады.
Falcon Heavy-дің үлгісі
Falcon Heavy ұшыру құралы нығайтылған Falcon 9 Block 5 орталық ядросынан және екі стандартты Falcon 9 Block 5 ядролық сатысынан тұрады. Олардың үстіне аэродинамикалық мұрыншалары орнатылған, бұл екеуі де сұйық отынмен жұмыс істейтін қосымша бустерлердің ролін атқарады. Әр ядро тоғыз Merlin 1D қозғалтқышымен жабдықталған, олар ракеталық керосин отынын сұйық оттегімен жағып, қуатты өндіреді, ал үш ядроның жалпы қуаты 22МН-нан асады. Falcon Heavy-дің бастапқы жобасында бірегей отынмен алмасу мүмкіндігі қарастырылған, онда орталық ядродағы көптеген қозғалтқыштарға отын мен тотықтырғыш екі жақтан берілетін еді, екі жақ ядролары бос қалғанда және бірінші ажырасымға дайын болғанда. Алайда, оның өте күрделілігіне байланысты бұл мүмкіндік 2015 жылы жойылды, нәтижесінде әр үш ядро өз отынын дербес жағуға көшті. Кейінгі бағалаулар көрсеткендей, әрбір жақ бустерді қонуға (қайта пайдалануға) қажетті отын мөлшері қажетті шекте жақын болғандықтан, отынмен алмасудың артықшылығы жоқ. Falcon 9 сияқты, Falcon Heavy-дің әр бустерлік ядросы қайта пайдаланылады. Falcon Heavy сынақ ұшуы барысында екі жақ бустер бір мезгілде ұшыру алаңына жақын жерге қонды, ал орталық бустер SpaceX-тің автономды ғарыш портының дрондық кемесіне қонуға тырысты, нәтижесінде кемеге жақын жерге қатаң қонды. Екінші миссияда барлық үш бустер жұмсақ қонды. Falcon Heavy ұшыруында барлық үш негізгі бустерді қайтаруға сәттілік болған жағдайда, материалдық шығындар Falcon 9-ға тең болады, яғни жоғарғы саты мен әлеуетті пайдалы жүк бөлімі. Осылайша, Falcon 9 және Falcon Heavy ұшырулары арасындағы баға айырмашылығы негізінен қосымша отынға және үш бустерді бір бустерден жаңартуға байланысты.