Кіріспе

Пайдалы жүк қаптамасы – атмосфера арқылы ұшырылғанда ғарыш кемесінің жүгін динамикалық қысым мен аэродинамикалық қызудан қорғауға арналған мұрын конусы. Кейбір ұшулардағы қосымша функция – жоғары дәлдікті аспаптар үшін таза бөлме ортасын сақтау. Атмосферадан шыққаннан кейін қаптама лақтырылып, жүкке сыртқы кеңістік ашылады. Стандартты пайдалы жүк қаптамасы әдетте аэродинамикалық ескерістерге байланысты конус пен цилиндрдің комбинациясы болып келеді, бірақ басқа да мамандандырылған қаптамалар қолданылады. Лақтырылғанда екіге бөлінетін қаптама түрі, шағын моллюскінің қабығына ұқсас болғандықтан, "clamshell" қаптамасы деп аталады. Кейбір жағдайларда қаптама ракетаның жоғарғы сатысын және пайдалы жүгін қамтуы мүмкін, мысалы, Atlas V және Proton M зымырандарында. Егер пайдалы жүк бустердің негізгі құрылымдарына да, қаптамаға да бекітілсе, онда қаптаманың иілу жүктемелері, сондай-ақ желдің соғуынан және тербелістен туындаған инерциялық жүктемелерге де ұшырауы мүмкін. Ғарыш өнеркәсібінде фрустум – көп сатылы зымыранның (мысалы, Сатурн V) екі сатысы арасындағы, кесілген конус пішіндес корпус (геометрияда фрустумның бір түрі).

Қаптамаларды қайта алу және қайта пайдалану

Пайдалы жүк қаптамалары әдетте атмосферада жанып кетеді немесе мұхитқа тиген кезде қирап қалады, бірақ SpaceX 2010 жылдары қаптамаларды қайтару бағдарламасы арқылы оларды қайта алып бастады. 2017 жылдың 30 наурызында SpaceX тарихта алғаш рет қаптаманы зақымсыз күйде табысты қайтарды. 2019 жылдың 25 маусымында SpaceX Falcon Heavy STP 2 ұшырылымынан қаптаманы екінші рет ұстап алды. Осыдан кейін SpaceX орбиталық ұшырылым үшін 6 миллион долларға өндірілетін қаптамаларын қайта пайдалана бастады; оның бас директоры Илон Маск қаптамаларды теңіз суына тигенге дейін қайтарып алу "жайындыруды жеңілдетеді" деп мәлімдеді. Дәстүрлі пайдалы жүк қаптамасы әдетте ұшыру құралынан бөлініп, теңізде қайта табылады, ал Rocket Lab компаниясының Neutron Rocket жобасы құрылғыға біріктірілген қаптаманы пайдалануды ұсынады. Бұл біріктірілген қаптама екінші саты мен пайдалы жүкті босату үшін сатыны бөлу кезінде ашылады және сатыны бөлуден кейін жабылады, содан кейін ол жерге қонғанда бірінші сатымен бірге қайта оралады.

Пайдалы жүктің ауысуы салдарынан миссияның сәтсіздіктері

Кейбір жағдайларда, қаптаманың жоғарғы сатысының тоқтатылуынан кейін бөлінуі жоспарланған, ал басқаларында бөліну тоқтатылудан бұрын, бірақ аппарат атмосфераның ең тығыз бөлігінен өскеннен кейін болады. Осы жағдайларда қаптаманың бөлінбеуі артық массаның салдарынан аппараттың орбитаға жетпеуіне әкелуі мүмкін. 1966 жылғы маусымда "Атлас" SLV 3 зымыранымен "Жемелес-9А" экипаждық миссиясы үшін қолданылатын күшейтілген нысаналық тұйықтама адаптері орбитаға сәтті шығарылды. Бірақ "Жемелес" экипажы онымен кездескенде, қаптаманың ашылмағанын және бөлінбегенін анықтады, бұл тұйықталуды мүмкінсіз етті. Ұшу алдында алынып тасталуы керек болған екі бау таспасы өз орнында қалды. Оқиғаның себебі ұшқыш топтың қатесі деп анықталды. 1990-жылдары пайдалы жүк қаптамасымен байланысты мәселелер "Ұзақ науқан-2E" зымыран тасымалдағышының көптеген сәтсіздіктеріне себеп болды. 1999 жылы "Иконос-1" Жерді бақылау спутнигінің ұшырылуы "Афина-II" зымыранының қаптамасы дұрыс ашылмағаннан кейін сәтсіз аяқталды, бұл спутниктің орбитаға шығуына кедергі келтірді. 2009 жылдың 24 ақпанында НАСА-ның "Орбиталық көміртек обсерваториясы" спутнигі ұшырылғаннан кейін орбитаға жетпеді; агенттік "Taurus XL" зымыран тасымалдағышының қаптамасы бөлінбегенін мәлімдеді, бұл аппараттың тым көп массаны сақтап қалуына және одан кейін Жерге құлап, Антарктидаға жақын Үнді мұхитына түсуіне әкелді. Оңтүстік Кореяның алғашқы зымыран тасымалдағышы "Наро-1" 2009 жылдың 25 тамызында ұшырылғанда да осындай жағдай болды. Ұшыру кезінде қаптаманың жартысы бөлінбеді, нәтижесінде зымыран жолынан ауып кетті. Спутник тұрақты орбитаға жетпеді. 2011 жылдың 4 наурызында НАСА-ның "Glory" спутнигінің ұшырылуы "Orbital Sciences Taurus XL" зымыран тасымалдағышындағы қаптаманың бөлінбеуі салдарынан сәтсіз аяқталды және Үнді мұхитына құлады. Бұл ақау "Orbital Sciences Taurus XL" аппаратындағы қаптаманың екінші рет сәтсіздігін білдірді. НАСА кейіннен "Орбиталық көміртек обсерваториясының" ізбасары "OCO-2" үшін ұшыру аппаратын "Taurus" зымыранынан "Delta II" зымыранына ауыстыруға шешім қабылдады. 2017 жылдың 31 тамызында ISRO-ның "IRNSS-1H" спутнигі "PSLV C39" зымыранының қаптамасы бөлінбегендіктен іске қосылмады. Артық массаның салдарынан, әр сатының жұмысы номиналды болғанымен, зымыран қажетті орбитаға жете алмады. Пайдалы жүк іштен бөлінді, бірақ жылу қалқанында (қаптаманың басқа атауы) тұрып қалды. "Hyperbola 1" зымыраны 2021 жылдың 3 тамызында сәтсіз аяқталды. Ұшырылғаннан кейін бір күн өткен соң, iSpace пайдалы жүк қаптамасының дұрыс бөлінбегенін хабарлады, нәтижесінде жалғыз спутник жоспарланған орбитасына жете алмады. 2022 жылдың 10 ақпанында "Astra 3.3" ұшырылуы сәтсіз аяқталды. Бұл жағдайда қаптаманың бөлінбеуі кінәлі болуы мүмкін.