Введение
Ракета с взаимозаменяемыми компонентами. Модульная ракета – это тип многоступенчатой ракеты, имеющий компоненты, которые можно заменять для выполнения различных задач. Ряд таких ракет используют схожие концепции, такие как унифицированные модули, для минимизации затрат на производство, транспортировку и оптимизации инфраструктуры поддержки для подготовки к запуску. В исследовании National Launch System (1991–1992) рассматривались перспективные ракеты-носители в модульном (кластерном) исполнении. Эта концепция существует со времен основания NASA.
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
Правительственная комиссия, "Комитет по оценке ракет-носителей "Сатурн" (более известный как Комитет Сильверштейна), была сформирована в 1959 году для выработки рекомендаций относительно конкретных направлений развития NASA с использованием существующей ракетной программы армии (Юпитер, Редстоун, Сержант). Совет по исследованию космического пространства NASA (1959–1963) был поставлен задача разработать архитектуру запуска для новой серии ракет "Сатурн", получившей название Saturn C.
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.
Архитектура Saturn C состояла из пяти различных ступеней (S I, S II, S III, S IV и S V/Centaur), которые могли компоноваться в вертикальные блоки для создания различных ракет, отвечающих требованиям NASA по полезной нагрузке и задачам миссий. Эта работа привела к разработке ракет Saturn I, Saturn IB и Saturn V.
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
В качестве первой ступени ракеты-носителя Atlas V используется жидкостный Common Core Booster. В большинстве конфигураций используется один Common Core Booster с дополнительными твердотопливными ускорителями. Для запуска более тяжелых грузов предлагается конфигурация с тремя Common Core Booster, объединенными в первую ступень. Common Core Booster использует российский двигатель РД-180, работающий на топливе RP-1 и жидком кислороде, создавая тягу 3,8 МН. Баки для жидкого топлива имеют конструкцию изорешетки для повышения прочности, заменяя предыдущие конструкции баков Atlas, которые стабилизировались давлением. Длина Common Core Booster составляет 27 метров, а диаметр – 4 метра.
Дельта IV
Семейство ракет-носителей Delta IV использовало жидкотопливный Common Booster Core в качестве первой ступени различных ракетных конфигураций. В качестве первой ступени можно было использовать один или три модуля. В большинстве конфигураций использовалась одна КБК с боковыми ускорителями или без них. Три КБК вместе формировали первую ступень тяжелой конфигурации. КБК использовал двигатель Rocketdyne RS-68 и работал на жидком водороде с жидким кислородом, создавая тягу .
Ангара
Универсальный ракетный модуль (УРМ) — это модульная жидкостная первая ступень ракеты-носителя "Ангара". В зависимости от конфигурации, первая ступень может состоять из 1, 3, 5 или 8 УРМ. Каждый УРМ использует российский двигатель РД-191, работающий на топливе RP-1 с жидким кислородом и создающий тягу 1,92 МН.
Falcon Heavy
Ракета-носитель Falcon Heavy состоит из усиленного центрального блока Falcon 9 Block 5 и двух обычных ступеней Falcon 9 Block 5 с аэродинамическими обтекателями, установленными сверху и выполняющими роль жидкостных ракетных ускорителей. Каждый блок оснащен девятью двигателями Merlin 1D, работающими на ракетном керосине с жидким кислородом, создающими почти тягу, а все три блока вместе – более 22 МН тяги. Первоначальный проект Falcon Heavy предусматривал уникальную систему перелива топлива, когда топливо и окислитель для питания большинства двигателей центрального блока поступали бы из двух боковых блоков до тех пор, пока они не опустеют и не будут готовы к первому отделению. Однако из-за чрезмерной сложности эта функция была отменена в 2015 году, и каждый из трех блоков стал использовать собственное топливо. Последующие оценки показали, что запаса топлива, необходимого каждому боковому ускорителю для посадки (многократного использования), и так немного, поэтому перелив топлива не дает существенных преимуществ. Как и одноступенчатая Falcon 9, каждый блок Falcon Heavy является многоразовым. Во время тестового полета Falcon Heavy два боковых ускорителя совершили одновременную посадку вблизи стартовой площадки, в то время как центральный блок попытался приземлиться на беспилотный корабль-платформу SpaceX, что привело к жесткой посадке рядом с кораблем. Во время второй миссии все три ускорителя совершили мягкую посадку. Запуск Falcon Heavy с успешным возвратом всех трех основных ускорителей требует тех же материальных затрат, что и запуск Falcon 9, то есть верхней ступени и, возможно, обтекателя полезной нагрузки. Таким образом, разница в стоимости между запуском Falcon 9 и Falcon Heavy ограничена, главным образом, дополнительным топливом и восстановлением трех, а не одного блоков ракеты-носителя.