2단계에서 ORBIT로
Two-stage-to-orbit |
2단 로켓 발사체(TSTO) 또는 2단 로켓 발사체는 궤도 속도를 달성하기 위해 2단 로켓이 연속적으로 추진력을 제공하는 우주선이다.3단계에서 궤도까지의 런처와 가상 SSTO(Single-Stage-to-Orbit) 런처 사이의 중간입니다.
이륙 시 첫 번째 단계는 차량의 가속을 담당합니다.어느 시점에서, 제2 스테이지가 제1 스테이지로부터 이탈해, 자신의 힘으로 궤도를 계속 돈다.
이러한 시스템의 장점은 차량의 건조 질량의 대부분이 궤도로 운반되지 않는다는 것입니다.이는 구조물과 엔진 질량의 상당 부분이 배출되고 궤도 질량의 상당 부분이 페이로드 [1]질량이기 때문에 궤도 속도에 도달하는 데 드는 비용을 절감합니다.
3단계 이상의 이점은 복잡성이 감소하고 분리 이벤트가 줄어들어 비용과 [2]장애 위험을 줄일 수 있다는 것입니다.
예
- 이력
- 코스모스-3M
- Delta IV(중형 바리안트)
- 팔콘 1
- 새턴 IB
- Saturn V-SL1 (Skylab 출시만)
- 타이탄 II GLV
- 싸이클론-2
- 제니트-2 및 제니트-2M
- 현재의
- 개발 중
발사 시 스트랩 온 부스터 로켓을 사용하기 때문에 차량이 TSTO인 경우 항상 명확하지는 않습니다.이것들은 비행 초기에 떨어지며, 코어 엔진이 계속 연소할 경우 추가 단계로 간주될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.이것들은 반 스테이지로 간주되는 경우가 있기 때문에, 1.5 스테이지에서 1.5 스테이지로 표현됩니다.STO) 예를 들어 Atlas 미사일의 경우, 추가 부스터가 있는 단일 코어 스테이지였다.마찬가지로, 추가 부스터가 있는 2단 설계는 2.5단 로켓이라고 할 수 있다. 예를 들어, 아리안 5 또는 대부분의 아틀라스 V 변형(401과 501을 제외한 모든 모델)이다.
재사용 가능한 발사 시스템
재사용 가능한 발사 시스템과 관련하여, 이 접근 방식은 종종 단일 단계 대 궤도(SSTO)의 대안으로 제안됩니다.지지자들은 각 스테이지가 SSTO 발사 시스템보다 낮은 질량 비율을 가질 수 있기 때문에 그러한 시스템은 구조 재료의 한계에서 더 멀리 떨어져 건설될 수 있다고 주장한다.2단계 설계는 유지보수와 테스트를 덜 필요로 하며, 고장을 덜 경험하고 더 긴 작업 수명을 가져야 한다는 주장이 있다.또한, 2단계 접근방식은 저단부를 압력과 항력이 높은 지구의 저층 대기에서 작동하도록 최적화하고, 고단부를 발사 후반부의 거의 진공상태에서 작동하도록 최적화할 수 있다.이를 통해 [citation needed]동일한 하드웨어를 사용하여 두 환경에서 모두 성능을 발휘해야 하는 1단 또는 1.5단 차량에 비해 2단 차량의 페이로드 질량 비율을 증가시킬 수 있다.
비평가들은[who?] 상호작용해야 하는 두 개의 개별 단계 설계의 복잡성 증가, 첫 번째 단계를 발사 장소로 되돌리는 데 수반되는 물류, 두 번째 단계에서 증분 테스트를 수행하는 어려움 등이 이러한 이점보다 더 클 것이라고 주장한다.비행기와 같은 저단계의 경우, 고속 항공기 (SR-71과 같은)의 개발과 운용이 얼마나 어렵고 비용이 많이 드는지를 논하고 성능 주장에 의문을 제기합니다.수송 항공기를 1단계로 사용하는 많은 '미니 셔틀' 디자인도 연료를 [citation needed]위해 큰 외부 탱크를 운반해야 하기 때문에 우주왕복선과 같은 얼음/폼과 관련된 유사한 문제에 직면한다.
2020년 현재[update] SpaceX는 2단 Falcon 9와 2.5단 Falcon Heavy로 궤도 차량을 1단계 재사용한 유일한 발사 업체입니다.로켓 연구소는 일렉트로닉 로켓의 1단을 회수했지만, 다시 비행하지는 않았다.
헬리콥터 같은 1단계
비행기와 같은 운영은 비행기처럼 보이지 않는다는 관점에서, 일부 재사용 가능한 TSTO 개념은 VTOL 또는 VTOHL 항공기로 작동하는 첫 번째 단계를 가지고 있습니다.DC-X 에서는, VTOL 옵션의 설계가 유효하다는 것이 실증되고 있습니다.DH-1 컨셉과 같은 다른 디자인들은 한 걸음 더 나아가 '팝업/팝다운' 방식을 사용한다. 이 접근법은 지구 표면에서 약 60km 떨어진 지점까지 궤도를 도는 단계를 전달한 후 다시 발사대로 낙하한다.DH-1의 경우, 상부 단계는 보다 현실적인 질량 분율을 가진 사실상 '거의 SSTO'이며 신뢰성에 최적화된다.
비행기 같은 1단계
일부 TSTO 설계는 비행기 같은 1단과 로켓 같은 2단으로 구성됩니다.비행기 요소는 날개, 공기 흡입 엔진 또는 둘 다일 수 있습니다.이 접근법은 지구의 대기를 장애물에서 장점으로 변화시키기 때문에 매력적이다.일정 속도나 고도를 넘으면 날개나 스크램젯의 효과가 없어지고 로켓은 궤도로의 여행을 완료하기 위해 배치된다.
Saenger (우주선)는 이러한 유형의 첫 번째 개념 중 하나였다.
궤도 비행체는 아니지만, 안사리 X상을 위해 개발된 성공적인 개인 우주선 SpaceShipOne은 날개 달린 항공기를 "하반부"로 하는 2단계 시스템이 우주의 가장자리에 도달할 수 있다는 것을 보여주었다.SpaceShipOne의 배후에 있는 팀은 이 기술을 기반으로 상용 준궤도 발사 시스템인 SpaceShipTwo를 구축하여 비행하고 있습니다.
페가수스 로켓은 로켓 부품 자체가 여러 단으로 구성되어 있기 때문에 2단 대 궤도 시스템이 아니다.
레퍼런스
- ^ Blanco, Philip (2022). "Learning about rockets, in stages". Physics Education. 57 (4): 045035. doi:10.1088/1361-6552/ac6928. Retrieved 17 June 2022.
- ^ "Falcon 1 - Stage Separation Reliability". SpaceX. Archived from the original on 30 April 2013. Retrieved 8 January 2011.
