Randare a rachetei Space Launch System, pe care NASA vrea să o lanseze spre finalul anului.

Cele mai puternice rachete construite vreodată28 min read

De Laurențiu Păiuș 30.08.2021

Rachetele cosmice sunt unele dintre cele mai complexe mașinării construite de oameni. Și, pentru că a trimite o încărcătură în spațiu e foarte greu, acestea trebuie să fie și puternice. Iată care au fost cele mai puternice cinci rachete lansate până în prezent.

Pe 6 august, SpaceX a asamblat racheta StarshipSpaceX on Twitter: „Starship on the orbital launch pad… ”, twitter.com pentru a realiza o serie de teste înainte de zborul orbital care va avea loc în viitorul apropiat, atunci când va primi aprobarea din partea Administrației Federale pentru Aviație din SUA. Pentru puțin timp, înainte ca cele două trepte ale rachetei să fie separate, Starship a fost cea mai înaltă rachetă construită vreodată. La 120 de metri înălțime, aceasta era cu 10 metri mai înaltă decât deținătoarea vechiului record, racheta americană Saturn V.

Mai mult decât atât, atunci când va fi lansată, Starship va și fi cea mai puternică rachetă construită de oameni. În prezent, cea mai puternică rachetă aflată în uz este tot una a celor de la SpaceX, Falcon Heavy.Detalii pe spacex.com

Dar nu doar SpaceX este pe cale să lanseze o megarachetă, ci și NASA. Spre sfârșitul acestui an, Agenția spațială americană vrea să lanseze racheta Space Launch System, care va trimite capsula spațială Orion într-un zbor test, fără oameni la bord, în jurul Lunii, în cadrul programului Artemis.„The Artemis Plan”, nasa.gov (PDF) Space Launch System va fi și ea una dintre cele mai puternice rachete construite vreodată.

Dar care sunt cele mai puternice cinci rachete care au fost lansate deja?

Sunt mai multe modalități de a stabili puterea unei rachete. Eu le-am clasificat după masa încărcăturii pe care racheta respectivă o poate trimite spre diverse orbite.

Foto: Wikimedia Commons

Cifre Articol MindcraftStories_5 Delta IV Heavy

Este o rachetă americană construită de United Launch Alliance, o colaborare între diviziile aerospațiale ale companiilor Lockheed Martin și Boeing. 

Delta IV HeavyDetalii pe ulalaunch.com este constituită dintr-o rachetă centrală care are anexate două rachete auxiliare. Delta IV Heavy are 72 de metri înălțime, 15 metri lățime (fiecare dintre cele trei rachete are un diametru de cinci metri) și are două trepte.

După ce-și termină combustibilul, cele două rachete auxiliare se desprind de racheta centrală, în timp ce aceasta își continuă drumul spre spațiu. După ce și racheta centrală rămâne fără combustibil, se separă de treapta a doua, care își continuă zborul pentru a realiza inserția orbitală a încărcăturii.

Delta IV Heavy poate plasa pe o orbită joasă în jurul Pământului o încărcătură de 28 de tone. Pe o orbită geostaționară de transfer (voi explica puțin mai jos ce înseamnă asta) racheta poate trimite 14,2 tone. Pe o orbită trans-lunară poate trimite 10 tone, în timp ce spre Marte ar putea trimite opt tone.

O misiune notabilă a rachetei Delta IV Heavy a fost lansarea sondei Parker Solar ProbeDetalii pe nasa.gov spre Soare, pe 12 august 2018. Parker Solar Probe deține recordul de viteză atins de un obiect construit de om. Astfel, în timp ce orbita în jurul Soarelui, sonda a atins viteza de 194 de kilometri pe secundă.

NASA. Spre sfârșitul acestui an, Agenția spațială americană vrea să lanseze racheta Space Launch System, care va trimite capsula spațială Orion într-un zbor test, fără oameni la bord, în jurul Lunii, în cadrul programului Artemis. „

Foto: Wikimedia Commons

Cifre Articol MindcraftStories_4 Falcon Heavy

Este tot o rachetă americană, de data asta construită de compania SpaceX. Este cea mai puternică rachetă aflată în uz în momentul de față.

Falcon Heavy, la fel ca Delta IV Heavy, este alcătuită dintr-o rachetă centrală care are atașate două rachete auxiliare. Atunci când rămân fără combustibil, cele doua rachete auxiliare se desprind de unitatea centrală, iar aceasta își continuă drumul. Rachetele auxiliare, în cazul lui Falcon Heavy, fac ceva ce nicio altă rachetă orbitală nu mai face în prezent: aterizează pe o platformă special construită în apropierea rampei de lansare sau pe o barjă autonomă în largul oceanului.

Racheta centrală își continuă drumul până când și rămâne fără combustibil, moment în care se separă de treapta a doua, care își pornește motoarele pentru a plasa încărcătura pe orbită. Și racheta centrală se va întoarce și va ateriza.

Falcon Heavy are 70 de metri înălțime,12 metri lățime și are două trepte.

Ar putea plasa pe orbita joasă a Pământului 63 de tone, dar pentru a realiza acest lucru SpaceX ar trebui să renunțe la a mai ateriza cele trei rachete. Pentru a ridica o asemenea masă pe orbită este nevoie de tot combustibilul din rachete, astfel că nu ar mai rămâne nimic pentru a putea executa manevrele necesare pentru aterizare, așa că rachetele vor trebuie abandonate.

Pe orbita geostaționară de transfer, Falcon Heavy poate plasa 27 de tone în varianta în care nu se recuperează rachetele. Dacă se vrea să se recupereze rachetele, atunci masa încărcăturii scade la opt tone. Spre Marte poate trimite aproape 17 tone, în timp ce spre Pluto ar putea trimite 3,5 tone.

Un zbor notabil pentru falcon Heavy este chiar primul, cel de testare, în care SpaceX a trimis un automobil Tesla, cu un manechin pe post de șofer, spre orbita planetei Marte, pentru a demonstra puterea acestei rachete.

Cifre Articol MindcraftStories_3 N1

Racheta N1 „50 Years Ago: Soviet’s Moon Rocket’s Rollout to Affects Apollo Plans”, nasa.gov a fost cea care trebuia să trimită cosmonauții din Uniunea Sovietică pe Lună.

Pe 21 februarie 1969, cu aproape șase luni înainte de lansarea Apollo 11, racheta N1 își aprindea cele 30 de motoare și se desprindea de sol, de la cosmodromul Baikonur din Kazahstan, pentru un zbor test, fără oameni la bord. O serie de defecțiuni i-a făcut pe inginerii sovietici să oprească toate motoarele rachetei la puțin timp după lansare, astfel că, la trei minute după ce se ridicase de la sol, N1 se prăbușea, la 50 de kilometri distanță de rampa de lansare. Și celelalte trei zboruri test au fost tot eșecuri.

https://mindcraftstories.ro/images/2021/08/Mindcraftstories_Top-rachete-puternice-Delta-IV-Heavy-Falcon-Heavy-N1-Energia-Saturn-V-Starship_03_Wikimedia-Commons.jpg

Racheta N1 avea 105 metri înălțime și un diametru la bază de 17 metri. Spre deosebire de rachetele despre care am vorbit anterior, care aveau fiecare câte două trepte, N1 avea cinci trepte. Ar fi putut transporta 95 de tone pe orbita joasă a Pământului și aproape 24 de tone spre Lună.

Un zbor al rachetei N1 care merită menționat este cel de-al doilea, din 3 iulie 1969. La puțin timp după lansare, toate motoarele, cu excepția unuia singur, s-au oprit, iar racheta a căzut pe rampa de lansare. Explozia cauzată de prăbușire a fost una dintre cele mai puternice explozii non-nucleare din istorie, distrugând rampa de lansare și aruncând resturi din rachetă la zece kilometri distanță.

În urma eșecurilor repetate ale acestei rachete, autoritățile sovietice au decis anularea proiectului N1, în anul 1974.

https://mindcraftstories.ro/images/2021/08/Mindcraftstories_Top-rachete-puternice-Delta-IV-Heavy-Falcon-Heavy-N1-Energia-Saturn-V-Starship_04_Wikimedia-Commons.jpg

Foto: Wikimedia Commons

Cifre Articol MindcraftStories_2Energia

Energia a fost o puternică rachetă sovietică care a lansat naveta spațială Buran„The Buran: The Soviet Space Shuttle Success Story”, tass.com în primul și singurul ei zbor cosmic, pe 15 noiembrie 1988. Energia a fost lansată doar de două ori.

Avea 58 de metri înălțime și 17 metri în diametru. Energia era compusă dintr-o rachetă centrală care avea atașate patru rachete auxiliare și avea două trepte.

Putea trimite pe orbita joasă a Pământului 100 de tone, iar pe o orbită geostaționară putea plasa 20 de tone. Putea trimite spre Lună 32 de tone.

Un zbor care merită menționat este cel în care racheta a lansat platforma de arme antisatelit Polyus,Detalii pe astronautix.com în 15 mai 1987. Din motive tehnice, Polyus a fost montată pe rachetă cu motoarele de inserție orbitală în sus (în direcția de deplasare). Planul era ca, după ce Energia își consuma combustibilul și s-ar fi separat, Polyus să execute o rotație de 180 de grade, după care să-și aprindă motoarele pentru a putea intra pe orbită.

După separarea de Energia, o defecțiune a făcut ca Polyus să execute o rotație de 360 de grade, ajungând în poziția inițială. Astfel că, atunci când motoarele s-au aprins, Polyus a încetinit și a reintrat în atmosferă, dezintegrându-se undeva deasupra Pacificului de Sud. La 80 de tone, ar fi fost cel mai masiv satelit artificial ridicat de o rachetă ca o încărcătură unică.

Odată cu dizolvarea Uniunii Sovietice, a fost anulat și programul rachetei Energia.

https://mindcraftstories.ro/images/2021/08/Mindcraftstories_Top-rachete-puternice-Delta-IV-Heavy-Falcon-Heavy-N1-Energia-Saturn-V-Starship_06_Wikimedia-Commons.jpg

Foto: Wikimedia Commons

MindcraftStories_1 Saturn V

Saturn V„What Was the Saturn V?”, nasa.gov a fost racheta care a purtat toate misiunile Apollo spre Lună.

Avea 110 metri înălțime, 10 metri în diametru și două sau trei trepte, în funcție de natura misiunii pe care o executa. În misiunile lunare, racheta avea trei trepte.

Saturn V a fost cea mai puternică rachetă lansată vreodată de oameni. Putea trimite 130 de tone pe orbita joasă a Pământului și 43,5 tone spre Lună.

Multe sunt zborurile care merită menționate în cazul acestei rachete, dar mă voi rezuma la două dintre acestea.

Pe 21 decembrie 1968, Saturn V lansa misiunea Apollo 8Detalii pe ​​nasa.gov spre Lună. La bord se aflau astronauții Frank Borman, James Lovell și William Anders, care aveau să devină primii oameni care ajungeau la un alt corp din Sistemul Solar – Luna, pe 24 decembrie 1968. Nu aveau să aselenizeze, însă, ci doar să orbiteze Luna.

Al doilea zbor pe care o să-l menționez a fost și ultimul pentru această rachetă. Pe 14 mai 1973, o rachetă Saturn V, folosind doar două trepte, lansa Skylab,Detalii pe nasa.gov prima stație spațială americană. Cu o masă de 76 de tone, Skylab este cel mai masiv satelit artificial lansat ca o singură încărcătură. Stația Spațială Internațională este mai masivă, dar aceasta a fost asamblată pe orbită din mai multe module lansate de mai multe rachete.

https://mindcraftstories.ro/images/2021/08/Mindcraftstories_Top-rachete-puternice-Delta-IV-Heavy-Falcon-Heavy-N1-Energia-Saturn-V-Starship_07_Wikimedia-Commons.jpg

Foto: Wikimedia Commons

Recordul va fi depășit în viitor

În curând, după ce va primi aprobarea de la Administrația Federală pentru Aviație, care analizează în prezent impactul pe care activitățile sale din Boca Chica, Texas îl are asupra mediului, SpaceX va lansa racheta Starship într-un zbor orbital de testare.

Starship va fi prima rachetă orbitală din istorie complet reutilizabilă. Toate rachetele aflate în uz în prezent au cel puțin o treaptă pe care o abandonează. Chiar și racheta Falcon (fie varianta 9Detalii pe spacex.com sau Heavy) trebuie să abandoneze treapta a doua, care se dezintegrează la reintrarea în atmosferă la fiecare misiune. Starship va recupera ambele trepte ale rachetei, ceea ce va revoluționa transportul mărfurilor și oamenilor în cosmos.

Treapta întâi, numită Super Heavy, are o înălțime de 70 de metri, un diametru de nouă metri și este echipată cu 29 de motoare. Treapta a doua, numită Starship, are 50 de metri înălțime, nouă metri în diametru și are șase motoare (trei dintre acestea sunt special concepute pentru a funcționa în vidul cosmic). Împreună, cele două trepte formează racheta Starship, cel mai înalt și mai puternic vehicul cosmic construit vreodată de oameni.

Complet asamblată, Starship are o înălțime de 120 de metri, mai înaltă decât celebra rachetă Saturn V.

Starship va putea trimite pe orbita joasă a Pământului până la 150 de tone de încărcătură.Elon Musk on Twitter: “16 flights is extremely unlikely. Starship payload to orbit is ~150 tons, so max of 8 to fill 1200 ton tanks of lunar Starship. Without flaps & heat shield, Starship is much lighter. Lunar landing legs don’t add much (1/6 gravity). May only need 1/2 full, ie 4 tanker flights.…”, twitter.com 

SpaceX intenționează ca Starship să poată fi realimentată pe orbită, caz în care va putea trimite 150-200 de tone spre orice punct din Sistemul Solar, ceva ce nicio altă rachetă nu poate face.

NASA va lansa și ea, probabil că anul acesta, o rachetă uriașă. Numită Space Launch System,Detalii pe nasa.gov aceasta este programată pentru a lansa capsula spațială OrionDetalii pe nasa.gov într-o misiune test în jurul Lunii, în decembrie 2021, ca parte a programului Artemis.

Space Launch System (SLS) este format dintr-o rachetă centrală care are atașate două rachete auxiliare. Atunci când va fi asamblată, SLS va avea o înălțime de 111 metri, opt metri jumătate în diametru și va avea două trepte.

Pentru început, SLS va putea trimite pe orbita joasă a Pământului 95 de tone, iar spre Lună 27 de tone, urmând ca variantele ulterioare să fie și mai puternice.

Câteva tipuri de orbite

Am tot vorbit în articol despre orbita joasă a Pământului, dar ce înseamnă asta? Orbita joasă a Pământului reprezintă orice orbită care nu depășește o altitudine de 2.000 de kilometri deasupra Pământului. Stația Spațială Internațională, spre exemplu, se află pe orbita joasă a Pământului,„ISS – Orbit”, heavens-above.com cu un apogeu (cel mai îndepărtat punct de Pământ) de 423 de kilometri și un perigeu (cel mai apropiat punct de Pământ) de 419 kilometri.

Orbita geostaționarăDetalii pe wikipedia.org reprezintă o orbită circulară, la 36.000 de kilometri deasupra ecuatorului terestru. Un satelit plasat într-o astfel de orbită va completa o rotație în jurul Pământului exact într-o zi, în direcția de rotație a planetei, astfel că, din punctul nostru de vedere, acest satelit va părea staționar pe cer. Cei mai mulți sateliți de comunicații sunt plasați pe astfel de orbite, pentru ca antenele de recepție de la sol să nu fie nevoite să se rotească pentru a menține legătura cu satelitul.

O rachetă poate plasa un satelit direct într-o orbită geostaționară sau pe o orbită geostaționară de transfer, în funcție de dorința operatorului satelitului.

Orbita geostaționară de transferDetalii pe nasa.gov este o orbită eliptică, cu perigeul în orbita joasă a Pământului, dar cu apogeul la 36.000 de kilometri, pe orbita geostaționară. Odată ce racheta plasează satelitul pe această orbită, rămâne ca satelitul să-și folosească propriile motoare pentru a-și circulariza orbita, astfel ca și perigeul, și apogeul să fie în jurul a 36.000 de kilometri.

Orbita trans-lunarăDetalii pe wikipedia.org reprezintă o orbită eliptică, cu perigeul în orbita joasă a Pământului, dar cu apogeul în orbita lunară.

De ce rachetele au trepte?

Rachetele despre care am vorbit mai sus au una, două sau mai multe trepte. De ce aleg inginerii să construiască vehicule atât de complexe, care trebuie să se separe în bucăți și să-și oprească o serie de motoare pentru a-și porni altele? Și asta în timp ce trebuie să urmeze o anumită traiectorie în zbor. Nu ar fi mai ușor și mai sigur să construiască o rachetă formată dintr-o singură treaptă?

O rachetă poate fi formată dintr-o singură treaptă și să fie capabilă să plaseze o încărcătură pe orbită. În acest caz, însă, încărcătura va fi una minusculă, iar costul trimiterii ei în spațiu va fi enorm, pentru că, pe lângă satelit, racheta s-ar plasa și pe ea pe orbită. Iar rachetele nu sunt deloc ușoare. Falcon Heavy, spre exemplu, cântărește 1.420 de tone. 

Știind greutatea satelitului pe care vor să-l plaseze pe orbită, inginerii calculează cantitatea de combustibil necesară pentru a-i crea energia de care are nevoie pentru a realiza inserția orbitală. În momentul lansării, rachetă este enorm de grea, pentru că cea mai mare parte din masa ei este reprezentată de combustibil. Însă, pe măsură ce combustibilul este consumat, rezervoarele în care se află devin greutate moartă. Prin urmare, cantitatea de combustibil poate fi împărțită în două trepte. Una, cu rezervoare mai mari, care să ofere energia necesară pentru a ieși din atmosferă și una cu rezervoare mai mici, pentru a continua zborul. Când combustibilul din rezervorul mare se termină și motoarele primei trepte se opresc, pur și simplu treapta e detașată de restul rachetei și lăsată să cadă spre Pământ. Racheta, acum mult mai ușoară, dar cu motoare care oferă aceeași energie, va continua zborul spre orbită, reușind astfel să transporte sateliți mult mai mari decât în cazul în care ar fi trebuit să care după ea și treapta întâi. 



Text de:

Laurențiu Păiuș

Jurnalist și astronom amator. Este pasionat de tot ce înseamnă explorarea spațiului cosmic. Este inițiatorul a numeroase activități de popularizare a astronomiei.

SPAȚIU|STUDIU

Primele succese majore ale lui Perseverance pe Marte – noutăți de la savanții NASA

De
În timpul scurt care a trecut de când a amartizat în craterul Jezero de pe Marte, pe 18 februarie 2021, roverul Perseverance a scris deja istorie.
SPAȚIU|OVERVIEW

Ce putem afla despre Univers studiind undele radio?

De
Te-ai întrebat vreodată de ce savanții folosesc undele radio pentru a afla secretele cele mai ascunse ale Universului? Iată răspunsul.
ȘTIINȚĂ|SCI-FACTS

8 femei care meritau premiul Nobel (dar nu l-au primit)

De
Din 962 de laureați cu Premiul Nobel, doar 57 au fost, până în prezent, femei. Și, în ciuda progreselor din ultimele decenii, femeile se lovesc în continuare de prejudecăți, chiar și în lumea academică. 
SPAȚIU|STUDIU

Supernovele pot iniția formarea noilor stele

De
Supernovele sunt printre cele mai distrugătoare evenimente din cosmos. Chiar și de la zeci sau sute de ani-lumină, ar putea cauza mari distrugeri pe Pământ, punând probleme existenței vieții. Dar supernovele joacă un rol important și în formarea noilor stele, arată un nou studiu.