Vehicle de llançament

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Coet Protó.

En l'astronàutica, un vehicle de llançament o coet de càrrega és un coet utilitzat per portar una càrrega útil de la superfície de la Terra a l'espai exterior. Un sistema de llançament inclou el vehicle de llançament, la plataforma de llançament i altres infraestructures.[1] Normalment la càrrega útil és un satèl·lit artificial col·locat en òrbita, però alguns vols espacials són suborbitals mentre altres permeten al vehicle espacial escapar-se enterament de la Terra. Un vehicle de llançament que porta la seva càrrega útil en una trajectòria suborbital s'anomena sovint un coet sonda.

Tipus[modifica | modifica el codi]

Un vehicle de llançament Saturn V envia la missió Apollo 15 a la Lluna.

Els vehicles de llançament d'un sol ús (ELV - Expendable Launch Vehicles en anglès) es dissenyen per ser emprats una sola vegada. Generalment se separen de la seva càrrega útil i realitzen una reentrada atmosfèrica. D'altra banda, els vehicles de llançament reutilitzables (RLV - Reusable L aunch Vehicles) tenen la possibilitat de recuperar el sistema intacte una vegada hagi estat usat, i d'aquesta forma pot ser emprat en diversos llançaments, disminuint els costos d'elaboració.

El Transbordador Espacial va ser un vehicle de llançament que gran part dels components foren reutilitzats en múltiples vols espacials orbitals. SpaceX està desenvolupant un sistema de llançament de coets reutilitzables pels seus vehicles Falcon 9 i Falcon Heavy. En 2011 es va anunciar un disseny de segona generació de VTVL.[2][3] El programa de proves de vol a baixa altura d'un vehicle de llançament de demostració tecnològica experimental va començar el 2012, que van continuar amb proves de vol a alta altitud amb vols comercials del Falcon 9 sobre un vaixell/plataforma autònoma en l'oceà Atlàntic.[4] Les alternatives de llançament espacial sense coet encara estan en fases de disseny i teòrics, encara que se sap que algunes empreses estan desenvolupant plataformes de llançament reals, com l'empresa espanyola zero2infinity amb el rockoon "bloostar".[5]

Els vehicles de llançament sovint es classifiquen per la quantitat de massa que poden portar a l'òrbita. Per exemple, un coet Protó pot aixecar 22.000 kg en òrbita terrestre baixa (LEO). Els vehicles de llançament també es caracteritzen pel seu nombre d'etapes. Coets amb un màxim de cinc etapes s'han llançat amb èxit, i s'han realitzat dissenys per a diversos vehicles del tipus òrbita en una etapa (single-stage-to-orbit o SSTO en anglès). A més, els vehicles de llançament són sovint acompanyats amb impulsadors (boosters en anglès) de reforç que subministren una alta empenta els primers minuts de llançament, normalment utilitzant altres motors. Els impulsors permeten que els motors restants ser més petits, reduint la massa de les etapes posteriors permetent càrregues útils més pesants.

Altres característiques dels vehicles de llançament són la nació o l'agència espacial i l'empresa o consorci de fabricació i posada en marxa del vehicle. Per exemple, l'Agència Espacial Europea és responsable de l'Ariane V, i United Launch Alliance fabrica i llança els coets Delta IV i Atlas V. Molts vehicles de llançament es consideren part d'una línia històrica de vehicles del mateix nom o similar; p.e., l'Atlas V és l'últim coet Atlas.

Per plataforma de llançament[modifica | modifica el codi]

Per mida[modifica | modifica el codi]

Els vehicles de llançament es caracteritzen per la quantitat de càrrega útil que són capaços d'elevar a una òrbita donada. Per exemple, un coet Protó té una capacitat de llançament de 30.000 kg (78.500 lb) a una òrbita baixa terrestre (LEO). There are many ways to classify the sizes of launch vehicles. The US civilian space agency, NASA, uses a classification scheme[7] [cal citació] that was articulated by the Augustine Commission created to review plans for replacing the Space Shuttle:

The leading European launch service provider, Arianespace, also uses the "heavy-lift" designation for its >20.000 kg (44.000 lb)-to-LEO Ariane 5 launch vehicle[9] and "medium-lift" for its array of launch vehicles that lift 2.000–20.000 kg (4.400–44.100 lb) to LEO, including the Starsem/Arianespace Soyuz ST[10] and pre-1999 versions of the Ariane 5. It refers to its 1.500 kg (3.300 lb) to LEO Vega launch vehicle as "light lift".[10]

Suborbital[modifica | modifica el codi]

Vegeu també: Vol espacial suborbital

Suborbital launch vehicles are not capable of taking their payloads to the minimum horizontal speed necessary to achieve low Earth orbit with a perigee less than the Earth's mean radius, which speed is about 7.800 m/s (26.000 ft/s). Sounding rockets have long been used for brief, inexpensive unmanned space and microgravity experiments. The first US human spaceflight program, Project Mercury, used a single-stage derivative of the Redstone rocket family to launch its first two astronauts, Alan Shephard and Gus Grissom on suborbital flights, before sending astronauts into orbit on later flights. Current human-rated suborbital launch vehicles include SpaceShipOne and the upcoming SpaceShipTwo, among others (see space tourism).

Orbital[modifica | modifica el codi]

Vegeu també: Vol espacial orbital
LV Zenit-2 ucraïnès preparat per al llançament.

The delta-v needed for orbital launch from the Earth's surface is greater than the minimum orbital speed; at least 9.300 m/s (31.000 ft/s), because of aerodynamic drag, (determined by ballistic coefficient), as well as gravity losses, and potential energy required if higher altitude is desired. [cal citació]

Minimizing air drag requires a reasonably high ballistic coefficient, a ratio of length to diameter greater than ten. This generally results in a launch vehicle that is at least 20 m (66 ft) long. Leaving the atmosphere as early on in the flight as possible provides a velocity loss due to air drag of around 300 m/s (980 ft/s).

The calculation of the total delta-v for launch is complicated, and in nearly all cases numerical integration is used; adding multiple delta-v values provides a pessimistic result, since the rocket can thrust while at an angle in order to reach orbit, thereby saving fuel as it can gain altitude and horizontal speed simultaneously.[cal citació]

Translunar i interplanetari[modifica | modifica el codi]

Vegeu també: Injecció translunar i Vol espacial interplanetari

For a spacecraft to reach the Moon, Earth escape velocity of 11.200 m/s (37.000 ft/s) is not required, but a velocity close to this places the craft into an Earth orbit with a very high apogee which, if launched at the correct time, takes it to a point where the Moon's gravity will capture it.

Interplanetary flight requires exceeding escape velocity; the excess velocity either adds to the Earth's orbital velocity around the Sun to reach the outer planets or asteroids, or subtracts from it to reach Venus or Mercury, depending on the direction in which the terminal velocity is achieved.

Launch vehicles of sufficient size are capable of launching payloads smaller than their orbital capability, to the Moon or beyond. Translunar and interplanetary flights are commonly launched with the vehicle's final stage into a temporary parking orbit, to allow spacecraft checkout, and more precise control of the final injection maneuver, rather than being launched directly to terminal velocity.

Muntatge[modifica | modifica el codi]

Each individual stage of a rocket is generally assembled at its manufacturing site and shipped to the launch site; the term vehicle assembly refers to the mating of rocket stage(s) with the spacecraft payload into a single assembly known as a space vehicle. Single-stage vehicles (such as sounding rockets), and multistage vehicles on the smaller end of the size range, can usually be assembled vertically, directly on the launch pad by lifting each stage and the spacecraft sequentially in place by means of a crane.

This is generally not practical for larger space vehicles, which are assembled off the pad and moved into place on the launch site by various methods. NASA's Apollo/Saturn V manned Moon landing vehicle, and Space Shuttle, were assembled vertically onto mobile launcher platforms with attached launch umbillical towers, in the Vehicle Assembly Building, and then a special crawler-transporter moved the entire vehicle stack to the launch pad in an upright position. In contrast, vehicles such as the Russian Soyuz rocket and the SpaceX Falcon 9 are assembled horizontally in a processing hangar, transported horizontally, and then brought upright at the pad.

Terme relacionat[modifica | modifica el codi]

De l'anglès, s'utilitzava el mot carrier rocket (en català coet transportador), que també es diu ocasionalment al Regne Unit.

Regulació[modifica | modifica el codi]

Les operacions dels vehicles de llançament estan regulades sota lleis internacionals, segons les lleis nacionals del territori on es produeixi el llançament i han de cobrir en qualsevol cas els danys materials i humans que es produïssin per l'error o reentrada atmosfèrica del vehicle de llançament. A causa d'això alguns països requereixen que els constructors de coets s'adhereixin a regulacions específiques per tal d'indemnitzar i protegir a la gent i a les propietats, augmentant la seguretat dels vols.

Als Estats Units, qualsevol llançament de coet no classificat com a amateur, i a més no és del govern ha de ser aprovat per la Office of Commercial Space Transportation (FAA/AST) de la Federal Aviation Administration, ubicada a Washington, DC.[11]

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Portal

Portal: Espai

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Per exemple: «NASA Kills 'Wounded' Launch System Upgrade at KSC» (en anglès). Florida Today. Arxivat de l'original el 2002-10-13.
  2. «SpaceX says 'reusable rocket' could help colonize Mars». Agence France-Presse. [Consulta: 4 octubre 2011].
  3. «Elon Musk says SpaceX will attempt to develop fully reusable space launch vehicle». Washington Post, 2011-09-29 [Consulta: 11 octubre 2011]. «Both of the rocket’s stages would return to the launch site and touch down vertically, under rocket power, on landing gear after delivering a spacecraft to orbit.»
  4. Lindsey, Clark. «SpaceX moving quickly towards fly-back first stage». NewSpace Watch, 2013-03-28 [Consulta: 29 març 2013].
  5. Reyes, Tim «Balloon launcher Zero2Infinity Sets Its Sights to the Stars». Universe Today, 17 octubre 2014 [Consulta: 9 juliol 2015].
  6. no hi ha llançadors mòbils russos per a llançaments de naus espacials.
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 NASA Space Technology Roadmaps - Launch Propulsion Systems, p.11: "Small: 0-2t payloads, Medium: 2-20t payloads, Heavy: 20-50t payloads, Super Heavy: >50t payloads"
  8. HSF Final Report: Seeking a Human Spaceflight Program Worthy of a Great Nation, October 2009, Review of U.S. Human Spaceflight Plans Committee, p. 64-66: "5.2.1 The Need for Heavy Lift ... require a “super heavy-lift” launch vehicle ... range of 25 to 40 mt, setting a notional lower limit on the size of the super heavy-lift launch vehicle if refueling is available ... this strongly favors a minimum heavy-lift capacity of roughly 50 mt ..."
  9. «Launch services—milestones». Arianespace. [Consulta: 19 agost 2014].
  10. 10,0 10,1 «Welcome to French Guiana». Arianespace. [Consulta: 19 agost 2014].
  11. Plantilla:UnitedStatesCode, Commercial space launch activities: Findings and purposes[

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Vehicle de llançament Modifica l'enllaç a Wikidata