Что такое полезная нагрузка у ракеты

ⓘ Полезная нагрузка космического аппарата

Полезная нагрузка космического аппарата или полезный груз космического аппарата – это количество, тип или масса полезного оборудования, ради которого создается или запускается данный космический аппарат. В технической литературе обычно используются сокращения этого термина: ПН.

Необходимо учитывать, что “вес, выводимый на орбиту” например, спутник связи и “вес, доставляемый к МКС” – это разные вещи. Ведь при доставке к МКС необходимо доставить на орбиту собственную двигательную установку космического корабля вместе с топливом для неё, систему управления, сам корпус космического корабля и т. д. Так, например, масса КК “Прогресс” составляет чуть больше 7 тонн, но до МКС “долетает” обычно всего 2.5 тонны груза из выведенных на орбиту 7 тонн.

Поэтому, в зависимости от типа космических аппаратов, существует два толкования этого термина: ПН космических аппаратов и ПН ракет-носителей. Используя пример с КК “Прогресс”, ПН “Прогресса” составляет 2.5 тонны, в то время как ПН ракеты-носителя – 7 тонн.

1. Модуль полезной нагрузки КА

Применительно к космическим аппаратам, термин ПН относится к массе модуля полезной нагрузки или типу используемого оборудования. Практически все современные космические аппараты строятся на основе двух составных частей: модуля служебных систем и модуля полезной нагрузки.

• В “Модуль Служебных Систем МСС”, который также называют “космическая платформа”, входят все служебные системы спутника: все двигатели и горючее для них, система энергоснабжения, система управления движением, ориентации и стабилизации, система терморегулирования, бортовой компьютер и другие вспомогательные системы.
• “Модуль Полезной Нагрузки” МПН обычно включает отсек для установки оборудования выполняющего функции, для которых данный КА был создан. Обычно платформы оптимизируются под массу выводимой полезной нагрузки, что в свою очередь определяет массу всего КА и мощность системы энергоснабжения.

Для телекоммуникационных спутников, в модуль полезной нагрузки входят все транспондеры и часть ретрансляционных антенн, используемых на этом спутнике. Антенны, которые служат для телеметрии не являются частью полезной нагрузки и относятся к платформе.

На КА, предназначенном для научных исследований, полезный груз составляют все научные приборы этого исследовательского аппарата, фото- и видео камеры. Антенны в этом случае не считаются полезным грузом, так как они осуществляют сервисную функцию передачи собранных данных на Землю и поэтому являются частью платформы.

При производстве современных телекоммуникационных платформ, таких как Спейсбас или Экспресс, МПН изготавливается отдельно от МСС и общая интеграция производится в последний момент англ. mating.

1.1. Модуль полезной нагрузки КА Устройство типичного модуля полезной нагрузки

В современных спутниках связи, полезной нагрузкой обычно являются ретрансляторы прозрачного типа англ. transparent или bent-pipe, то есть на борту осуществляется простое изменение понижение частоты, усиление и ретрансляция сигнала, без предварительного демодулирования. Преимущество этого подхода в простоте системы и её лучшей приспособленности к изменению стандартов на Земле: даже при смене типа модуляции или стандартов передаваемого сигнала например DVB-S2 вместо DVB-S система продолжает успешно работать. Для ретрансляторов работающих в C- и Ku-диапазонах обычно используется однократное понижение частоты, в то время как для систем в более высоких диапазонах Ka- и Q/V- – двойное понижение.

В системах с предварительной демодуляцией и последующей ремодуляцией сигнала англ. on board processing OBP), можно достигнуть лучшего отношения сигнал/шум, производить высокоэффективную маршрутизацию сигналов и смешивать сигналы различных типов. В то же время, стоимость таких систем значительно выше простых прозрачных систем и эффективность сильно зависит от возможности перепрограммирования оборудования. Такая возможность в настоящее время сильно ограничена из-за более медленного развития систем с защитой от высокоэнергетического радиоизлучения.

1.2. Модуль полезной нагрузки КА Отношение ПН к общей массе КА

Одним из важнейших параметров является отношение массы ПН к общей массе КА. Очевидно, что чем лучше это соотношение, тем эффективнее могут быть выполнены задачи миссии. Обычно грузоподъемность ракеты-носителя определяет максимальную массу КА на орбите. Таким образом, чем меньше весит платформа, тем больше полезного груза может быть доставлено на заданную орбиту.

В настоящее время это отношение составляет примерно 18-19 % для современных тяжелых телекоммуникационных платформ, таких как Спейсбас или Экспресс 2000. Основной технологической проблемой является энергетическая стоимость повышения орбиты с геопереходной до геостационарной. КА должны нести большое количество горючего для повышения орбиты до 3 тонн и больше. Кроме того, ещё 400 – 600 килограмм используется для удержания спутника на заданной орбите за все время активной эксплуатации. В недалеком будущем, широкое использование электрических ионных двигателей, а также уменьшение массы солнечных батарей и аккумуляторов должно привести к улучшению этого соотношения до 25 % и более. Например, электрический ионный двигатель фирмы Boeing XIPS25, использует всего лишь 75 килограмм горючего для удержания спутника на орбите в течение 15 лет. При возможном использовании этого двигателя для повышения и последующего удержания орбиты, можно сэкономить до 50 миллионов Евро хотя в данный момент эта функция полностью не используется.

2. Полезная нагрузка ракет-носителей

Для ракет-носителей, в качестве полезной нагрузки выступают спутники, космические корабли с грузами, либо с космонавтами и т. д. В этом случае, термин “полезная нагрузка” означает полную массу КА выводимого на заданную орбиту. То есть масса корпуса КА и горючего на борту выводимого КА также считается полезной нагрузкой.

Необходимо различать массу ПН на различных орбитах. В общем случае, любая ракета-носитель выводит больше груза на низкую опорную круговую орбиту высотой 200 км, чем на высокоэнергетические орбиты большей высоты. Так, РН “Протон” выводит до 22 т на опорную орбиту в трехступенчатом варианте, без разгонного блока, более 6.0 тонн на геопереходную и до 3.7 тонны на геостационарную орбиту в четырёхступенчатом варианте, с разгонным блоком Бриз-М или ДМ.

2.1. Полезная нагрузка ракет-носителей Стоимость доставки грузов на орбиту

Стоимость доставки грузов на орбиту в разных источниках довольно сильно отличается. Часто цифры даны в разных валютах, относятся к разным годам год определяет как инфляцию, так и мировую конъюнктуру стоимости пусков, относятся к запускам на разные орбиты, некоторые из цифр характеризуют себестоимость пуска по факту “сухой” стоимости ракеты-носителя, другие источники дают стоимость пуска для заказчика, при этом источник не поясняет какая из цифр приведена. Регулярно не учитывается стоимость работы наземных служб, и тем более – страхования, стоимость которого может очень сильно отличаться в зависимости от статистики отказов ракеты. Поэтому сравнивать стоимость пуска ракеты-носителя нужно крайне осторожно, и в открытой информации можно увидеть лишь приблизительные значения.

Современные средства:

Разрабатываемые средства следующего поколения планируемые цифры по курсу рубля и доллара 90-х годов, без учёта многомиллиардных расходов на разработку и испытания:

• Skylon – $1–2 тысяч/кг
• МАКС – $1–2 тысяч/кг

Однако следует учитывать, что основная стоимость вывода полезной нагрузки на орбиту заключается в стоимости создания и подготовки к запуску одноразовой ракеты-носителя. К примеру, по фактору топлива стоимость вывода на низкую околоземную орбиту для современных носителей составляет порядка 20-50 $/кг.

Роскосмос отказался от приобретения украинских ракет “Зенит”, так как за ракеты была предложена давно сформированная цена, заранее заложенная в бюджет, – около 1.2 миллиардов руб. за ракету. Однако украинских партнёров предложение не устроило, они попросили больше – порядка 1.4 миллиардов руб. При таких условиях сделка теряла смысл, поскольку за 1.5 миллиардов руб. Роскосмос может заказать изготовление “Протона” – носителя большей грузоподъёмности.

• Основная статья: Полезная нагрузка космического аппарата Наиболее часто термин полезная нагрузка применяется при описании космических аппаратов При этом в
• пожара. Полезная нагрузка какого – либо транспортного средства. Полезная нагрузка космического аппарата – вес, который может поднять космический аппарат при
• Система управления космического аппарата Осуществляет управление двигательной установкой аппарата с целью обеспечения ориентации аппарата выполнения манёвров
• образовательных студенческих проектов. В разработке и создании полезной нагрузки космического аппарата активное участие принимали студенты и аспиранты Сибирского
• основу разработки космического аппарата положена та же спутниковая платформа Яхта что и у спутника Казсат. Полезная нагрузка создана совместно с
• завершении изготовления конструкции модуля полезной нагрузки телекоммуникационного космического аппарата Экспресс – АМ5 и отправке его в компанию MDA
• изделие 17Ф19ДМ – космический аппарат динамический макет ДМ боевой лазерной орбитальной платформы Скиф Полезная нагрузка использовавшаяся во
• максимальная масса полезной нагрузки составит 1400 кг. При запуске на солнечно – синхронную орбиту высотой 835 км и наклонением 98, 7 полезная нагрузка также составит
• Железногорске. Полезная нагрузка разработана в Военном инженерно – космическом университете им. А. Ф. Можайского. Создан по заказу Военно – космических сил. Запущен
• Спускаемый аппарат СА – космический аппарат или часть космического аппарата предназначенный для спуска полезной нагрузки с орбиты искусственного
• для наблюдения космического пространства в рентгеновском и гамма – диапазонах. Спутник запущен 23 апреля 2007 года из индийского Космического центра имени

• установки целевой аппаратуры полезной нагрузки которая крепится на его внешней и внутренней поверхностях. Полезная нагрузка КА Ямал – 200 построена на
• модульному принципу и состоят из базовой унифицированной космической платформы и модуля полезной нагрузки в качестве которой могут быть использованы радиолокатор
• из строя какого – либо из основных. Общая масса полезной нагрузки составит около 360 кг. Полезная нагрузка КА Экспресс АТ1 включает две зоны покрытия в
• Космический аппарат был запущен 25 февраля 2013 года Индийской организацией космических исследований с использованием ракеты PSLV – CA с Космического центра
• азотной кислоте. Полезная нагрузка – 10 кг. научных приборов: магнитометр закрепленный на штанге, прибор для регистрации космических лучей, радиометр
• Клипер состоит из возвращаемого аппарата ВА и орбитального отсека. Главная особенность – это возвращаемый аппарат типа несущий корпус с утюгообразной
• началось изготовление оборудования для космических аппаратов 17 июня 2012 года конструкция модуля полезной нагрузки Экспресс АТ2 была отправлена в компанию
• Проводились научные эксперименты в многоразовой космической лаборатории Спейслэб Основная полезная нагрузка миссии – лаборатория Neurolab. Основные эксперименты
• бортового радиокомплекса, и проводить множество дополнительных испытаний. Полезная нагрузка КА Ямал – 300К включает 4 луча: Российский луч представляет собой
• электропитания спутника – 18 500 Вт, из них потребляемая полезной нагрузкой – 13 665 Вт. Полезная нагрузка Экспресс АМ7 включает транспондеры C – Ku – и L – диапазонов

• Ракета – носитель РН также ракета космического назначения РКН – ракета, предназначенная для выведения полезной нагрузки в космическое пространство. Иногда термин
• Ku – диапазоне, а также 2 транспондера L – а. Общая масса полезной нагрузки составит около 661 кг. Полезная нагрузка КА Экспресс АМ8 включает несколько зон покрытия:
• результате неисправности на космическом аппарате Экспресс – АМ1 коррекция наклонения орбиты данного космического аппарата невозможна. По состоянию на
• Орион РИА США испытают новейший космический корабль Орион в декабре Тепловой экран для космического аппарата Орион доставлен в центр Кеннеди
• IRNSS – 1С несёт на борту два компонента полезной нагрузки навигационная аппаратура и CDMA – антенну. Полезная нагрузка генерирует навигационные сигналы на
• центрального научно – исследовательского института Комета Модуль Полезной Нагрузки и ракетно – космической корпорации Энергия разработка платформы Корпорация
• ступень ракеты, аналогичная второй ступени 15Ж58, встраивается дважды. Полезная нагрузка для низких орбит 400 км составляет примерно 850 кг для ракеты Старт
• выполнял свои целевые задачи на орбите более двенадцати с половиной лет. Полезная нагрузка КА Грань представляла собой сложный антенный комплекс и два трех – ствольных
• двигательная установка и средства обеспечения тепловых режимов. Полезная нагрузка спутников определяется конкретно для каждой задачи. Такая схема построения