Asociația Română pentru Cosmonautică și Aeronautică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
ARCA
Sigla ARCA.
Înfiintată: 1999
Sediul: Râmnicu Vâlcea, România
Domeniul: cercetări aerospațiale
Adresă web: www.arcaspace.ro

Asociația Română pentru Cosmonautică și Aeronautică (ARCA) este o organizație neguvernamentală care promovează proiecte aerospațiale și alte proiecte legate de spațiu. Sediul organizației este în Râmnicu Vâlcea, România. ARCA desfășoară Programul Spațial al României (2012-2025), prin care și-a propus dezvoltarea unui motor de rachetă, finalizarea avionului supersonic de transport pentru racheta Haas II, participarea la competiția de specialitate Google Lunar X Prize, precum și lansarea unui cosmonaut pe orbită până în anul 2025.[1]

Cum a început[modificare | modificare sursă]

În Sibiu, România, în fața casei memoriale Hermann Oberth un grup de studenți se decid să intensifice activitățile legate de spațiu din România. În 1998, membrii ARCA au început să dezvolte proiectul ambițios al unui motor de rachetă de înaltă performanță. ARCA a fost înregistrată ca organizație în 1999. De atunci, ARCA a devenit o echipă unită care, în ciuda bugetului foarte mic din primii ani, a reușit să conducă în domeniul tehnologiei rachetelor din România.

Primul proiect aerospațial început în 1998 a fost un motor de rachetă conceput să producă 85 000 kgf. Motorul folosește așa numitul ciclu deschis, iar cele patru camere de ardere sunt alimentate cu oxigen lichid și kerosen la o presiune în camera de combustie de 70 bar.

Scopul acestui proiect a fost acela de a dezvolta abilitațile si cunoștințele necesare proiectelor viitoare utilizând materiale și tehnologie locală. Dar realizarea cea mai importantă a fost construirea unei echipe unite specializată în tehnologia rachetelor.

Echipa ARCA[modificare | modificare sursă]

  • Dumitru Popescu – Președinte ARCA/ Departament propulsie
  • Andrei Comănceanu – Vicepreședinte ARCA/ Dinamica zborului
  • Teodor Diaconu – Concepția vehiculelor/ Dinamica zborului
  • Paul Răduț – Concepția echipamentelor electrice și electronice
  • Comănescu Dragoș – Inginer propulsie
  • Bogdan Sburlea – Project manager/PR
  • Simona Popescu – PR manager

ELE și HAAS[modificare | modificare sursă]

HAAS și ELE

HAAS şi ELE

Lungime: 18 m
Diametrul: 4 m
Diameterul balonului: 150 m
Greutatea totală: 23 300 kg
Greutatea ELE: 400 kg
Greutatea ELL: 42 kg
Trepte: 3 auxiliare + 3 sonda spațială
Tip: Propulsare cu rachetă,

alimentare sub presiune

Combustibil: Apă oxigentată + carburant solid

pe baza de bitum

Forța treptei 1: 47 600 kgf
Forța treptei 2: 24 800 kgf
Forța treptei 3: 5 850 kgf
Forța treptei E1: 500 kgf
Forța treptei E2: 100 kgf
Forța ELL: 14 kgf
Viteza maximă: 11 880 km/h

HAAS este o rachetă orbitală inovativă în 3 trepte, lansată din aer, al cărei prim proiect a fost realizat în 2006 pe baza tehnologiei dezvoltate de ARCA în timpul Competiției Ansari X Prize și în cadrul European Private Manned Space Program. Racheta a fost numită după Conrad Haas (1509-1579), pionier în domeniul rachetelor, care a construit prima rachetă cu mai multe trepte.

European lunar Explorer (ELE) sau European Lunar Lander (ELL) este un proiect abandonat care a fost dezvoltat de ARCA, pentru a candida la competiția Google Lunar X Prize. Împreună cu modulul ELE, formează vehiculul HELEN.

European Lunar Explorer este o sondă spațială în 3 trepte capabilă să zboare dintr-o orbită joasă a Pământului până pe suprafața Lunii și să transmită înapoi date științifice. ELE va fi plasată pe orbită de lansatorul HAAS.

Vehiculul HELEN are trei etape: Demonstrator 2, Demonstrator 2B și Demonstrator 2C. Primele două au fost create între 2003-2004 în timpul concursului Ansari X Prize. Demonstrator 2C este o rachetă nouă construită în 2009.

Secvența de zbor[modificare | modificare sursă]

Lansarea[modificare | modificare sursă]

Lansarea se va face de pe mare, cu ajutorul unei platforme marine special proiectată de ARCA în acest scop. Locul de lansare va fi stabilit mai târziu, dar e foarte important să fie cât mai aproape de ecuatorul Pământului.

Racheta va fi ridicată din mare cu ajutorul celui mai greu balon de „presiune 0” construit până acum. ARCA are deja experiență cu baloane solare Montgolfier. În 2006 - 2007 ARCA a construit cel mai mare balon solar Montgolfier din lume.

Avantajul principal al ridicării rachetei direct din mare îl constituie faptul că nu este necesară o platformă de lansare, iar punctul de lansare poate fi plasat cât se poate de aproape de ecuatorul Pământului. În momentul în care platforma va ajunge în punctul de lansare, racheta va fi plasată pe suprafața apei, iar combustibilul bazat pe apă oxigentă va fi transferat în tancuri. După ce alimentarea a fost terminată, echipa va începe procedura de umflare a balonului. Această etapă va dura aproximativ 3 ore. Când balonul va atinge capacitatea necesară de ridicare, racheta va fi ridicată de la suprafața apei și va fi plasată, cu ajutorul unui cablu, sub balon într-o poziție aproape verticală. Distanța dintre balon si rachetă va fi de 200 m.

Balonul împreună cu racheta se vor ridica la o altitudine de 18 000 m în aproximativ 1h 45m.

Aprinderea primei trepte[modificare | modificare sursă]

La 18 000 m racheta va aprinde motorul primei trepte pentru 100 sec. După oprirea motorului, prima traptă va fi detașată. Imediat după, motorul celei de-a doua trepte va fi pornit și va arde pentru 110 sec. După terminarea arderii, a doua treaptă va fi de asemenea detașată de corpul rachetei.

Treapta a treia și ultima a rachetei va fi aprinsă și va arde timp de 168 sec, purtând modulul ELE până într-o orbită joasă a Pământului, eliptică, la o altitudine de 140 km. La această altitudine a treia treaptă se va separa de sonda ELE.

Zborul orbital[modificare | modificare sursă]

După terminarea arderii treptei a treia a rachetei HAAS, naveta ELE va fi plasată pe orbită. ELE va porni motorul principal al treptei E1 la primul apogeu al orbitei cu un DV = 260 m/s necesar pentru a circulariza orbita la 250 km. După un scurt timp petrecut pe orbita Pământului, ELE va aprinde din nou motorul principal al E1 care va mări viteza navetei la 11,1 km/s. După terminarea combustibilului, treapta E1 va fi expulzată pe parcursul drumului spre Lună.

De la Pământ la Lună[modificare | modificare sursă]

Pe măsură ce ELE va urma drumul spre Lună, traiectoria va fi corectată periodic utilizând motorul de frânare al treptei E2. În timpul călătoriei de la Pământ la Lună, ELE va desfășura două panouri solare de 100 W, care vor permite vehiculului să își încarce bateriile și să folosească energia pentru telemetrie și echipament video. La o distanță de aproximativ 38 000 km de Lună, ELE va atinge punctul Lagrange în care forța gravitațională a Pământului și forța gravitațională a Lunii sunt aproape egale. ELE va intra în acest punct cu un exces de viteză de 500 m/s, care-i va permită sa fie atrasă mai departe de forța gravitațională a Lunii. O dată trecut acest punct, ELE va fi atrasă tot mai rapid de gravitația Lunii. În această situație, ELE va porni motorul de frânare al treptei E2 în direcția opusă vectorului de viteză. Echipa va încerca să reducă cât posibil numărul de porniri ale motorului de frânare.

Aselenizarea[modificare | modificare sursă]

După terminarea combustibilului treptei E2, aceasta va fi expulzată la o altitudine de aproximativ 10 km de suprafața lunară, iar ELE Lunar Lander (ELL) va aseleniza lin utilizând motorul principal al treptei E3 și platforma de lansare inerțială ghidată, împreună cu computerul de zbor. Motorul principal al treptei E3 este un motor de rachetă monopropulsor de 14 kgf cu jet ajustabil, balansiere, apă oxigenată (concentrație 85 %). De la lansarea de pe Pământ până la aselenizare vor trece 226 de ore (4 zile și 2 ore).

Locul dorit pentru lansare este regiunea de nord a Munților Carpați. Locul a fost ales pentru că Munții Carpați trec și prin România de la nord la vest.

Stabilo[modificare | modificare sursă]

STABILO

STABILO

Lungime: 6 m
Greutate maximă: 1000 kg
Echipaj: 1
Combustibil: H2O2
Tracțiune: 30 000 N
Accelerație (etapa de lansare) : 4 g
Accelerație (reintrare): 4.6 g
Viteza maximă: 4500 km/h
Altitudinea maximă: 100 km

STABILO este un nou sistem cu echipaj creat de echipa europeană ARCA. ARCA speră ca noua ei navă spațială, prin caracteristicile ei unice și capacitatea de a oferi siguranță va capta atenția și va stimula imaginația publicului.

Concepția ARCA este aceea că un vehicul pilotat pentru aplicații comerciale trebuie în primul rând să țină seama de siguranța zborului. Acest lucru implică următoarele necesități:

  • o mare fiabilitate,
  • un excelent algoritm de anulare a zborului,
  • solicitările asupra pilotului să fie reduse la minim.

Ținând cont de aceste aspecte, echipa ARCA propune un nou tip de navă suborbitală. Motorul, plasat la partea superioară a structurii, conduce la un aspect neconvențional. Motorul „tractor” oferă posibilitatea plasării cabinei la partea inferioară a vehiculului, ceea ce conduce la excelente posibilități de anulare a zborului și de reîntoarcere în siguranță la sol. Stabilo este lansat în poziție verticală. În această situație solicitările asupra pilotului vor fi semnificativ reduse.

Motorul tractor generează gaze aproape de structura vehiculului, fară a afecta integritatea structurală. Acest lucru este posibil datorită utilizării apei oxigenate (unic component), ceea ce oferă o temperatură redusă a produselor de reacție. Geometria cu aplicații strict extraatmosferice a acestui vehicul îl face nepotrivit pentru zborul la altitudini joase, în atmosferă densă. Din acest motiv, Stabilo este transportat la o altitudine de 22 000 m cu ajutorul unui balon Montgolfier solar.

Soluția motorului tractor nu este nouă. A fost folosită în trecut ca sistem de salvare pentru capsulele Mercury, Apollo și Soyuz. Principala diferență este aceea că un sistem de salvare funcționează un timp limitat la sub 10 sec. Motorul cosmonavei Stabilo va funcționa timp de un minut.

Secvența de zbor[modificare | modificare sursă]

Lansarea[modificare | modificare sursă]

Stabilo a fost proiectat pentru o lansare de la altitudinea de 22 000 m, fiind transportat la acea înălțime, pe parcursul unui zbor de o oră și 45 de minute de către un balon solar de 350 000 m3. Lansarea se realizează înclinat, la un unghi de 4 grade, Stabilo fiind atașat de balon prin intermediul unui cablu de 100 m lungime.

Zborul vertical propulsat[modificare | modificare sursă]

Imediat după pornirea motorului, Stabilo va începe să accelereze pe o traiectorie verticală. Viteza maximă va fi de 1250 m/s, iar accelerația se va menține în limita a 4 g.

Zborul vertical inerțial[modificare | modificare sursă]

După oprirea motorului, vehiculul va continua urcarea inerțială. Tot după oprirea motorului, cabina se va separa de racheta purtătoare. Sistemul RCS va comanda atitudinea cabinei. Altitudinea maximă va fi de 100 km.

Reintrarea în atmosferă[modificare | modificare sursă]

După obținerea apogeului, racheta și cabina separate, vor începe coborârea, iar pentru aproape o jumătate din distanță până la sol, se va înregistra starea de imponderabilitate. La presiune dinamică redusă, sistemul RCS va menține cabina cu partea inferioară în jos. Sistemul parabolic de stabilizare aerodinamică al capsulei, o va autostabiliza în momentul întâlnirii păturilor atmosferice dense, fără a fi necesară intervenția pilotului. Decelerarea maximă pe parcursul reintrării în atmosferă va fi de -4,6 g.

Recuperarea rachetei[modificare | modificare sursă]

Racheta purtătoare se va recupera cu parașuta. Parașuta principală va fi extrasă din compartimentul de la partea superioară, la o altitudine de 4000 m și o viteză de 400 km/h.

Recuperarea cabinei[modificare | modificare sursă]

Parașuta principală a cabinei se va deschide la 4000 m și o viteză de cca. 350 km/h. Viteza de amerizare se va menține în limita a 7 m/s.

Orizont[modificare | modificare sursă]

ORIZONT

ORIZONT

Lungime: 10 m
Deschiderea aripilor: 10 m
Lungimea motorului cu reacție: 1,5 m
Greutate maximă: 2000 kg
Echipaj: 0-1-2
Impuls specific: 110 s
Combustibil: H2O2-70 %
Combustibil pentru
motorul cu reacție:
T1+ O2 din
atmosferă
Tracțiune: 50 000 N
Accelerație: 6 g
Viteza maximă: 3500 km/h
Altitudinea maximă: 100 km

Avion rachetă suborbital, pilotat, realizat în cadrul competiției Ansari X Prize. Structura a fost finalizată după terminarea competiției. Proiect aflat acum în conservare la ARCA.

Construcția aparatului suborbital Orizont a început la mijlocul lui 2004. În acel moment, ARCA se concentra pe lansarea Demonstrator 2B de la Capul Midia, iar din această cauza cei mai mulți dintre membri au refuzat să se implice în ambițiosul program ORIZONT. Totuși, un grup restrâns a început proiectarea și construcția noului vehicul. După încheierea competiției și începerea lucrului la sistemul Stabilo pentru X Prize CUP, ARCA a efectuat unele modificări la vehiculul Orizont. Principalul obiectiv al acestor modificări a fost crearea unui aparat suborbital cu rază mare de acțiune, pentru aplicații comerciale. Noua variantă a primit indicativul "2B".

Competiția Lunar X Prize[modificare | modificare sursă]

Echipa ARCA s-a înscris în anul 2008 în competiția Google Lunar X Prize, [2] fiind prima echipă din Uniunea Europeană participantă în competiție, cu o abordare unică pentru atingerea obiectivului.[3] Proiectul a fost numit "HAAS-ELE" și constă în lansarea rachetei HAAS în trei trepte cu ajutorul unui balon solar de înaltă altitudine, rachetă destinată să plaseze pe orbită modulul ELE. În 2013 ARCA s-a retras din competiție abandonând proiectul, activitatea principală concentrându-se pe alte programe.

Zborurile[modificare | modificare sursă]

Zbor Program Categorie Altitudine/Destinație Configurația navei Motor pornit Stadiu
Primul zbor Demonstrator 2B Fără echipaj 1.000 m Lansare de rachetă de pe sol Da Complet
Misiunea1 Stabilo Fără echipaj 22.000 m Balonul solar purtător + Cabina echipajului Nu Complet
Misiunea2 Stabilo Fără echipaj 22.000 m Balonul solar purtător + Nava completă Nu Complet
Misiunea3 Proiectul Lunar (Test al rachetei Helen) Fără echipaj 100.000 m Balonul solar purtător + Helen (3 trepte) Da Nereușit[3][4]
Misiunea4 Proiectul Lunar (Test al rachetei Helen 2) Fără echipaj 100.000 m Balonul solar purtător + Helen 2 (2 trepte) Da Nereușit[3][4]
Misiunea4b Proiectul lunar (Test al rachetei Helen 2) Fără echipaj 40.000 m Balonul solar purtător + Helen 2 (1 treaptă) Da Complet[3][4]
Misiunea5 Testare avionică & transmisie TV Cu echipaj 5.000 m Balon cu aer cald + Treapta 1 (Helen 2) + ELL Nu Complet[4]
Misiunea Luna Proiectul Lunar (HAAS-ELE) Fără echipaj Suprafața Lunii Balonul solar purtător + HAAS-ELE Da TBL 2011-2012 (?) [5]

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Referințe[modificare | modificare sursă]

Legături externe[modificare | modificare sursă]