Asociația Română pentru Cosmonautică și Aeronautică
 |
|
| Înfiintată: | 1999 |
|---|---|
| Sediul: | Râmnicu Vâlcea, România |
| Domeniul: | cercetări aerospațiale |
| Adresă web: | www.arcaspace.ro |
Asociația Română pentru Cosmonautică și Aeronautică (ARCA) este o organizație non-guvernamentală care promovează proiecte aerospațiale și alte proiecte legate de spațiu. Sediul organizației este în Râmnicu Vâlcea, România.
Cuprins |
[modificare] Cum a început
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.
[modificare] ELE și HAAS
|
|
|
| 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 in 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 dupa Conrad Haas (1509-1579), pionier în domeniul rachetelor, care a construit prima rachetă cu mai multe trepte.
European Lunar Explorer - ELE este o sondă spațială în 3 trepte capabilă să zboare dintr-o orbită joasă a Pamantului pană pe suprafața Lunii și să transmită înapoi date științifice. ELE va fi plasată pe orbită de lansatorul HAAS.
[modificare] Secvența de zbor
[modificare] Lansarea
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.
[modificare] Aprinderea primei trepte
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.
[modificare] Zborul orbital
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.
[modificare] De la Pământ la Lună
Pe masură 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 acestă situație, ELE va porni motorul de frânare al treptei E2 în direcția opusă vectorului de viteză. Echipa va încerca sa reducă cât posibil numărul de porniri ale motorului de frânare.
[modificare] Aselenizarea
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, împreuna 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 aselenizare este regiunea de nord a Munților Carpați. Locul a fost ales pentru ca Munții Carpați trec și prin Romania de la nord la vest.
[modificare] 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 nava spațială, prin caracteristicile ei unice si capacitatea de a oferi siguranța va capta atenția si 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 urmatoarele 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 posibilitați de anulare a zborului și de reîntoarcere în siguranța 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 si 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.
[modificare] Secvența de zbor
[modificare] Lansarea
Stabilo a fost proiectat pentru o lansare de la altitudinea de 22 000 m, fiind transportat la acea înaltime, 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.
[modificare] Zborul vertical propulsat
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.
[modificare] Zborul vertical inerțial
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 maxima va fi de 100 km.
[modificare] Reintrarea în atmosferă
După obținerea apogeului, racheta și cabina separate, vor începe coborârea, iar pentru aproape o jumatate din distanta pană la sol, se va înregistra starea de imponderabilitate. La presiune dinamica redusă, sistemul RCS va menține cabina cu partea inferioară în jos. Sistemul parabolic de stabilizare aerodinamică al capsulei, o va autostabiliza în momentul întalnirii păturilor atmosferice dense, fără a fi necesară intervenția pilotului. Decelerarea maximă pe parcursul reintrării în atmosferă va fi de -4,6 g.
[modificare] Recuperarea rachetei
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.
[modificare] Recuperarea cabinei
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.
[modificare] 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+ oxigen 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.
Constructia 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".
[modificare] Competiția Lunar X-Prize
Echipa s-a înscris ca competitor în Google Lunar X-Prize.[1] ARCA, prima echipă din Uniunea Europeană care s-a înscris în competiție, are o abordare unică pentru atingerea obiectivului.[2] 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.
[modificare] Zborurile
| Zbor | Program | Categorie | Altitudine/Destinatie | Configuratia navei | Motor pornit | Stadiu |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Primul zbor | Demonstrator 2B | Fara echipaj | 1.000 m | Lansare de racheta de pe sol | Da | Complet |
| Misiunea1 | Stabilo | Fara echipaj | 22.000 m | Balonul solar purtator + Cabina echipajului | Nu | Complet |
| Misiunea2 | Stabilo | Fara echipaj | 22.000 m | Balonul solar purtator + Nava completa | Nu | Complet |
| Misiunea3 | Proiectul Lunar (Test al rachetei Helen) | Fara echipaj | 100.000 m | Balonul solar purtator + Helen (3 trepte) | Da | Nereusit[2][3] |
| Misiunea4 | Proiectul Lunar (Test al rachetei Helen 2) | Fara echipaj | 100.000 m | Balonul solar purtator + Helen 2 (2 trepte) | Da | Nereusit[2][3] |
| Misiunea4b | Proiectul lunar (Test al rachetei Helen 2) | Fara echipaj | 40.000 m | Balonul solar purtator + Helen 2 (1 treapta) | Da | Complet[2][3] |
| Misiunea5 | Testare avionica & transmisie TV | Cu echipaj | 5.000 m | Balon cu aer cald + Treapta 1 (Helen 2) + ELL | Nu | Complet[3] |
| Misiunea Luna | Proiectul Lunar (HAAS-ELE) | Fara echipaj | Suprafata Lunii | Balonul solar purtator + HAAS-ELE | Da | TBL 2011-2012 (?) [4] |
[modificare] Vezi și
[modificare] Referințe
- ^ „Private race to the moon (and money) takes off”. msnbc.com. http://www.msnbc.msn.com/id/23278871/page/2/. Accesat la 2008-02-22.
- ^ a b c d „LATEST NEWS”. arcaspace.ro. http://www.arcaspace.ro/orbital/en/home.htm. Accesat la 2008-02-23.
- ^ a b c d „ARCA_HOME”. ARCA. 2009-11-14. http://www.arcaspace.ro/. Accesat la 2010-10-04.
- ^ „Impact News: Prima rachetă spațială românească va fi lansată de pe Marea Neagră - Team ARCA estimate that the Helen launch will be the last step before launching the first Romanian space rocket sending a research probe to the Moon”. http://impactnews.ro/News/Prima-rachet%C4%83-spa%C5%A3ial%C4%83-rom%C3%A2neasc%C4%83-va-fi-lansat%C4%83-de-pe-Marea-Neagr%C4%83-22174. Accesat la 2010-10-041.
[modificare] Legături externe
- Site-ul ARCA
- Site-ul oficial Ansari X Prize
- Latest ARCA Space, Space Fellowship news
- Site-ul oficial Google Lunar X Prize
- Planul Național pentru Cercetare - Dezvoltare și Inovare 2007 - 2013
- V.M. (9 septembrie 2009). „Prima racheta romaneasca va fi lansata in spatiu, in luna octombrie”. Hotnews.ro. http://science.hotnews.ro/stiri-tehnologie-6128351-video-prima-racheta-romaneasca-lansata-spatiu-luna-octombrie.htm.
