پرتابگر زنيت


پرتابگر زنيت

 

 

زنيت امروزه يكي از پرتابگرهاي تجاري مطرح دنيا به حساب مي‌آيد. توسعه اين پرتابگر سنگين در ابتدا با هدف حمل محموله‌هاي نظامي و سري صورت گرفت، ‌اما با فروپاشي شوروي، زنيت به جمع پرتابگرهاي تجاري پيوست. اين پرتابگر در روسيه و اوكراين توليد و پرتاب آن تحت يك كنسرسيوم بين‌المللي اداره مي‌شود. زنيت داراي دو نوع 2 و 3 مرحله است كه از اولي بيشتر در پرتاب به مدارهاي كم‌ارتفاع و از دومي براي پرتاب به مدار زمين‌ثابت استفاده مي‌شود. نوع سه‌مرحله‌اي آن در پرتاب‌هاي درياپايه كنسرسيوم سي‌لانچ مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

 

 

 

معرفي و روند توسعه

زنيت يك پرتابگر ماهواره است كه در [دفتر طراحي يوژنوي] اوكراين (در شوروي سابق) طراحي شده است. اين پرتابگر كه با نام اس‌ال16 نيز شناخته مي‌شود، در ابتدا براي پرتاب‌هاي نظامي برنامه‌ريزي و طراحي شده بود، اما امروزه يكي از معروف‌ترين سامانه‌هاي پرتاب تجاري در جهان است. زنيت آخرين و پيشرفته‌ترين وسيله پرتابگري بود كه در شوروي سابق پايه‌ريزي شد. زنيت در زبان روسي به معناي نقطه روشن در اوج آسمان است.

برنامه توسعه اين پرتابگر از سال 1976 آغاز شد. آزمايش‌هاي پروازي زنيت‌2 در 13 آوريل 1985 شروع شده و سامانه در اكتبر 1987 عملياتي شد. اين اولين پرتابگري بود كه در شوروي پس از تجربه ناموفق اِس‌اِل15 در بين سال‌هاي 1969 تا 1972، توسعه يافت. شوروي از توسعه اين سامانه دو هدف موازي را دنبال مي‌كرد. هدف اول ساخت بوسترهاي پيشران مايع براي راكت عظيم انرگيا (ذيل پروژه بوران) و هدف ديگر، ارائه يك پرتابگر دومرحله‌اي ارزان‌قيمت و پيشرفته با قابليت حمل محموله‌اي بينابين توانمندي پرتابگرهاي پروتون و سايوز (حدود 1500 كيلوگرم تا مدار كم‌ارتفاع [1]) بود [2].

 
 
تصوير 1- پرتابگر زنيت2
 
 
 

تصوير 2- پرتابگر زنيت2
 
در راستاي نيل به هدف اول، چهار راكت مرحله اول زنيت را به قسمت اصلي انرگيا، مشابه اتصال بوسترهاي سوخت جامد در شاتل فضايي، متصل مي‌كردند. انرگيا با اين تركيب جديد، تا پيش از لغو پروژه، دو پرتاب آزمايشي انجام داد. به علاوه، در ابتدا قرار بود زنيت جايگزين سايوز در پرتاب‌هاي سرنشين‌دار شود، اما با فروپاشي اتحاد جماهير شوروي، اين طرح منتفي شد.

سرطراح برنامه زنيت، [يوري اسمتانين] بود [2]. توسعه اين پرتابگر با توسعه بوسترهاي پيشران مايع سامانه فضايي بوران آغاز شد. مرحله اول زنيت در واقع همان راكت‌هاي بوستر پيشران مايع پرتابگر انرگيا بود كه در بوران به كار مي‌رفت [3]. اولين محموله‌هاي زنيت، تجهيزات و ماهواره‌هاي سنگين جاسوسي-نظامي بودند (مانند ماهواره‌هاي فوق سري جاسوسي [تسلينا] [3])، اما استفاده از زنيت در پرتاب فضاپيماي باري پروگرس براي پشتيباني ايستگاه فضايي مير نيز گزارش شده است.

اولين اطلاعات رسمي از اين پرتابگر در سال 1988 ارائه شد. زنيت در ابتدا يك پرتابگر دومرحله‌اي بود كه محموله‌هايي را به مدارهاي كم‌ارتفاع حمل مي‌كرد. زنيت دومرحله‌اي، زنيت2 نام داشت [2] (تصاوير 1 و 2).

 
در سال‌هاي 1990 و 1991 با فروپاشي شوروي سابق، برنامه زنيت هم دچار وقفه شد و به دليل اينكه همه فعاليت‌هاي مربوط به طراحي و ساخت آن در داخل روسيه انجام نمي‌شد، تصميم بر اين شد تا برنامه توسعه پرتابگر آنگارا به جاي آن پيگيري شود [3]، اما اين تصميم ديري نپاييد.

البته در پي اين تصميم، تمام سكوهايي كه در پايگاه پرتاب نظامي پلستسك روسيه براي اين پرتاب آن در حال ساخت و آماده‌سازي بودند، برچيده شدند (قرار بود اين پايگاه به عنوان پايگاه اصلي پرتاب زنيت مورد استفاده قرار گيرد). برنامه پرتابگر زنيت در سال 1985 معرفي و در سال 1989 از طرف شوروي رسماً به جهان اعلام شد.

 
همه پرتاب‌هاي زنيت2 از مركز فضايي بايكونور قزاقستان انجام مي‌گرفت. جدول ذيل پرتاب‌هاي اين سامانه را تا اواخر سال 1988 نشان مي‌دهد [2]:
 
شماره تاريخ پرتاب مدار
1

13 آوريل 1985

زيرمداري (با محموله فرضي و ناموفق)
2 21 ژوئن 1985 زيرمداري (با محموله فرضي)
3 22 اكتبر 1985 850x854 كيلومتر، 0.71 درجه
4 28 دسامبر 1985 163x853 كيلومتر، 0.71 درجه (ناموفق)
5 30 ژوئيه 1986 196x207 كيلومتر، 9.64 درجه
6 22 اكتبر 1986 190x256 كيلومتر، 9.64 درجه
7 14 فوريه 1987 180x252 كيلومتر، 8.64 درجه
8 18 مارس 1987 849x852 كيلومتر، 0.71 درجه
9 13 مه 1987 849x853 كيلومتر، 0.71 درجه
10 1 اوت 1987 179x199 كيلومتر، 0.97 درجه
11 28 اوت 1987 177x255 كيلومتر، 8.64 درجه
12 15 مه 1988 849x851 كيلومتر، 0.71 درجه
13 23 نوامبر 1988 849x854 كيلومتر، 0.71 درجه

در چهارم اكتبر 1990 اين پرتابگر درست چند ثانيه پس از پرتاب منفجر شد كه باعث وارد آمدن خسارات شديدي به سكوي پرتاب شماره 45 بايكونور شد. در نوامبر 1992 زنيت پس از رفع اشكال دوباره به ماموريت بازگشت.

 
 در سال 1993، نوع سه‌مرحله‌اي زنيت كه قابليت حمل محموله تا مدار انتقالي زمين‌ثابت را داشت، با عنوان زنيت3 معرفي و آزمايش شد (تصوير 3). اين پرتابگر جديد، تحت يك كنسرسيوم چهارجانبه با شركت ايالات متحده، روسيه، نروژ و اوكراين كار خود را آغاز و پيگيري كرد و سكوي پرتاب اوديسه در اقيانوس آرام براي انجام پرتاب‌هاي آن انتخاب شد [4].

البته قبلاً مطالعاتي براي استفاده از پايگاه پرتاب استوايي [كيپ يورك] استراليا نيز اجام شده بود،كه عملي نشد [1]. كنسرسيوم مذكور، كه تا به امروز هم به كار خود ادامه مي‌دهد، با عنوان [سي‌لانچ] يا پرتاب درياپايه خوانده مي‌شود. بعدها از آنجا كه زنيت3 در پرتاب‌هاي درياپايه مورد استفاده قرار گرفت، به نام [زنيت3اِس‌اِل] معروف شد [2].

زنيت به لحاظ فني قابليت پرتاب در هر نوع آب و هوايي را دارد و همين مساله يكي از دلايل اصلي انتخاب اين پرتابگر براي پرتاب‌هاي درياپايه بود.

برنامه‌هايي براي استفاده از پرتابگرهاي سه‌مرحله‌اي زنيت در پايگاه فضايي بايكونور، به عنوان پرتابگر تجاري وجود دارد كه در اصطلاح، [پرتاب زمين‌پايه] ناميده ميشود. علت اين نام‌گذاري احتمالاً تقارن آن با پرتاب‌هاي درياپايه پرتابگر زنيت است. نوعي از اين پرتابگر كه براي پرتاب‌هاي تجاري از مركز فضايي بايكونور قزاقستان مورد استفاده قرار مي‌گيرد، [زنيت3‌اِس‌الِ‌بي] نام دارد.

 
در حال حاضر، كنسرسيوم سي‌لانچ يكي از قوي‌ترين مجموعه‌ها در عرصه پرتاب‌هاي تجاري در جهان است. قسمت‌هاي مختلف پرتابگر زنيت در روسيه و اوكراين ساخته شده و مونتاژ در [لانگ‌بيچ] فلوريدا انجام مي‌شود. در نهايت، پرتاب از سكوي اوديسه آمريكا در اقيانوس آرام صورت مي‌پذيرد (تصاوير 4 و 5).

پرتابگر سهمرحله اي زنيت كه از نزديكي خط استوا پرتاب مي‌شود، محموله‌هاي سنگين را به مدار انتقالي زمين‌ثابت حمل مي‌كند.

   

تصوير 3- پرتابگر زنيت3
 
تصوير 4 – پرتاب درياپايه زنيت3 از سكوي پرتاب اوديسه

 

 

پرتابگر نوع سه‌مرحله‌اي زنيت تا ژانويه 2007 ، مجموعا 21 پرتاب موفق، دو پرتاب ناموفق و يك پرتاب نيمه‌موفق را در كارنامه خود ثبت كرده است.

بر اساس يك مطالعه بر روي 16 سامانه پرتابگر مختلف، پرتابگر زنيت2، ارزان‌ترين پرتابگر به لحاظ هزينه بر واحد جرم براي مدارهاي پاييني است (حدود 2500 تا 3600 دلار بر كيلوگرم محموله). همچنين به لحاظ هزينه كل پرتاب به مدار پاييني نيز، زنيت2 با 35 تا 50 ميليون دلار ركورددار پرتاب‌هاي كم‌هزينه است.

امروزه بيشتر قسمت‌هاي پرتابگرهاي زنيت در اوكراين و بخش‌هاي ديگر در روسيه و كشورهاي كنسرسيوم سي‌لانچ ساخته مي‌شوند.
 
هر دو پرتاگر زنيت2 و زنيت3 هم‌اكنون عملياتي هستند و پرتاب‌هاي بي‌شماري  را در كارنامه خود ثبت كرده‌اند.
 
تصوير 5- پرتاب درياپايه زنيت3 از سكوي پرتاب اوديسه
 
 

مشخصات

همان‌گونه كه ذكر شد، زنيت عمدتاً در دو نوع 2 و 3 مرحله‌اي مورد استفاده قرار گرفته است. هر كدام از اين دو نوع، داراي يك يا دو مدل هستند كه در مشخصات و كارايي، بسيار شبيه به يكديگر هستند. در ادامه، مشخصات اين دو پرتابگر و مراحل آنها ارائه مي‌شود (تصوير6) [2]: 

– پرتابگر زنيت2

قابليت پرتاب:

  • 13740 كيلوگرم به مدار 200 كيلومتري با زاويه ميل 6/51 درجه از پايگاه بايكونور
  • 11380 كيلوگرم به مدار 200 كيلومتري با زاويه ميل 0/99 درجه از پايگاه بايكونور
  • 15700 كيلوگرم به مدار 200 كيلومتري با زاويه ميل 12 درجه از يك پايگاه پرتاب نزديك به استوا (مانند پايگاه كيپ يورك استراليا)

دقت تزريق در مدار:

  •  مثبت/منفي 5/3 كيلومتر در ارتفاع
  •  مثبت/منفي 2 دقيقه در زاويه ميل (دو شصتم درجه)
  •  مثبت/منفي 5/2 ثانيه در دوره چرخش

ابعاد:

  • طول:‌ 00/57 متر
  • قطر: 90/3 متر
  • طول محفظه محموله: 65/13 متر (مدل 15/11 متري نيز موجود است)

اوزان:

  • وزن پرتاب بدون محموله: 449 تن

نيروي رانش:

  • نيروي رانش در هنگام پرتاب: 7259 كيلونيوتن
– پرتابگر زنيت3

قابليت پرتاب:

  • 3820 كيلوگرم به مدار انتقالي زمين‌ثابت از پايگاه بايكونور
  • 6000 كيلوگرم به مدار زمين‌ثابت از پايگاه بايكونور
  • 4500 تا 5900 كيلوگرم به مدار انتقالي زمين‌ثابت از يك پايگاه پرتاب نزديك به استوا (مانند پايگاه كيپ يورك استراليا)
  • 1900 تا 2400 كيلوگرم به مدار زمين‌ثابت از يك پايگاه پرتاب نزديك به استوا (مانند پايگاه كيپ يورك استراليا)

دقت تزريق در مدار:

  • مثبت/منفي 300 كيلومتر در نقطه فراز (مدار انتقالي زمين‌ثابت)
  • مثبت/منفي 42 دقيقه در زاويه ميل (مدار انتقالي زمين‌ثابت)
  • مثبت/منفي 900 ثانيه در دوره چرخش (مدار انتقالي زمين‌ثابت)
  • مثبت/منفي 0075/0 در [خروج از مركز] (مدار زمين‌ثابت)

ابعاد:

  • طول:‌ 40/61 متر
  • قطر: 90/3 متر

اوزان:

  • وزن پرتاب بدون محموله: 466 تن
 

تصوير 6- مقايسه دو پرتابگر زنيت2 و زنيت3
 

 مرحله اول:

موتور:

  • نوع موتور:‌ پيشران مايع [آردي171] از [دفتر طراحي گلاشكو]
  •  سوخت/اكسيدكننده: كروزين/اكسيژن مايع
  •  نيروي رانش: 7911 كيلونيوتن (درخلاء)،‌ 7259 كيلونيوتن (در سطح دريا)
  •  زمان سوزش: حدود 144 ثانيه

ابعاد:

  • طول: حدود 95/31 متر
  •  قطر: 90/3 متر

اوزان:

  • وزن خشك ([خالي]): 28080 كيلوگرم
  • وزن پيشران: 318800 كيلوگرم
مرحله دوم:

موتور:

  • نوع موتور:‌ پيشران مايع [آردي120]
  • سوخت/اكسيدكننده: كروزين/اكسيژن مايع
  • نيروي رانش: 5/833 كيلونيوتن (درخلاء) ناشي از موتور اصلي، به علاوه 4/78 كيلونيوتن از موتورهاي فرعي
  • زمان سوزش: حدود 300 ثانيه (موتورهاي فرعي تا 1100 ثانيه مي‌توانند سوزش داشته باشند)

ابعاد:

  • طول: حدود 80/10 متر
  • قطر: 90/3 متر

اوزان:

  • وزن خشك: 8300 كيلوگرم
  • وزن پيشران: 80600 كيلوگرم

مرحله سوم:

موتور:

  • سوخت/اكسيدكننده: كروزين/اكسيژن مايع
  • نيروي رانش: 85 كيلونيوتن (درخلاء)
  • زمان سوزش: حدود 600 ثانيه

ابعاد:

  • طول: حدود 5/5 متر
  • قطر: 70/3 متر

اوزان:

  • وزن خشك (خالي): حدود 2000 كيلوگرم
  • وزن پيشران: حدود 15300 كيلوگرم  

 


عمليات پرتاب

پرتابگر زنيت به صورت افقي مونتاژ مي‌شود. ابتدا بايد محموله با آخرين مرحله متصل و سپس مرحله (يا مراحل) قبلي به سامانه اضافه شود. كل مونتاژ زنيت2، 116 ساعت مفيد به طول مي‌انجامد كه 36 ساعت آن مربوط به مونتاژ محموله است. انتقال به سكو و آماده پرتاب كردن كل پرتابگر نيز بين 21 تا 80 ساعت مفيد زمان نياز دارد. محفظه محموله 65/13 متري زنيت در حدود 90 متر مكعب حجم دارد كه در ماموريت‌هاي سه‌مرحله‌اي زنيت3، حجم مفيد آن به 43 تا 50 مترمكعب كاهش پيدا مي‌كند. جدايش محموله، بسته به نوع ماموريت بين 450 تا 1250 ثانيه بعد از پرتاب اتفاق مي‌افتد [2].
نوشته : دانش نامه فضا
 

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s