• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
  • تعداد بازديد :
  • 3480
  • سه شنبه 1388/7/7
  • تاريخ :

پرتابگر زنیت

زنیت امروزه یكی از پرتابگرهای تجاری مطرح دنیا به حساب می‌آید. توسعه این پرتابگر سنگین در ابتدا با هدف حمل محموله‌های نظامی و سری صورت گرفت، ‌اما با فروپاشی شوروی، زنیت به جمع پرتابگرهای تجاری پیوست. این پرتابگر در روسیه و اوكراین تولید و پرتاب آن تحت یك كنسرسیوم بین‌المللی اداره می‌شود. زنیت دارای دو نوع 2 و 3 مرحله است كه از اولی بیشتر در پرتاب به مدارهای كم‌ارتفاع و از دومی برای پرتاب به مدار زمین‌ثابت استفاده می‌شود. نوع سه‌مرحله‌ای آن در پرتاب‌های دریاپایه كنسرسیوم سی‌لانچ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پرتابگر زنیت2

معرفی و روند توسعه

زنیت یك پرتابگر ماهواره است كه در [دفتر طراحی یوژنوی] اوكراین (در شوروی سابق) طراحی شده است. این پرتابگر كه با نام اس‌ال16 نیز شناخته می‌شود، در ابتدا برای پرتاب‌های نظامی برنامه‌ریزی و طراحی شده بود، اما امروزه یكی از معروف‌ترین سامانه‌های پرتاب تجاری در جهان است. زنیت آخرین و پیشرفته‌ترین وسیله پرتابگری بود كه در شوروی سابق پایه‌ریزی شد. زنیت در زبان روسی به معنای نقطه روشن در اوج آسمان است.

برنامه توسعه این پرتابگر از سال 1976 آغاز شد. آزمایش‌های پروازی زنیت‌2 در 13 آوریل 1985 شروع شده و سامانه در اكتبر 1987 عملیاتی شد. این اولین پرتابگری بود كه در شوروی پس از تجربه ناموفق اِس‌اِل15 در بین سال‌های 1969 تا 1972، توسعه یافت. شوروی از توسعه این سامانه دو هدف موازی را دنبال می‌كرد. هدف اول ساخت بوسترهای پیشران مایع برای راكت عظیم انرگیا (ذیل پروژه بوران) و هدف دیگر، ارائه یك پرتابگر دومرحله‌ای ارزان‌قیمت و پیشرفته با قابلیت حمل محموله‌ای بینابین توانمندی پرتابگرهای پروتون و سایوز (حدود 1500 كیلوگرم تا مدار كم‌ارتفاع ) بود.

تصویر 2- پرتابگر زنیت

 در راستای نیل به هدف اول، چهار راكت مرحله اول زنیت را به قسمت اصلی انرگیا، مشابه اتصال بوسترهای سوخت جامد در شاتل فضایی، متصل می‌كردند. انرگیا با این تركیب جدید، تا پیش از لغو پروژه، دو پرتاب آزمایشی انجام داد. به علاوه، در ابتدا قرار بود زنیت جایگزین سایوز در پرتاب‌های سرنشین‌دار شود، اما با فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی، این طرح منتفی شد.

سرطراح برنامه زنیت، [یوری اسمتانین] بود. توسعه این پرتابگر با توسعه بوسترهای پیشران مایع سامانه فضایی بوران آغاز شد. مرحله اول زنیت در واقع همان راكت‌های بوستر پیشران مایع پرتابگر انرگیا بود كه در بوران به كار می‌رفت [3]. اولین محموله‌های زنیت، تجهیزات و ماهواره‌های سنگین جاسوسی-نظامی بودند (مانند ماهواره‌های فوق سری جاسوسی [تسلینا] )، اما استفاده از زنیت در پرتاب فضاپیمای باری پروگرس برای پشتیبانی ایستگاه فضایی میر نیز گزارش شده است.

اولین اطلاعات رسمی از این پرتابگر در سال 1988 ارائه شد. زنیت در ابتدا یك پرتابگر دومرحله‌ای بود كه محموله‌هایی را به مدارهای كم‌ارتفاع حمل می‌كرد. زنیت دومرحله‌ای، زنیت2 نام داشت (تصاویر 1 و 2).

پرتابگر زنیت3

در سال‌های 1990 و 1991 با فروپاشی شوروی سابق، برنامه زنیت هم دچار وقفه شد و به دلیل اینكه همه فعالیت‌های مربوط به طراحی و ساخت آن در داخل روسیه انجام نمی‌شد، تصمیم بر این شد تا برنامه توسعه پرتابگر آنگارا به جای آن پیگیری شود، اما این تصمیم دیری نپایید.

البته در پی این تصمیم، تمام سكوهایی كه در پایگاه پرتاب نظامی پلستسك روسیه برای این پرتاب آن در حال ساخت و آماده‌سازی بودند، برچیده شدند (قرار بود این پایگاه به عنوان پایگاه اصلی پرتاب زنیت مورد استفاده قرار گیرد). برنامه پرتابگر زنیت در سال 1985 معرفی و در سال 1989 از طرف شوروی رسماً به جهان اعلام شد.

در چهارم اكتبر 1990 این پرتابگر درست چند ثانیه پس از پرتاب منفجر شد كه باعث وارد آمدن خسارات شدیدی به سكوی پرتاب شماره 45 بایكونور شد. در نوامبر 1992 زنیت پس از رفع اشكال دوباره به ماموریت بازگشت.

در سال 1993، نوع سه‌مرحله‌ای زنیت كه قابلیت حمل محموله تا مدار انتقالی زمین‌ثابت را داشت، با عنوان زنیت3 معرفی و آزمایش شد (تصویر 3). این پرتابگر جدید، تحت یك كنسرسیوم چهارجانبه با شركت ایالات متحده، روسیه، نروژ و اوكراین كار خود را آغاز و پیگیری كرد و سكوی پرتاب اودیسه در اقیانوس آرام برای انجام پرتاب‌های آن انتخاب شد .

البته قبلاً مطالعاتی برای استفاده از پایگاه پرتاب استوایی [كیپ یورك] استرالیا نیز اجام شده بود،كه عملی نشد . كنسرسیوم مذكور، كه تا به امروز هم به كار خود ادامه می‌دهد، با عنوان [سی‌لانچ] یا پرتاب دریاپایه خوانده می‌شود. بعدها از آنجا كه زنیت3 در پرتاب‌های دریاپایه مورد استفاده قرار گرفت، به نام [زنیت3اِس‌اِل] معروف شد.

زنیت به لحاظ فنی قابلیت پرتاب در هر نوع آب و هوایی را دارد و همین مساله یكی از دلایل اصلی انتخاب این پرتابگر برای پرتاب‌های دریاپایه بود.

پرتاب دریاپایه زنیت3 از سكوی پرتاب اودیسه

برنامه‌هایی برای استفاده از پرتابگرهای سه‌مرحله‌ای زنیت در پایگاه فضایی بایكونور، به عنوان پرتابگر تجاری وجود دارد كه در اصطلاح، [پرتاب زمین‌پایه] نامیده میشود. علت این نام‌گذاری احتمالاً تقارن آن با پرتاب‌های دریاپایه پرتابگر زنیت است. نوعی از این پرتابگر كه برای پرتاب‌های تجاری از مركز فضایی بایكونور قزاقستان مورد استفاده قرار می‌گیرد، [زنیت3‌اِس‌الِ‌بی] نام دارد.

 

در حال حاضر، كنسرسیوم سی‌لانچ یكی از قوی‌ترین مجموعه‌ها در عرصه پرتاب‌های تجاری در جهان است. قسمت‌های مختلف پرتابگر زنیت در روسیه و اوكراین ساخته شده و مونتاژ در [لانگ‌بیچ] فلوریدا انجام می‌شود. در نهایت، پرتاب از سكوی اودیسه آمریكا در اقیانوس آرام صورت می‌پذیرد (تصاویر 4 و 5).

پرتابگر سه مرحله ای زنیت كه از نزدیكی خط استوا پرتاب می‌شود، محموله‌های سنگین را به مدار انتقالی زمین‌ثابت حمل می‌كند.

پرتابگر نوع سه‌مرحله‌ای زنیت تا ژانویه 2007 ، مجموعا 21 پرتاب موفق، دو پرتاب ناموفق و یك پرتاب نیمه‌موفق را در كارنامه خود ثبت كرده است.

بر اساس یك مطالعه بر روی 16 سامانه پرتابگر مختلف، پرتابگر زنیت2، ارزان‌ترین پرتابگر به لحاظ هزینه بر واحد جرم برای مدارهای پایینی است (حدود 2500 تا 3600 دلار بر كیلوگرم محموله). همچنین به لحاظ هزینه كل پرتاب به مدار پایینی نیز، زنیت2 با 35 تا 50 میلیون دلار ركورددار پرتاب‌های كم‌هزینه است.

امروزه بیشتر قسمت‌های پرتابگرهای زنیت در اوكراین و بخش‌های دیگر در روسیه و كشورهای كنسرسیوم سی‌لانچ ساخته می‌شوند.

پرتاب دریاپایه زنیت3 از سكوی پرتاب اودیسه

هر دو پرتاگر زنیت2 و زنیت3 هم‌اكنون عملیاتی هستند و پرتاب‌های بی‌شماری  را در كارنامه خود ثبت كرده‌اند.

مشخصات

همان‌گونه كه ذكر شد، زنیت عمدتاً در دو نوع 2 و 3 مرحله‌ای مورد استفاده قرار گرفته است. هر كدام از این دو نوع، دارای یك یا دو مدل هستند كه در مشخصات و كارایی، بسیار شبیه به یكدیگر هستند. در ادامه، مشخصات این دو پرتابگر و مراحل آنها ارائه می‌شود (تصویر6) :

- پرتابگر زنیت2

قابلیت پرتاب:

    *      13740 كیلوگرم به مدار 200 كیلومتری با زاویه میل 6/51 درجه از پایگاه بایكونور

    *      11380 كیلوگرم به مدار 200 كیلومتری با زاویه میل 0/99 درجه از پایگاه بایكونور

    *      15700 كیلوگرم به مدار 200 كیلومتری با زاویه میل 12 درجه از یك پایگاه پرتاب نزدیك به استوا (مانند پایگاه كیپ یورك استرالیا)

دقت تزریق در مدار:

    *       مثبت/منفی 5/3 كیلومتر در ارتفاع

    *       مثبت/منفی 2 دقیقه در زاویه میل (دو شصتم درجه)

    *       مثبت/منفی 5/2 ثانیه در دوره چرخش

ابعاد:

    *      طول:‌ 00/57 متر

    *      قطر: 90/3 متر

    *      طول محفظه محموله: 65/13 متر (مدل 15/11 متری نیز موجود است)

اوزان:

    *      وزن پرتاب بدون محموله: 449 تن

نیروی رانش:

    *      نیروی رانش در هنگام پرتاب: 7259 كیلونیوتن

- پرتابگر زنیت3

قابلیت پرتاب:

    *      3820 كیلوگرم به مدار انتقالی زمین‌ثابت از پایگاه بایكونور

    *      6000 كیلوگرم به مدار زمین‌ثابت از پایگاه بایكونور

    *      4500 تا 5900 كیلوگرم به مدار انتقالی زمین‌ثابت از یك پایگاه پرتاب نزدیك به استوا (مانند پایگاه كیپ یورك استرالیا)

    *      1900 تا 2400 كیلوگرم به مدار زمین‌ثابت از یك پایگاه پرتاب نزدیك به استوا (مانند پایگاه كیپ یورك استرالیا)

دقت تزریق در مدار:

    *      مثبت/منفی 300 كیلومتر در نقطه فراز (مدار انتقالی زمین‌ثابت)

    *      مثبت/منفی 42 دقیقه در زاویه میل (مدار انتقالی زمین‌ثابت)

    *      مثبت/منفی 900 ثانیه در دوره چرخش (مدار انتقالی زمین‌ثابت)

    *      مثبت/منفی 0075/0 در [خروج از مركز] (مدار زمین‌ثابت)

ابعاد:

    *      طول:‌ 40/61 متر

    *      قطر: 90/3 متر

اوزان:

    *      وزن پرتاب بدون محموله: 466 تن

مرحله اول:

موتور:

    *      نوع موتور:‌ پیشران مایع [آردی171] از [دفتر طراحی گلاشكو]

    *       سوخت/اكسیدكننده: كروزین/اكسیژن مایع

    *       نیروی رانش: 7911 كیلونیوتن (درخلاء)،‌ 7259 كیلونیوتن (در سطح دریا)

    *       زمان سوزش: حدود 144 ثانیه

ابعاد:

    *      طول: حدود 95/31 متر

    *      قطر: 90/3 متر

اوزان:

    *      وزن خشك ([خالی]): 28080 كیلوگرم

    *      وزن پیشران: 318800 كیلوگرم

مرحله دوم:

موتور:

    *      نوع موتور:‌ پیشران مایع [آردی120]

    *      سوخت/اكسیدكننده: كروزین/اكسیژن مایع

    *      نیروی رانش: 5/833 كیلونیوتن (درخلاء) ناشی از موتور اصلی، به علاوه 4/78 كیلونیوتن از موتورهای فرعی

    *     زمان سوزش: حدود 300 ثانیه (موتورهای فرعی تا 1100 ثانیه می‌توانند سوزش داشته باشند)

ابعاد:

    *      طول: حدود 80/10 متر

    *      قطر: 90/3 متر

اوزان:

    *      وزن خشك: 8300 كیلوگرم

    *      وزن پیشران: 80600 كیلوگرم

مرحله سوم:

موتور:

    *    سوخت/اكسیدكننده: كروزین/اكسیژن مایع

    *    نیروی رانش: 85 كیلونیوتن (درخلاء)

    *     زمان سوزش: حدود 600 ثانیه

ابعاد:

    *   طول: حدود 5/5 متر

    *   قطر: 70/3 متر

اوزان:

    *    وزن خشك (خالی): حدود 2000 كیلوگرم

    *    وزن پیشران: حدود 15300 كیلوگرم 

مقایسه دو پرتابگر زنیت2 و زنیت3

عملیات پرتاب

پرتابگر زنیت به صورت افقی مونتاژ می‌شود. ابتدا باید محموله با آخرین مرحله متصل و سپس مرحله (یا مراحل) قبلی به سامانه اضافه شود. كل مونتاژ زنیت2، 116 ساعت مفید به طول می‌انجامد كه 36 ساعت آن مربوط به مونتاژ محموله است. انتقال به سكو و آماده پرتاب كردن كل پرتابگر نیز بین 21 تا 80 ساعت مفید زمان نیاز دارد. محفظه محموله 65/13 متری زنیت در حدود 90 متر مكعب حجم دارد كه در ماموریت‌های سه‌مرحله‌ای زنیت3، حجم مفید آن به 43 تا 50 مترمكعب كاهش پیدا می‌كند. جدایش محموله، بسته به نوع ماموریت بین 450 تا 1250 ثانیه بعد از پرتاب اتفاق می‌افتد .

 

تهیه کننده: محسن مرادی

منبع: دانشنامه فضایی

UserName