მოკლედ კოსმოსური რაკეტების შესახებ

 1944 წლის ივნისში, 80 წლის წინ, გერმანულმა რაკეტამ – “ფაუ 2”, ე.წ. კარმანის ხაზი გადაკვეთა, საზღვარი დედამიწასა და კოსმოსს შორის, რომელიც ზღვის დონიდან 100 კმ. სიმაღლეზე მდებარეობს. ამ პირველი “კოსმოსური” რაკეტის სიმაღლე 14 მეტრი იყო, იწონიდა 12 ტონაზე მეტს და დაახლოებით 5,7 ათასი კილომეტრი საათში (1,6 კმ/წმ) სიჩქარით მოძრაობდა. მას შემდეგ დიდი დრო გავიდა, კოსმოსური რაკეტები მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა, მაგრამ მათი მუშაობის პრინციპები თითქმის უცვლელი დარჩა.

 გერმანული V-2-ის აფრენათა ვიდეოჩანაწერები. 3:33 წთ-ზე ნახავთ კოსმოსიდან გადაღებული დედამიწის პირველ ფოტოსაც, რომელიც ამავე რაკეტის დახმარებით, 1946 წელს (ნიუმექსიკო, აშშ) გადაიღეს.

ნიუტონი

 ნიუტონის პირველი კანონი ამბობს, რომ ნებისმიერი მასის მქონე ობიექტი, მის უძრაობის ან მოძრაობის ცვლილებას ეწინააღმდეგება. რაკეტას აქვს ძრავები, რომლებიც გაწევის ძალას ქმნიან და ზემოთ ხსენებული წინააღმდეგობის გადალახვით, რაკეტის მთლიან კონსტრუქციას ცისკენ მიაქროლებენ.

 ნიუტონის მესამე კანონი ამბობს, რომ ყველა მოქმედებას აქვს თანაბარი და საპირისპირო ქმედება. როდესაც რაკეტა აირებს უკან გამოდევნის, ის იღებს უკუქმედებას (რეაქტიული მოძრაობა), რაც მას კოსმოსისკენ უბიძგებს (ნიუტონის კანონები).

 სიჩქარე

 მიწიდან მოსაწყვეტად და კოსმოსში გასაფრენად რაკეტამ გარკვეული სიჩქარე უნდა განავითაროს. მეცნიერებმა დიდი ხანია იციან, რომ კარმანის ხაზის გადასაკვეთად, რაკეტა 3500 კილომეტრი საათში (∼ 1 კმ/წმ) სიჩქარით უნდა მოძრაობდეს. დედამიწის დაბალ ორბიტაზე გასასვლელად და იქ დასარჩენად – 28 800 კილომეტრი საათში (8 კმ/წმ). თუ დედამიწის გრავიტაციული ველის დატოვებაა საჭირო, 40 000 კმ/სთ-მდე (11 კმ/სთ) უნდა ავჩქარდეთ (მეორე კოსმოსური სიჩქარისა და გრავიტაციული მანევრის შესახებ).

 ბიძგის სიძლიერე დამოკიდებულია ძრავის საქშენებიდან გამოდევნილი გაზის სიჩქარეზე და მასაზე – სითბო და ენერგია მაშინ წარმოიქმნება, როდესაც რაკეტის საწვავი დამჟანგავთან რეაგირებს. საწვავი შეიძლება იყოს ნავთი (“ფალკონ 9”), თხევადი წყალბადი (“კოსმოსური სტარტების სისტემა”, NASA) ან მეთანი (“სფეის იქსის – “სტარშიფი”). დამჟანგავი, როგორც წესი, არის თხევადი ჟანგბადი, აზოტის ტეტროქსიდი ან ამონიუმის პერქლორატი (ილონ მასკი და ეკოლოგია…). რეაქციაში მონაწილეობს ატმოსფერული ჟანგბადიც, რომელიც კოსმოსში არ არის, ამიტომ მისი გარკვეული მარაგი რაკეტას თან მიაქვს. განსხვავებულია ე.წ. ატმოსფერული და ვაკუუმური რეაქტიული ძრავებიც (“რაპტორი”, “მერლინი”/ SpaceX).

 მართვა

 ფრენის დროს, რაკეტა უნდა იყოს კონტროლირებადი, თორემ ბუშტივით დაიწყებს თვითნებური მიმართულებებით ფრენას. რაკეტას წაგრძელებული ფორმა აქვს, გამწევი ძალა კი მის ძირში წარმოიქმნება, რის გამოც მისი მართვა თითზე დადებული ფანქრის ვერტიკალურ მდგომარეობაში შენარჩუნების მცდელობას ჰგავს.

 რაკეტის სამართავად გამოიყენება მოძრავი საქშენები. თუ ისინი მწყობრიდან გამოვიდა, კონსტრუქცია ქაოტურად დაიწყებს მორაობას და დაიშლება.

 კონსტრუქცია

 თანამედროვე რაკეტები, საფეხურებად წოდებული ნაწილებისგან შედგება.

 პირველი საფეხური რაკეტის ყველაზე ქვემო ნაწილშია, რომელიც უძლიერესი ძრავებით და საწვავის მაქსიმალური რაოდენობით არის აღჭურვილი. ის საწვავის ამოწურვამდე მიაქროლებს რაკეტას ზემო მიმართულებით. ამის შემდეგ კი კონსტრუქციას გამოეყოფა და ან ოკეანეში ჩავარდება ან  უკან ეშვება, ხელახლა გამოყენებისთვის (მხოლოდ “სფეის იქსს” აქვს ეს ტექნოლოგია) (კოსმოსური ხომალდების სასაფლაო და სასაფლაოს აცდენილები…).

ძრავები აქვს მეორე საფეხურსაც და მათი ამოქმედება პირველის მოშორების მერევე ხდება. სწორედ მათ ევალება დარჩენილი ნაწილის უშუალოდ კოსმოსში გაყვანა. მეორე საფეხურის ზედა ნაწილში სატვირთო ნაკვეთური ან კაფსულაა, რომელშიც თანამგზავრები, საკვლევი მოწყობილობა ან სხვა ტვირთია მოთავსებული. ამ საფეხურის თავზეა ხოლმე პილოტირებული ხომალდიც, რომელშიც მყოფი ასტრონავტები, ძირითადად, საერთაშორისო კოსმოსური სადგურისკენ მიფრინავენ. ამაზე შორს, ჯერჯერობით, მხოლოდ “აპოლოს” მისიის ასტრონავტები გაფრინდნენ.

 სტარტი:

 მზადება გაშვებისთვის: რაკეტა იდგმება გამშვებ პლათფორმაზე, საწვავით ივსება და მოწმდება ყველა სისტემის ფუნქციონირება;

 უკუთვლა: გაშვებამდე რამდენიმე წუთით ადრე იწყება ათვლა, რომლის დროსაც ყველა სარაკეტო სისტემა ხელახლა მოწმდება;

 ძრავების ჩართვა: ათვლის შემდეგ რაკეტის პირველი საფეხურის ძრავები ირთვება და ის ზევით იწყებს მოძრაობას;

 პირველი საფეხურის განცალკევება: 50-დან 150 კილომეტრამდე სიმაღლეზე, პირველ საფეხურს საწვავი ეწურება, გამოყოფის მერე კი ან ოკეანეში ჩავარდება, ან ისევ ასაფრენ პლატფორმაზე ეშვება;

 მეორე საფეხურის ამოქმედება: ირთვება მეორე საფეხურის ძრავები, რაც ხომალდს კიდევ უფრო აჩქარებს;

 ორბიტაზე გასვლა: როგორც კი კონსტრუქცია დედამიწის დაბალ ორბიტაზე გავა, მეორე საფეხურიც გამოიყოფა და დედამიწის ატმოსფეროში იწვება;

 მისია შესრულებულია: ნაკვეთური იხსნება და სასარგებლო ტვირთი დანიშნულების მიხედვით აგრძელებს მოძრაობას. თუ ბორტზე ადამიანები არიან, ისინი ან სადგურზე გადადიან, ან მთავრისკენ აგრძელებენ ფრენას, იმედია, მარსისკენაც გაფრინდებიან… (“სფეის იქსის” ზემძიმე რაკეტა; “ორიონი” / NASA).

 “სტარშიფის” მეოთხე საცდელი ფრენა (SpaceX).