Почему спутники и другие полезные нагрузки всегда размещаются наверху ракет?

Прежде всего, давайте посмотрим, какие существуют ограничения для размещения объектов в ракете.

1. Объект должен быть аэродинамическим, чтобы он не влиял на характеристики запуска.
2. Вы должны легко быть в состоянии отделить объекты от ракеты.
3. Тяга должна происходить внизу, для максимальной эффективности, прямо вниз, а центр тяжести должен совпадать с векторами тяги/центра сопротивления.
4. Вы не хотите перегревать спутник.
5. Каждая пусковая система на сегодняшний день имеет несколько ступеней.

Итак, учитывая все это, какие у вас есть варианты, кроме запуска спутника наверху, как вы упомянули? Есть две примечательные вещи, которые я включу.

1. Последняя ракета-носитель может быть подключена к спутнику. Это делается редко, но это было сделано с Explorer 1 , первым американским спутником. Причина, по которой это редко делается, заключается в том, что по большей части спутник и ракета строятся независимо, и, таким образом, окончательное состояние ракеты не может сильно повлиять на спутник. Кроме того, это по-прежнему соответствует тому, что спутник является вершиной стека.
2. Спейс шаттл стартовал сбоку. Космический шаттл должен был быть аэродинамическим и мог выдерживать удары при полете, но неаэродинамическому объекту, подобному большинству спутников, было бы трудно выдержать такую ​​силу. Он потерял некоторую эффективность из-за своей конструкции, хотя это не было существенной составляющей потерь.
3. Ракеты прерывания часто помещаются в верхнюю часть стека для пилотируемых космических полетов.

Суть в том, что размещение спутника наверху удобно для гашения вибраций, снижения аэродинамической турбулентности, улучшения характеристик, уменьшения нагрева космического корабля и т. д. Это не обязательно должно быть сделано таким образом, но это, безусловно, делает конструкцию более привлекательной. намного проще, и я не знаю убедительных случаев, чтобы сделать что-то по-другому.

Вот (предлагаемый) контрпример, предложение Мартина Мариетты по грузовому транспортеру с внешним баком на корме космического корабля "Шаттл"! (Изображение предоставлено Мартином Мариеттой; я нашел его в блоге Spaceflight History .)

Я не нашел полной версии доклада конференции «Внешний задний грузовой перевозчик» , но в блоге Дэвида С.Ф. Порти « Один космический шаттл, два грузовых объема: кормовой грузовой перевозчик Мартина Мариетты» (1982) подведены некоторые итоги . проблемы (которые, насколько я читал, исходят из исследований Мариетты, а не из редакционных статей блоггера):

Расположение ACC рядом с тремя главными двигателями космического корабля "Шаттл" (SSME) и между мощными сдвоенными твердотопливными ускорителями (SRB) означало, что полезные нагрузки, которые он нес, будут подвергаться большему нагреву и акустическим ударам, чем те, которые находятся в отсеке полезной нагрузки орбитального корабля. Мартин Мариэтта предложил «систему защиты окружающей среды» ACC, состоящую из 707 фунтов теплоизоляции и 2989 фунтов «акустического барьера».

...

Мартин Мариэтта предположил, что с запланированными улучшениями характеристик шаттла орбитальный аппарат сможет вывести 36,9 тонны полезной нагрузки на орбиту высотой 160 морских миль, наклоненную под углом 28,5° к экватору Земли. Пустой ACC добавит 8,3 тонны к массе шаттла при старте, что потенциально уменьшит массу полезной нагрузки, которую орбитальный аппарат и ACC могут вывести на орбиту. Если ACC останется прикрепленным до отключения SSME, то масса полезной нагрузки, которую орбитальный аппарат и ACC могут вывести на орбиту, составит 28,7 тонны.

На мой взгляд, это было бы довольно сложно использовать на практике. Обтекатель был предложен для экономии массы после выгорания SRB, но внешний бак не предназначен для орбиты, поэтому полезной нагрузке в конечном итоге потребуются опорные ступени и т. Д. Все еще некоторые изящные размышления, и когда я увидел, что это всплыло как «связанный вопрос» к кое-что еще, я подумал, что было бы интересно поделиться.