ฝาครอบบรรทุกสัมภาระ

ฝาครอบบรรทุกสัมภาระหรือฝาครอบหัวจรวดเป็นกรวยหัวจรวดที่ใช้ป้องกันสัมภาระของยานอวกาศ จากผลกระทบของแรงดันไดนามิกและความร้อนจากอากาศพลศาสตร์ระหว่างการปล่อยผ่านชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้ยังเป็น แผ่นกันความร้อนชนิดหนึ่งด้วยหน้าที่เพิ่มเติมในการบินบางเที่ยวคือการรักษา สภาพแวดล้อม แบบห้องปลอดเชื้อสำหรับเครื่องมือที่มีความแม่นยำ[ 1 ]เมื่ออยู่นอกชั้นบรรยากาศ ฝาครอบจะถูกปลดออก ทำให้สัมภาระสัมผัสกับอวกาศภายนอก
โดยทั่วไปแล้ว ฝาครอบบรรทุกสัมภาระมาตรฐานจะเป็นแบบผสมระหว่างทรงกรวยและทรงกระบอก เนื่องจากการพิจารณาด้านอากาศพลศาสตร์ แม้ว่าจะมีการใช้ฝาครอบบรรทุกสัมภาระแบบพิเศษอื่นๆ ก็ตาม ฝาครอบบรรทุกสัมภาระประเภทที่แยกออกเป็นสองส่วนเมื่อถูกปลดออกเรียกว่าฝาครอบบรรทุกสัมภาระแบบเปลือก หอย โดยเปรียบเทียบกับเปลือกหอยที่แยกออก เป็นสองส่วน ในบางกรณี ฝาครอบบรรทุกสัมภาระอาจครอบคลุมทั้งสัมภาระและส่วนบนของจรวด เช่น ในAtlas V [ 2 ]และProton M [ 3 ]
หากน้ำหนักบรรทุกถูกยึดติดทั้งกับ โครงสร้างแกนกลางของ บูสเตอร์และกับแฟริ่ง น้ำหนักบรรทุกอาจยังคงได้รับผลกระทบจากแรงดัดของแฟริ่ง รวมถึงแรงเฉื่อยอันเนื่องมาจากการสั่นสะเทือนที่เกิดจากลมกระโชกและแรงกระแทก[ 4 ]
ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศฟรัสตัมคือส่วนครอบระหว่างสองขั้นตอนของจรวดหลายขั้นตอน (เช่นแซทเทิร์น วี ) ซึ่งมีรูปร่างคล้ายกรวยตัด (ในทางเรขาคณิต เป็น ฟรัสตัมชนิดหนึ่ง)
การเก็บกู้และการนำชิ้นส่วนครอบหัวรบกลับมาใช้ใหม่
โดยปกติแล้ว ฝาครอบหัวจรวดมักจะถูกเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศหรือถูกทำลายเมื่อตกกระทบมหาสมุทร แต่SpaceXเริ่มกู้คืนฝาครอบเหล่านี้ในช่วงปี 2010 ด้วยโครงการกู้คืนฝาครอบหัวจรวดเมื่อวันที่ 30 มีนาคม 2017 SpaceX ประสบความสำเร็จในการกู้คืนฝาครอบหัวจรวดที่ยังคงสภาพสมบูรณ์เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์[ 5 ]และเป็นครั้งที่สองเมื่อวันที่ 25 มิถุนายน 2019 SpaceXสามารถกู้คืนฝาครอบหัวจรวดจากการปล่อย Falcon Heavy STP-2 ได้[ 6 ]หลังจากนั้น SpaceX ก็เริ่มนำฝาครอบหัวจรวดกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งผลิตขึ้นด้วยต้นทุน6 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อการปล่อยขึ้นสู่วงโคจร ซีอีโอของบริษัทอีลอน มัสก์กล่าวว่า การกู้คืนฝาครอบหัวจรวดก่อนที่จะสัมผัสกับน้ำทะเล "ทำให้การซ่อมแซมง่ายขึ้น" [ 7 ]
ในขณะที่ส่วนครอบหัวจรวดแบบดั้งเดิมมักจะถูกปลดออกจากตัวจรวดและเก็บกู้ในทะเล แต่จรวดนิวตรอนของRocket Labเสนอให้ใช้ส่วนครอบหัวจรวดที่รวมเข้ากับตัวจรวด ส่วนครอบหัวจรวดที่ติดอยู่กับตัวจรวดนี้จะเปิดออกในระหว่างการแยกส่วนของจรวดเพื่อปล่อยส่วนที่สองและหัวจรวด และจะปิดอีกครั้งหลังจากแยกส่วนของจรวดเสร็จสิ้น จากนั้นจะกลับมาพร้อมกับส่วนแรกเมื่อลงจอดบนโลก
ภารกิจล้มเหลวเนื่องจากส่วนครอบหัวรบ
ในบางกรณี มีการวางแผนให้แฟริ่งแยกตัวออกหลังจากที่ส่วนบนของจรวดตัดการทำงาน และในบางกรณี การแยกตัวจะเกิดขึ้นก่อนที่ส่วนบนของจรวดจะตัดการทำงาน แต่หลังจากที่ยานได้ผ่านพ้นส่วนที่หนาแน่นที่สุดของชั้นบรรยากาศไปแล้ว หากแฟริ่งไม่แยกตัวออกในกรณีเหล่านี้ อาจทำให้ยานไม่สามารถเข้าสู่วงโคจรได้ เนื่องจากมวลที่เพิ่มขึ้น

อุปกรณ์เชื่อมต่อเป้าหมายเสริม (Augmented Target Docking Adapter ) ที่จะใช้ใน ภารกิจ Gemini 9Aที่มีลูกเรือ ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรโดยจรวดAtlas SLV-3 ได้สำเร็จ ในเดือนมิถุนายน ปี 1966 แต่เมื่อลูกเรือ Gemini ไปพบกับอุปกรณ์ดังกล่าว พวกเขาพบว่าฝาครอบด้านหน้าไม่เปิดออกและแยกตัวออก ทำให้การเชื่อมต่อเป็นไปไม่ได้ สายรัดสองเส้นซึ่งควรจะถูกถอดออกก่อนการบินยังคงอยู่ สาเหตุถูกระบุว่าเป็นความผิดพลาดของลูกเรือที่ควบคุมการปล่อยจรวด
ในช่วงทศวรรษ 1990 ปัญหาเกี่ยวกับฝาครอบบรรทุกสัมภาระทำให้ยานปล่อยจรวดLong March 2E ล้มเหลวหลายครั้ง [ 8 ]
ในปี พ.ศ. 2542 การปล่อย ดาวเทียมสังเกตการณ์โลก IKONOS-1ล้มเหลวเนื่องจากฝาครอบบรรทุกสัมภาระของ จรวด Athena IIไม่เปิดอย่างถูกต้อง ทำให้ดาวเทียมไม่สามารถขึ้นสู่วงโคจรได้[ 9 ]
เมื่อวันที่ 24 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2552 ดาวเทียม Orbiting Carbon ObservatoryของNASAไม่สามารถโคจรขึ้นไปถึงวงโคจรได้หลังจากปล่อยขึ้นสู่อวกาศ ทางหน่วยงานสรุปว่าฝาครอบของ ยานปล่อย Taurus XL ไม่แยกตัวออก ทำให้ยานยังคงมีมวลมากเกินไปและตกลงสู่พื้นโลกในมหาสมุทรอินเดียใกล้กับทวีปแอนตาร์กติกา[ 10 ] [ 11 ]
เหตุการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นกับNaro-1ซึ่งเป็นจรวดนำส่งลำแรกของเกาหลีใต้ ที่ปล่อยเมื่อ วันที่ 25 สิงหาคม พ.ศ. 2552ในระหว่างการปล่อย ส่วนหนึ่งของฝาครอบบรรทุกสัมภาระไม่สามารถแยกตัวออกได้ ส่งผลให้จรวดเบี่ยงเบนออกจากเส้นทาง ดาวเทียมจึงไม่สามารถเข้าสู่วงโคจรที่เสถียรได้[ 12 ]
เมื่อวันที่ 4 มีนาคม พ.ศ. 2554 การปล่อยดาวเทียม GloryของNASAล้มเหลวในการขึ้นสู่วงโคจรหลังจากการปล่อยตัวเนื่องจากความล้มเหลวในการแยกตัวของแฟริ่งบน ยานปล่อยจรวด Orbital Sciences Taurus XLทำให้ตกลงไปอยู่ในมหาสมุทรอินเดีย[ 13 ]ความล้มเหลวนี้ถือเป็นความล้มเหลวครั้งที่สองติดต่อกันของแฟริ่งบนยานปล่อยจรวด Orbital Sciences Taurus XL [ 14 ]ต่อมา NASA จึงตัดสินใจเปลี่ยนยานปล่อยจรวดสำหรับดาวเทียมทดแทน Orbiting Carbon Observatory หรือOCO-2จากจรวด Taurus เป็นจรวดDelta II [ 15 ]
เมื่อวันที่ 31 สิงหาคม พ.ศ. 2560 ดาวเทียม IRNSS-1HของISROไม่สามารถปล่อยได้เนื่องจากฝาครอบบรรทุกสัมภาระของจรวด PSLV-C39 ไม่สามารถแยกตัวออกได้ เนื่องจากมีมวลมากเกินไป จรวดจึงไม่สามารถไปถึงวงโคจรที่ต้องการได้ แม้ว่าประสิทธิภาพของแต่ละขั้นจะเป็นไปตามปกติก็ตาม สัมภาระแยกตัวออกภายใน แต่ติดอยู่ภายในแผ่นกันความร้อน (ชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งของฝาครอบบรรทุกสัมภาระ) [ 16 ] [ 17 ]
จรวด Hyperbola-1 ล้มเหลวเมื่อวันที่ 3 สิงหาคม 2021 หนึ่งวันหลังจากการปล่อย iSpace เปิดเผยว่าฝาครอบบรรทุกสัมภาระไม่สามารถแยกตัวออกได้อย่างถูกต้อง ส่งผลให้ดาวเทียมดวงเดียวไม่สามารถไปถึงวงโคจรตามที่ต้องการได้[ 18 ]
เมื่อวันที่ 10 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2565 การปล่อยจรวด Astra 3.3 ล้มเหลว คาดว่าสาเหตุมาจากความล้มเหลวในการแยกแฟริ่ง[ 19 ]
ผู้ผลิต
- RUAG Spaceซึ่งเป็น บริษัทที่ตั้งอยู่ใน ซูริคเป็นผู้ผลิตแฟริ่งสำหรับArianeซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือภายในโครงการอวกาศของยุโรป [ 20 ] และผลิตแฟริ่ง ขนาด 5 เมตรสำหรับAtlas V [ 21 ]
- SpaceXผลิตแฟริ่งที่ใช้กับยานปล่อยจรวด ของพวกเขา [ 22 ]
- ฝาครอบบรรทุกสัมภาระของยานปล่อยจรวดของอินเดียผลิตโดย Hindustan Aeronautics Ltd [ 23 ]
- ยานปล่อยจรวดของญี่ปุ่น เช่นH-IIAและEpsilonใช้ฝาครอบบรรทุกสัมภาระที่ผลิตโดย Kawasaki [ 24 ]
แกลเลอรีรูปภาพ
- กล้องโทรทัศน์อวกาศ Solar Dynamics Observatoryของ NASA กำลังถูกบรรจุลงในฝาครอบบรรทุกสัมภาระ
- จรวด Atlas 3 ที่บรรทุก อุปกรณ์ ของสำนักงานข่าวกรองแห่งชาติ (National Reconnaissance Office) ไว้ ในส่วนครอบหัวจรวด พร้อมสำหรับการปล่อยขึ้นสู่อวกาศ
- ส่วนบนซ้ายคือส่วนที่สองของจรวด Falcon 9 และชิ้นส่วนครอบหัวจรวดสองชิ้น ส่วนล่างขวาคือส่วนแรกของจรวด
- เครื่องบิน Boeing X-37Bอยู่ภายในฝาครอบของจรวด Atlas V ก่อนการห่อหุ้ม