Rakieta wielostopniowa

Apollo 11 podczas odłączania pierwszego stopnia
Porównanie trzech rakiet wielostopniowych

Rakieta wielostopniowa - rakieta składająca się z dwóch lub więcej stopni. Każdy zawiera swój silnik i pewien zapas paliwa. Najczęściej umieszczone są jeden nad drugim (np. Saturn 5). Po wyczerpaniu paliwa w niższym stopniu, jest on odrzucany, po czym uruchamia się silnik w następnym. Stosuje się też rakiety pomocnicze mocowane równolegle do stopnia pierwszego rakiety (np. w Ariane 4), pracujące jednocześnie z nim. Rakietami wielostopniowymi jest większość rakiet nośnych oraz rakiety międzykontynentalne (np. UGM-133 Trident II D-5).

Zalety

Konstantin Ciołkowski obliczył, że rakieta jednostopniowa nie jest w stanie osiągnąć ziemskiej orbity ze względu na zbyt duży ciężar jej konstrukcji. Główną zaletą rakiet wielostopniowych jest możliwość pozbywania się zbędnej masy w trakcie wynoszenia ładunku na orbitę. Dodatkową zaletą jest możliwość zastosowania w każdym stopniu napędu lepiej dostosowanego do warunków pracy przewidzianych dla danego stopnia, dlatego najczęściej w "dolnych" stopniach stosuje się silniki dostosowane do ciśnienia atmosferycznego natomiast w "górnych" silniki przewidziane do pracy w warunkach bliskich próżni.

  • Wzór Ciołkowskiego

Wady

Wadą zastosowania rakiety wielostopniowej jest po pierwsze konieczność przenoszenia silników nie pracujących w większości faz lotu (jedynie we właściwych sobie etapach). Po drugie zastosowanie takiego rozwiązania znacznie zwiększa stopień skomplikowania całej konstrukcji zagrażając awariami takimi jak nieprawidłowe oddzielenie, kolizje poszczególnych stopni czy też niepoprawny zapłon kolejnego stopnia.

Media użyte na tej stronie

Nova Rocket.jpg
In this 1962 artist's concept, a proposed Nova rocket, shown at right, is compared to a Saturn C-1, left, and a Saturn C-5, center. Note that the early designs for the Saturn rockets each have an additional stage that was omitted on the production vehicles. The Marshall Space Flight Center directed studies of Nova configuration from 1960 to 1962 as a means of achieving a manned lunar landing with a direct flight to the Moon. Various configurations of the vehicle were examined, the largest being a five-stage vehicle using eight F-1 engines in the first stage. Although the program was effectively cancelled in 1962 when NASA planners selected the lunar-orbital rendezvous mode, the proposed F-1 engine was eventually used to propel the first stage of the Saturn V launch vehicle in the Apollo Program.
Apollo 11 first stage separation.jpg
A 70mm Airborne Lightweight Optical Tracking System (ALOTS) camera, mounted in a pod on a cargo door of a U.S. Air Force EC-135N aircraft, photographed this event in the early moments of the Apollo 11 launch. The mated Apollo spacecraft and Saturn V second (S-II) and third (S-IVB) stages pull away from the expended first (S-1C) stage. Separation occurred at an altitude of about 38 miles, some 55 miles downrange from Cape Kennedy. The aircraft's pod is 20 feet long and 5 feet in diameter. Flying the Apollo 11 lunar landing mission are astronauts Neil A. Armstrong, Michael Collins, and Edwin E. Aldrin Jr.