Sind Interkontinentalraketen und Orbitalwerfer ähnlich genug, um heute gemeinsam entwickelt zu werden?

Es sind nicht per se Hypergole, die für Interkontinentalraketen äußerst wünschenswert sind, sondern bei Raumtemperatur lagerbare Treibstoffe.

Interkontinentalraketen müssen über lange Zeiträume einsatzbereit sein und kurzfristig gestartet werden, was bedeutet, dass sie mehr oder weniger ständig betankt bleiben müssen. In der Praxis bedeutet das feste Brennstoffe oder etwas aus der UDMH/NTO-Familie. Eine Interkontinentalrakete mit kryogenem Brennstoff würde Stunden Vorlaufzeit vor einem Start benötigen.

Feste Brennstoffe sind weniger gefährlich zu lagern (und möglicherweise weniger giftig zu starten?) als hypergolische Flüssigkeiten; Dies könnte der Grund sein, warum die USA Feststoffe bevorzugen, obwohl flüssige Brennstoffe einen höheren spezifischen Impuls liefern.

Ich denke, die Entwicklung von Interkontinentalraketen und Orbitalwerfern wird im Allgemeinen tendenziell unterschiedlich sein. ICBMs haben eine Obergrenze der praktisch erforderlichen Nutzlast (wie eine Handvoll Sprengköpfe jeweils unter einer Tonne) und ihre Nutzlasten müssen keine Umlaufgeschwindigkeit erreichen, daher sind die Konstruktionsbeschränkungen sehr unterschiedlich.

Zusätzlich zu dem, was die vorherigen Antworten bereits sagen, möchte ich darauf hinweisen, dass die jüngsten Entwicklungen fast alle solide waren, sogar auf russischer und chinesischer Seite. Wenn Sie sich die DF-31, die Topol-M oder Yars ansehen, werden Sie sehen, warum Militärführer sie mögen: Sie sind Weltuntergangsgeräte im wahrsten Sinne des Wortes. Sie können überall, auch in unwegsamem Gelände, eingesetzt, jahrelang dort gehalten und dann auf Knopfdruck innerhalb von 10 Minuten abgefeuert werden.

Das Treibmittel stellt nicht nur keine unmittelbare Gefahr für die Umgebung dar, sie benötigen auch keine aufwändigen Schläuche, um die Treibmittel zu leiten, wodurch Probleme beseitigt werden, die für Lösungen auf Hydrazinbasis bekannt sind, wie die Tendenz von Dichtungsmaterialien, Hydrazin (oder Derivate) aufzusaugen ) und dadurch an Volumen gewinnen und Zugfestigkeit verlieren. Dies könnte dazu führen, dass eine Rakete plötzlich tödlichen Treibstoff austritt, nachdem sie jahrelang still irgendwo gestanden hat.

Was die Synergie betrifft, würde ich sagen, dass Sie auf dem Geld liegen. Frankreich hat lange dafür gekämpft, das Haupttriebwerk der Trägerrakete Ariane 6 durch einen Feststoffraketenmotor zu ersetzen. Dies geschah in der Hoffnung, dass sie eines der beiden Motorentwicklungsprogramme, die sie finanzieren, kürzen könnten. Sie sehen, aus den gleichen Gründen wie die oben diskutierten Interkontinentalraketen braucht Frankreich die festen Brennstoffe für sein SLBM - Arsenal.

Für die Anfangsphase macht das Sinn. Das spezifische Impulsproblem, von dem jxexk gesprochen hat, taucht meistens in der Endphase einer Rakete auf. In den unteren Stufen ist es wichtig, viel Schub zu erzeugen, und darin sind Feststoffe gut.

Sie sind jedoch teuer in der Herstellung, und Satellitenanbieter sind nervös wegen der zusätzlichen Vibrationen, die sie einführen und ihren wertvollen Geräten schaden.

LOX/LH2-Motoren können einen höheren spezifischen Impuls erreichen als hypergolische Motoren. Laut der Wikipedia-Seite zu Flüssigraketentreibstoffen hat LOX/LH2 theoretisch 111 Sekunden Vorsprung vor UDMH/NTO. Dies mag nicht nach viel erscheinen, aber Änderungen des spezifischen Impulses wirken sich gemäß der Raketengleichung erheblich auf das Delta-V der Rakete aus , sodass jeder Gewinn eine große Sache ist.

LOX/LH2 wird jedoch nicht in Interkontinentalraketen verwendet, da kryogene Treibstoffe schwierig zu lagern sind und direkt vor dem Start geladen werden müssen. Da Interkontinentalraketen keine Umlaufgeschwindigkeit erreichen und eine feste Nutzlast tragen müssen, kann die Effizienz zugunsten von Robustheit und Lagerfähigkeit geopfert werden.

Bei schweren Orbitalwerfern spielt Effizienz eine große Rolle. Konstrukteure werden also zu effizienteren Antriebssystemen tendieren. Dies bedeutet, dass Orbitalwerfer-Designs von ICBMs abweichen werden.

Es gibt mindestens zwei Bedenken hinsichtlich der Wahl zwischen Festtreibstoff und Flüssigtreibstoff. 1) Beschleunigung und 2) Wurfgewicht.

Obwohl Flüssigtreibstoffe möglicherweise einen höheren spezifischen Impuls als Festtreibstoffe haben, ist die tatsächliche Energie eines Flüssigtreibstoffs dadurch begrenzt, wie schnell die Turbopumpen den Treibstoff in die Brennkammer bewegen können. Eine Interkontinentalrakete kann jede Sekunde Tausende von Pfund Treibstoff verbrennen, sodass die Turbopumpen wirklich hart arbeiten müssen. Um Treibmittel so schnell zu bewegen, ist eine Turbopumpe erforderlich, die ihrerseits von einem Raketentriebwerk angetrieben wird, dessen Abgas auf eine Turbine trifft. Derzeit können die stärksten Turbopumpen die Flüssigtreibstoffe nicht schnell genug bewegen, um die Raketenmotoren voll auszuschöpfen. Bei einer Festtreibstoffrakete wird der gesamte Treibstoff in der Brennkammer gespeichert, sodass nichts bewegt werden muss. Das gesamte Treibmittel steht sofort zum Verbrennen zur Verfügung. Als Ergebnis, Die Festtreibstoff-ICBM wird beim Start einen deutlich höheren Schub und eine deutlich höhere Beschleunigung haben. Beispielsweise erzeugten die Feststoffraketen-Booster des US Space Shuttle jeweils 2,8 Millionen Pfund Schub. Die Flüssigtreibstoff-Raketenmotoren des Space Shuttles erzeugten jeweils 470.000 Pfund Schub. Somit erzeugte ein einzelner Feststoffraketen-„Booster“ fast doppelt so viel Schub wie alle drei Flüssigtreibstoffmotoren zusammen. Die Feststoffraketen-Booster erzeugten 83 % der Energie, um das Space Shuttle in die Umlaufbahn zu bringen.

Die andere Überlegung ist die Nutzlastkapazität. Alle Straßen, Schienen, Brücken und Tunnel zwischen der Raketenfabrik und dem Startort müssen in der Lage sein, das Gewicht der Rakete zu tragen. Eine Festtreibstoff-Interkontinentalrakete wird vollgetankt versandt. Dementsprechend ist es sehr schwer. Festtreibstoff-Interkontinentalraketen wiegen normalerweise nicht viel mehr als 100 Tonnen, da der Weg zwischen der Fabrik und dem Startplatz dies nicht tragen würde. Flüssigtreibstoff-Interkontinentalraketen werden erst betankt, wenn sie den Startplatz erreichen. Die Flugzeugzellen sind sehr leicht, sodass Sie eine deutlich größere Flüssigtreibstoff-Interkontinentalrakete bauen können, die leicht zu ihrem Startplatz transportiert und vor Ort betankt werden kann. Dies ermöglicht deutlich größere Flugkörper mit deutlich höheren Nutzlastkapazitäten. Sie könnten keine Festtreibstoff-ICBM bauen, die in der Lage wäre, 20 MIRVs zu transportieren.