Warum hat die indische PSLV-Rakete winzige Booster?

Warum sollten diese verwendet werden, anstatt nur eine größere erste Stufe zu verwenden?

Das Anschnallen unterschiedlich großer Booster ermöglicht eine Variation der Nutzlastmasse ohne Neugestaltung der ersten Stufe. Der PSLV ist ohne (PSLV-CA), kleinen wie abgebildet (PSLV-G) oder großen (PSLV-XL) soliden Boostern geflogen.

• PSLV-CA (keine Booster) - kann 1100 kg auf eine sonnensynchrone Umlaufbahn von 622 km bringen
• PSLV-G (kleine Booster) - kann 1678 kg auf eine sonnensynchrone Umlaufbahn von 622 km bringen
• PSLV-XL (große Booster) - kann 1800 kg auf eine sonnensynchrone Umlaufbahn von 622 km bringen

Quelle: Wikipedia

Bild bereitgestellt von Ohsin per Kommentar, vielen Dank.

Warum gibt es vorne noch einen kleineren Booster?

Der „noch kleinere Booster vorne“ ist kein Booster. Es ist ein Tank, der Flüssigkeit enthält, die im Schubvektor-Steuersystem verwendet wird, das auf einem Reaktionssteuersystem (RCS)-Modul sitzt.

Referenz: Die PSLV-C2-Mission

Es enthält Strontiumperchlorat. Das System heißt Secondary Injection Thrust Vector Control (SITVC). Lesen Sie hier mehr darüber . Dieses Bild zeigt die Verbindungsstelle zwischen dem Tank und dem RCS-Modul.

Dies ist die Rohrleitung des SITVC-Systems um die Triebwerksdüse der ersten Stufe.

Einige Varianten des US-amerikanischen Titan-Werfers verwendeten ein ähnliches TVC-System, sogar bis hin zu den seitlich montierten Tanks, wie in dieser Antwort besprochen .

Die bereits gepostete Antwort ist ausgezeichnet. Alles, was ich hinzufügen möchte, ist eine Folgefrage, die Sie vielleicht stellen möchten, und meine Antwort darauf.

F: Okay, das sind also keine Booster. Aber würde es jemals Sinn machen, viele kleine Booster anstelle eines großen zu verwenden?

A: Ja, aus zwei Hauptgründen.

Zum einen die extremen Kosten für alles, was mit der Raumfahrt zu tun hat, und das enorme Risiko, das mit der Entwicklung von etwas Neuem verbunden ist. Wenn Sie ein paar Dinge haben, die Sie in der Vergangenheit oft benutzt haben, ist es schneller, billiger und sicherer, einige der bewährten alten Sachen zusammenzuschnallen, als zu versuchen, einen neuen Motor zu entwerfen und zu hoffen, dass er nicht explodiert bei seinem Erstflug. Eine ähnliche Logik gilt für den Grad des Versagens. Wenn Sie einen Motor haben und dieser nicht anspringt, werden Sie heute nicht in den Weltraum fliegen; aber wenn du acht hast und einer nicht startet, kannst du immer noch unterwegs sein.

Zwei ist die Art und Weise, wie Feststoffraketenmotoren funktionieren. Mit einer Flüssigrakete können Sie den Schub während des Fluges steuern, indem Sie die Rate und Mischung ändern, mit der Sie Treibmittel verbrennen, und Sie können es jederzeit ausschalten (obwohl einige Designs nicht wieder eingeschaltet werden können), aber das macht sie viel komplizierter als ein Festkörper. Eine Feststoffrakete verbrennt jedoch alles in ihr und kann nicht geändert oder gestoppt werden. Es kann eine Vielzahl von Schubprofilen haben – das heißt, die Form der Kurve des Schubs über der Zeit –, die werkseitig eingebaut werden, indem die Form der Oberfläche gewählt wirddas brennt; aber sobald der Brennstoff geformt ist, ist dies das einzige Schubprofil, das er jemals haben wird. Wenn Sie sich Ihre Auswahl an verfügbaren Boostern ansehen, werden Sie vielleicht feststellen, dass der große seinen Schub zu den falschen Zeiten ausgibt, während die kleineren besser zu Ihrem Plan passen, wie stark Sie wann drücken müssen.

Sie müssen auch bedenken, dass eine Umlaufbahn keine feste Position ist; Es beschleunigt und bewegt sich sehr schnell (7 oder 8 km pro Sekunde in niedrigen Umlaufbahnen oder „nur“ 3 km/s in geosynchronen), fällt und fällt für immer auf einer sehr sorgfältig gewählten Bahn, die ohne Auftanken beibehalten werden muss . Um die gewünschte Umlaufbahn zu erreichen, müssen Sie nicht nur an den richtigen Ort gelangen, sondern mit der richtigen Geschwindigkeit, Größe und Richtung dorthin gelangen, oder Ihre Mission wird scheitern. Wenn Sie an der richtigen Stelle ankommen, aber zu langsam oder zu senkrecht fahren, können Sie wieder nach unten stürzen. Wenn Sie zu schnell fahren, kommen Sie möglicherweise nicht für einen weiteren Pass zurück (Fluchtgeschwindigkeit von der Erde beträgt 11 km / s). Dies ist ein großer Teil dessen, warum Feststoffe oft als Booster angesehen werden und warum obere Stufen meistens flüssig sein müssen. Wenn Sie nur Feststoffraketen haben, und Sie die Masse des Objekts, das Sie starten, oder die Umlaufbahn, in der es landet, variieren möchten, dann müssen Sie eine bestimmte Art von ineffizienter Flugbahn fliegen, die absichtlich genau die richtige Menge an zusätzlichem Treibstoff in sich selbst verbrennt. Abbrechen von Manövern, die keinen Sinn ergeben, es sei denn, Sie verstehen, dass Feststoffe nicht gestoppt werden können, also müssen Sie überschüssiges Delta-V irgendwo ablegen. Niedrigere Stufen sind kontinuierlich hoher Schub mit grober Steuerung, nur um Sie vom Boden in den Weltraum zu bringen; Die oberen Stufen sind intermittierender niedriger Schub mit feiner Steuerung, um Sie von wo auch immer Sie gelandet sind, in die richtige Umlaufbahn zu bringen, die Sie tatsächlich wollen. Anstatt einen zu großen Motor zu verwenden und ein Überschießen zu riskieren, kann eine Gruppe kleinerer Sie möglicherweise mit weniger Herumfummeln am Ende der richtigen Antwort näher bringen.