STABILO
Galerie
foto Stabilo
Stabilo
Misiunea 1 video - live / Stabilo
Misiunea 1 video / Stabilo
Misiunea 2 video
Despre
stabilo
Stabilo este un vehicul suborbital pilotat lansat din stratosfera cu
ajutorul unui balon solar. Lucrul pentru acest proiect a inceput la
ARCA dupa incheierea Competitiei Ansari X Prize. ARCA spera ca Stabilo,
prin conceptia unica si capabilitatile de siguranta, sa stimuleze atentia
si imaginatia publicului fata de activitatile astronautice. Acest vehicul
a fost construit in doua variante: "1" si "1B".
Prima varianta este proiectata pentru aplicatii comerciale, iar cea
de-a doua varianta este proiectata pentru obtinerea de performante de
zbor deosebite.
Situatia
in ianuarie 2008: Structura finalizata, teste de motor in desfasurare,
mai multe zboruri la joasa altitudine efectuate si doua zboruri de mare
altitudine.
STABILO
1
Conceptia ARCA este aceea ca un vehicul pilotat pentru aplicatii comerciale
trebuie in primul rand sa tina seama de siguranta zborului. Aceasta
premisa ne conduce la urmatoarele necesitati:
- o mare fiabilitate
- un excelent algoritm de anulare a zborului
- solicitarile asupra pilotului sa fie reduse la minim
Tinand cont de aceste aspecte, echipa ARCA propune un nou tip de nava
suborbitala, pentru care, motorul plasat la partea superioara a structurii
conduce la un aspect neconventional.
Motorul "tractor" ofera posibilitatea plasarii cabinei la
partea inferioara a vehiculului, ceea ce conduce la excelente posibilitati
de anulare a zborului si de reintoarcere in siguranta pe sol a cabinei.
Stabilo este lansat in pozitie verticala. Deoarece vehiculul este stabilizat
static (CP sub CG), utilizarea sistemului RCS de control al zborului
va fi redusa la minim. In aceasta situatie solicitarile asupra pilotului
vor fi semnificativ reduse.
Motorul tractor genereaza gaze aproape de structura vehiculului, fara
a afecta integritatea structurala. Acest lucru este posibil datorita
utilizarii apei oxigenate (unic component), ceea ce ofera o temperatura
redusa a produselor de reactie.
Geometria
cu aplicatii strict extraatmosferice a acestui vehicul il face nepotrivit
pentru zborul la altitudini joase, in atmosfera densa. Din acest motiv,
Stabilo este transportat la o altitudine de 22 000 m cu ajutorul unui
balon Montgolfier solar.
Solutia motorului tractor nu este noua. A fost folosita in trecut ca
sistem de salvare pentru capsulele Mercury, Apollo si Soyuz. Principala
diferenta este aceea ca un sistem de salvare functioneaza un timp limitat
la sub 10 sec. Motorul cosmonavei Stabilo functioneaza pentru un minut.
Secventa
de zbor
Lansarea
Stabilo a fost proiectat pentru o lansare de la altitudinea de 22 000
m, fiind transportat la acea inaltime, pe parcursul unui zbor de 1h,
45min de catre un balon
solar de 350 000mc. Lansarea se realizeaza inclinat,
la un unghi de 4 grade, Stabilo fiind atasat de balon prin intermediul
unui cablu de 100 m lungime.
Zborul
vertical propulsat
Imediat dupa pornirea motorului, Stabilo va incepe sa accelereze pe
o traiectorie verticala. Viteza maxima va fi de 1250 m/s, iar acceleratia
se va mentine in limita a 4 G.
Zborul
vertical inertial
Dupa oprirea motorului, vehiculul va continua urcarea inertiala. Tot
dupa oprirea motorului, cabina se va separa de racheta purtatoare. Sistemul
RCS va comanda atitudinea cabinei. Altitudinea maxima va fi de 100 km.
Reintrarea
in atmosfera
Dupa obtinerea apogeului, racheta si cabina separate, vor incepe coborarea,
iar pentru aproape o jumatate din distanta pana la sol, se va inregistra
starea de imponderabilitate. La presiune dinamica redusa, sistemul RCS
va mentine cabina cu partea inferioara in jos. Sistemul parabolic de
stabilizare aerodinamica al capsulei, o va autostabiliza in momentul
intalnirii paturilor atmosferice dense, fara a fi necesara interventia
pilotului. Decelerarea maxima pe parcursul reintrarii in atmosfera va
fi de -4.6 G.
Recuperarea rachetei
Racheta purtatoare se va recupera cu parasuta. Parasuta principala va
fi estrasa din compartimentul de la partea superioara, la o altitudine
de 4 000 m si o viteza de 400 km/h.
Recuperarea
cabinei
Parasuta principala a cabinei se va deschide la 4 000 m si o viteza
de cca. 350 km/h. Viteza de amerizare se va mentine in limita a 7m/s.
Motorul
racheta monopropelant
Principala preocupare in realizarea unui vehicul spatial este obtinerea
unei fiabilitati ridicate. Inca de la aparitia rachetelor, principalul
element ce a condus la incidente este motorul racheta. Consideram ca
principala "provocare" pentru obtinerea unui sistem fiabil,
este realizarea unui motor racheta fiabil.
Exista cateva alternative pentru alegerea motorului racheta, alternative
strans legate de tipul de combustibil folosit: combustibil lichid cu
doua componente, combustibil lichid cu un component (monopropelant),
combustibil solid si combustibil hibrid (oxidant lichid, carburant solid).
Intre 2000-2004, ARCA a testat o serie de motoare de racheta cu diferite
tipuri de combustibil. Dupa aceste teste, echipa a decis utilizarea
motorului cu un singur component lichid, apa oxigenata. Acest tip de
motor a fost intens testat la sol in perioada 2003-2004 si la bordul
rachetei Demonstrator 2B lansata la data de 9 septembrie 2004 din Poligonul
Fortelor Aeriene de la Capu Midia.
Untilizarea unui sistem monopropelant ca motor principal pentru propulsia
spatiala este o propunere neobisnuita, datorita impulsului specific
redus. De pilda, un vehicul lansat de la sol, utilizand acest tip de
combustibil, intr-o misiune suborbitala, transportand o sarcina utila
echivalenta cu trei pasageri trebuie sa fie alimentat cu 7 t de combustibil,
atingand in acelasi timp acceleratii de 12 G, ceea ce este inacceptabil
pentru un sistem pilotat in regim comercial.
Aceasta situatie este generata de:
* impulsul specific redus al acestor motoare la nivelul solului
* rezistenta la inaintare mare pe vehicul
Este evident ca lansarea de la sol a unui vehicul alimentat cu apa oxigenata,
intr-o misiune suborbitala pilotata, nu este cea mai buna alegere. Cu
toate acestea, o crestere de impuls de pana la 24%, si o rezistenta
la inaintare extrem de mica, pot fi obtinute in cazul unei lansari de
la altitudinea de 22.000m, utilizand un ajutaj adaptat aproape de ideal.
Stabilo este prima cosmonava ce utilizeaza combustibil monopropelant
si un motor tractor, oferind capacitati de securitate deosebite. In
ciuda prezentei celor patru ajutaje de la partea superioara, asezate
la un unghi de 20°, ceea ce ar putea indica existenta a ptru motoare,
Stabilo are un singur motor. Gazele de reactie din camera de reactie
sunt distribuite prin cele patru ajutaje. Inclinatia de 20° a ajutajelor
conduce la o pierdere de tractiune de 6%. In ciuda acestui fapt, inginerii
ARCA au considerat ca avantajele oferite de siguranta deosebita sunt
mai importante, iar pierderea de tractiune s-a compensat printr-o cantitate
mai mare de combustibil si un timp de functionare mai mare.
Reactia este 100% ecologica deoarece apa oxigenata se descompune in
oxigen si vapori fierbinti de apa. In functie de specificul misiunii
de zbor si de concentratia de combustibil (intre 65-85%), motorul va
fi reutilizabil sa nu. In timp ce motoarele de unica folosinta nu ridica
probleme speciale, motoarele reutilizabile sunt o adevarata "provocare".
Acestea au fost utilizate inainte, dar folosind racirea ablativa (straturile
interioare se vaporizeaza, mentinand straturile exterioare la temperaturi
moderate, prin transferul de caldura si masa. Acest sistem de racire
poate fi folosit numai la motoare "fierbinti". La motoarele
reci, straturile interioare nu se vaporizeaza. Prin urmare, motoarele
noastre, printr-o solutie constructiva inovativa, acumuleaza caldura
pe straturile interioare, nu o cedeaza exteriorului, dar straturile
exterioare raman reci, neschimbandu-si proprietatile mecanice, nici
chiar dupa o functionare completa a motorului. Acest sistem nu este
foarte economic, dar este cu siguranta extrem de sigur.
Rezervorul
de combustibil
Rezervorul de combustibil este realizat din materiale compozite. Aceasta
tehnica a inceput sa fie utilizata la ARCA din 2001, cu rezultate excelente
pe parcursul testelor de sol si de zbor. Rezervorul de combustibil este
presurizat cu heliu la o valoare ce permite dislocarea combustibilului
la o presiune suficient de mare pe parcursul intregii functionari a
motorului. Un alt element important este plasarea motorului direct pe
structura rezervorului de combustibil.
Sistemul
de control reactiv (RCS)
Controlul zborului la mari altitudini, acolo unde atmosfera este rarefiata,
nu poate fi realizat decat prin mici micromotoare racheta reci, in numar
de 6, care utilizeaza aer sub presiune. Micromotoarele nu influenteaza
traiectoria de zbor, ci doar atitudinea vehiculului. Sistemul RCS este
folosit atunci cand este necesar controlul vehiculului la reintrare
pentru evitarea evolutiilor necontrolate si catre partea finala a zborului
ascensional propulsat.
Cabina
Sistemele redundante si de anulare a misiunii sunt prezente pentru toate
fazele de zbor. Prin cabina plasata la partea inferioara a navei, algoritmul
anularii zborului in deplina siguranta este extrem de simplu: cabina
poate fi separata gravitational de racheta si recuperata cu parasuta.
Cabina ofera protectie pentru toate fazele zborului, chiar si in cazul
unui incident major de avariere grava a rachetei purtatoare.
Cabina este presurizata la 0.8 atm si contine echipamentele de navigatie,
control si de mentinerea vietii. Este proiectata pentru un singur pilot,
asezat in scaun ergonomic care permite suportarea acceleratiilor. Accesul
in cabina se realizeaza prin intermediul unei trape laterale, autopresurizata,
ce poate fi deschisa atat din interior, cat si din exterior. Ca siguranta
suplimentara, pilotul va folosi un costum presurizat, oferit de un alt
competitor Ansari X Prize, care are experienta in lucrul cu costume
presurizate: DeLeon Company. DeLeon si ARCA sunt parteneri din 2005
si colaboreaza pe diferite domenii ale zborului spatial pilotat.
Pilotul are o vedere panoramica prin intermediul a trei hublouri. Hublourile
au fost pozitionate astfel incat sa ofere pilotului posibilitatea sa
priveasca panoramic, fara a fi necesar sa se miste din scaun. Motorul
amplasat la partea superioara, prin cele patru ajutaje poate oferi o
imagine unica pilotului, gazele evacuate fiind formate in mare masura
din vapori de apa, acestia vor forma imediat dupa evacuare mici cristale
de gheata, temperatura mediului exterior fiind de - 60 grade C. Dupa
oprirea motorului si detasarea cabinei de racheta purtatoare, pilotul
poate schimba atitudinea de zbor prin actionarea sistemului RCS, avand
posibilitatea observarii Pamantului, si chiar a jeturilor de vapori
de apa ramase in urma.
Echipamentul electronic permite zborul pilotat, dar si in regim de control
de la sol sau semiautomat. Pentru zborul pilotat, sistemul electronic
ofera numai date de zbor, fara a influenta deciziile pilotului. Pentru
zborul controlat de la sol, echipamentul electronic ofera posibilitatea
controlului integral al vehiculului de la statia de sol.
La partea superioara a cabinei este amplasat un sistem parabolic de
stabilizare la reintrare. In acest mod, sarcinile ce revin pilotului
sunt reduse la minim, reintrarea facandu-se in pozitie verticala, datorita
stabilizarii naturale a cabinei.
STABILO
1, date tehnice
Tip: vehicul suborbital pilotat lansat din aer
Trepte: 1+1
Lungime: ~6 m
Diametru: ~1,3 m
Greutate de lansare: ~1.000 kg
Acceleratia maxima pe parcursul zborului propulsat: +4 G
Decelerarea maxima la reintrare: -4,6 G
Viteza max.: 4.500 km/h
Altitudine max.: 100.000 m
Tractiune max. motor racheta: ~30.000 N
Combustibil: apa oxigenata CG
Echipaj: 1
STABILO
1B
Aceasta
varianta este diferita comparativ cu varianta initiala datorita plasarii
motorului la partea inferioara a navei. Acest lucru permite un consum
redus de combustibil si posibilitatea utilizarii unui motor "fierbinte".
Cabina si rezervorul de combustibil sunt aproape identice cu versiunea
initiala.
STABILO
1B, date tehnice
Tip: vehicul suborbital pilotat lansat din aer
Trepte: 1+1
Lungime: ~6 m
Diametru: ~1,3 m
Greutate de lansare: ~1.000 kg
Acceleratia maxima pe parcursul zborului propulsat: +5 G
Decelerarea maxima la reintrare: -5 G
Echipaj: 1
|
|
|
