Корисне навантаження космічного апарату або корисний вантаж космічного апарату - це кількість, тип або маса корисного устаткування, заради якого створюється або запускається цей космічний апарат. У технічній літературі зазвичай використовуються скорочення цього терміну: «ПГ» (корисний вантаж) або «ПН» (корисне навантаження).
Необхідно враховувати, що «вага, виведений на орбіту» (наприклад, супутник зв'язку) і «вага, що доставляється до МКС» - це різні речі. Адже при доставці до МКС необхідно доставити на орбіту власну рухову установку космічного корабля (разом з паливом для неї), систему управління, сам корпус космічного корабля і т. Д. Так, наприклад, маса КК «Союз» становить трохи більше 7 тонн, але до МКС «долітає» зазвичай всього 2,5 тонни вантажу з виведених на орбіту 7 тонн.
Тому, в залежності від типу космічних апаратів, існує два тлумачення цього терміна: ПН космічних апаратів і ПН ракет-носіїв. Використовуючи приклад з КК «Союз», ПН «Союзу» становить 2,5 тонни, в той час як ПН ракети-носія - 7 тонн.
Модуль корисного навантаження КА
Космічна платформа і модуль корисного навантаження
Стосовно до космічних апаратів, термін ПН ставиться до маси модуля корисного навантаження або типу використовуваного обладнання. Практично всі сучасні космічні апарати будуються на основі двох складових частин: модуля службових систем і модуля корисного навантаження.
- У «Модуль Службових Систем (МСС)». який також називають «космічна платформа», входять всі службові системи супутника: всі двигуни і пальне для них, система енергопостачання, система управління рухом, орієнтації і стабілізації, система терморегулювання, бортовий комп'ютер і інші допоміжні системи.
- «Модуль Корисною Навантаження» (МПН) зазвичай включає відсік для установки обладнання виконує функції, для яких даний КА був створений. Зазвичай платформи оптимізуються під масу корисного навантаження, що в свою чергу визначає масу всього КА і потужність системи енергопостачання.
Для телекомунікаційних супутників. в модуль корисного навантаження входять всі транспондери і частина ретрансляційних антен. використовуваних на цьому супутнику. Антени, які служать для телеметрії не є частиною корисного навантаження і відносяться до платформи.
При виробництві сучасних телекомунікаційних платформ, таких як Спейсбас або Експрес. МПН виготовляється окремо від МСС і загальна інтеграція проводиться в останній момент (англ. Mating).
Пристрій типового модуля корисного навантаження
Схема прозорого модуля корисного навантаження телекомунікаційного супутника з подвійним зниженням частоти
В сучасних супутниках зв'язку, корисним навантаженням зазвичай є ретранслятори прозорого типу (англ. Transparent або bent-pipe), тобто на борту здійснюється проста зміна (зниження) частоти, посилення і ретрансляція сигналу, без попереднього демодулірованія. Перевага цього підходу в простоті системи і її кращої пристосованості до зміни стандартів на Землі: навіть при зміні типу модуляції або стандартів переданого сигналу (наприклад DVB-S2 замість DVB-S) система продовжує успішно працювати. Для ретрансляторів працюють в C- і Ku-діапазонах зазвичай використовується одноразове зниження частоти, в той час як для систем в більш високих діапазонах (Ka- і Q / V-) - подвійне зниження.
У системах з попередньої демодуляцией і подальшої ремодуляції сигналу (англ. On board processing (OBP)), можна досягти кращого відносини сигнал / шум. виробляти високоефективну маршрутизацію сигналів і змішувати сигнали різних типів. У той же час, вартість таких систем значно вище простих прозорих систем і ефективність сильно залежить від можливості перепрограмування обладнання. Така можливість у даний час сильно обмежена через більш повільного розвитку систем з захистом від високоенергетичного радіовипромінювання.
Ставлення ПН до загальної маси КА
Відношення маси корисного вантажу комерційних телекомунікаційних супутників до загальної маси КА
Одним з найважливіших параметрів є відношення маси ПН до загальної маси КА. Очевидно, що чим краще це співвідношення, тим ефективніше можуть бути виконані завдання місії. Зазвичай вантажопідйомність ракети-носія визначає максимальну масу КА на орбіті. Таким чином, чим менше важить платформа, тим більше корисного вантажу може бути доставлено на задану орбіту.
Корисне навантаження ракет-носіїв
Для ракет-носіїв. в якості корисного навантаження виступають супутники, космічні кораблі (з вантажами, або з космонавтами) і т. д. У цьому випадку, термін «корисне навантаження» означає повну масу КА виведеного на задану орбіту. Тобто маса корпусу КА і пального на борту виведеного КА також вважається корисним навантаженням.
Необхідно розрізняти масу ПН на різних орбітах. У загальному випадку, будь-яка ракета-носій виводить більше вантажу на низьку опорну кругову орбіту висотою 200 км, ніж на високоенергетичні орбіти (більшої висоти). Так, РН Протон виводить до 22 т на опорну орбіту (в трехступенчатом варіанті, без розгінного блоку), більше 6,0 тонн на геоперехідну і до 3,7 тонни на геостаціонарну орбіту (в чотириступінчасту варіанті, з розгінним блоком Бриз-М або ДМ ).
Вартість доставки вантажів на орбіту
Вартість доставки вантажів на орбіту в різних джерелах досить сильно відрізняється. Часто цифри дані в різних валютах, відносяться до різних років (рік визначає як інфляцію, так і світову кон'юнктуру вартості пусків), відносяться до запусків на різні орбіти, деякі з цифр характеризують собівартість пуску за фактом «сухий» вартості ракети-носія, інші джерела дають вартість пуску для замовника, при цьому джерело не пояснює яка з цифр наведена. Регулярно не враховується вартість роботи наземних служб, і тим більше - страхування, вартість якого може дуже сильно відрізнятися в залежності від статистики відмов ракети. Тому порівнювати вартість пуску ракети-носія потрібно вкрай обережно, і у відкритій інформації можна побачити лише приблизні значення.
Вартість доставки вантажів на низьку орбіту