El carenado principal es parte del diseño del vehículo de lanzamiento , diseñado para proteger la carga útil en el área de lanzamiento de las fuerzas aerodinámicas y los efectos térmicos que surgen del paso de capas densas de la atmósfera . En algunos casos, el carenado de morro puede proteger no solo la carga útil, sino también la última etapa del portaaviones. El carenado de cabeza es parte de la parte de cabeza espacial, que incluye una o más naves espaciales protegidas por él con medios de separación, un compartimiento de transición y, posiblemente, una etapa superior [1] [2] . Otra función del carenado de la cabeza es proteger la ojiva espacial de las influencias externas cuando se transporta al complejo de lanzamiento de forma autónoma y como parte del vehículo de lanzamiento, así como en el complejo de lanzamiento [3] .
El carenado de cabeza es un producto complejo de alta tecnología que debe combinar el menor peso posible con una alta resistencia y la capacidad de soportar cambios bruscos de temperatura, hasta cientos de grados por minuto. Para la fabricación de carenados de cabeza, se utilizan aleaciones de aluminio y materiales compuestos , los esquemas estructurales y de energía de los carenados pueden ser diferentes: en las primeras etapas del desarrollo de la tecnología de cohetes, se utilizó una carcasa lisa remachada reforzada con largueros , luego reemplazada por una "oblea" fresada [a] , para los misiles modernos, los carenados se crean principalmente con carcasas de "sándwich" de múltiples capas, que incluyen relleno de panal y materiales compuestos de polímeros ampliamente utilizados. El costo de los carenados de cabeza de los vehículos de lanzamiento modernos oscila entre uno y varios millones de dólares [5] .
Un componente obligatorio del carenado de la cabeza es el sistema para su liberación después de que el portaequipajes haya superado las densas capas de la atmósfera. En este caso, debe excluirse la posibilidad de colisión de un carenado abatible con una carga útil o un transportador. Los carenados de gran tamaño constan de varias aletas que se abren antes de su separación y retracción; las aletas de los carenados de tamaño pequeño se abren simultáneamente con la separación. Con pequeñas influencias perturbadoras en el portador, también se utiliza el esquema de "almacenamiento", en el que el carenado hecho en forma de estructura monolítica se deja caer y se retrae del vehículo de lanzamiento en su conjunto, así, por ejemplo, el carenado del El cohete R-7 se lanzó en la modificación Sputnik . Cuando se deja caer el carenado, las cerraduras que lo sujetan se abren con la ayuda de pirobolts , y se utilizan empujadores de resorte o pequeños motores de cohetes de propulsante sólido instalados en las aletas del carenado para separarlo y retraerlo [6] .
Al crear carenados de cabeza modernos para vehículos de lanzamiento, se presta mucha atención a sus dimensiones internas, donde se deben colocar varias cargas útiles, que pueden incluir tanto naves espaciales grandes como docenas de naves espaciales relativamente pequeñas con medios para su separación. En este caso, el carenado debe mantener una forma aerodinámicamente favorable. Esto conduce a la aparición de carenados de cabeza de "sobre-calibre" [7] , cuyo diámetro puede exceder significativamente el diámetro de la etapa del vehículo de lanzamiento, en el que se instala la ojiva espacial protegida por el carenado. Dichos carenados son típicos, por ejemplo, para cohetes como Soyuz-2 , Angara-A5 , Atlas-5 , Falcon-9 y otros. Para el mismo portaaviones, se pueden crear varios tipos de carenados de cabeza, lo que le permite colocar varias cargas útiles debajo de ellos [5] .
Los carenados de la nariz de los vehículos de lanzamiento suelen ser desechables y se destruyen cuando caen a la Tierra después de ser expulsados. La reutilización de carenados de cabeza bastante costosos puede ser una de las formas de aumentar la eficiencia económica de los vehículos de lanzamiento y también reducirá las áreas de impacto de las partes separadas de los vehículos de lanzamiento, lo que reducirá el costo de mantenimiento de los servicios en tierra [8] . En 2017 se realizó un experimento en el portaaviones Falcon 9 para salvar el carenado de cabeza, cuyas puertas estaban equipadas con sus propios motores de freno y sistema de paracaídas [9] , en 2019, durante el lanzamiento del cohete Falcon Heavy , un cohete blando se llevó a cabo el aterrizaje de las puertas del carenado y la interceptación de una aleta de carenado que caía utilizando una embarcación especialmente equipada [10] , después de lo cual las aletas de carenado se reutilizaron en los portaaviones de esta familia [11] . El cohete espacial parcialmente reutilizable Neutron de Rocket Lab , que se está diseñando, tiene un esquema original de un carenado de nariz no extraíble integrado con la primera etapa. La segunda etapa de este cohete, junto con la carga útil instalada en él, debe colocarse dentro del carenado, cuyas alas se abren cuando se separan las etapas, después de lo cual se vuelven a cerrar y se devuelven a la Tierra junto con la primera etapa para su reutilización. [12] . También se consideran esquemas para el uso de carenados de cabeza rescatables en otros tipos de vehículos [8] .