Programul de dezvoltare a sistemului de lansare reutilizabil (SpaceX)

Program pentru dezvoltarea sistemelor de lansare reutilizabile
Prima etapă a unei rachete Falcon 9 Full Thrust aterizează pe zona de aterizare 1 după lansarea a 11 sateliți de telecomunicații Orbcomm OG-2 pe orbita joasă a Pământului.
tara de origine	Statele Unite
Organizare responsabilă	SpaceX
Domeniul de aplicare	dezvoltarea sistemelor de lansare reutilizabile
Date despre program
Durata programului	2011-în curs
Prima lansare	SpaceX CRS-3
Prima lansare cu echipaj	Demo 2 SpaceX
Lansarea bazelor	Centrul spațial Kennedy Cape Canaveral Vandenberg SLC-4E Boca Chica
Informații despre vehicul
Vector	Falcon 9 Falcon Heavy Starship
Editați datele din Wikidata · Manual

Programul SpaceX Reusable Launch System Development Program este un program finanțat de compania SpaceX pentru a dezvolta o serie de noi tehnologii pentru un sistem de lansare orbital care poate fi refolosit de multe ori într-un mod similar cu reutilizarea aeronavelor. SpaceX dezvoltă tehnologii de câțiva ani pentru a facilita reutilizarea completă și rapidă a vehiculelor de lansare spațială. Obiectivele pe termen lung ale proiectului includ întoarcerea unei prime etape a vehiculului de lansare la locul de lansare în câteva minute și revenirea unei a doua etape la platforma de lansare după realinierea orbitală cu locul de lansare și reintrarea atmosferică într-un maxim de 24 de ore. Scopul pe termen lung al SpaceX este ca ambele faze ale vehiculului lor de lansare orbitală să fie proiectate astfel încât să permită refolosirea în câteva ore de la întoarcere. ^[1]

Programul a fost anunțat public în 2011. SpaceX a realizat prima aterizare și recuperare a unei prime etape în decembrie 2015. Primul zbor al unei prime etape reutilizate a avut loc în martie 2017 ^[2] , în timp ce al doilea în iunie 2017, după doar cinci luni zborul inițial al rapelului. ^[3] A treia încercare a avut loc în octombrie 2017 cu misiunea SES-11 / EchoStar-105. De-a lungul timpului, al doilea zbor al primelor etape renovate a devenit, prin urmare, de rutină.

Tehnologia reutilizabilă a sistemului de lansare a fost dezvoltată și utilizată inițial pentru prima etapă a Falcon 9. După separarea etapei, amplificatorul se învârte, se efectuează un boostback opțional pentru inversarea direcției și un burnback de reintrare, controlând direcția de sosire la locul de aterizare și o arsură finală pentru a efectua decelerarea finală și aterizarea la altitudine mică.

SpaceX intenționase (cel puțin din 2014) să dezvolte tehnologie pentru extinderea hardware-ului de zbor reutilizabil la etapele a doua, o problemă de inginerie mai dificilă, deoarece vehiculul circulă cu viteză orbitală. Reutilizarea celei de-a doua faze este considerată esențială în planurile lui Elon Musk de a permite așezarea Marte. Conceptele inițiale pentru a face a doua etapă a Falcon 9 reutilizabile au fost abandonate. ^{[4] [5]}

Începând cu 2020, SpaceX dezvoltă în mod activ sistemul Starship , cu intenția de a-l transforma într-un vehicul de lansare complet reutilizabil în două etape destinat înlocuirii tuturor vehiculelor sale de lansare existente.

Istorie

SpaceX a încercat inițial să parașuteze prima etapă a Falconului 1, fără a supraviețui reintrării în atmosferă. Această tehnică de recuperare a fost continuată să fie experimentată pe primele zboruri ale Falcon 9 după 2010. SpaceX și-a mutat ulterior accentul pe dezvoltarea unui sistem de aterizare cu coborâre motorizat.

Structura generală a sistemului de lansare reutilizabil a fost descrisă pentru prima dată public în septembrie 2011. SpaceX a declarat că va încerca să dezvolte coborârea electrică și recuperarea ambelor etape ale Falcon 9: o rachetă de decolare și aterizare verticală ( VTVL ). În septembrie 2012, SpaceX a început testele de zbor pe un prototip numit Grasshopper . Aceste teste au continuat până în 2014, inclusiv testarea unui al doilea vehicul prototip mai mare, F9R Dev1. În mai 2012, SpaceX a obținut o serie de date de testare atmosferică pentru recuperarea primei etape Falcon 9 pe baza a 176 de teste efectuate în instalația de testare a tunelului eolian de la NASA Marshall Space Flight Center. Lucrarea a fost comandată de SpaceX în baza unui acord Space Act cu NASA. S-a prezis că separarea în prima etapă a unei rachete Falcon 9 reutilizabile va avea loc la viteze de aproximativ Mach 6 (4.600 mph; 2.0 km / s) în loc de Mach 10 (7.600 mph; 3.4 km / s) pentru un Falcon neutilizabil 9, pentru a furniza combustibilul rezidual necesar pentru decelerare și inversare și pentru coborâre și aterizare controlate.

Recuperarea carenajelor de marfă

Carenajele pentru sarcina utilă sunt proiectate pentru a proteja sarcina utilă a vehiculului de lansare de presiunea atmosferică, efectele acustice și încălzirea aerodinamică în timpul lansării. Odată curățate de atmosfera Pământului, aceste efecte nu mai sunt experimentate, așa că carenajul este aruncat, împărțindu-se în 2 jumătăți și căzând înapoi pe Pământ . În primele șase decenii de zbor spațial , carenajele de sarcină utilă au fost întotdeauna sacrificate, transformându-le în resturi care fie au ars la reintrarea în atmosfera Pământului, fie au fost distruse ca urmare a impactului asupra oceanului.

Începând cu jumătatea anului 2015, Elon Musk a sugerat că SpaceX lucra la reutilizarea carenajului, în urma descoperirii unei resturi neidentificate aparținând Falcon 9 în largul coastei Bahamas , iar SpaceX a confirmat ulterior că era vorba de o bucată de carenajul de marfă. În aprilie 2016, SpaceX a anunțat public că și-a stabilit obiectivul de a recupera carenajul Falcon 9. Principalul motiv pentru care compania a dezvoltat acest program a fost de a economisi bani și de a reduce costurile de lansare, la fel cum fac cu primele etape ale Falcon 9 Recuperând ambele jumătăți ale carenajului a fost posibil să se economisească aproximativ 6 milioane de dolari, ceea ce reprezintă doar aproximativ 10% din costurile totale ale lansării, deoarece fiecare jumătate a carenajului are un cost de producție de aproximativ 3 milioane de dolari . Compania a anunțat planuri de a ateriza corpurile pe o structură flexibilă, uscată, descrisă în glumă de Musk drept un „castel gonflabil plutitor”.

Ideea „castelului gonflabil” a evoluat în GO Ms. Tree , o navă rapidă de aprovizionare offshore puternic modificată de SpaceX pentru a avea o structură mare de plasă concepută pentru a captura jumătățile carenelor pe măsură ce coboară, încercând să le termine. plasa înainte ca acestea să atingă suprafața oceanului. ^[6] În plus, ambele secțiuni ale carenajelor au fost echipate cu propulsoare pentru controlul atitudinii și un parafoil pivotant pentru a controla și încetini coborârea după ieșire.

Test de zbor

În 2016, SpaceX a început primele teste de zbor cu corpuri care coborau din traiectoria suborbitală pentru a testa, adapta și îmbunătăți sistemul de ghidare al parafoilului și mai multe nave au fost trimise pentru a monitoriza succesul procedurii, inclusiv nava GO Searcher responsabilă de recuperarea carenele din apă și le aduc înapoi la țărm pentru analiză dacă este posibil. ^[7]

Primele încercări de recuperare de către nava GO Searcher nu s-au dovedit a fi foarte eficiente, deoarece au fost necesare 4 misiuni pentru ca nava să poată aduce orice obiect înapoi pe uscat. În timpul celei de-a patra încercări a misiunii SES-10, nava a recuperat ceea ce a rămas din ambele jumătăți ale carenajelor, starea carenajelor a sugerat un eșec al parafoilului.

În octombrie 2017, o nouă navă numită Ms. Tree (pe atunci numită Mr. Steven) a sosit în Port Canaveral care s-a alăturat flotei SpaceX și a fost echipată cu patru brațe mari care susțineau o rețea orizontală cu o zonă de De 68,64 m² , era echipat și cu sisteme de poziționare dinamică. Nava a încercat să captureze carenajele de marfă înainte de a atinge suprafața oceanului. Înainte de a începe modificările, nava a fost trimisă în timpul misiunii KoreaSat-5A pentru a juca rolul de GO Searcher, care este de a observa coborârea carenajului și apoi de a o recupera din apă. Nava s-a întors în Port Canaveral cu un carenaj în mare parte intact - primul succes major al programului.

În 2018, SpaceX l-a mutat pe Mr. Tree în California pentru a dezvolta cel mai apropiat sistem de captură de sediul lor din Hawthorne , nava a fost modernizată și renovată cu instalarea unei rețele mult mai mari cu o suprafață de 3.700 m² , de patru ori mai mare decât dimensiunea netă originală și înlocuirea celor patru brațe rigide originale cu instalarea a patru brațe noi, echipate cu amortizoare extensibile.

Cu GO Ms. Tree în serviciu pe coasta de vest, GO Searcher a fost repartizat la recuperarea Dragonului echipajului , dar a treia navă a fost obligată să continue operațiunile de recuperare a carenajului pe coasta de est. Pentru a îndeplini acest rol, a fost aleasă nava GO Pursuit, care a fost folosită în patru misiuni și a reușit să recupereze două jumătăți ale corpului.

La mijlocul lunii martie 2018, ca răspuns la încercarea eșuată de a captura carenajul din misiunea Iridium-5, Elon Musk a anunțat că va face SpaceX să efectueze teste de cădere folosind un elicopter pentru a ajuta la îmbunătățirea sistemului parafoil și a modului în care practica doamnei Tree. echipaj. Pentru aceste teste, jumătate din carenaj a fost plasat pe o barjă și remorcat în mare, odată ce la fața locului un elicopter ar fi ridicat carenajul aducându-l la aproximativ 3,25 km altitudine înainte de a-l lăsa, ar fi urmat doamna Tree. carenatul și el ar încerca să o prindă în drum spre ocean. Aceste teste au fost efectuate în perioada iunie - decembrie 2018, dar în niciuna dintre ele nu a avut succes doamna Tree, dar s-a apropiat foarte mult de obiectivul său.

Operațiunea de testare după zbor

În iunie 2019, Ms. Tree a fost redenumită GO Ms. Tree , în urma achiziției sale de către Guice Offshore (GO). GO Ms. Tree a capturat cu succes primul ei carenaj pe 25 iunie 2019 în timpul misiunii STP-2 a Falcon Heavy. Dna Tree a avut din nou succes în timpul misiunii AMOS-17 din 7 august 2019, de atunci programul a înregistrat un succes suplimentar, dar nu în mod consecvent. În august 2019, SpaceX a închiriat o a doua navă identică cu Ms. Tree, numită GO Ms. Chief, pentru a permite SpaceX să capteze ambele jumătăți ale carenajului în timpul unei singure misiuni.

Operațiune de captare automată

În timpul unei tentative de captură, mișcările navei sunt controlate direct de un sistem informatic; cu toate acestea, echipajul poate interveni manual, dacă este necesar. SpaceX a rafinat încet sistemul computerului pentru a îmbunătăți fiabilitatea operației de captare. Jumătate din carenajul descendent și computerul navei vorbesc între ele și se deplasează în mod autonom unul către celălalt.

Echipele de recuperare efectuează un sondaj cu puțin timp înainte de fiecare încercare de capturare. În timpul sondajului, aceștia examinează condițiile meteorologice actuale și telemetria din carenaj pentru a decide dacă se continuă sau nu o încercare de captură, deoarece aceștia sunt principalii factori care afectează rezultatul operației.

Notă

Elemente conexe

• Nava de drone cu port spațial autonom
• GO Navigator
• GO Searcher
• GO Doamna Tree
• SpaceX

Portalul astronauticii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de astronautică