Den 22 december inträffade en händelse som kan gå in i världs astronautikens historia. Det amerikanska företaget SpaceX genomförde ytterligare en framgångsrik lansering av Falcon 9 -uppskjutningsfordon med en nyttolast i form av flera rymdfarkoster, varefter dess första etapp återvände till jorden och gjorde en regelbunden landning. För första gången i Falcon -programmets historia var det alltså inte bara möjligt att placera en nyttolast i omloppsbanan utan också att framgångsrikt landa den första etappen av ett uppskjutningsfordon. Det förväntas att detta i framtiden kommer att avsevärt minska kostnaderna för att skjuta last i omloppsbana och därigenom åstadkomma en verklig revolution inom rymdfältet.
Lanseringen av Falcon 9-raketen, modifiering v1.2, ägde rum den 22 december klockan 01:29 GMT från SLC-40-startplattan i Cape Canaveral cosmodrome. Raketen bar 11 satelliter av Orbcomm-G2-serien. Enligt rapporter skedde lanseringen i normalt läge. Det första steget förde raketen till en förutbestämd höjd, varefter den separerade och återvände till motsvarande plats för kosmodromen. Den andra etappen satte sedan nyttolasten i en bana med en höjd av 620x640 km. Det bör noteras att framgångsrika uppskjutningar av Falcon 9-missiler med nyttolast, inklusive i form av mock-ups, har genomförts sedan 2010, men den här gången för första gången var det möjligt att utföra en flygning enligt ett program som helt uppfyller projektets initiala krav. Huvudsyftet med lanseringen var att återföra den första etappen till marken, varefter den förväntas användas för att bygga ett nytt lanseringsfordon.
140 sekunder efter sjösättningen lyfte den första etappen bärraketen till en höjd av cirka 72 km, medan flyghastigheten nådde 6000 km / h. Efter det stängdes motorerna av i första etappen och kopplades bort från resten av raketenheterna. Under flygningens fjärde minut gick kommandot till manöverens början innan det återvände till marken. Tre motorer gav en stegsväng för att överföra till önskad bana. I flygets nionde minut började scenen att komma in i atmosfärens täta lager, varefter bromsning med hjälp av motorer startade. Direkt före landning startade motorerna igen i bromsläge medan landningsstödet släpptes. Efter 9 minuter 44 sekunder efter sjösättningen landade den första etappen av skjutbilen framgångsrikt på landningsplattan nr 1 i kosmodromen vid Cape Canaveral.
Förlansering av Falcon 9 v1.2 lanseringsfordon, 21 december
Kom ihåg att Falcon 9 v1.2 lanseringsfordon är den senaste modifieringen av familjen, som skiljer sig från sina föregångare i ett antal innovationer. Huvudmålet med projektet var att säkerställa att det förbrukade första steget återvände när nyttolasten startades i alla banor. Förändringarna påverkade bränsletankarnas konstruktion och kapacitet, kraftelementen i den första etappen förstärktes etc. Prestandahöjningen har lett till en ökning av raketens storlek och vikt. Dess lanseringsmassa ökade till 541,3 ton och dess längd ökade till 70 m. Nyttolastmassan förblev densamma.
Den viktigaste innovationen i Volume 1.2 -projektet var användningen av moderniserade Merlin 1D -motorer, som skiljer sig från sina föregångare med ökad dragkraft. Det är anmärkningsvärt att denna version av motorerna utvecklar den fulla dragkraft som designen tillåter. När det gäller tidigare motorer fanns det en avsiktlig dragkraftsbegränsning. I den nya konfigurationen levererar nio första-stegsmotorer 6806 kN dragkraft vid havsnivå, medan en enda andra-stegsmotor levererar cirka 930 kN dragkraft. Genom att ändra dragkraften minskades drifttiden för motorerna i första etappen till 162 s, den maximala drifttiden för den andra etappen var 397 s.
Under de senaste åren har SpaceX arbetat med algoritmer för retur och landning i första etappen. Inledningsvis utfördes simulerade landningar på vatten, varefter det blev möjligt att starta fullvärdiga tester med landning på landplatser eller speciella havsfartyg. Ett antal uppskjutningar som gjorde det möjligt att sätta nyttolasten i omlopp slutade inte med en lyckad landning: de första etapperna i uppskjutningsfordonen skadades regelbundet eller förstördes. Först den 22 december 2015 var det möjligt att utföra bromsning, nedstigning och landning utan problem. Återinträdessteget slutförde framgångsrikt alla nödvändiga manövrar och gjorde en mjuk landning på den tilldelade platsen.
Falcon 9 -raketutvecklingsföretaget är mycket nöjda med sin framgång. Den senaste lanseringen slutade med ett framgångsrikt slutförande av alla uppsatta uppgifter och bekräftar den grundläggande möjligheten att genomföra de befintliga planerna. SpaceX avser inte bara att skapa ett projekt, utan också att påbörja full drift av ett nytt lanseringsfordon. För ganska länge sedan pratade utvecklarföretagets specialister om fördelarna med den föreslagna raketarkitekturen och fördelarna med den återvinningsbara första etappen. Genom att återvända till marken den första etappen, utrustad med nio ganska komplexa och dyra motorer från Merlin -familjen, är det planerat att dramatiskt minska kostnaderna för att skjuta upp raketer och därmed minska kostnaderna för att leverera last till omloppsbana.
SpaceX studerar nu enligt uppgift den återvunna första etappen. Resultatet av denna studie bör vara en bedömning av enheternas prestanda och avgörandet av möjligheten för deras återanvändning. Vidare kommer det därför att bli nödvändigt att genomföra ytterligare en lansering, vilket kommer att hjälpa till att bevisa möjligheten att återanvända en redan flög scen. Den exakta tidpunkten för återlanseringen har ännu inte specificerats. Nästa lansering av Falcon 9 -raketen är planerad till januari nästa år, men om den kommer att använda den redan testade första etappen är fortfarande okänt.
Utvecklingsföretaget hävdar att användningen av återanvändbara första etapper kommer att uppnå en betydande minskning av startkostnaderna. Möjligheten till sådant arbete har ännu inte bekräftats av tester, men projektets författare är optimistiska inför framtiden. Dessutom har det ungefärliga lanseringsschemat för Falcon 9 -raketer med en eller annan nyttolast bestämts för de närmaste åren. Samtidigt med praktiska lanseringar kommer olika studier att genomföras för att uppnå de uppsatta målen.
Raketuppskjutning, 22 december (lokal tid 21 december)
Som du kan se är det fortfarande långt från starten för fullfjädrad drift av startbilar med återanvändbara första etapper. Ändå har det första riktiga steget mot att uppnå detta mål redan tagits. Det är svårt att säga hur lång tid hela processen med att bemästra ny teknik kommer att ta. Förmodligen kommer verkliga resultat att uppnås i slutet av detta decennium. Således, inom en mycket nära framtid, kan en verklig revolution äga rum inom astronautiken.
Falcon 9 v1.2 lanseringsfordon har hittills endast delvis löst uppgiften: endast en framgångsrik lansering har slutförts med retur och normal landning av den första etappen. Med tanke på utvecklings- och genomförandehastigheten för projektet är det dock redan nödvändigt att göra prognoser för framtiden och försöka förutsäga vilka resultat framväxten av ett fullt fungerande, återanvändbart raketsystem kommer att ha för världens kosmonautik. Man kan anta att genomförandet av Falcon 9 -projektet också kan påverka det ryska rymdprogrammet, som är ett av de ledande i världen.
I den nuvarande konfigurationen kan Falcon 9 lanseringsfordon starta en nyttolast som väger upp till 13, 15 ton i en låg referensbana. För en geo-transferbana är denna parameter 4,85 ton. Således, när det gäller grundläggande parametrar, de senaste utländska skjutbilarna är inte sämre än de befintliga ryska. System av liknande klass eller till och med överlägsen dem. Med tanke på den utlovade minskningen av lanseringskostnaderna kan Falcon 9-projektet utgöra ett hot mot framtiden för familjen Soyuz-2 av missiler och lätta versioner av Angara.
Således kommer de ryska främsta uppskjutningsfordonen, inklusive de nyaste, inom överskådlig framtid att kunna behålla sina positioner på marknaden för att skjuta upp rymdfarkoster till banor med olika parametrar. Vid ett mer avlägset perspektiv kan situationen se sämre ut. Med de befintliga egenskaperna och möjligheten att sänka kostnaderna för lanseringar kan Falcon 9 -raketen i nuvarande eller nya versioner vinna tillbaka en viss marknadsandel och pressa ut både ryska och utländska motsvarigheter. Det är fullt möjligt att vid ett visst skede kommer lanseringen av sådana missiler att begränsas endast av utvecklingsföretagets produktionskapacitet.
Ändå är den ryska kosmonautiken ganska kapabel att behålla vissa av de utvecklade marknadssektorerna, liksom att öka sin närvaro i dem. För närvarande har vårt land en tungbärarraket "Proton-M", som kan leverera upp till 23 ton last till LEO och cirka 6, 75 ton vid GPO. Dessutom utvecklas ett nytt projekt "Angara-A5". En lovande raket kommer att kunna lyfta minst 24 ton till en låg referensbana och 5,4 ton till en geo -transferbana. - upp till 12 ton.
SpaceX, parallellt med arbetet med det medelstora Falcon 9 -lanseringsfordonet, designar ett tungt Falcon Heavy -system med ökad prestanda. Det hävdas att denna raket kommer att kunna leverera cirka 53 ton last till en låg referensbana och upp till 21,2 ton till en geo-transfer. Utvecklingen av Falcon Heavy -projektet tillkännagavs 2011, och den första lanseringen var ursprungligen planerad till den 13: e. I framtiden justerades tidpunkten för den första lanseringen, liksom kostnaden, upprepade gånger. För närvarande är den första lanseringen planerad till maj 2016. Lanseringen av 6, 4 ton i en geo-transferbana uppskattas till 90 miljoner amerikanska dollar.
I projektet med en tung raket ska den använda utvecklingen på Falcon 9, nämligen de strukturella elementen som återvände till marken. Det är på grund av detta som det föreslås minska kostnaderna för att sjösätta och sätta olika laster i vissa banor.
Inom ramen för Falcon Heavy -projektet är det planerat att skapa ett lanseringsfordon med unikt höga egenskaper, men än så länge är det bara avsikter som inte stöds av praktiska resultat. Den första prototypen av en lovande raket kommer att lyfta tidigast i slutet av våren nästa år, varefter det tar lite tid att utarbeta olika delar av projektet. Som ett resultat har tidpunkten för det faktiska mottagandet av de deklarerade maximala egenskaperna ännu inte fastställts. Dessutom kan de avsevärt flytta till höger på grund av problem i ett eller annat skede i samband med behovet av att returnera några av raketmodulerna.
Man kan anta att Falcon -programmets framtidsutsikter, implementerade av SpaceX, inte ser helt entydiga ut, utan generellt positiva. Den befintliga Falcon 9-raketen i medeldistans levererar redan framgångsrikt last till omloppsbana, även om det inte är särskilt framgångsrikt att återföra den förbrukade första etappen till marken. Av de flera flygningar i programmet som detta förfarande tillhandahålls var endast en lyckad. Om det är möjligt att upprepa denna framgång inom överskådlig framtid är ännu inte helt klart. Ändå kan vi redan tala om uppkomsten av ett nytt konkurrenskraftigt lanseringsfordon, som kan pressa ut andra system och ta plats på marknaden.
Första etappen landning efter flygning
När det gäller Falcon Heavy -projektet är utsikterna fortfarande vaga. Om de befintliga planerna uppfylls kan detta system verkligen vinna en betydande marknadsandel och ta emot beställningar från rymdorganisationer i andra länder. Utvecklingen av detta projekt har dock ännu inte slutförts och hon har tydligen vissa svårigheter. Som ett resultat har lanseringsdatum för en sådan raket upprepade gånger förskjutits, och ytterligare arbete kommer att kompliceras både av designfunktionerna för det tunga uppskjutningsfordonet och av kraven för att returnera enheterna med efterföljande återanvändning.
När det gäller den inhemska rymdindustrins framtidsutsikter mot bakgrund av SpaceX -prestationer kan situationen på detta område vara förknippad med vissa problem. En lovande konkurrent har dykt upp på rymdlastmarknaden, som är ganska kapabel att vinna en betydande andel kunder inom sektorn för lätta och medeltunga rymdfarkoster. Dessutom avser denna konkurrent att få en plats inom den tunga sektorn, för vilken den utvecklar en motsvarande raket.
Lyckligtvis för inhemska och utländska företag inom rymdindustrin, i kampen om marknaden, måste SpaceX möta många konkurrenter inför erkända marknadsledare från Ryssland, USA och Europa. Därför är det osannolikt att kampen om marknaden är enkel, och detta kommer att gälla för både medelstora och tunga sektorer. Dessutom ska det inte glömmas bort att inte alla stora problem har lösts, varför Falcon -programmet ännu inte har de planerade fördelarna framför sina konkurrenter.
Trots alla frågor om marknadsindelning måste det dock erkännas att den senaste lanseringen verkligen är en milstolpe i världens astronautik. Det visar att privata företag inom rymdindustrin verkligen inte bara kan bygga ny utrustning utan också lösa vissa problem, framför de erkända ledarna i denna fråga, till exempel statliga myndigheter och andra strukturer. Den 22 december lyckades ett privat företag inte bara sätta lasten i omloppsbana, utan också för att säkerställa att den första etappen av lanseringsfordonet återvände till landningsplattan. Även om framtidsutsikterna för raketer och marknaden fortfarande kan bli föremål för kontroverser, skulle knappast någon hålla med om att en ny era börjar i rymdindustrins historia.
