KENNEDY SPACE CENTER, FL - Elon Musk, założyciel SpaceX, o recyklingu rakietach i ich wielokrotnym użyciu coraz bardziej zbliża się do rzeczywistości z każdym dniem. Po zapierającej dech w piersiach serii eksperymentalnych testów w locie, mających na celu bezpieczne lądowanie, firmy spędziły Falcon 9 pierwszych etapów na lądzie i morzu w ciągu ostatniego półrocza, śmiały wysiłek osiągnął kolejny ważny kamień milowy, po prostu wykonując pierwszy pełny test czasu trwania jednego z wylądowanych boostery.
W czwartek, 28 lipca, inżynierowie SpaceX z powodzeniem przeprowadzili pełny test statyczny silnika wystrzeliwując 156-metrowego (47-metrowego) odzyskującego wzmacniacz Falcon 9 w pierwszym etapie, podczas gdy trzymano go na stanowisku testowym w zakładzie testowym rozwoju rakiet w firmie w McGregor, Texas. Silniki odpalały przez około dwie i pół minuty.
Zespół SpaceX doskonali techniki lądowania, przyjmując wnioski wyciągnięte po każdej próbie kampanii lądowania.
Jakie wnioski wyciągnięto dotychczas z lądowań w pierwszym etapie, a zwłaszcza z twardych lądowań? Czy wprowadzono jakieś zmiany w strukturze booster? Jak dobrze spisał się scenariusz spalania lądowania?
Podczas ostatnich odpraw prasowych CRS-9 w SpaceX, które odbyły się 18 lipca w Kennedy Space Center NASA, poprosiłem o wgląd wiceprezesa SpaceX Hansa Koenigsmanna.
„Wiele się nauczyliśmy… z lądowań”, powiedział Hans Koenigsmann, wiceprezes SpaceX niezawodności Flight Space, podczas ostatnich briefingów medialnych dotyczących uruchomienia zaopatrzenia stacji kosmicznej CRX-9 SpaceX 18 lipca.
„Przede wszystkim nie ma zmian strukturalnych.”
„Kluczową sprawą jest ochrona silników”, rozwinął Koenigsmann, gdy są w locie i „podczas ponownego wejścia”.
Pierwszy etap SpaceX Falcon 9 jest wyposażony w cztery nogi do lądowania u podstawy i cztery płetwy u góry do prowadzenia prób lądowania.
„Ogólnie myślę, że koncepcja lądowania z nogami oraz liczba poparzeń i sposób ich wykonywania wydają się działać dobrze”, powiedział Koenigsmann dla magazynu Space.
Po oddzieleniu się od drugiego etapu przy prędkościach naddźwiękowych do około 4000 km / h silniki pierwszego etapu zostają ponownie uruchomione, aby cofnąć kurs i wykonać przyspieszenie zwrotne z powrotem do miejsca lądowania i spowolnić rakietę do miękkiego lądowania, poprzez naddźwiękowy retropulsja.
Prawidłowe działanie silnika ma kluczowe znaczenie dla pomyślnego przyziemienia.
„Kluczową sprawą jest ochrona silników - i upewnienie się, że dobrze się uruchamiają [w kosmosie podczas powrotu],” wyjaśnił Koenigsmann. „W szczególności gorąca trajektoria, że tak powiem, taka jak ta, która pojawia się po szybkim ładunku, jak ładunek geo-transferu w zasadzie”.
„Silniki te należy zabezpieczyć, aby uruchomiły się we właściwy sposób. Tego się nauczyliśmy ”.
Celem Elona Muska jest radykalne obniżenie kosztów wystrzeliwania rakiet i dostępu do kosmosu poprzez ponowne użycie rakiet - w sposób, który pewnego dnia doprowadzi do jego wizji „Miasta na Marsie”.
SpaceX ma nadzieję, że jeszcze w tym roku, w jesieni, wykorzysta wylądowanego Falcona w ramach misji NASA CRS-8, rozpoczętej w kwietniu, powiedział Koenigsmann.
Ale firma musi najpierw udowodnić, że używany pojazd jest w stanie przetrwać ekstremalne i bezlitosne obciążenia związane z gwałtownym środowiskiem lotów kosmicznych, zanim będzie mógł go ponownie uruchomić.
Strzelanie testowe z 28 lipca jest częścią tego długiego życia testu wytrzymałości i polegało na zapaleniu wszystkich dziewięciu używanych silników Merlin 1D pierwszego stopnia umieszczonych u podstawy wyrzuconej rakiety.
Pierwszy etap Falcon 9 wytwarza ponad 1,71 miliona funtów ciągu, gdy wszystkie dziewięć silników Merlina odpala na stanowisku testowym przez okres do trzech minut - tyle samo, co podczas rzeczywistego uruchomienia.
Obejrzyj test silnika w tym filmie SpaceX:
Podpis wideo: Pierwszy etap Falcon 9 od maja 2016 r. Misja JCSAT została wypuszczona na próbę w pełnym wymiarze godzin w kosmicznym ośrodku rozwoju rakiet McGregor w Teksasie 28 lipca 2016 r. Źródło: SpaceX
Używany 15-piętrowy wzmacniacz Falcon z powodzeniem przeprowadził nietknięte miękkie lądowanie na platformie oceanicznej po wystrzeleniu japońskiego komercyjnego satelity telekomunikacyjnego zaledwie dwa miesiące temu 6 maja tego roku.
Zaledwie 10 minut po wystrzeleniu satelity telekomunikacyjnego JCSAT-14 na Geostationary Transfer Orbit (GTO), zastosowany pierwszy stopień relituje silnik pierwszego stopnia Merlin 1D.
Przeprowadził serię trzech oparzeń regeneracyjnych, aby manewrować rakietą do wyznaczonego miejsca lądowania na morzu lub na lądzie i gwałtownie zwalniać ją z prędkości naddźwiękowych, aby uzyskać miękkie lądowanie napędowe, nienaruszone i wyprostowane przy użyciu kwartetu nóg do lądowania, które rozkładają się w ostatnich chwilach przed powolnym przyziemieniem prędkości.
Jednak chociaż lądowanie było wyprostowane i nienaruszone, to konkretne lądowanie zostało również sklasyfikowane jako „twarde lądowanie”, ponieważ wzmacniacz wylądował z większą prędkością, a silniki pierwszego etapu Merlina 1D doznały poważnych uszkodzeń, jak widać na zbliżonych zdjęciach i potwierdzone przez Muska .
„Najnowsza rakieta otrzymała maksymalne obrażenia z powodu dużej prędkości wejścia. Będzie naszym życiowym liderem w testach naziemnych w celu potwierdzenia, że inni są dobrzy ”, napisał wtedy tweet.
Niemniej jednak wszystko zadziałało spektakularnie i po raz pierwszy udało się go odzyskać ze znacznie bardziej wymagającej trajektorii o dużej prędkości, dostarczającej satelitę do GTO.
Rzeczywiście przed startem Musk otwarcie wątpił w udane lądowanie, ponieważ ten pierwszy etap leciał szybciej i na większej wysokości w momencie oddzielenia od drugiego etapu, a zatem znacznie trudniej było zwolnić i manewrować z powrotem do oceanu na przykład platforma oparta na misjach ISS.
Mimo że nie można go ponownie zalać, nadal służy on innemu doskonałemu celowi dla inżynierów, którzy chcą określić żywotność wzmacniacza i jego różnych komponentów - co teraz zuchwale wykazano podczas odpalania stanowiska testowego silnika z 28 lipca.
„Wiele się nauczyliśmy nawet podczas misji, w których przy lądowaniu wszystko idzie nie tak, oczywiście w głównej misji wszystko idzie dobrze” - powiedział Koenigsmann.
W sumie SpaceX z powodzeniem wylądował i odzyskał pięć swoich pierwszych boosterów Falcon 9 w stanie nienaruszonym i wyprostowanym, odkąd historia pierwszego lądowania miała miejsce zaledwie siedem miesięcy temu w grudniu 2015 r. W Cape Canaveral Air Force Station na Florydzie.
Ostatni start i lądowanie miało miejsce w zeszłym tygodniu w dniu 18 lipca 2016 r. Podczas dramatycznej północy misji zaopatrzenia handlowego SpaceX CRS-9 w Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS) w ramach kontraktu dla NASA.
Zobacz wspaniałe wydarzenia na zbliżonych zdjęciach i filmach.
Po każdej próbie uruchomienia i lądowania Falcon 9 inżynierowie SpaceX oceniają zgromadzone obszerne i bezcenne dane, analizują wyniki i wykorzystują zdobyte doświadczenia.
CRS-9 oznacza tylko drugi raz, gdy SpaceX podjęło próbę lądowania 15-piętrowego wzmacniacza pierwszego etapu z powrotem na stacji lotniczej Cape Canaveral - w lokalizacji o nazwie Landing Zone 1 (LZ 1).
Obejrzyj ten niezwykle szczegółowy film z bliska pokazujący lądowanie pierwszego etapu CRS-9 na LZ 1, nakręcony przez kolegę kosmicznego Jeffa Seiberta z grobli ITL na CCAFS - który dramatycznie zakończył się wieloma szokująco głośnymi hukami dźwiękowymi rozbijającymi się po Wybrzeżu Kosmicznym i daleko poza nim i budzenie hordy śpiących:
Podpis wideo: Było to drugie lądowanie lądownika wzmacniacza SpaceX Falcon 9 18 lipca 2016 r. Właśnie rozpoczął misję Dragon CRS9 w kierunku ISS. Lądowanie odbyło się w LZ1, wcześniej znanym jako Pad 13, znajdującym się na CCAFS i spowodowało potrójny huk dźwiękowy słyszany 50 mil dalej. Źródło: Jeff Seibert
Historia pierwszego lądowania na ziemi z powodzeniem odbyła się w Strefie lądowania 1 (LZ 1) 22 grudnia 2015 r. W ramach misji ORBCOMM-2. Strefa lądowania 1 została zbudowana na terenie byłego kompleksu kosmicznego Launch Complex 13, amerykańskiego lotnictwa testującego rakiety i rakiety.
SpaceX udało się również w tym roku z powodzeniem odzyskać pierwsze etapy trzy razy z rzędu na morzu na barce statku dronowego, korzystając z autonomicznego statku kosmicznego OCISLY ASDS, który odbył się 8 kwietnia, 6 maja i 27 maja.
OCISLY jest zwykle stacjonowany około 400 mil (650 kilometrów) od brzegu i na wschód od Cape Canaveral na Florydzie na Oceanie Atlantyckim. Barka wraca do portu w Port Canaveral kilka dni po wyładunku, w zależności od wielu czynników, takich jak pogoda, zezwolenie na port i stan rakiety.
Jednak podczas próby przedłużenia serii przyziemienia do 4 z rzędu podczas ostatniej próby lądowania dronów po premierze telekomunikacyjnej Eutelsat 15 w GTO, wzmacniacz zasadniczo się rozbił, ponieważ spadł zbyt szybko z powodu niewystarczającego ciągu z silników zejścia Merlin.
Rakieta najwyraźniej skończyła się w ciekłym paliwie tlenowym w ostatnich chwilach przed przyziemieniem, uderzyła mocno, przewróciła się i rzuciła na pokład.
„Wygląda na to, że wczesne wyczerpanie się tlenu spowodowało wyłączenie silnika tuż nad pokładem”, wyjaśnił wówczas Musk za pośrednictwem Twittera.
„Wygląda na to, że ciąg był niski na 1 z 3 silników lądowania. Wysokie lądowania g wrażliwe na wszystkie silniki pracujące z maksymalną prędkością. ”
„Wiele się nauczyliśmy nawet podczas misji, w której lądowanie nie udaje się”, wyjaśnił Koenigsmann. „Oczywiście w głównej misji wszystko idzie dobrze”.
„W rzeczywistości jest to miejsce, w którym udało się wdrożyć, a lądowanie nie działa całkiem dobrze, a jednak to lądowanie przyciąga całą uwagę”.
„Ale nawet na tych lądowaniach wiele się nauczyliśmy. W szczególności na ostatnim lądowaniu [od startu Eutelsat] wiele się nauczyliśmy. ”
„Uważamy, że znaleźliśmy sposób na operacyjną ochronę tych silników i zwiększenie bezpieczeństwa ich rozruchu - oraz osiągnięcie pełnego ciągu i utrzymanie pełnego ciągu”.
Co dokładnie oznacza „ochrona silników” w locie?
„Tak, mam na myśli ochronę silników podczas ponownego wejścia” - powiedział mi Koenigsmann.
„Wtedy właśnie rozgrzewają się silniki. Wchodzimy z silnikami skierowanymi w stronę przepływu. Więc to w zasadzie silniki bezpośrednio narażone na gorący przepływ. I wtedy musisz chronić silniki oraz gazy i płyny znajdujące się w silnikach. Aby upewnić się, że nic się nie gotuje i nie robi zabawnych rzeczy. ”
„Tak więc wszystkie te serie lądowań dronów były niezwykle udane, nawet gdy nie odzyskaliśmy wszystkich pierwszych etapów [całkowicie nienaruszonych]”.
Obserwuj, jak Ken kontynuuje misję SpaceX i CRS-9, w których relacjonował na miejscu bezpośrednio z Kennedy Space Center i Cape Canaveral Air Force Station na Florydzie.
Bądź na bieżąco z aktualnościami Kena na temat nauki o Ziemi i planetach oraz nowymi lotami kosmicznymi.
Obejrzyj wideo z mojego startu z CRS-9:
Podpis wideo: SpaceX Falcon 9 startuje wraz ze statkiem Dragon CRS-9 na Międzynarodową Stację Kosmiczną 18 lipca 2016 o 00:45 EDT z Space Launch Complex 40 w Cape Canaveral Air Force Station, Fl, jak widać na tej ilustracji z bliska wideo ze zdalnej kamery Mobius umieszczonej na padzie. Źródło: Ken Kremer / kenkremer.com
Obejrzyj kompilację wideo z lądowania i lądowania CRS-9 autorstwa kolegi kosmicznego Mike'a Wagnera:
Podpis wideo: Kompilacja uruchamiania i lądowania SpaceX CRS-9 18.07.2016. Lokalne gazety zgłosiły 911 wezwań do głośnej eksplozji w odległości do 75 mil. Ten dźwiękowy huk wydawał się głośniejszy niż pierwsze lądowanie na Przylądku w grudniu 2015 r. Źródło: USLaunchReport
