В семействе многоразовых ракет пополнение

[fonzeppelin]

Компания «Rocket Lab» впервые продемонстрировала воздушный подхват спускающейся первой ступени легкой ракеты-носителя «Электрон»:

Ракета «There And Back Again» (англ. «Туда и обратно» — и да, это отсылка к Толкину) стартовала с космодрома Махиа (Новая Зеландия). Это был 26-ой пуск ракеты типа «Электрон», и третий в текущем году: полезной нагрузкой были 34 микроспутника для разных заказчиков, которые успешно вышли на орбиту.

Но все внимание было приковано к первой ступени ракеты. После отделения, первая ступень выполнила переворот на 180 градусов, и по баллистической траектории вошла в плотные слои атмосферы. От перегрева ступень защищал тепловой экран в основании двигательного отсека:

Замедлив торможением полет до приемлемой скорости, ступень выпустила сначала небольшой тормозной, а затем — большой посадочный парашют. И в этот момент наступил самый интересный момент: воздушный подхват.

Вертолет Bell 249 компании «Rocket Lab», оснащенный специальным крюком, сблизился с медленно опускающейся ступенью, и подцепил ее за стропы парашюта. После этого, парашют схлопнулся, и ступень повисла на подвесе вертолета. 

К сожалению, полным успехом эксперимент все же не увенчался. Сразу же после подхвата ступени, пилот вертолета отметил «необычные характеристики нагрузки» — отличные от тех, что наблюдались в ходе тестовых полетов. В целях безопасности экипажа, руководство компании приказало немедленно сбросить ступень, что и было проделано. Ступень плюхнулась в океан, где была подобрана спасательным кораблем и доставлена на берег для последующего изучения.

Хотя эксперимент и не был полностью успешен, он все же доказал главное — работоспособность самой концепции.

Сама по себе идея воздушного подхвата возвращающегося из Космоса аппарата не нова. Впервые ее реализовали еще в 1960-ых, на американских спутниках-шпионах серии CORONA. В те времена, радиопередача отснятого (на фотопленку) изображения с орбиты была еще недостаточно качественной и надежной для военных нужд. Поэтому нужно было возвращать на Землю саму пленку.

Спутники CORONA оснащались компактными возвратными капсулами, в которые загружалась пленка. Капсулы затем отстреливались от спутника, сходили с орбиты, входили в атмосферу, и спускались на парашюте над океаном. В районе приводнения капсулы, уже дежурил тяжелый транспортный самолет, оснащенный специальной «трапецией» под корпусом:

С помощью этой «трапеции», транспорт цеплял парашют капсулы, и затем втягивал ее на борт. Если самолет промахивался, капсула приводнялась, и оставалась на воде до двух суток — пока не растворится соляная затычка в корпусе — после чего  тонула. Это было предусмотрено, чтобы другие страны не сумели утащить капсулу.

В чем же преимущества воздушного подхвата для первой ступени «Electron»?

* Не требует от ракеты высокой точности при посадке. Для сравнения, самостоятельно приземляющаяся ступень «Falcon 9» от SpaceX должна выйти на посадочную площадку с точностью до нескольких метров. Для «Electron» же достаточно точности в километры — вертолет сам компенсирует промах.

* Не требует от ракеты сложного посадочного оборудования (например, системы повторного пуска двигателя),  запаса топлива для посадки, или тяжелых посадочных опор.

* Позволяет избежать резкого толчка при касании ракетой поверхности воды или земли.

* Позволяет немедленно доставить ракету на послеполетное обслуживание.

В целом, система воздушного подхвата выглядит вполне себе перспективной для легких ракет — и для некоторых элементов средних и тяжелых. Сейчас наиболее активно расширяется именно сектор легких и сверхлегких полезных нагрузок, и существует большой интерес к удешевлению легких ракет-носителей посредством их повторного использования (как и в практически любой другой технике, вывод килограмма полезной нагрузки легким носителем стоит дороже, чем тяжелым...) Удачи Питеру Беку и инженерам «Rocket Lab» в последующих экспериментах!

Comments

[vladicusmagnus.livejournal.com]

Я удивлен. Фон обычно более аккуратен и осторожен. А тут какое то ура и вперед. Хотя результат мягко говоря так се )

[antonkachinskiy.livejournal.com]

Ну — наконец то у них хоть частично, да вышло....

[vladicusmagnus.livejournal.com]

Очень... Двусмысленная фраза вышла у вас )))

[fonzeppelin.livejournal.com]

Вообще-то я просто перечислил преимущества данной компоновки. Без анализа.

[vladicusmagnus.livejournal.com]

Эммм.... Легким движением руки эти преимущества становятся недостатками. Зачастую — фатальными. Неча было такой огород городить, честно. Не к тебе претензия, а к Электрону. Она многоразовая как ТТРД бустер от шаттла.

[fonzeppelin.livejournal.com]

Посмотрим) В любом случае, это интересный эксперимент — и даже в случае если идея "не взлетит" (повторно), будет получен ценный опыт.

[vladicusmagnus.livejournal.com]

Эммм... Он бесполезен. По факту. Вот в чем дело (даже не в повторности). Японский твердотопливный карандашик выходит дешевле и не требует этих танцев с бубном, которые ну ниразу не безопасные. Сам сойдет и сам сгорит к чертям. А стоимость десятая от Электроновской. Ну и смысл?

[jr0.livejournal.com]

SRB был вполне многоразовым. Не надо сплетничать.

[fonzeppelin.livejournal.com]

Многоразовый, просто не слишком практичный. Стоимость послеполетного обслуживания твердотопливников — т.е. де-факто полной их реконструкции вокруг новой топливной шашки — оказалась не слишком рациональна.

[jr0.livejournal.com]

Оказалось, что SRB использовались десятки раз. И после третьего полета экономили по несколько млн за полет, если сравнить с расчетной экономикой однократных SRB. К тому же SRB самые надежные. Непрактично, ага.

[vladicusmagnus.livejournal.com]

Ну вот не надо. Чем закончился ОДИН прокол при обслуживании послеполётного знают все.

Так что там экономия так себе выходила. И по факту там важнее всего шашка. Которая ессно целиком сгорала. Оставался весьма погорелый корпус, который надо было с матами приводить в более-менее нормальный вид. Нельзя одновременно быть в мощном тепловом потоке газов которые ну ниразу не антикоррозийные, при этом находится рядом с оранж джумбо, и прочее. Ценность самого движка ТТР на миллион не потянет ну никак. Самое ценное там профиль шашки, и он таки сгорает.

[Михаил Салтыков (from livejournal.com)]

"Чем закончился ОДИН прокол при обслуживании послеполётного знают все."

Вы о чем? Катастрофа Челленджера не имеет отношения к послеполетному обслуживанию. Там было нарушение пункта мануала "не запускать при температуре воздуха ниже 0 по Цельсию" понятным английским языком написанного производителем.

[vladicusmagnus.livejournal.com]

Причину почему так нельзя было делать (особенно это забавно рядом с баками с не самыми теплыми веществами в их тамошнем агрегатном состоянии). Нельзя ж настолько не знать то? Сча пруфы попросите, а где мне их искать? Шоп доказать, что это таки причина их определенной многоразовости и была. А уж то, что ТБ нарушили, так это ожидаемо. Если что то может пойти не так — оно пойдет.... Ну и далее по Мерфи.

[Михаил Салтыков (from livejournal.com)]

Вода замерзала в уплотнителе, дальше что? Криогенный бак покрыт теплоизоляцией и в теплом воздухе вызвать замерзание воды в кольце не может. Нет причина не в многоразовости ибо после изменения конструкции продолжили эксплуатировать тем же способом с выловом ускорителей и аварий по их вине больше не было. Если вы умудрились найти во Флориде для запуска именно день с минусовой температурой при том что в инструкции понятными английским буквами написано что так делать не надо, это уже не закон Мерфи, это долбодятлизм как минимум.

[jr0.livejournal.com]

Обе катастрофы завязаны, кроме провала организаторов полета, на бак. Огромный одноразовый бак — главный изъян проекта. Он установлен поперечно, уязвим. На нем неизбежно, особенно на пляже, образуется наледь.

У Challenger бак переохладил ту сторону уплотнителя, что к нему обращена. Потому в бак ушла струя. Струя притом SRB не мешала особо, а вот бак взорвался. Кстати, сбросить бак тоже трудность, а иначе для Orbiter могли предусмотреть посадку на воду сразу после неудачного пуска.

SRB не должен был держать мороз, потому что NASA в 70ые так решило уменьшить срок и стоимость разработки. Предусматривалось, что SRB переделают, но заказчиков полетов оказалось слишком мало, денег не хватило, программу начали урезать. Не до совершенствования.

Columbia же — опять холод, влажность, наледь на баке, его облегченная, а потому оторвавшаяся теплоизоляция. Потому собственно стали подумывать переделать все на керосин. Но SRB — непременная часть проектов. Исключение — SpaceX и Blue Origin, но у них нет технологий смесевых зарядов. SRB — один из наиболее надежных агрегатов с огромными притом возможностями. Это основная тяга.

[jr0.livejournal.com]

Расскажите про то, что "знают все". Я не знаю.

Кто вам сообщил, что "важнее шашка"? Корпус использовали, то есть он точно не прогорал. То есть — однозначно можно.

А вот в NASA писали, что самое ценное — гидравлика, а потом — электроника и датчики. И что экономят не менее $3 млн за полет, сравнивая с совершенно одноразовым, упрощенным.

[vladicusmagnus.livejournal.com]

Потому как если профиль шашки будет хоть чуть нарушен, он там прямо на стартовом столе и навернется. Громко, с шумом и пылью. Ну не любят ТТРД такие приколы, не любят.

Гидравлика, электроника и датчики. Вот вы сами верите, что вот это все потянет на 3 тех еще ляма? То есть сейчас под 10 без малого. Ну вот положа руку на сердце, верите? Сравнив тот же Фэлкон. А там то не только три эти позиции.

Так что кто то вас немного того. Обманул.

Корпус не прогорал насквозь. Конечно. Такое бы заметили. Однако, некоторые другие вещи вполне прогорали. На чем пардон, и погорели. Мне сейчас очень влом искать список изменений после той катастрофы, но то что было сделано, ясно показывало, что экономия в 3 миллиона (читаем выше) обошлась гораздо дороже 150 миллионов (ну я просто на двоих поделил, знаю, что некорректно, но опять же лень это высчитывать) которые они типа сэкономили. За такую экономию я б стеночке ставил. Выражение хорошее есть, экономить на спичках. Вот это оно самое.

[jr0.livejournal.com]

1. Очень странное и особенное ваше личное мнение. Этого "все" не знают. Чуть не большинство летавших проектов космических ракет с твердотопливными ступенями. А вне космического применения — почти все ракеты такие, то есть с твердым смесевым зарядом. Это решение полагают самым надежным и самым уместным для массового применения.

2. Да, я сам лично свято верую отчетам NASA, а не мнениям с диванов. Вот так вот дорого все в крупнейших по тяге ступенях в истории.

3. Если вы о Challenger вдруг, то прогорели одноразовые уплотнители. Произошло это потому что руководство того полета прямо нарушило условия пуска, несмотря даже на письменный протест изготовителя SRB. Но взорвался, кстати, водородный бак, SRB продолжали делать то, что требовалось. Кстати, именно бак переохладил уплотнение.

В любом случае форма заряда в том происшествии не влияла.

4. О том, чтоб поставить профессионалов к стеночке, вы зря мечтаете. И чаще ставили к стеночке мечтателей. SRB же продолжают летать во всем мире, кроме постсовка. Ну не заладилось в СССР. По сию пору жидкостные МБР строят в РФ, КНДР и Иране. Отсталость не прошла.