Меню Рубрики

Фалькон 9 полезная нагрузка

28 июня 2015 г. в 17:21 (время московское) на космодроме на мысе Канаверал потерпел неудачу очередной пуск ракеты-носителя «Фалкон 9». Ракета Falcon 9 была подготовлена частной компанией США SpaceX, основателем которой является Илон Маск.

НАСА еще в 2008 году подписало контракт с компанией на то, чтобы осуществить запуск ракеты-носителя «Фалкон 9» и космического корабля Dragon. Сама идея производства такого типа ракеты-носителя продиктована тем, что последовала серия неудачных запусков Space Shuttle. А сам Илон Маск планирует уменьшить расходы на космические полеты в 10 раз. Однако и этот проект на тот момент оценивался в сумму в 1,6 млрд долларов.

Неудавшийся запуск ракеты сорвал ряд задач, которые ставило перед собой НАСА, кроме вывода к МКС корабля Space Shuttle. Ракета Falcon 9 несла 1,8 т грузов.

Основная задача, которую планировали выполнить этим запуском, состояла в том, чтобы пополнить запасы питания для членов МКС. Кроме этого, ракета несла также и состыковочный блок International Docking Adaptor (IDA), разработанный компанией Boeing. Этот стыковочный узел весом 526 кг должен был облегчить пристыковку корабля Dragon к МКС. Для этих же целей Dragon пытался доставить и скафандр для выхода в космос. Несомненно, потеря таких важных компонентов отрицательно скажется на графике научных работ на борту МКС.

Но и это еще не все! Взрыв ракеты Falcon 9 уничтожил 8 спутников Flock 1f, произведенных по заказу Planet Labs. Причем каждый из них нес по три аппарата CubeSat, которые должны были вести наблюдение за Землей в оптическом режиме.

Конструкция ракеты разработана таким образом, что на каждой ступени установлены приборы авионики и бортовые компьютеры, которые призваны контролировать все параметры полета.

Вся авионика, используемая на борту ракеты, произведена компанией SpaceX. Также, в дополнение к собственной навигационной системе, для повышения точности вывода на орбиту используется оборудование GPS.

Кроме того, на каждый двигатель установлен собственный котроллер, который постоянно следит за всеми параметрами работы двигателя. И каждый контроллер снабжен тремя процессорными блоками для повышения надежности системы.

Ракета Falcon 9 двухступенчатая, и данная версия прошла две модификации:

Отличие второй версии от первой в том, что на нее установлен более усовершенствованный двигатель. И также различают их по расположению двигателей в нижней ступени.

И хотя в обеих версиях двигатели работают на керосине с окислителем из жидкого кислорода, но ракета Falcon 9 v1.1 выводит в космос уже 4,85 т полезного груза, в то время как штатовская ракета «Фалкон 9» v1.0 — всего 3,4 т.

При этом длина версии 1.1 – 68,4 метра при стартовой массе 506 тонн.

Чтобы понять эти параметры — российская ракета «Протон-М» короче на 10 метров (58,2 м), стартовая масса больше – 705 тонн. Но «Протон-М» выводит на орбиту 6,74 тонны полезного груза.

По заявлению НАСА, себестоимость запуска Falcon 9 составляет 60 млн долларов, в то время как у «Протона-М» этот показатель на 30 млн долларов больше.

Ракета Falcon 9 запускается НАСА с двух пусковых площадок. Они располагаются одна во Флориде, вторая в Калифорнии. Также ведутся работы по разворачиванию еще двух пусковых площадок.

Компанией SpaceX постоянно, начиная с 2013 года, проводятся работы по созданию технологии по многоразовому использованию компонентов Falcon 9 v1.1. Первая попытка сохранить Falcon 9 состоялась в январе 2015 года. По расчетам ступень должна была приземлиться в районе плавучей платформы. Но непогода на море не позволила подобрать ступень ракеты.

И на сегодняшний день эти усилия не увенчались успехом. Ни один из произведенных пусков не подвел компанию к тому, чтобы сохранить ступень.

Хотя СМИ и сообщают о том, что последний успешный пуск Falcon 9 (в декабре 2015 г.) позволил сохранить нижнюю ступень ракеты, но эксперты сомневаются в дальнейшем использовании первой ступени. Специалисты считают, что, учитывая температуру разогрева корпуса ракеты как при старте, так и при спуске, после ее прохождения через атмосферу остается крайне мало шансов на повторное применение этого элемента ракеты.

Но и это еще не все. Для многоразового использования необходимы дополнительные элементы — это и посадочные стойки, и необходимый запас топлива. А это, в свою очередь, уменьшает полезную нагрузку до 30%.

С 2010 по 2013 г. было произведено пять пусков, из которых четыре – полностью штатный режим.

Но запуск Falcon 9 в октябре 2012 года был признан экспертами как «частично успешный». Тогда ракета «Фалкон 9» впервые направила на МКС оборудование на грузовике Dragon. Но при выводе спутника Orbcomm-G2 на геостационарную орбиту произошел сбой, в результате спутник был выведен на более низкую орбиту, чем было запланировано.

Итог этой «частично успешной операции» плачевен. Orbcomm-G2 пробыл на орбите недолго и 12 октября того же года сгорел без следа в атмосфере Земли.

В этом отношении интересно, как SpaceX объяснили неудачу. По оценкам экспертов, произошел обрыв части обшивки с обтекателя у двигателя первой ступени.

Не добавил авторитета и взрыв ракеты Falcon 9 в июне 2015 г. Она пробыла в полете недолго — 2 минуты 19 секунд. Как только ракета вышла на гиперзвуковой режим, произошел взрыв, и спустя 8 секунд Falcon 9 развалился на части. НАСА совместно с компанией SpaceX приступило к расследованию причин катастрофы.

Руководитель компании SpaceX выдвинул свою версию. По его теории, авария произошла в результате избыточного давления в баках с окислителем на разгонном блоке. Это случилось в то время, когда первая ступень еще не отделилась.

Конечно, аварии в космической отрасли — не такая уж и редкость. Так, только в США в текущем году было три происшествия (с учетом катастрофы, которую потерпела ракета-носитель Falcon 9).

В октябре 2014 года, после старта с космодрома на острове Уоллопс, произошел взрыв частной ракеты-носителя Antares. Ожидалось, что он выведет на орбиту к МКС грузовик Cygnus (оба производятся компанией Orbital Sciences).

Также в 2014 году потерпел крушение еще один корабль SpaceShipTwo. Предполагалось, что на нем будут выполняться суборбитальные туристические полеты. И компанией-разработчиком Virgin Galactic до сих пор предпринимаются попытки для устранения причин крушения.

Первый старт ракеты-носителя «Протон-М» состоялся 7 апреля 2001 года. Тогда ракета с разгонным блоком «Бриз-М» успешно вывела на орбиту спутник «Экран-М». На эту ракету установили улучшенную версию системы управления, что позволило улучшить отработку ракетного топлива на основе гептила, которое, как известно, является ядовитым веществом как для человека, так и для окружающей среды. Также новая система позволила увеличить массу полезного груза, выводимого на орбиту.

С тех пор прошло 90 стартов «Протона-М», но только 80 из них были полностью штатными. Основная причина нештатных ситуаций вызвана неполадками в разгонном блоке.

Несомненно, такая статистика не является успешным показателем для ракет с такой богатой историей. В любом случае взрыв ракеты Falcon 9 поможет лучше изучить ее неисправности и учесть их при следующем запуске.

На настоящий момент доставить грузы на МКС в состоянии:

Большие надежды НАСА возлагает на Dragon как на аппарат, который в состоянии возвратить груз с МКС на Землю. Контракт с этой компанией был продлен до 2017 года, и запланировано еще 15 стартов.

В последний раз ракета-носитель Falcon 9 с транспортником Dragon успешно выполнила свою задачу 22 декабря 2015 г.

В НАСА не сомневаются, что авария с Falcon 9 никоим образом не помешает созданию пилотируемых космических кораблей. В рамках этой программы компания SpaceX намерена провести запуск тяжеловесной ракеты Falcon Heavy. Этот запуск способен составить конкуренцию и российскому «Протону», и европейскому Ariane 5.

Авария, которую потерпела американская ракета Falcon 9, еще раз показала, что никто не застрахован от катастрофы при исследовании космоса.

источник

Интернет заполонили бурные, продолжительные аплодисменты по поводу успешного возвращения первой ступени ракеты «Falcon-9» компании «SpaceX». Были выложены фотографии, видео — можно подумать, что произошло событие года. Типичные комментарии :

«Этот исторический полет ознаменовал начало орбитальной экономики, обещая будущее чрезвычайно дешевых космических полетов».

«В некотором смысле эта миссия отметила начало новой космической эпохи. Обещание многоразовых ракет-носителей начало приобретать силу, что важно для расширения доступа к космосу».

Восторг неописуемый, вот только вызван он не техническими достижениями, а обычным пиаром. Постмодернизм, знаете ли: казаться важнее, чем быть.

Понятно, почему поднята такая шумиха: на фоне снижения первенства США во многих областях: от военной техники до незыблемости доллара, — остро требуется рапорт о значимом успехе. И космос для этого очень подходит.

Вот только не надо «забывать», что достижение не сводится к «ура, она вернулась!» Надо будет посмотреть, как эта ступень будет летать потом, как она будет подтверждать свою многоразовость. Также логично подумать: зачем вообще это нужно, кроме пиара?

Смотрим на практический результат: новейшая модификация «Falcon-9» весом в 540 тонн вывела на околоземную орбиту 11 спутников по 172 кг, итого — менее двух тонн полезной нагрузки. Напоминаю, что первый запуск «Falcon 9» был произведен в 2010 году, а значит, ракета — свежая разработка. Вспомним классический советский «Протон-М» — масса у него больше — 705 тонн. Зато на геопереходную орбиту он забрасывает почти семь тонн и 3,7 тонны — на геостационарную (в описаниях «Фалькона» почему-то про геостационарную орбиту скромно умалчивается). И это, извините, разработка 1965 года.

Отметим, что в норме «Falcon-9» может доставить на геопереходную орбиту около пяти тонн. То есть, вполне достигает по сравнимой грузоподъёмности древний «Протон-М», а вот с возвращением первой ступени — полезная нагрузка стремительно уменьшается. Всё логично: требуется дополнительное топливо, дополнительные управляющие агрегаты, более прочное устройство аппаратуры в целом… А если отправить на орбиту бейсбольный мячик и не более того, так и вторую ступень можно научить обратно прилетать, никто не спорит.

Многоразовость двигателя? Также ничего нового: двигатели «Шаттлов» («SSME») были многоразовые, ещё советский РД-170 аттестован для 10-кратного использования — на всякий случай, по советской привычке делать запас прочности. Используется он с 1980-х, разработка была начата в 1976-м. Так что и это — не достижение, даже если не ждать, как оно дальше-то выйдет, а поверить в многоразовость на слово. Нельзя, кстати, забывать, что ракетные двигатели испытывают очень серьёзные нагрузки, и чтобы обеспечить эту самую многоразовость — их надо проектировать почти что заново. И в любом случае вернувшуюся ступень надо будет практически разбирать по винтикам, перепроверять, заменять детали и т.д. И при этом всё равно надёжность будет меньше, чем у новой: даже в прочном корпусе при таких условиях неизбежно будут накапливаться локальные усталости металла.

Экономия, как повторяют друг за другом журналисты? В это может поверить лишь тот, у кого в голове больше одной мысли за раз не помещается: мол, это же какой здоровый кусок ракеты вернулся, халява, ура! При этом топливо ничего не стоит, уменьшение полезной нагрузки безразлично, все специалисты работают максимум за кофе, износа у стартового оборудования никакого, а тестировочные и восстановительные работы производятся посредством волшебной щуки имени Емели. И не забываем: если б/у ступень забарахлит, то накрывается не только очередной «Фалькон», но и груз крайне недешёвый. Стоит ли овчинка выделки?

Может, важно освоение приземления на реактивной струе, без парашютных систем? Но, знаете ли, когда наши луноходы отправляли на Луну, там атмосферы тоже не было.

Но тогда, вероятно, сам двигатель — сверхновая разработка? Вон как летает и всё — как минимум в теории — выдерживает! Однако «Мерлин» — это двигатель открытого цикла, который действительно больше приспособлен к многоразовости, так как конструктивно более прост (и, соответственно, имеет худшие характеристики), чем ракетные двигатели закрытого цикла. Такие, как РД-170.

Итого: имеем относительно примитивный носитель, основанный на технологиях прошлого века (по крайней мере, для России), и «гениальный прорыв» сводится даже не к цирковому трюку, а к чистому пиару: «так ещё никто не делал!». Ну да, не делал. А причину, по которой никто так не делал — очень хорошо описывает бородатый анекдот про Неуловимого Джо.

Кстати, раз уж завели разговор, имеет смысл сразу указать и на второй миф о якобы высокой эффективности частной космонавтики. Вообще-то, в США частные компании используются в космонавтике давным-давно, и никакого принципиального отличия «SpaceX» нет. Просто сейчас NASA отказалась от монополии на запуски. Однако космодромы либо старые государственные, либо строятся новые при государственном участии, а компании получают государственные субсидии.

«Если говорить конкретно об Илоне Маске, его детальная космическая бухгалтерия недоступна, но, по данным открытых источников, он лично вложил в свое детище около 100 млн долларов и примерно столько же получил от венчурных инвесторов. Но это капля в море по сравнению с примерно 5-6 млрд долларов, которые Маск получил в качестве прямого финансирования со стороны NASA, а также в виде платежей (преимущественно авансовых) за доставку грузов на орбиту от американского государства и негосударственных заказчиков в США и за их пределами. Интересно, что стоимость запуска «Falcon-9»» с полезной нагрузкой составляет примерно столько же, сколько и для российских ракет-носителей, – порядка 40-60 млн долларов».

То есть, если не вестись на рекламу, то Маск получал для своего «SpaceX» государственные субсидии, сравнимые по объёму с финансированием космической отрасли в РФ — и при этом правительство США выступает гарантом компании. Действительность весьма отличается от «энтузиаста, мечтающего о космосе, который сам осуществил свою мечту».

В статье « Миф о частной космонавтике » Андрей Величко очень метко и образно выразился:

«Если упростить описанную картину, США рассчитывали в короткие сроки заполучить VIP-такси с автомобилями представительского класса и вышколенными шофёрами. А пока что у них кучка сидящих на крэке бомбил-эмигрантов на раздолбанных в хлам «Шевроле», которых едва удалось научить не ездить по тротуарам и не игнорировать сигналы светофора. А до орбиты их подбрасывают суровые русские дальнобойщики».

Если уж говорить о прорывах в космической технике, то необходимо вспомнить изделие 11Ф35 — орбитальный самолет «Буран».

« Буран » был предназначен для вывода на орбиту вокруг Земли различных космических объектов и их обслуживания, а также для решения ряда оборонных задач , для возврата на Землю неисправных или выработавших свой ресурс спутников и много другого. Расчётный ресурс —100 орбитальных полетов

«При проектной стартовой массе около 105 тонн ОК «Буран» может выводить на рабочую орбиту до 30 тонн полезного груза и возвращать с неё на Землю до 20. Отсек полезного груза позволяет разместить груз длиной до 17 и диаметром до 4,5 м. ОК имеет диапазон высот рабочих орбит от 200 до 1000 км при наклонениях от 51 до 1100, расчётную продолжительность полёта 7-30 суток».

Однако, несмотря на то, что советский космос мог приносить значительную прибыль, при наступлении демократии проект был прекращён. Слетавший в космос аппарат был уничтожен в 2002-м году обрушившейся от ветхости крышей ангара…

Читайте также:  Чем полезны печеные яблоки с медом

Подписывайтесь на наш канал в Telegram

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

источник

Семейство ракет-носителей «Ангара» разрабатывалось 20 лет. Однако сейчас самая мощная из них «Ангара А5» так и не нашла применения. Государству в ближайшее время предстоит решить, нужен ли столь многострадальный проект России. К сожалению, в коммерческом плане «Ангара А5» не выглядит конкурентом американской рабочей лошадке Falcon 9, даже если не брать в расчет возможность возвращения и повторного использования первой ступени американской ракеты.

Немного цифр

На первый взгляд носители «Ангара А5» и Falcon 9 очень похожи. У обоих кислород-керосиновое топливо. Обе ракеты относятся к классу тяжелых, «Ангара А5» может даже больше поднять на низкую околоземную орбиту: 25,8 т против 22,8 т. Зарплаты в Центре Хруничева, где производят «Ангару», раз в пять ниже, чем в SpaceX, и, казалось бы, ничто не мешает российским ракетостроителям забороть американского «шарлатана» и «пиарщика».

Теперь поговорим о различиях.

Численность рабочих

Falcon 9 — около $70 млн (одноразовый вариант).

Количество ракетных ступеней

Количество основных элементов конструкции

«Ангара А5» — 8 (4 боковых ускорителя, вторая и третья ступени, обтекатель и разгонный блок).

Falcon 9 — 3 (2 ступени и обтекатель).

Стартовая масса

Сухая масса

Площадь миделя (влияет на коэффициент лобового сопротивления во время полета в атмосфере)

Количество типов ракетных двигателей

«Ангара А5» — 3 типа ракетных двигателей от разных производителей: 1-2 ступень РД-191 (Химки), 3-я ступень РД-0124 (Воронеж), разгонный блок С5.98М (Воронеж) или 11Д58М (Королёв).

Falcon 9 — 1 тип двигателя: Merlin: отличия между 1-й и 2-й ступенью только в форме сопла.

Расстояние между заводами, производящими компоненты ракет и финальную сборку

«Ангара А5» — 500 км (при производстве в Москве), 2700 км (при производстве в Омске).

Falcon 9 — менее 1 км (все части производятся в Хоторне).

Расстояние между производством ракеты и космодромом

«Ангара А5» — 780 км (Москва — Плесецк), 5500 км (Москва — Восточный), 3500 км (Омск — Восточный), 2000 км (Омск — Плесецк).

Falcon 9 — 3600 км (Хоторн — Канаверал), 210 км (Хоторн — Ванденберг).

В сухом остатке

Вышеприведенные данные показывают, что «Ангара» выигрывает только в мощности ракетных двигателей, но это преимущество нивелируется разницей в стартовой массе. Наша ракета мощнее, но в то же время тяжелее в полтора раза и лобовое сопротивление выше. Большое количество элементов конструкции усложняет обслуживание — ракетный пакет надо собрать перед стартом и заправить, а это время и количество занятых рабочих рук. Расходов добавляет сложная, а значит, более дорогая конструкция стартовых сооружений. Пакетная схема из нескольких модулей чисто геометрически проигрывает моноблочной схеме, именно поэтому SpaceX сразу взялся за разработку сверхтяжелого моноблочного BFR, еще до успешного запуска Falcon Heavy, собранной по пакетной схеме.

Серьезное влияние на конечную цену ракеты имеет простота ее изготовления, и тут «Ангара», которую производят в четырех городах, безоговорочно проигрывает Falcon 9, который создают практически в одном цеху. Проблема не только в транспортных издержках. Несколько заводов, занятых в производстве одного изделия повышают риски задержки сроков, так как действует морское правило: скорость эскадры определяется скоростью самого медленного корабля.

Носитель Falcon 9 проще по конструкции, легче по массе, удобнее в производстве и обслуживании — именно этим определяется его низкая рыночная стоимость. Никакой магии или мифического демпинга тут нет, просто грамотный подход к производственным задачам.

При таком сравнении намного выигрышнее выглядит проектируемый «Союз-5», который повторяет моноблочную конструкцию «Зенита» и, возможно, позаимствует что-то и от Falcon 9. Хотя и у него останутся сложности с производством различных элементов конструкции в разных городах. Придется нести транспортные издержки на логистику между Химками, Воронежем и Самарой.

Сообщалось, что при оптимизации производства и высоком спросе на пуски «Ангары» стоимость тяжелого варианта может быть снижена в полтора-два раза. Но с 2014 года в ней так и не возникла потребность, даже несчастный Angosat отправили на старом «Зените». При высокой цене и отсутствии летной практики спроса на «Ангару» нет на коммерческом рынке, поэтому единственный способ нарастить ее производство — внутренний госзаказ, но и тут новая ракета ничего не может предложить, пока летают старые. Фактически на «Ангару» поднимется спрос только в одном случае — если Россия откажется от всех остальных ракет.

Устаревшие цели

Вышеприведенные аргументы поневоле заставляют задаться вопросом: как наши инженеры могли допустить сразу столько грубейших хозяйственных ошибок? Но тут надо учитывать, что они работали фактически еще в советской парадигме, когда надо задействовать всю существующую кооперацию. То есть «Ангара» выполняла еще и социальные задачи, предоставляя работу и Химкам, и Королёву, и Воронежу, а теперь еще и Омску. Илону Маску было проще, он сразу начинал решение задачи со стоимости производства и на «пустом месте».

Будущее «Ангары» теперь возможно только в роли политической подстраховки на случай угрозы утраты Байконура. Ракета сделала свое дело — сохранила ракетостроительные кадры в сложный переходный период, позволила вырастить новое поколение конструкторов, которым теперь надо ставить актуальные задачи с рыночным потенциалом. Реальные же космические дела сегодняшнего дня, что государственные, что коммерческие, будут решаться более дешевыми «Союзами» и «Протонами», а потом и «Союзом-5».

Настоящий российской конкурент для Falcon 9 — это «Протон Средний», облегченная модификация популярного прежде на мировом рынке «Протона-М». Роскосмос наметил полный отказ от «Протонов» в 2025 году, до этого времени можно успеть создать и «Союз-5», и довести его характеристики до сравнимых с «Ангарой А5» и конкурентных с Falcon 9. Тогда можно будет забыть об «Ангаре», как в свое время забыли о «Буране» — прекрасном инженерном проекте, который не нашел никакого практического применения.

источник

ТАСС-ДОСЬЕ. 14 августа 2017 года американская компания SpaceX осуществила запуск из Космического центра им. Джона Кеннеди (штат Флорида) ракеты-носителя Falcon 9. На орбиту выведен корабль Dragon с 2,91 т различных грузов для Международной космической станции (МКС).

Falcon 9 — американская частная ракета космического назначения, частично многоразового использования. Предназначена для запуска многоразового космического корабля Dragon и спутников различного назначения.

Ракета разработана в 2005-2008 годах компанией SpaceX (Space Exploration Technologies, г. Хоторн, штат Калифорния), основанной в 2002 г. канадско-американским инженером, миллиардером Илоном Маском. Создана на базе ракеты Falcon 1, запуски которой проводились в 2006-2009 годах. В 2011 г. стоимость программы по разработке ракеты оценивалась Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) в $3 млрд 977 млн США, а SpaceX — в $1 млрд 659 млн.

В декабре 2008 года NASA подписало с SpaceX контракт об использовании созданных компанией ракеты Falcon 9 и корабля Dragon для доставки грузов на МКС, предусматривающий 12 миссий. На эти цели NASA выделило компании $1,6 млрд (в случае заказа дополнительных полетов предусмотрено увеличение общей суммы контракта до $3,1 млрд). Впоследствии была достигнута договоренность об увеличении миссий до 20.

Всего разработано пять модификаций космического носителя.

Запуски базовой версии ракеты — Falcon 9 v1.0 — проводились в 2010-2013 годах.

Затем появилась модификация Falcon 9 v1.1 (запускалась в 2013-2015 годы) и ее версия Falcon 9 v1.1 (R) с возвращаемой ступенью (2014-2016 годы). На запусках Falcon 9 v1.1 (R) отрабатывался спуск и посадка многоразовой ступени.

Следующим этапом стало создание Falcon 9 FT (FT — Full Thrust, «полная тяга»; другое обозначение: Falcon 9 v1.2). Эта модификация оснащена возвращаемой ступенью, которая способна выдерживать около двух-трех повторных запусков. Впервые Falcon 9 FT стартовала 22 декабря 2015 года, эта версия эксплуатируется в настоящее время.

В октябре 2016 года Илон Маск сообщил о разработке модификации Falcon 9 (Block 5), которая станет окончательной. Компания SpaceX рассчитывает использовать ее многоразовую ступень не менее 10 раз и проводить повторные запуски через 24 часа после посадки ступени. Переходной версией между третьей и пятой модификациями будет Falcon 9 (Block 4). Эта версия стартовала впервые сегодня, 14 августа 2017 года.

Falcon 9 — двухступенчатая ракета-носитель тяжелого класса. Максимальная длина эксплуатируемой версии Falcon 9 FT составляет 70 м, диаметр — 3,66 м, стартовая масса — 549 т.

Заявленная грузоподъемность — до 8,3 т на геопереходную орбиту и до 22,8 т на низкую опорную. За время эксплуатации самый тяжелый полезный груз, выведенный Falcon 9 в космос, составил 8,6 т. Столько весил грузовой корабль Dragon, который был запущен 8 апреля 2016 года на МКС.

Ракета оснащена жидкостными двигателями производства SpaceX: на первой ступени установлено 9 двигателей Merlin 1D, на второй — один Merlin Vacuum. В качестве топлива используется керосин (окислитель — жидкий кислород). Топливные баки изготовлены из алюминий-литиевого сплава.

Для повышения точности выведения полезного груза на орбиту система управления ракеты сопряжена со спутниковой навигационной системой GPS. Для надежности Falcon 9 производителем предусмотрена автоматическая остановка процедуры запуска (при обнаружении проблемы происходит откачка топлива, ракета снимается со стартовой площадки, затем после выяснения причины и доработки используется для повторного пуска), а также возможность работы при аварийной остановке одного или двух двигателей первой ступени во время полета.

SpaceX разработана технология, предусматривающая возвращение на Землю отработавшей первой ступени, оснащенной четырьмя раскладывающимися посадочными опорами для мягкого приземления. Спуск осуществляется с помощью торможения двигателей и парашюта. После посадки на специальную морскую платформу (длина — 90 м, ширина — 50 м) судна-робота в акватории Мирового океана или на спецплощадку на территории базы ВВС США на мысе Канаверал (штат Флорида) первая ступень может использоваться повторно.

Впервые эксперимент по возвращению первой ступени был проведен 29 сентября 2013 года после запуска версии Falcon 9 v1.1. Ступень планировалось плавно спустить и приводнить в океан, однако из-за сильного вращения она упала на воду и разрушилась. Первая успешная посадка на землю состоялась 22 декабря 2015 года (запускалась версия Falcon 9 FT), на морскую платформу — 8 апреля 2016 г. (Falcon 9 FT).

Всего к 14 августа 2017 года мягкую посадку ступени удалось осуществить в 13 случаях: пять раз на землю и восемь на морскую платформу. Дважды ранее возвращенные ступени ракеты использовались повторно: 31 марта и 23 июня 2017 года (ранее запускались 8 апреля 2016 года и 14 января 2017 года соответственно).

Запуски Falcon 9 осуществляются с арендуемых SpaceX пусковых площадок базы Военно-воздушных сил США Ванденберг (штат Калифорния) и Космического центра им. Джона Кеннеди (расположен на острове Мерритт северо-западнее мыса Канаверал; в 2014 году компания заключила с NASA договор об аренде площадки Центра сроком на 20 лет). Ранее использовалась площадка базы ВВС на мысе Канаверал, но она была разрушена из-за взрыва ракеты 1 сентября 2016 года. Кроме того, компания с 2014 года ведет строительство собственного космодрома на юге штата Техас, недалеко от г. Браунсвилл в районе населенного пункта Бока Чика (он обойдется SpaceX примерно в $85 млн; ввод в строй ожидается в 2017-2018 гг.).

Стоимость одного запуска Falcon 9 составляет в среднем $60-65 млн (зависит от массы и объема выводимой полезной нагрузки). Примерно во столько же оценивается запуск «Протона-М» аналогичного класса (около $65 млн), но разница в том, что российская ракета — полностью одноразовая. SpaceX за счет повторного использования первой ступени своей ракеты планирует сократить стоимость запуска Falcon 9 примерно на 30%. На восстановление первой ступени сегодня затрачивается около четырех месяцев.

Впервые ракета стартовала 4 июня 2010 года с мыса Канаверал с прототипом корабля Dragon. В ходе второго запуска, 8 декабря того же года, на орбиту был выведен полноценный Dragon (первый демонстрационный полет корабля).

Всего к 14 августа 2017 года включительно проведено 38 запусков ракеты-носителя — 35 успешных, два частично успешных и один аварийный. Из них 13 — с кораблем Dragon (в т. ч. аварийный).

Предыдущий запуск Falcon 9 состоялся 6 июля 2017 года в 02:38 мск из Космического центра им. Джона Кеннеди. Ракета вывела на околоземную орбиту телекоммуникационный спутник Intelsat 35e международного консорциума Intelsat (штаб-квартира — Люксембург). Посадка первой возвращаемой ступени ракеты не проводилась.

При запуске 8 октября 2012 года с базы ВВС на мысе Канаверал ракета в версии Falcon 9 v1.1 успешно доставила на орбиту корабль Dragon, но из-за аварийной остановки одного из девяти двигателей первой ступени был потерян попутный груз — спутник связи Orbcomm («Орбкомм») компании SpaceX.

18 апреля 2014 года ракета Falcon 9 v1.1 (R) стартовала с базы ВВС на мысе Канаверал со 109 космическими аппаратами: кораблем Dragon, четырьмя малыми аппаратами и 104 фемтоспутниками (сверхмалые аппараты массой до 100 г), находящимися в блок-кассете. Однако фемтоспутники не удалось развернуть на орбите — они сгорели внутри блока. ЧП помешало американской ракете стать рекордсменом по количеству одновременно запущенных космических аппаратов (в н. в. первое место принадлежит индийской ракете PSLV, «Пи- эс-эл-ви»; 15 февраля 2017 г. она вывела в космос 104 аппарата).

Стартовавшая 28 июня 2015 года с базы ВВС на мысе Канаверал Falcon 9 v1.1 (R) взорвалась на 139-й секунде полета, еще до отделения первой ступени. В результате были потеряны корабль Dragon и 8 спутников Flock 1f. Обломки ракеты и космических аппаратов упали в Атлантический океан. К аварии привел разрыв одного из стальных стержней, удерживающих баллон с сжатым гелием внутри бака с жидким кислородом в верхней ступени ракеты (гелий необходим для поддержания высокого давления в баке). Оторвавшийся баллон «выстрелил» в направлении верхней части бака, что и привело к взрыву. После установления причины аварийного запуска SpaceX заявила о внесении изменений в конструкцию ракеты.

1 сентября 2016 года во время предстартовых испытаний на пусковой площадке базы ВВС на мысе Канаверал произошло ЧП: за два дня до запланированного запуска при заправке топливом взорвалась Falcon 9 v1.2. Никто не пострадал. Ракета и установленный на ней израильский спутник связи Amos-6 были разрушены, также повреждения получила стартовая площадка. На время расследования инцидента запуски Falcon 9 были приостановлены и не проводились более четырех месяцев. Специалисты SpaceX пришли к выводу, что к взрыву привело повреждение одного из баллонов системы подачи гелия в резервуар с жидким кислородом на второй ступени ракеты.

В SpaceX заявляют, что компания в настоящий момент имеет контракты на более 70 запусков Falcon 9 на ближайшие несколько лет. Их общая сумма не разглашается, но, по оценкам экспертов, может достигать $10 млрд. В перспективе ракета станет выводить в космос пилотируемую версию корабля Dragon v2 , который будет использоваться для доставки экипажей на МКС.

На базе Falcon 9 компания создает сверхтяжелый носитель Falcon Heavy грузоподъемностью около 53 т, его первый запуск планируется провести осенью 2017 года.

В декабре 2008 года NASA подписало с SpaceX контракт об использовании созданных компанией корабля Dragon и ракеты-носителя Falcon 9 для доставки грузов на Международную космическую станцию (МКС), предусматривающий 12 миссий на станцию. На эти цели NASA выделило компании $1,6 млрд (в случае заказа дополнительных полетов предусмотрено увеличение общей суммы контракта до $3,1 млрд). В марте 2015 года NASA приняло решение продлить контракт еще на три полета к МКС (запланированы на 2017 год).

Читайте также:  Что полезнее настой или отвар шиповника

В декабре 2008 года NASA подписало с SpaceX контракт об использовании созданных компанией корабля Dragon и ракеты-носителя Falcon 9 для доставки грузов на МКС, предусматривающий 12 миссий на станцию. На эти цели NASA выделило компании $1,6 млрд (в случае заказа дополнительных полетов предусмотрено увеличение общей суммы контракта до $3,1 млрд). В марте 2015 г. NASA приняло решение продлить контракт еще на три полета к МКС (запланированы на 2017 год).

источник

8 декабря 2013 года с космодрома Байконур успешно была запущена ракета-носитель «Протон-М», которая вывела в космос английский спутник связи, являющийся одним из трёх аппаратов, при помощи которых англо-американская корпорация рассчитывает создать глобальную систему мобильной связи. Выведенный на орбиту спутник должен обеспечить телекоммуникационные услуги на территории стран Европы, Азии, Африки и Ближнего Востока. Сейчас российская ракета-носитель «Протон» остается одной из наиболее востребованных для осуществления космических запусков. Однако уже в скором времени России, по всей видимости, придется серьезно подвинуться: рынок космических запусков ждет очень жесткая конкуренция. Американское космическое агентство НАСА занимается активным развитием программы частногосударственного партнерства в этой сфере.

Первым космическим коммерческим кораблем в этой программе стал запущенный в космос Dragon, разработанный компанией SpaceX. В мае 2012 года он успешно доставил на МКС 500 кг полезных грузов. Специально для данного космического аппарата была создана ракета-носитель Falcon. 4 декабря 2013 года с космодрома, расположенного на мысе Канаверал, данная ракета успешно вывела на орбиту спутник связи. И хотя старт удалось осуществить только с третьей попытки, спутник был успешно выведен на земную орбиту. Главное же в этом событии заключается в том, что запуск американской ракеты Falcon обошелся на 30 млн. долларов дешевле, чем использование для этих целей российских «Протонов».

Первоначально запуск ракеты Falcon 9 с телекоммуникационным спутником SES 8 на борту должен был состояться еще 25 ноября 2013 года, но во время подготовки ракеты к старту несколько раз отмечались различные технические неполадки, из-за этого старт был отложен. Запуск ракеты-носителя был перенесен на День благодарения — праздник, отмечаемый в США 28 ноября. Но и в этот раз при подготовке к старту произошел сбой: автоматика остановила старт ракеты уже после зажигания, так как мощности двигателей ракеты увеличивались недостаточно быстро. Ракета Falcon 9 была снята со стартовой площадки и отправлена в ангар для проведения процедуры проверки двигателей. Следующая попытка запуска была запланирована на 2 декабря, но запуск был отложен на 4 число для проведения дополнительной проверки. В итоге 4 декабря запуск все же состоялся и закончился успешно.

Ракета Falcon 9 является двухступенчатым кораблем, который был разработан частной компанией из Калифорнии SpaceX. Основателем компании является американский миллиардер Элон Маск. Специалисты компании говорят о том, что созданная ими ракета является самым дешевым на данный момент времени средством для вывода различных аппаратов в космос. Стоимость запуска американской ракеты составляет от 56 до 77 млн. долларов. В то же время стоимость запуска в космос российского «Протона» составляет 100 млн. долларов, а европейской ракеты-носителя Ariane 5 — 200 млн. долларов.

Falcon 9 («Сокол 9») — это американская одноразовая ракета-носитель семейства Falcon, разработанная компанией «SpaceX». Первый запуск данной ракеты состоялся 4 июня 2010 года. В настоящее время предлагаются разнообразные варианты конфигурации данной ракеты-носителя, которые отличаются по массе полезной нагрузки доставляемой на орбиту. Ракеты Falcon в состоянии доставить на низкую опорную орбиту (НОО) грузы в диапазоне 10,4-32 тонн и на геопереходную орбиту (ГПО) в диапазоне 4,7-19,5 тонн. Стоимость запуска зависит от массы и объема полезной нагрузки (для ракеты «Фалкон 9» эти значения составляют 10 и 4,7 т соответственно). Контейнер полезной нагрузки имеет размеры в диапазоне 3,6-5,2 метра. Ракета Falcon 9 может использоваться также для запуска в космос коммерческого пилотируемого космического аппарата (ПКА) Dragon и его грузового аналога, предназначенного для доставки грузов на МКС. Данные корабли также разработаны компанией SpaceX.

Базовая версия ракеты-носителя состоит из 2-х ступеней. Первая ступень ракеты использует 9 ЖРД Мерлин 1C, а вторая ступень — 1 ЖРД Мерлин Вакуум, который является модификацией того же двигателя, адаптированного для работы в вакууме. Точно также, как и ракета-носитель Falcon 1, последовательность запуска ракеты Falcon 9 предполагает наличие возможности остановки процесса запуска в случае обнаружения проблем с системами и двигателями ракеты перед стартом. Если обнаружены какие-либо неисправности, процесс запуска прерывается и происходит откачка окислителя и топлива из ракеты. Благодаря этому для обеих ступеней ракеты-носителя предусмотрена возможность их повторного применения и проведения полноценных стендовых испытаний перед полетом в космос.

Еще одним ударом по российской космонавтике может стать отказ американцев от доставки астронавтов с помощью российского космического корабля «Союз». По подсчетам специалистов, каждое место для астронавта на борту российского корабля обходится американскому бюджету в 65 млн. долларов. Поэтому американское космическое агентство рассчитывает к 2017 году полностью отказаться от услуг «Роскосмоса». Предполагается, что к этой дате частные космические корабли будут доставлять в космос не только полезные грузы, но и астронавтов. На примете уже есть корабли Dragon и Cygnus. При этом еще 2 космических аппарата готовят компании Boeing и Sierra Nevada.

Ракета-носитель «Протон-М»

Российская ракета-носитель «Протон-М» является модернизированной версией ракеты-носителя «Протон-К», она отличается лучшими эксплуатационными, энергомассовыми и экологическими характеристиками. Первый запуск данной ракеты с разгонным блоком «Бриз-М» состоялся 7 апреля 2001 года. «Протон-М» — это трехступенчатая ракета-носитель, масса которой составляет около 702 тонн. Использование в составе ракеты «Протон-М» увеличенных головных обтекателей, в том числе диаметром 5 метров, позволяет более чем в 2 раза увеличить объем для размещения на борту полезной нагрузки. Проведенное увеличение объема головного обтекателя ракеты позволяет, помимо всего прочего, применять на «Протоне-М» некоторые перспективные разгонные блоки.

Основная задача модернизации ракеты заключалась в замене ее СУ — системы управления, которая была разработана еще в 1960-е годы и морально устарела, в том числе и по элементной базе. В результате модернизации ракета «Протон-М» получила новую СУ, которая построена на базе БЦВК — бортового цифрового вычислительного комплекса. Главные элементы данной системы прошли предварительно летные испытания на других ракетах-носителях, которые уже успешно эксплуатировались. Использование новой системы управления позволило существенно улучшить технико-эксплуатационные показатели ракеты. К примеру, удалось добиться улучшения показателя расхода бортового запаса топлива за счет более полной его выработки.

Важной задачей, которая была реализована при проектированной данной ракеты, стало уменьшение площади полей, которые отводятся для падения отработавших первых ступеней ракеты-носителя. Стоит отметить, что для России, которая осуществляет запуски с арендованного у Казахстана космодрома, это очень актуальная проблема. Уменьшение площади полей падения отработавших первых ступеней ракеты было реализовано с помощью управляемого спуска ускорителя 1-й ступени на ограниченную в размерах площадку.

Стоит отметить, что сокращение размеров полей падения ступеней ракеты, помимо сокращения арендной платы, позволяет также упростить задачи по сбору и последующей утилизации остатков 1-й ступени ракеты-носителя. Помимо этого, элементы первой ступени ракеты падают на землю уже почти «чистыми» — циклограмма работы ЖРД первой ступени ракеты построена таким образом, что обеспечивает полную выработку компонентов из баков ракеты, что ведет к росту экологических показателей «Протона-М».

Помимо этого, использование в составе ракеты-носителя нового разгонного блока «Бриз-М», который работает на таких компонентах топлива как несимметричный диметилгидразин и азотный тетраксид, позволило улучшить показатель полезной нагрузки, которая может выводиться на геостационарную орбиту — до 3,7 т, а на геопереходную орбиту — более 6 тонн.

Источники информации
http://www.vesti.ru/doc.html? >http://www.federalspace.ru/465
http://ria.ru/space/20131204/981732999.html
http://ru.wikipedia.org/wiki/Falcon_9

Заметили ош Ы бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

источник

Состоявшийся на днях тестовый полет Falcon Heavy в очередной раз привлек всеобщее внимание к космическим полетам. Напомню, что испытательный запуск этой ракеты был произведен 6 февраля. FH потерял один из трех (центральный) ускорителей первой ступени, который должен был сесть на морскую платформу — два его двигателя не включились из-за нехватки жидкости для зажигания топлива. Вначале сообщалось, что FH промахнулся мимо намеченной траектории (которая летом этого года пересекает орбиту Марса) и отправилась к поясу астероидов, но впоследствии эта информация была опровергнута кем-то из астрономов.

Если принимать во внимание, что при взлете работали 27 двигателей, то первый полет FH прошел более чем успешно. Для сравнения советская сверх-тяжелая ракета Н-1, чья первая ступень была оснащена 30 двигателями, падала на всех четырех испытаниях через несколько минут полета — отказывали двигатели. Причем имеется любопытное свидетельство Григория Сониса, начальника филиала «ЦСКБ-Прогресс». По его словам, заместитель министра общего машиностроения СССР, отвечавший за выпуск ракетной техники, В.Я. Литвинов, после первой неудачи обнимал конструкторов и говорил «Всё очень хорошо, она не взорвалась на старте!» (см. д/ф «Царь-ракета. Прерванный полет»).

Едва ли можно упрекнуть Илона Маска в том, что вместо многотонной научно-исследовательской станции он отправил к Марсу свой старенький родстер весом чуть больше тонны. Во-первых, шансы на удачный взлет ракеты были невелики. Если гиганты вроде американского Сатурна-5 или советской Энергии стоили намного дороже своих грузов, то цена FH относительно невелика. Во-вторых, прежде всего надо было убедиться в синхронной работе 27 двигателей первой ступени — большая нагрузка могла стать причиной отдельной проблемы, и в случае аварии определить её причину было бы сложнее. Наконец в-третьих, первый электромобиль «родственной» SpaceX компании, Tesla, стал запоминающимся зрелищем и сильным рекламным ходом.

Но чтобы по достоинству оценить достижения SpaceX, прежде всего следует выяснить — в какую цену обходятся её запуски? В конце концов, смысл многоразовых ракет заключается именно в их низкой стоимости относительно одноразовых, в самой отправке в космос больших грузов нет ничего нового. Более того, в этом отношении Saturn V, на котором американцы летали на Луну (как бы лунные конспирологи не утверждали обратное), намного превосходит FH.

Gadgets News попробует разобраться в этом вопросе и выяснить стоимость космических полетов молодого американского стартапа, дерзнувшего бросить вызов ULA (альянсу Lockheed Martin и Boeing, двух гигантов американской ракетной индустрии), и его конкурентов. В широком смысле вопрос о стоимости ракетных запусков является историческим. Вопреки доводам вышеупомянутых лунных конспирологов и заявлениям о деградации ракетной отрасли, пилотируемые полеты американской Saturn V на Луну прекратились по причине их огромной стоимости, оправданной лишь в годы космической гонки между СССР и США. По той же причине была свернута лунная программа СССР, хотя от пилотируемых полетов на Луну с высадкой человека нашу страну возможно отделяли один-два дополнительных испытания H-1. По экономическим же причинам были прекращены и полеты многоразовых гигантов, американской Space Shuttle и советской Энергия — Буран.

В этом смысле 76-летняя (если считать от первого запуска немецкой Фау-2) история ракетостроения напоминает тысячелетнюю историю строительства египетских пирамид. Самая известная и крупная среди них, пирамида Хеопса, датируется 26 веком до н.э., изначально имела высоту 147 метров и была сложена из 1.65 млн каменных блоков средним весом 2.5 тонны каждый — и при этом является одной из самых древних в истории человечества. А одна из самых поздних египетских пирамид была сооружена в 19 веке до н.э. из необожжённого кирпича, а её высота всего 20 метров. Причины всё те же — нехватка средств и, возможно, перемены в идеологии. Высоту пирамиды Хеопса человеческие сооружения достигли и превзошли лишь в позднее средневековье, спустя четыре тысячи лет, причем это тоже были религиозные сооружения, соборы. Это наглядная демонстрация того как технологии и ресурсы по идеологическим соображениям (будь то вера в загробную жизнь или государственный престиж) направляются на проекты, к которым прагматично настроенные потомки утрачивают интерес (о трудностях выбора см. материал Gadgets News На публикацию «Технологии зашли в тупик в 1970-х»).

Прежде чем рассчитать стоимость орбитальных полетов Falcon Heavy и других современных ракет, нужно сперва разобраться с максимальной массой полезной нагрузки, т.е. груза (например, спутника), который доставляется на орбиту Земли.

В сообщениях СМИ часто подчеркивалась возможности доставки ракетой FH на низкую околоземную орбиту (НОО) 63.8 тонн груза, что позволяет включить её в класс тяжелых ракет, которые не запускались последние три десятка лет. Однако следует иметь в виду, что в своих рекламных проспектах SpaceX приводит те значения максимальной полезной нагрузки, при которых первая ступень заправляется «в один конец». За счет снижения веса топлива можно увеличить массу полезного груза — но и лишиться первой ступени, что никак не вписывается в концепцию многоразовых ракет, продвигаемую SpaceX. Как в свое время написал в Твиттере Илон Маск, многоразовый запуск снижает массу полезной нагрузки [Falcon 9] на 30-40%. Цифры, приведенные на презентации Big Falcon Rocket, этой оценке более-менее соответствуют: максимальная масса полезной нагрузки для НОО при многоразовом использовании составляет около 15 т для Falcon 9 (при одноразовом — 22.8 т) и 30 т для FH (при одноразовом — 63.8 т).

Вопрос о стоимости запусков куда сложнее. Согласно докладу, составленному Счетной палатой США для Конгресса (август 2017), расценки запусков современных ракет на НОО выглядят так:

Согласно этой таблице, стоимость доставки груза на НОО ракетой Falcon 9 почти сравнялась с российским Протоном-М и составляет $2,864 за килограмм, что в несколько раз дешевле всех прочих вариантов. Но лично мне информация этого источника, при всей его авторитетности, внушает большие сомнения. Дело в том, что стоимость запусков ($62 млн для Falcon 9 и $90 млн для FH) на сайте SpaceX приводится для многоразовой опции (и соответственно меньшей массы полезного груза). В пользу этого говорят два аргумента:

1. На сайте SpaceX под ценами указана масса груза, которая меньше максимально возможного значения. Это значит, что она приведена для многоразового запуска, при котором сохраняется первая ступень;

2. Как на днях написал в Твиттере Илон Маск, стоимость одноразового полета FH составляет $150 млн. Соответственно $90 млн. — это цена за полет (на НОО) в многоразовой опции, с возвратом первой ступени. А масса полезной нагрузки для неё, как мы знаем из пресс-конференции (см. иллюстрацию сверху), составляет 30 тонн. Если пренебречь стоимостью топлива, то стоимость первой ступени FH (включающей в себя три ускорителя) составляет таким образом $60 млн — по $20 млн на ускоритель.

Соответственно из расчета $62 млн и 15 т (в многоразовой опции), стоимость запуска Falcon 9 обойдется заказчику не в $2,864, а $4,133 — на 44% дороже (и на 46% дороже Протона-М).


Через неделю после запуска Falcon Heavy Илон Маск написал в Твиттере, что с потерей центрального ускорителя первой ступени (но приземлением двух боковых) масса полезной нагрузки по сравнению с максимальной (когда теряются все три ускорителя) снижается на 10%, а цена такого запуска «слегка превышает цену одноразового запуска Falcon 9 и составляет около $95 млн». Таким образом, для ГПО (геопереходной орбиты) получается следующий расклад:

Читайте также:  Чем полезна печеная картошка с кожурой
Ракета Falcon Heavy Falcon 9
Цена запуска с потерей центрального и боковых ускорителей $150 млн
Масса полезного груза 26.7 т
Цена запуска на кг $5,618
Цена запуска с потерей только центрального ускорителя $95 млн $95 млн
Масса полезного груза 24.03 т 8.3 т
Цена запуска на кг $3,953 $11,446
Цена запуска с сохранением всех ускорителей $90 млн $62 млн
Масса полезного груза 8 т 5.5 т
Цена запуска на кг $11,250 $11,273

Исходя из этих данных сохранение центрального ускорителя становится мало эффективным — если им пожертвовать, то стоимость отправки груза на ГПО снижается до $3,953 за килограмм. На втором месте по эффективности — потеря всех трех ускорителей ($5,618), и лишь на третьем, с большим отрывом — полностью многоразовая концепция ($11,250). При условии, конечно, что названные Маском цены касаются именно ГПО, для которой приводятся данные на сайте SpaceX . Вполне возможно что нет, поскольку эти цифры выглядят довольно сомнительно. Получается, что центральный ускоритель первой ступени FH оценивается Маском в $5 млн, а боковые — по $27.5 млн каждый. При этом ускоритель первой ступени Falcon 9, который ничем принципиально не отличается от центрального ускорителя FH ($5 млн), стоит уже $33 млн.

В таблице ниже я привожу свою версию стоимости запуска Falcon 9, FH и других известных ракет, на геопереходную орбиту (ГПО):

Ракета Falcon Heavy Falcon 9 Atlas V Delta IV Heavy Протон-М
Двигатели первой ступени 3 × 9 × Merlin 1D 9 × Merlin 1D 1 × РД-180 3 × 1 × RS-68 6 × РД-275
Масса полезного груза (одноразовый запуск) 26.7 т 8.3 т 6.7 т 14.2 т 6.6 т
Масса полезного груза (многоразовый запуск) 8 т 5.5 т
Общая цена запуска $90 млн $62 млн $173 млн 1 $350 млн 2 $65 млн
Цена запуска на кг $11,250 $11,273 $25,821 $24,648 $9,848

1 Согласно «конструктору» ULA, с помощью которого можно рассчитать стоимость запуска. Максимальное значение полезной нагрузки составляет 6,695 кг (при вводе более высокого значения оно автоматически корректируется).

2 Согласно президенту ULA Тори Бруно, который поправил Илона Маска. Тот заявил, что запуски Delta IV Heavy стоят $400 млн. Впрочем Маск возможно всего лишь воспользовался данными из упомянутого выше доклада Счетной палаты США.

Любопытно, что в случае отправки груза на ГПО разрыв между Falcon 9 с FH и российским Протоном-М уже не такой значительный — 14%.

Разумеется цифры в таблице носят приблизительный и достаточно условный характер, поскольку цена запуска зависит от множества параметров. В их числе некоторые из Кеплеровых элементов (шести элементов орбиты, определяющих положение спутника в космическом пространстве), удаленность от экватора (благодаря более высокой окружной скорости космодрома, с экватора можно запустить на орбиту на 25-30% больше полезной нагрузки, чем с Байконура), всевозможные страховые опции (зависящие в частности от числа успешных запусков данной ракеты) и т.д.

И конечно же цена, по которой заказчику предлагается отправка груза на орбиту, необязательно превышает себестоимость этой отправки. Впрочем, рассчитать эту себестоимость тоже можно по-разному. На конференции, посвященной первому запуску Falcon Heavy, Илон Маск заявил, что затраты на ракету вероятно превысили полмиллиарда долларов. Очевидно, что эти расходы будут по частям окупаться прибылью от запусков. Если предположить, что с каждого запуска по цене в $90 млн. прибыль SpaceX составит, например, $20 млн, то чтобы окупить $600 млн. расходов на разработку, компании нужно получить заказы на меньшей мере 30 орбитальных полетов. Из расчета пяти запусков в год срок окупаемости FH составит шесть лет.

источник

Разработчик SpaceX
Статус Эксплуатируется
Первый полет 2010
Произведено пусков 32 (март 2017)

Falcon 9 (Фалькон 9) – семейство ракет-носителей среднего класса серии Falcon, разработанная в начале 2000-хх американской компанией SpaceX.

Компания SpaceX, принадлежащая знаменитому миллиардеру Силиконовой долины Илону Маску не смотря на свою известность, является довольно молодой — она вышла на рынок космических полетов только в 2002 году.

На начальном этапе, ее главной ставкой была легкая РН Falcon 1 –дешевая ракета ($7,9 млн. за запуск) могла при минимальном бюджете доставить около тонны груза в космос. Falcon 1 была простой двухступенчатой жидкостной ракетой, первая ступень которой оснащалась одним двигателем Merlin 1A, а вторая ступень одним двигателем Kerstel.

Ракета летала 5 раз, из которых 3 пуска оказались неудачными. SpaceX добились не плохих технологических результатов (учитывая, что опыта, практически, не было), но ошиблись с нишей рынка – оказалось, что спроса на грузы до 1 тонны почти нет и ракета была не востребована. В 2009 году пуски ракет Falcon 1 были завершены.

Однако, главный козырь SpaceX оставался – простой и дешевый, при этом – мощный и надежный двигатель Merlin 1, созданный компанией был в распоряжении и модернизировался. А для ракеты – двигатель – самая главная деталь.

Уже к концу первого десятилетия XXI века SpaceX готовилась заменить легкую Falcon 1 на более мощную Falcon 9, первая ступень которой оснащалась уже девятью двигателями Merlin (отсюда и номер в наименовании ракеты). В отличие от предшественника, Falcon 9 могла забросить на опорную орбиту до 9 тонн полезной нагрузки и, в этом уже могла конкурировать с «хозяевами» рынка космических пусков: ракетами Союз-2, Атлас-5 и Дельта-4.

Falcon 9 – двухступенчатая жидкостная ракета-носитель среднего класса.

Falcon 9 изначально создавалась с расчётом на повторное использование. На первую ступень ракеты-носителя установлено оборудование для её возврата и вертикального приземления на посадочную площадку или плавающую платформу Autonomous Spaceport Drone Ship (она так же получила более известное имя Of course I still love you — Конечно, я тебе по-прежнему люблю), с использованием собственных двигателей. Вторая ступень одноразовая. В декабре 2015 года после доставки на орбиту 11 спутников, первая ступень ракеты Falcon 9 FT впервые успешно вернулась на Землю.

Возвращение ступени осуществляется по следующей схеме:

Отделившись на высоте приблизительно 80 км при скорости около 3,4 км/с первая ступень осуществляет манёвр ухода от пламени второй ступени, затем по инерции продолжает движение приблизительно до высоты 140 км. При достижении пиковой высоты, осуществляется разворот, и производится короткое включение двигателя для задания направления к месту приземления. Длительность работы двигателя зависит от места приземления. В процессе подготовки к вхождению в атмосферу первая ступень снова совершает разворот и, на высоте около 70 км при скорости около 1,3 км/с, осуществляет торможение путем включения трёх двигателей. Нижняя часть первой ступени и посадочные стойки выполнены с использованием термостойких материалов, позволяющих выдержать высокую температуру, создаваемую при входе в атмосферу. На высоте около 40 км двигатели выключаются, скорость сбрасывается до 250 м/с. Уже возле поверхности включается центральный двигатель и ступень замедляется до 2 м/с, обеспечивая мягкую посадку вертикально на выдвижные опоры.

Использование элементов многоразового использования (посадочные стойки и запас топлива) может уменьшить максимальную полезную нагрузку ракеты-носителя на 15–30 % в зависимости от места посадки и скорости Falcon 9 в момент отделения первой ступени.

Первая ступень ракеты построена по стандартной для ракетостроения схеме: двигательный блок, над которым снизу вверх расположены топливный бак и бак окислителя. Оба бака алюминиево-литиевые. В качестве топлива применяется керосин, в качестве окислителя – жидкий кислород.

Двигательный блок ракеты составлен из девяти жидкостных двигателей Merlin. В версии 1.1 двигательный блок был перестроен в сравнении в базовой версией 1.0. У версии 1.0 девять двигателей были выстроены в 3 ряда, создавая квадратную форму, у версии 1.1 8 двигателей выстроены по кругу, а девятый в центре.

Первая ступень соединяется с второй композитным промежуточным адаптером, скрывающим двигатель второй ступени.

Механизмы разделения полностью пневматические, в отличие от большинства ракет, использующих для подобных целей пиропатроны. Такой тип механизма позволяет обеспечить его дистанционное тестирование и контроль, повышая надежность процесса разделения ступеней.

Вторая ступень – фактически, уменьшенная версия первой. Идеология тотальной экономии для снижения стоимости ракеты, принятая в SpaceX, заставляет конструкторов идти на максимальную унификацию модулей. Вторая ступень использует те же материалы, инструменты и техпроцессы. Стенки баков для топлива и окислителя из сверхпрочного алюминий-литиевого сплава являются несущей конструкцией ступени. Также использует в качестве компонентов топлива керосин и жидкий кислород.

На второй ступени используется один жидкостный ракетный двигатель Merlin Vacuum – модификация базового двигателя для работы в космосе. Отличается значительно увеличенным соплом для оптимизации работы двигателя в вакууме. Двигатель может быть перезапущен многократно для доставки полезной нагрузки на различные рабочие орбиты.

Бортовые системы представлены комплексами авионики, которыми оснащаются обе ступени. Большая часть систем разрабатывается и производится в SpaceX, что позволяет снизить их стоимость

Каждый двигатель Merlin оснащён собственным контроллером, следящим за каждым параметром двигателя в течение всего времени работы. Ракета-носитель Falcon 9 способна успешно завершить миссию даже при аварийном выключении 2 из 9 двигателей первой ступени.

Обтекатель, выполненный из композитных материалов располагается на верхушке второй ступени и защищает содержащийся полезный груз от аэродинамических, термальных и акустических эффектов во время полёта в атмосфере. Состоит из двух половин и отделяется сразу же после выхода из атмосферы.

Модификации

Falcon 9 v1.0 — Первая версия ракеты-носителя, также известная как Block 1. Было осуществлено 5 запусков данной версии с 2010 по 2013 год. Использовала 9 двигателей Merlin 1C. Двигатели располагались рядно, по схеме 3 на 3. Номинальное время работы первой ступени — 170 с. Вторая ступень использовала 1 двигатель Merlin 1C Vacuum. Номинальное время работы второй ступени — 345 с.

Ракета была способна доставить на низкую околоземную орбиту до 9 тонн. Фактически, ракета использовалась только для запусков космического корабля Dragon на низкую опорную орбиту.

Во время запусков проводились тесты по повторному использованию обеих ступеней ракеты-носителя. Изначальная стратегия использования лёгкого термозащитного покрытия для ступеней и парашютной системы себя не оправдала, и была заменена на стратегию управляемого приземления с использованием собственных двигателей.

Использование версии 1.0 было прекращено в 2013 году с переходом на Falcon 9 v1.1.

Falcon 9 v1.1 – вторая версия ракеты, впервые запущенная в 2013 году.

Баки для топлива и окислителя, как первой, так и второй ступени ракеты-носителя Falcon 9 v1.1 были значительно удлинены по сравнению с предыдущей версией 1.0.

Первая ступень использует 9 двигателей Merlin 1D, с увеличенной тягой и удельным импульсом. Новый тип двигателя получил способность к дросселированию до 70%. Изменено расположение двигателей: вместо трёх рядов по три двигателя используется компоновка с центральным двигателем и расположением остальных по окружности. Номинальное время работы первой ступени — 180 с. Вторая ступень использует 1 двигатель Merlin 1D Vacuum. Номинальное время работы второй ступени — 375 с.

Заявленная масса выводимого груза на низкую опорную орбиту выросла до 13 тонн.

На версии 1.1 начались отработки возможностей посадки первой ступени. Версия с этой функцией получила индекс (R) – reusable – многократно используемый.

Видео запуска ракеты-носителя Falcon-9

Falcon 9 FT – Full Thrust – Полная тяга. Созданная в конце 2015 года новейшая версия ракеты. На 2017 год применяется только она.

  • модифицирована структура крепления двигателей;
  • посадочные стойки и первая ступень усилены, для соответствия возросшей массе ракеты;
  • изменён дизайн решетчатых рулей;
  • композитная структура между ступенями стала длиннее и крепче;
  • увеличена длина сопла двигателя второй ступени;
  • добавлен центральный толкатель для повышения надёжности и точности расстыковки ступеней ракеты-носителя.

Топливные баки верхней ступени увеличены на 10 %, за счёт чего общая длина ракеты-носителя увеличилась до 70 м.

Стартовая масса выросла до 541 тонны, за счёт увеличения вместимости топливных компонентов, что было достигнуто благодаря использованию переохлаждённого окислителя.

В новой версии ракеты-носителя применяются охлажденные компоненты топлива. Жидкий кислород будет охлаждаться с −183 °C до −207 °C, что позволит повысить плотность окислителя на 8–15 %. Керосин будет охлаждён с 21 °C до −7 °C, его плотность увеличится на 2,5 %. Повышенная плотность компонентов позволяет поместить большее количество топлива в топливные баки, что, в сумме с возросшей тягой двигателей, значительно увеличивает характеристики ракеты.

В новой версии используются модифицированные двигатели Merlin 1D, работающие на полной тяге (в предыдущей версии тяга двигателей была намеренно ограничена), что позволило значительно увеличить показатели тяги обеих ступеней ракеты-носителя.

Номинальное время работы первой ступени уменьшилось до 162 секунд. Время работы двигателя второй ступени увеличилось до 397 секунд.

Первый запуск версии FT состоялся 22 декабря 2015 года. Были успешно выведены на целевую орбиту 11 спутников, а также впервые состоялась успешная посадка первой ступени на посадочную площадку на мысе Канаверал.

Falcon Heavy — ракета-носитель тяжёлого класса Falcon Heavy, в отличие от Falcon 9, будет иметь дополнительную пару присоединенных сбоку ускорителей. Фактически, первая ступень Falcon 9 у нее играет роль универсального ракетного модуля. Ракета будет иметь возможность заброски до 53 тонн нагрузки на низкую опорную орбиту. При возвращении боковых ускорителей и центрального блока, грузоподъемность не превысит 32 т.

Falcon 9 активно применяется для доставки на орбиты разных высот правителственных и коммерческих грузов. Так же, в рамках договоренностей с NASA, SpaceX использует Falcon 9 и беспилотные корабли Dragon для доставки грузов на Международную Космическую Станцию. Стоимость вывода коммерческого спутника в космос ракетой Falcon 9 составляет порядка $60 млн. (2015 год).

Стартовые площадки

В настоящее время запуски Falcon 9 в космос были осуществлены или готовятся со следующих площадок:

  • Мыс Канаверал, космодром ВВС США площадка SLC-40.
  • Мыс Канаверал, Космический центр Кеннеди, площадка – LC-39A
  • База Ванденберг, площадка SLC-4-East.
  • Полигон McCregor в штате Техас используется для испытаний систем многоразового использования первых ступеней.
  • Космодром SpaceX в штате Техас. Находится на стадии строительства.

Для посадки возвращаемых первых ступеней SpaceX использует 2 площадки:

  • База ВВС США на мысе Канаверал — Посадочная зона 1.
  • База Ванденберг — стартовый комплекс SLC-4-West.
  • Морская платформа Autonomous Spaceport Drone Ship, располагающаяся в Атлантическом океане в точке оптимальной посадки ступени.

Планируется переоборудование данных стартовых комплексов, с сооружением до 5 площадок, размерами 60 на 60 метров, для управляемого приземления как первой ступени, так и боковых ускорителей для Falcon Heavy.

Первые тестовые попытки приземления первой ступени Falcon 9 были осуществлены на специально изготовленную плавающую платформу Autonomous Spaceport Drone Ship, которая является переоборудованной баржей.

30 марта 2017 года Falcon 9 совершила первый повторный запуск. В полете применялась первая ступень, один раз уже летавшая и приземлявшаяся на Землю (в 2016 году). Миссия признана успешной, спутник был выведен на заданную орбиту, а ступень вернулась на Землю уже второй раз.

Ступени ракет Falcon-9 на заводе SpaceX

источник

Источники:
  • http://politrussia.com/ekonomika/falkon-9-piar-na-873/
  • http://www.forbes.ru/tehnologii/361545-zvezdnye-voyny-mozhet-li-raketa-nositel-angara-stat-konkurentom-falcon-9
  • http://tass.ru/info/3262897
  • http://topwar.ru/37566-proton-m-zhdet-sereznaya-konkurenciya-s-amerikanskoy-raketoy-falcon-9.html
  • http://gadgets-news.ru/skolko-stoyat-orbitalnye-polety/
  • http://skyships.ru/?page_id=14341