stringtranslate.com

Сокол 9 v1.0

Falcon 9 v1.0 был первым представителем семейства ракет-носителей Falcon 9 , разработанным и изготовленным SpaceX в Хоторне, Калифорния . Разработка ракеты -носителя средней грузоподъемности началась в 2005 году, а ее первый полет состоялся 4 июня 2010 года. Затем Falcon 9 v1.0 запустил четыре грузовых космических корабля Dragon : один в орбитальном испытательном полете , затем одну демонстрационную и две оперативные миссии по снабжению на Международную космическую станцию ​​в рамках контракта Commercial Resupply Services с NASA .

Двухступенчатый корабль был оснащен двигателями Merlin компании SpaceX , сжигающими жидкий кислород (LOX) и ракетный керосин ( RP-1 ). Если бы F9 V1.0 использовался для запуска полезных грузов, отличных от Dragon, на орбиту, он бы вывел 10 450 кг (23 040 фунтов) на низкую околоземную орбиту (LEO) и 4 540 кг (10 000 фунтов) на геостационарную переходную орбиту (GTO).

Ракета была снята с эксплуатации в 2013 году и заменена модернизированной Falcon 9 v1.1 , которая впервые поднялась в воздух в сентябре 2013 года. Из пяти запусков с 2010 по 2013 год все успешно доставили основную полезную нагрузку, хотя аномалия привела к потере одной вспомогательной полезной нагрузки.

Дизайн

Слева направо: Falcon 9 v1.0 , три конфигурации запуска Falcon 9 v1.1 , три конфигурации Falcon 9 v1.2 (Full Thrust) , три конфигурации Falcon 9 Block 5 и четыре конфигурации Falcon Heavy .

Первый этап

Первая ступень Falcon 9 v1.0 использовалась в первых пяти запусках Falcon 9 и приводилась в действие девятью ракетными двигателями SpaceX Merlin 1C, расположенными по схеме 3x3. Каждый из этих двигателей имел тягу на уровне моря 556 кН (125 000 фунтов силы) для общей тяги на старте около 5000 кН (1 100 000 фунтов силы). [3]

Стенки и купола бака Falcon 9 были изготовлены из алюминиево-литиевого сплава . SpaceX использует бак, полностью сваренный трением с перемешиванием , что является самой прочной и надежной технологией сварки из всех существующих. [3]

На первой ступени Falcon 9 v1.0 в качестве воспламенителя первой ступени использовалась пирофорная смесь триэтилалюминия - триэтилборана (TEA-TEB). [7]

Второй этап

Верхняя ступень была оснащена одним двигателем Merlin 1C, модифицированным для работы в вакууме , с коэффициентом расширения 117:1 и номинальным временем горения 345 секунд. Для дополнительной надежности перезапуска двигатель имеет двойные резервные пирофорные воспламенители (TEA-TEB). [3] Бак второй ступени Falcon 9 — это просто укороченная версия бака первой ступени, в нем используется большинство тех же инструментов, материалов и методов производства. Это экономит деньги при производстве транспортного средства. [3]

Промежуточная ступень Falcon 9 v1.0, которая соединяет верхнюю и нижнюю ступени для Falcon 9, представляет собой композитную конструкцию из углеродного волокна и алюминиевого сердечника. Многоразовые разделительные цанги и пневматическая толкающая система разделяют ступени. Система разделения ступеней имела двенадцать точек крепления (позже сокращенных до трех в пусковой установке v1.1). [8]

Контроль

SpaceX использует несколько избыточных бортовых компьютеров в отказоустойчивой конструкции . Каждый двигатель Merlin управляется тремя голосующими компьютерами, каждый из которых имеет два физических процессора, которые постоянно проверяют друг друга. Программное обеспечение работает на Linux и написано на C++ . Для гибкости вместо радиационно-устойчивых деталей используются коммерческие готовые детали и общесистемная «радиационно-устойчивая» конструкция . [9]

Четыре двигателя Draco должны были использоваться по крайней мере для второй версии второй ступени ракеты Falcon 9 v1.0 в качестве системы управления реакцией . [10] Неизвестно, летал ли Falcon 9 когда-либо с этими двигателями; вторая версия Falcon 9 v1.0 была заменена на Falcon 9 v1.1, в которой использовались азотные двигатели холодного газа . [11] Двигатели использовались для поддержания стабильного положения при отделении полезной нагрузки или, в качестве нестандартной услуги, также были разработаны для использования для раскрутки ступени и полезной нагрузки до максимальной скорости 5 оборотов в минуту (RPM), [10] хотя ни в одной из пяти выполненных миссий не было требований к полезной нагрузке для этой услуги.

История развития

Финансирование

В то время как SpaceX потратила собственные деньги на разработку своей первой ракеты-носителя Falcon 1 , разработка Falcon 9 была ускорена покупкой нескольких демонстрационных полетов NASA. Это началось с начальных инвестиций от программы Commercial Orbital Transportation Services (COTS) в 2006 году . [12] SpaceX была выбрана из более чем двадцати компаний, которые представили предложения COTS. [13] Без денег NASA разработка заняла бы больше времени, сказал Маск. [2]

Расходы на разработку Falcon 9 v1.0 составили приблизительно 300 миллионов долларов США , и NASA подтвердило эти расходы. Если бы некоторые из расходов на разработку Falcon 1 были включены, поскольку разработка F1 в какой-то степени способствовала Falcon 9, то общая сумма могла бы считаться высокой и составлять 390 миллионов долларов США . [14] [2]

NASA также оценило стоимость разработки Falcon 9 с использованием модели затрат NASA-Air Force Cost Model (NAFCOM) — традиционного подхода «издержки плюс контракт» для гражданских и военных космических закупок США — в 3,6 млрд долларов США на основе среды/культуры NASA или в 1,6 млрд долларов США с использованием более коммерческого подхода. [15] [14]

Производство

Топливный бак Falcon 9 на заводе SpaceX, 2008 г.

В декабре 2010 года производственная линия SpaceX производила один новый Falcon 9 (и космический корабль Dragon) каждые три месяца, а в 2012 году планировалось удвоить темпы производства до одного каждые шесть недель. [16]

История запусков

Версия Falcon 9 v1.0 запускалась пять раз, все они успешно выводили космический корабль Dragon на низкую околоземную орбиту, при этом три раза была осуществлена ​​стыковка с Международной космической станцией.

В ходе одной из этих миссий вторичная полезная нагрузка была выведена на более низкую орбиту, чем ожидалось, из-за отказа двигателя и ограничений безопасности, наложенных основной миссией МКС.

Возможность повторного использования

Конфигурации двигателей Falcon 9 v1.0 (слева) и v1.1 (справа)

SpaceX провела ограниченный набор летных испытаний по восстановлению после миссии на ранних запусках ракет Falcon, как Falcon 1 , так и Falcon 9. Первоначальный подход к проектированию на основе парашюта в конечном итоге оказался неудачным, и компания приняла новую методологию проектирования с возвратом с помощью тяги, которая использовала бы ракету Falcon 9 v1.1 для испытаний по восстановлению на орбите, но использовала бы ускорительный бак Falcon 9 v1.0 для испытаний полета на малой высоте и малой скорости в 2012–2013 годах.

С первых дней разработки Falcon 9 компания SpaceX выражала надежды, что обе ступени в конечном итоге будут многоразовыми . Первоначальный проект SpaceX для многоразового использования ступени включал добавление возможности легкой системы тепловой защиты (TPS) к ступени ускорителя и использование парашютного восстановления отделенной ступени. Однако ранние результаты испытаний оказались неудачными, [17] что привело к отказу от этого подхода и началу разработки новой конструкции.

В 2011 году SpaceX начала формальную и финансируемую программу разработки — программу разработки многоразовой системы запуска SpaceX — с целью проектирования многоразовых первой и второй ступеней с использованием реактивного возврата ступеней на стартовую площадку. Однако раннее внимание программы было сосредоточено только на возврате первой ступени. [18]

В качестве раннего компонента этой многолетней программы бак первой ступени Falcon 9 v1.0 длиной 32 метра (106 футов) использовался для создания и испытания прототипа испытательного аппарата Grasshopper , который совершил восемь успешных взлетов на малой высоте и вертикальных посадок в 2012–2013 годах, прежде чем аппарат был снят с эксплуатации.

Смотрите также

Ссылки

  1. ↑ Илон Маск (4 мая 2011 г.). «Почему США могут победить Китай: факты о расходах SpaceX». SpaceRef. Архивировано из оригинала 18 февраля 2015 г. Получено 9 июля 2017 г.
  2. ^ abc "Факты о расходах SpaceX". spacex.com. 4 мая 2011 г. Архивировано из оригинала 28.03.2013.
  3. ^ abcdefgh "Falcon 9". SpaceX. 2012-11-16. Архивировано из оригинала 23 марта 2012 года . Получено 28 сентября 2013 года .
  4. ^ ab "SpaceX Falcon 9 Data Sheet". Отчет о космическом запуске . Архивировано из оригинала 10 сентября 2012 г. Получено 1 мая 2017 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  5. ^ "Подробные данные о миссии – Демонстрация первого полета Falcon-9 ELV". База данных набора миссий . NASA GSFC. Архивировано из оригинала 2011-10-16 . Получено 2010-05-26 .
  6. ^ "SpaceX Falcon 9 Upper Stage Engine Successfully Completes Full Mission Duration Firing" (пресс-релиз). SpaceX. 10 марта 2009 г. Архивировано из оригинала 6 марта 2012 г. Получено 28 ноября 2013 г.
  7. ↑ Стивен Кларк (2 июня 2010 г.). «Mission Status Center». SpaceflightNow . Получено 9 июля 2017 г.
  8. ↑ Айрин Клотц (6 сентября 2013 г.). «Маск говорит, что SpaceX «крайне параноидальная» компания, готовящаяся к дебюту Falcon 9 в Калифорнии». Космические новости . Получено 9 июля 2017 г.
  9. ↑ Эми Свитак (19 ноября 2012 г.). «Dragon's "Radiation-Tolerant" Design». Aviation Week . Архивировано из оригинала 23 июля 2015 г. Получено 9 июля 2017 г.
  10. ^ ab "Руководство пользователя полезной нагрузки ракеты-носителя Falcon 9, 2009" (PDF) . SpaceX. 2009. Архивировано из оригинала (PDF) 29-04-2011 . Получено 03-02-2010 .
  11. ^ "SpaceX Falcon 9 Data Sheet". Space Launch Report. 1 мая 2017 г. Архивировано из оригинала 10 сентября 2012 г. Получено 9 июля 2017 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  12. ^ Алан Линденмойер (26 апреля 2010 г.). «Commercial Space Committee of the NASA Advisory Council» (PDF) . NASA. Архивировано из оригинала (PDF) 13 марта 2017 г. . Получено 9 июля 2017 г. .
  13. ↑ Алан Бойл (20 марта 2006 г.). «Частные предприятия соревнуются за обслуживание космической станции». MSNBC . Архивировано из оригинала 5 декабря 2013 г. Получено 9 июля 2017 г.
  14. ^ ab "Оценка коммерческого рынка для экипажных и грузовых систем" (PDF) . NASA. 27 апреля 2011 г. стр. 40. Архивировано из оригинала (PDF) 18 января 2019 г. . Получено 9 июля 2017 г. .
  15. ^ "Falcon 9 Launch Vehicle NAFCOM Cost Estimates" (PDF) . NASA. Август 2011 . Получено 9 июля 2017 .
  16. ↑ Дениз Чоу (8 декабря 2010 г.). «Вопросы и ответы с генеральным директором SpaceX Илоном Маском: Мастер частных космических драконов». Space.com . Получено 9 июля 2017 г.
  17. ↑ Крис Бергин (12 января 2009 г.). «Амбиции Маска: SpaceX нацелена на полностью многоразовый Falcon 9». NASASpaceFlight . Получено 9 июля 2017 г.
  18. ^ Рэнд Симберг (7 февраля 2012 г.). «Илон Маск о планах SpaceX по созданию многоразовых ракет». Popular Mechanics . Получено 9 июля 2017 г.