Испытания по посадке первой ступени ракеты Falcon 9 представляли собой серию летных испытаний с управляемым спуском, проведенных компанией SpaceX в период с 2013 по 2016 год. С 2017 года первая ступень ракеты Falcon 9 регулярно приземляется, если это позволяют эксплуатационные требования к запуску.
Целью программы было надежное выполнение контролируемого входа в атмосферу, спуска и посадки ( EDL ) первой ступени Falcon 9 в атмосферу Земли после того, как ступень завершит фазу разгона орбитального космического полета . Первые испытания были направлены на вертикальное приземление в океане с нулевой скоростью. Более поздние испытания пытались посадить ракету точно на автономный беспилотный корабль космодрома (баржа, заказанная SpaceX для обеспечения устойчивой поверхности посадки в море) или на Landing Zone 1 (LZ-1), бетонную площадку на мысе Канаверал . Первая наземная посадка на LZ-1 была успешной в декабре 2015 года, а первая посадка в море на беспилотный корабль в апреле 2016 года. Вторая приземлившаяся ступень, B1021 , была первой, которая снова полетела в марте 2017 года и была восстановлена во второй раз.
Первое испытание на посадку состоялось в сентябре 2013 года во время шестого полета Falcon 9 и первого запуска версии ракеты v1.1 . С 2013 по 2016 год было проведено шестнадцать испытательных полетов, шесть из которых завершились мягкой посадкой и восстановлением ускорителя:
С момента возвращения к полетам в январе 2017 года SpaceX перестала называть попытки посадки «экспериментальными», указывая на то, что они стали обычной процедурой (см. пресс-релизы Iridium-1 и CRS-10 2017 года по сравнению с CRS-9 и JCSAT-16 2016 года). По состоянию на 15 декабря 2017 года [обновлять]было выполнено 14 обычных посадок ( 100% успеха) и три миссии были запущены в одноразовой конфигурации, без попыток приземления.
Испытания спуска первой ступени были частью более масштабной программы разработки многоразовой пусковой системы SpaceX , которая включала в себя большое количество мероприятий по разработке новых технологий и более ранние испытательные полеты на низкой высоте на объекте SpaceX в Макгрегоре, штат Техас, в рамках подготовки к высотным высокоскоростным испытаниям фазы испытаний посадки программы. Общая цель программы заключается в частной разработке многоразовых ракет с использованием технологии вертикальной посадки , чтобы существенно снизить стоимость доступа в космос.
Традиционно первые ступени орбитальных ракет-носителей сбрасывались в океан после завершения подъема. Достижение планового восстановления и повторного использования ракет-носителей может существенно снизить стоимость доступа в космос. [1] [2] [3] [4]
С самого начала Илон Маск хотел, чтобы первая ступень ракет-носителей SpaceX была возвращаемой, и все запуски Falcon 1 и первые два запуска Falcon 9 имели парашюты. Однако ускорители сгорали при входе в атмосферу, еще до того, как парашюты раскрывались. [5] Это означало, что нужно было использовать другой подход. Экспериментальные прототипы были построены и запущены в эксплуатацию в 2012–2014 годах для проверки идеи реактивных посадок и получения опыта.
SpaceX впервые объявила в марте 2013 года, что она будет оснащать и оснащать последующие первые ступени Falcon 9 в качестве испытательных аппаратов с контролируемым спуском, способных замедляться с помощью реактивной силы до мягкого приземления на водную поверхность. Компания рассчитывала начать эти летные испытания в 2013 году, с попыткой вернуть аппарат на стартовую площадку для управляемой посадки не ранее середины 2014 года. [6]
В этом случае SpaceX выполнила свой первый испытательный полет с управляемым спуском в 2013 году, но продолжила испытания над водой вплоть до 2015 года. После анализа данных телеметрии с первого управляемого спуска в сентябре 2013 года SpaceX объявила, что большое количество новых технологий прошло их реальные испытательные цели, и что в сочетании с технологическими достижениями, достигнутыми в прототипе Grasshopper , они теперь готовы протестировать полный процесс EDL для восстановления первой ступени. Ракета «смогла успешно перейти из вакуума через гиперзвуковой , через сверхзвуковой , через трансзвуковой , зажечь двигатели на всем пути и управлять ступенью на всем пути через [атмосферу]». [7]
Это второе испытание EDL состоялось во время третьей миссии по доставке грузов для NASA в апреле 2014 года. SpaceX прикрепила посадочные опоры к первой ступени, замедлила ступень путем повторного входа в атмосферу и попыталась имитировать посадку на воду после отделения второй ступени, несущей капсулу Dragon на МКС. Первая ступень была достаточно замедлена, чтобы выполнить мягкую посадку над Атлантическим океаном. [8] [9] В феврале 2014 года SpaceX объявила, что намерена продолжить надводные испытания первой ступени до тех пор, пока не освоит точное управление транспортным средством от гиперзвуковой скорости до дозвуковых режимов. [9]
Последующие испытания, начавшиеся с миссии CRS-5 в январе 2015 года, пытались посадить первую ступень на автономный беспилотный корабль-космодром, размещенный у побережья Флориды или в Тихом океане в зависимости от места запуска. [10] Корабли использовались для шести попыток посадки, две из которых были успешными в апреле и мае 2016 года. Между тем, первая попытка приземлиться на твердую землю на мысе Канаверал состоялась 21 декабря 2015 года и оказалась успешной.
План испытаний Falcon 9 после миссии для самых ранних летных испытаний предусматривал, что первая ступень должна будет выполнить ретро-движение в верхних слоях атмосферы, чтобы замедлить ее и вывести на баллистическую траекторию спуска к целевому месту посадки, а затем второе включение в нижних слоях атмосферы, прежде чем первая ступень достигнет воды. [11] В марте 2013 года SpaceX объявила, что намерена провести такие испытания на ракетах-носителях Falcon 9 v1.1 и будет «продолжать проводить такие испытания, пока не сможет вернуться на стартовую площадку и совершить посадку с двигателем». Компания заявила, что ожидает нескольких неудач, прежде чем сможет успешно посадить ракету. [9] [12]
В подробной информации, раскрытой в лицензии на запуск Falcon 9 flight 6 для миссии CASSIOPE , SpaceX заявила, что первоначально запустит три из девяти двигателей Merlin 1D, чтобы замедлить горизонтальную скорость ракеты и начать попытку управляемого спуска. [11] Затем, незадолго до падения в океан, один двигатель будет повторно запущен в попытке снизить скорость, чтобы ступень можно было вернуть. По состоянию на сентябрь 2013 года [обновлять]SpaceX заявила, что эксперимент имел приблизительно десятипроцентный шанс на успех. [13]
SpaceX не проводила испытания управляемого спуска на всех полетах Falcon 9 v1.1, поскольку полезные нагрузки, направлявшиеся на геопосадку, не оставляли достаточного запаса топлива. [14] В сентябре 2013 года SpaceX объявила, что миссия CRS-3 в апреле 2014 года (четвертый полет Falcon 9 v1.1) [15] станет вторым испытанием профиля испытаний спуска. [1]
В то время как ранние испытания перезапускали двигатели только дважды, к четвертому летному испытанию в сентябре 2014 года SpaceX повторно запускала двигатели три раза, чтобы достичь своих целей испытаний EDL (хотя использовались только три из девяти двигателей): импульс обратного ускорения, импульс повторного входа и импульс посадки. Импульс обратного ускорения ограничивает перемещение вниз используемой ступени; импульс повторного входа (примерно с высоты 70 до 40 км (43–25 миль)) используется для управления профилем спуска и торможения на границе атмосферы ; а импульс посадки завершает торможение от конечной скорости до нуля на поверхности посадки. [16] [17]
Первое испытание на вход в атмосферу, спуск и приземление на поверхность океана состоялось 29 сентября 2013 года на Falcon 9, полет 6 , первый запуск ракеты Falcon 9, версия v1.1 . После трехминутной фазы разгона и отделения второй ступени с полезными нагрузками CASSIOPE и наноспутника , первая ступень ракеты была переориентирована назад, и три из девяти двигателей Merlin 1D были повторно включены на большой высоте, чтобы начать торможение и управляемую траекторию спуска к поверхности океана. Первая фаза испытания «прошла хорошо, и первая ступень благополучно вернулась в атмосферу». [18] Однако ступень начала крениться из-за аэродинамических сил во время спуска в атмосфере, и скорость крена превысила возможности системы управления ориентацией первой ступени (ACS), чтобы свести ее на нет . Топливо в баках «центрифугировалось» наружу из бака, и единственный двигатель, задействованный в маневре торможения на малой высоте, отключился. SpaceX удалось извлечь часть обломков первой ступени из океана. [1] [18] Компания не ожидала извлечь первую ступень в этом полете, [19] или в ходе первых нескольких испытаний с использованием активного спуска, как было предсказано в их заявлении в марте 2013 года. [6]
Этот первый экспериментальный спуск был признан успешным, достигнув существенных результатов испытаний и собрав инженерные данные, несмотря на потерю ступени в океане. [19] SpaceX испытала большое количество новых технологий в этом полете, и, объединив эти результаты с достижениями, достигнутыми на демонстрационном образце Grasshopper, компания посчитала, что у нее есть «все части головоломки». [7] [19] [20]
Второе испытание оборудования и программного обеспечения для управляемого спуска на первой ступени состоялось 8 апреля 2014 года [ 8] и стало первым успешным контролируемым мягким приземлением в океане первой ступени с жидкостным ракетным двигателем. [21] [22] Первая ступень впервые включала посадочные опоры, которые были выдвинуты для имитации посадки при приземлении, и в испытании использовались более мощные газообразные азотные управляющие двигатели для управления аэродинамическим вращением, которое произошло в первом испытательном полете. Первая ступень успешно приблизилась к поверхности воды без вращения и с нулевой вертикальной скоростью, как и было задумано. [9] [23]
Во время второго испытания первая ступень двигалась со скоростью 10 Маха (10 200 км/ч; 6340 миль/ч) [23] на высоте 80 километров (260 000 футов) [24] во время высотного разворота, после чего произошло зажигание трех из девяти основных двигателей для начального торможения и выхода на траекторию снижения. [3] «Первая ступень выполнила хороший повторный запуск и смогла стабилизироваться на пути вниз. ... [Посадка] в [Атлантическом] [океане] прошла успешно! ... Бортовые компьютеры продолжали передавать [данные телеметрии] в течение восьми секунд после достижения воды» и остановились только после того, как первая ступень перешла в горизонтальный режим. [25]
Основные модификации для второго испытательного полета с управляемым спуском первой ступени включали изменения как в импульсе входа в атмосферу, так и в импульсе посадки, а также добавление расширенных возможностей системы управления ориентацией (ACS). [26]
SpaceX прогнозировала низкую вероятность восстановления ступени после летных испытаний из-за сложности последовательности испытаний и большого количества шагов, которые необходимо было бы выполнить. [9] Компания осторожно обозначила все летные испытания как «эксперимент». [27] На пресс-конференции в Национальном пресс-клубе 25 апреля Илон Маск сказал, что первая ступень совершила мягкую посадку в океане, но из-за сильного волнения на море ступень была разрушена. [28] [29]
Третий испытательный полет возвращаемой первой ступени состоялся 14 июля 2014 года на Falcon 9, полет 10. В то время как предыдущий тест достиг целевой зоны приземления в нескольких сотнях километров от побережья Флориды, этот полет был нацелен на траекторию ускорения назад, которая попыталась бы приземлиться в океане гораздо ближе к побережью и ближе к первоначальному месту запуска на мысе Канаверал. После третьего испытательного полета с управляемым спуском SpaceX выразила уверенность в своей способности успешно приземлиться в будущем на « плавающую стартовую площадку или обратно на стартовую площадку и повторно запустить ракету без необходимого ремонта». [30]
После подъема первой ступени второй ступени и полезной нагрузки на ее орбитальной траектории SpaceX провела успешные летные испытания на отработанной первой ступени. Первая ступень успешно затормозила с гиперзвуковой скорости в верхних слоях атмосферы, совершила успешный вход в атмосферу , посадочный импульс и развертывание посадочных опор и приземлилась на поверхность океана. Первая ступень не была извлечена для анализа, поскольку целостность корпуса была нарушена либо при приземлении, либо при последующем «опрокидывании и ударе корпуса». [31] Результаты анализа после приземления показали, что целостность корпуса была потеряна, когда 46-метровая (150 футов)-высотная первая ступень упала горизонтально, как и планировалось, на поверхность океана после приземления. [30]
Четвертый испытательный полет возвращаемой первой ступени с запланированным приземлением в океане состоялся на Falcon 9, полет 13 , который был запущен 21 сентября 2014 года. [32] Первая ступень летела по профилю, приближающемуся к нулевой скорости на нулевой высоте, имитируя посадку на поверхность моря. [17] SpaceX не предприняла никаких попыток вернуть первую ступень, поскольку предыдущие испытания подтвердили, что первая ступень высотой с 14- этажный дом не выдержит опрокидывания в море. В ускорителе закончился жидкий кислород. [33]
Месяц спустя были опубликованы подробные данные инфракрасного датчика тепловидения и видео испытаний с контролируемым спуском. Данные были собраны NASA в рамках совместного соглашения со SpaceX в рамках исследований технологий ретро-движения с целью разработки новых подходов к входу в атмосферу Марса . Ключевой проблемой с двигательными технологиями является управление проблемами потока жидкости и управление ориентацией спускаемого аппарата во время сверхзвуковой фазы ретродвижения входа и торможения. Все фазы ночного летного испытания на первой ступени были успешно визуализированы, за исключением последнего импульса приземления, так как он произошел под облаками, где данные ИК-излучения не были видны. [17] Исследовательская группа особенно заинтересована в диапазоне высот 70–40 км (43–25 миль) «возвращающегося импульса» SpaceX в испытаниях входа в атмосферу Falcon 9, поскольку это «активный полет через режим ретро-движения, относящийся к Марсу», который моделирует условия входа и спуска на Марс. [16]
SpaceX планировала провести шестой испытательный полет с управляемым спуском и вторую [34] попытку посадки своего беспилотного корабля не ранее 11 февраля 2015 года. Посадка возвращающейся ракеты в море стала бы «потенциально историческим запуском и посадкой ракеты», поскольку такой подвиг «был неслыханным» пятью годами ранее. [34] [35] [36]
Согласно нормативным документам, поданным в 2014 году, SpaceX планировала провести шестой испытательный полет во время попытки запуска в конце января 2015 года . Однако после завершения пятого испытательного полета и с учетом некоторых повреждений, полученных беспилотным кораблем при неудачной посадке, было неясно, будет ли шестой тест все еще осуществим всего несколько недель спустя. [37] Эта проблема была решена в течение нескольких дней после возвращения корабля в Джексонвилл, и к 15 января SpaceX недвусмысленно заявила о своих планах попытаться посадить первую ступень после фазы разгона миссии Deep Space Climate Observatory . [36]
Однако, в заявлении SpaceX, беспилотный корабль находился в условиях, «когда волны достигали высоты трех этажей и разбивались о палубу». Кроме того, один из четырех двигателей, удерживающих баржу в постоянном положении, вышел из строя, что затруднило поддержание положения. По этим причинам в летных испытаниях после запуска баржа не участвовала, а вместо этого была предпринята попытка мягкого приземления на воду. [38]
Испытание прошло успешно, и первая ступень Falcon 9 приземлилась «ровно вертикально» с точностью до 10 метров от целевого местоположения в океане. [39]
Таким образом, это испытание стало пятым посадкой на поверхность океана и шестым в целом испытанием управляемого спуска первой ступени Falcon 9.
Полеты 46 и 48 были ускорителями во втором полете, которые не были восстановлены из-за того, что старая конструкция Block 3 была способна только на два полета. Вместо того, чтобы провести неконтролируемый спуск, SpaceX мягко посадила оба ускорителя на воду, чтобы проверить методы высокоэнергетической посадки без риска повреждения беспилотного корабля. [40] [41] Во время полета 48 ускоритель пережил посадку и остался целым после опрокидывания. Обсуждалось незапланированное восстановление, но ускоритель развалился до того, как его удалось попытаться осуществить. [42]
По состоянию на 28 января 2023 года [обновлять]компания SpaceX предприняла 178 попыток посадки первой ступени на твердую поверхность, 167 из которых были успешными (93,8%), причем 139 из 144 (96,5%) пришлось на версию Falcon 9 Block 5.
В июле 2014 года SpaceX объявила, что пятый и шестой испытательные полеты с управляемым спуском попытаются приземлиться на твердую поверхность, объединив уроки, полученные в ходе расширения диапазона высот первых четырех полетов с управляемым спуском над водой, с уроками испытаний F9R Dev1 на малых высотах в Техасе. [32] В то время «твердая поверхность» не была подробно описана, а позже выяснилось, что это была морская баржа, названная автономным беспилотным кораблем-космодромом .
Многие из целей испытаний были достигнуты с первой попытки, включая доставку ступени в определенное место плавучей платформы и сбор большого количества данных испытаний с первым использованием поверхностей управления ребрами решетки для более точного позиционирования при входе в атмосферу. Однако приземление на угол баржи было жестким , и большая часть корпуса ракеты упала в океан и затонула; SpaceX опубликовала короткий клип крушения. [43] Потребовалось еще четыре попытки, чтобы достичь первой посадки баржи в море на рейсе 23. [44] Между тем, посадка на землю прошла успешно с первой попытки на рейсе 20 21 декабря 2015 года. [45]
В октябре 2014 года SpaceX пояснила, что «твердая поверхность» будет плавучей платформой, построенной из баржи в Луизиане, и подтвердила, что они попытаются посадить первую ступень четырнадцатого полета Falcon 9 на платформу. [46] Для успешной посадки посадочные опоры ракеты шириной 18 м (60 футов) должны не только приземлиться в пределах палубы баржи шириной 52 м (170 футов), но также должны будут справиться с волнением океана и ошибками GPS . [47] В конце ноября SpaceX сообщила, что посадочная баржа будет способна работать автономно и не будет нуждаться в якоре или швартовке; [10] поэтому ее назвали автономным беспилотным кораблем космодрома . По состоянию на январь 2015 года [обновлять]было построено три таких корабля, два из которых были в рабочем состоянии. [48]
Этот пятый испытательный полет с контролируемым спуском ожидался специализированной прессой как историческая попытка возвращения ядра. [49] Впервые в орбитальной миссии он включал аэродинамические поверхности управления с решетчатыми ребрами , которые ранее были испытаны только во время испытания на малой высоте и малой скорости с прототипом транспортного средства F9R Dev1 в начале 2014 года. Добавление решетчатых ребристых крыльев с продолжением полномочий управления, полученных от подвески двигателей, как в предыдущих испытательных полетах, как предполагалось, должно было улучшить точность посадки до 10 м (33 фута), что в тысячу раз больше, чем в четырех предыдущих испытательных полетах, которые приземлялись в пределах 10 км (6,2 мили) от своих целевых координат. [50] Перед полетом SpaceX прогнозировала, что вероятность успеха с первой попытки составляла 50 процентов или меньше. [47]
Первый испытательный полет этого нового оборудования состоялся 10 января 2015 года в рамках миссии CRS-5 для NASA. Полет с контролируемым спуском начался примерно через три минуты после запуска, после отделения второй ступени, [49] когда первая ступень находилась на высоте около 80 км (50 миль) и двигалась со скоростью 10 Маха (10 000 км/ч; 6300 миль/ч). [51]
Веб-трансляция SpaceX показала, что произошло включение стартового и стартового двигателей для спускающейся первой ступени, и что спускающаяся ракета затем ушла «ниже горизонта», как и ожидалось, что исключило прямой телеметрический сигнал, так что попытка ретро-движения не была показана в прямом эфире. Вскоре после этого SpaceX опубликовала информацию о том, что ракета добралась до беспилотного корабля, как и планировалось, но «приземлилась жестко... Сам корабль в порядке. Часть вспомогательного оборудования на палубе необходимо будет заменить». [52] [53] [54] Позже Маск уточнил, что поверхности управления полетом ракеты исчерпали свой запас гидравлической жидкости до столкновения. [55] Маск опубликовал фотографии столкновения во время разговора с Джоном Кармаком в Twitter. Позже SpaceX опубликовала видео столкновения на Vine . [43]
Седьмой испытательный полет профиля управляемого спуска первой ступени состоялся 14 апреля 2015 года на Falcon 9, полет 17, который доставил CRS-6 на Международную космическую станцию . Это была вторая попытка SpaceX приземлиться на плавающую платформу. Первая ступень была оснащена решетчатыми килями и посадочными опорами для облегчения послемиссионных испытаний.
В раннем отчете Илона Маска говорилось, что первая ступень совершила жесткую посадку на беспилотный корабль. [56] Позже Маск пояснил, что двухкомпонентный клапан застрял, и поэтому система управления не смогла достаточно быстро отреагировать для успешной посадки. [57] 15 апреля SpaceX опубликовала видео конечной фазы спуска, посадки, опрокидывания и последовавшего за этим возгорания, когда ступень развалилась на палубе ASDS. [58]
Первая попытка посадки первой ступени Falcon 9 на наземную площадку вблизи места старта была предпринята во время полета 20 , первого полета версии Falcon 9 Full Thrust , вечером 21 декабря 2015 года. Посадка прошла успешно, и первая ступень была возвращена на место. [45] [59] Это был первый случай в истории , когда первая ступень ракеты вернулась на Землю после выполнения орбитальной миссии по запуску и достигла контролируемой вертикальной посадки .
SpaceX обратилась в Федеральное управление гражданской авиации (FAA) — регулирующий орган США — с просьбой провести восьмое испытание управляемого спуска ускорителя, завершившееся попыткой посадки на объекте Landing Zone 1 (ранее Launch Complex 13 ), который SpaceX недавно построила на базе ВВС на мысе Канаверал . [60] FAA разрешило SpaceX попытаться выполнить эту посадку, оценив, что она нанесет минимальный ущерб окружающей среде. [61] [62] Кроме того, NASA планировало закрыть дамбу NASA Causeway около места запуска и посадки и значительно увеличить размер зон отчуждения во время попытки запуска и посадки. [63] [64] [ требуется обновление ] Оба варианта попытки посадки на наземную площадку или на беспилотный корабль в море оставались открытыми до дня запуска. Окончательное решение о возвращении ускорителя на мыс Канаверал было принято на основе ряда факторов, включая погоду в потенциальных местах посадки. [ необходима цитата ]
Рейс 20 вылетел в 20:29 EST 21 декабря 2015 года (01:29 UTC 22 декабря 2015 года). Примерно через 9 минут и 45 секунд первая ступень вертикально приземлилась на площадку. [45] [59] [65]
SpaceX больше не запускала первую ступень Falcon 9 flight 20. [66] Вместо этого ракета была осмотрена и перемещена обратно на стартовую площадку в нескольких милях к северу для проведения статического огневого испытания. После горячего огневого испытания SpaceX подробно оценила транспортное средство, чтобы оценить возможности повторного полета конструкции ракеты-носителя после будущих посадок.
31 декабря SpaceX объявила, что на ступени не обнаружено никаких повреждений, и что она готова к повторному запуску. [67] [68] 15 января 2016 года SpaceX провела статические огневые испытания на восстановленном ускорителе и сообщила о хорошем общем результате, за исключением некоторых колебаний тяги в одном из внешних двигателей (двигатель 9). Илон Маск сообщил, что это могло быть связано с попаданием мусора. [69]
Этот ускоритель выставлен на обозрение возле штаб-квартиры SpaceX в Хоторне, Калифорния, с 20 августа 2016 года.
Flight 21 , последний запуск Falcon 9 v1.1 , нес полезную нагрузку Jason 3. В какой-то момент это была первая возможная возможность для попытки посадить первую ступень на землю, [70] но запуски были переупорядочены после потери Falcon 9 flight 19 в июне 2015 года. Jason-3 был успешно запущен 17 января 2016 года, и хотя первой ступени удалось замедлиться для мягкой посадки, цанга блокировки на одной из посадочных опор не защелкнулась правильно, что привело к падению ракеты и взрыву после приземления. [71] [72] Илон Маск отметил, что нарастание льда на цанге из-за условий запуска с высокой влажностью могло привести к отказу фиксатора. [73] [74]
4 марта 2016 года Falcon 9, полет 22, запустил тяжелый спутник связи SES-9 весом 5271 кг (11 620 фунтов) [75] [76] , самую большую полезную нагрузку ракеты, на данный момент нацеленную на высокоэнергетическую геосинхронную переходную орбиту (GTO). Следовательно, первая ступень Falcon 9 следовала по баллистической траектории после разделения и вошла в атмосферу на высокой скорости с очень небольшим количеством топлива, чтобы смягчить потенциальный аэродинамический ущерб.
Поэтому SpaceX не ожидала, что ее ускоритель Falcon 9 успешно посадится на морскую баржу Of Course I Still Love You , расположенную в Атлантическом океане. Илон Маск подтвердил в твиттере, что попытка посадки не удалась. [77] [78]
8 апреля 2016 года Falcon 9, полет 23, третий полет версии с полной тягой , доставил груз SpaceX CRS-8 на пути к Международной космической станции, в то время как первая ступень провела возвратный маневр и повторный вход в атмосферу над Атлантическим океаном. Через девять минут после старта ускоритель вертикально приземлился на беспилотный корабль Of Course I Still Love You , в 300 км (190 миль) от побережья Флориды, достигнув долгожданной вехи для программы развития повторного использования SpaceX . [44]
Эта ступень, серийный номер B1021 , была отремонтирована и снова запущена в марте 2017 года в рамках миссии SES-10 , что стало еще одной вехой в развитии многоразовых ракет.
6 мая 2016 года Falcon 9, полет 24, доставил спутник JCSAT-14 на геостационарную переходную орбиту (GTO), в то время как первая ступень провела повторный запуск в баллистических условиях без предварительного разгона. После контролируемого спуска через атмосферу, ускоритель выполнил короткий посадочный запуск, приближаясь к беспилотному кораблю Of Course I Still Love You , и успешно приземлился вертикально. Эта вторая посадка в море была сложнее предыдущей, поскольку ускоритель при отделении двигался со скоростью около 8350 км/ч (5190 миль/ч) по сравнению с 6650 км/ч (4130 миль/ч) при запуске CRS-8 на низкую околоземную орбиту . [79] Продолжая свои эксперименты по проверке пределов диапазона полета , SpaceX выбрала более короткий посадочный запуск с тремя двигателями вместо запусков с одним двигателем, которые использовались в более ранних попытках; Этот подход потребляет меньше топлива, оставляя ступень в свободном падении как можно дольше и замедляясь более резко, тем самым минимизируя количество энергии, затрачиваемой на противодействие гравитации. [80] Илон Маск указал, что эта первая ступень, возможно, больше не будет запущена в полет и вместо этого будет использоваться в качестве лидера жизни для наземных испытаний, чтобы подтвердить, что будущие ракеты первой ступени хороши. [81]
27 мая 2016 года ракета-носитель Falcon 9, полет 25, доставила THAICOM 8 на сверхсинхронную переходную орбиту; несмотря на высокую скорость входа в атмосферу, первая ступень снова успешно приземлилась на беспилотный корабль SpaceX. [82] При посадке произошло разрушение «ядра дробления» в одной из опор, что привело к заметному наклону ступени, когда она стояла на беспилотном корабле. [83]
15 июня 2016 года Falcon 9, полет 26, успешно доставил спутники Eutelsat 117W B [84] и ABS 2A [85] на геостационарную орбиту. Первая ступень провела повторный запуск и успешно развернула решетчатые стабилизаторы, прежде чем попытаться приземлиться на баржу. Посадка не удалась в последние моменты из-за низкой тяги одного из двигателей первой ступени, вызванной истощением запаса жидкого кислорода. Это привело к тому, что двигатели преждевременно отключились, когда первая ступень находилась прямо над палубой дрона, что привело к неудачной посадке. [86] [87]
Ранним утром 18 июля 2016 года после полета 27 ракеты Falcon 9 с космическим кораблем Dragon для миссии CRS-9 состоялась успешная посадка первой ступени в посадочной зоне 1 на мысе Канаверал . [88]
14 августа 2016 года Falcon 9, полет 28, успешно вывел японский телекоммуникационный спутник JCSAT-16 на геосинхронную переходную орбиту . Первая ступень вошла в атмосферу и вертикально приземлилась на беспилотный корабль Of Course I Still Love You , который находился в Атлантическом океане. [89]
SpaceX продолжила возвращать несколько первых ступеней как при посадке на землю, так и при посадке на море, чтобы прояснить процедуры, необходимые для повторного использования ракет-носителей. Компания надеялась начать предлагать уже летавшие ступени ракеты Falcon 9 в коммерческих целях к концу 2016 года, [90] [91], но первый повторно используемый ускоритель в конечном итоге взлетел 30 марта 2017 года с миссией SES-10 . Ускоритель показал себя хорошо и был восстановлен во второй раз.
В январе 2016 года Маск оценил вероятность успеха примерно в 70 процентов для попыток посадки в 2016 году, надеясь, что она вырастет до 90 процентов в 2017 году; он также предупредил, что компания ожидает «еще несколько RUD», имея в виду термин Rapid Unscheduled Disassembly , юмористический эвфемизм для уничтожения транспортного средства. [92] Прогноз Маска был близок к фактическим цифрам, поскольку пять из восьми запущенных ускорителей ( 63%) были восстановлены в 2016 году, а 14 из 14 ( 100%) в 2017 году. Три миссии GTO для тяжелых полезных нагрузок были запущены в одноразовой конфигурации, не оборудованной для посадки. Пять ускорителей были запущены во второй раз в 2017 году, что ознаменовало начало рутинного повторного использования ускорителей. В 2018 и 2019 годах более половины миссий были выполнены с использованием повторно использованных ускорителей, к 2021 году более 90% полетов будут осуществляться с использованием повторно использованных ускорителей с предыдущих полетов.
рассчитывает на более низкие затраты на запуск, чтобы увеличить спрос на услуги по запуску. Но Фоуст предупреждает, что эта стратегия сопряжена с риском. "Стоит отметить, - говорит он, - что многие нынешние клиенты услуг по запуску, включая операторов коммерческих спутников, не особенно чувствительны к цене, поэтому не рассчитывают на возможность повторного использования для снижения затрат". Это означает, что эти дополнительные запуски, а значит, и доход, могут поступать с рынков, которых еще не существует. "Многоразовая система с гораздо более низкими затратами на запуск может фактически привести к снижению дохода для этой компании, если только они не смогут значительно увеличить спрос", - говорит Фоуст. "Этот дополнительный спрос, вероятно, должен поступать с новых рынков, и коммерческие пилотируемые полеты в космос, возможно, являются самым крупным и известным примером".
Какова стратегия восстановления первой ступени? Маск: Первоначальный тест восстановления будет представлять собой посадку на воду. Первая ступень продолжит движение по баллистической дуге и выполнит снижение скорости, прежде чем войдет в атмосферу, чтобы смягчить удар. Прямо перед приводнением снова включит двигатель. Подчеркивает, что мы не ожидаем успеха в первых нескольких попытках. Надеюсь, в следующем году с большим опытом и данными мы сможем вернуть первую ступень на место запуска и выполнить двигательную посадку на землю с помощью ног. В. Определен ли полет для возвращения на место запуска первой ступени? Маск: Нет. Вероятно, это будет середина следующего года.
между NASA и SpaceX дает американскому космическому агентству ранний взгляд на то, что потребуется для посадки многотонных жилищ и складов для снабжения на Марсе людей-исследователей, а также предоставляет сложные инфракрасные (ИК) изображения, чтобы помочь космической компании разработать многоразовую ракету-носитель. После многочисленных попыток воздушные ИК-камеры слежения НАСА и ВМС США... запечатлели ракету SpaceX Falcon 9 в полете, когда ее первая ступень [упала] обратно на Землю вскоре после зажигания второй ступени, а затем была повторно запущена, чтобы опустить ступень к движущей силе «нулевой скорости, нулевой высоты» при приземлении на поверхность моря.
удалось снова войти в атмосферу, а не развалиться, как мы это обычно делаем, и спуститься до уровня моря.
успешная «мягкая посадка» ракеты Falcon 9 произошла в апреле этого года.
F9R Dev 1 17 апреля, длившийся менее 1 мин., был первым испытанием вертикальной посадки репрезентативной для производства возвращаемой первой ступени Falcon 9 v1.1, в то время как грузовой полет 18 апреля на МКС стал первой возможностью для SpaceX оценить конструкцию складных посадочных опор и модернизированных двигателей, которые управляют ступенью во время ее первоначального спуска.
На данный момент мы полностью уверены в том, что сможем успешно приземлиться на плавучую стартовую площадку или вернуться на стартовую площадку и повторно запустить ракету без необходимости ее восстановления.
Маск: "Вход первой ступени ракеты в атмосферу, посадочное горение и развертывание опор прошли хорошо, но корпус потерял целостность сразу после приводнения (т. е. бабах)... Необходим подробный анализ телеметрии ракеты, чтобы определить, произошло ли это из-за первоначального приводнения или последующего опрокидывания и удара корпуса".
{{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )В космос и обратно менее чем за девять минут? Привет, будущее.
то время как вторая ступень Falcon 9 продолжает движение по орбите с космическим кораблем Dragon, ее первая ступень выполнит серию маневров, которые, как надеется SpaceX, завершатся успешной посадкой на плавучую платформу у побережья Флориды. Демонстрация последовала за успешными испытаниями во время двух предыдущих запусков, когда первая ступень была направлена на контролируемую посадку на воду, однако ни в одной из предыдущих попыток ступень не удалось восстановить. ... Достижение точной посадки на плавучую платформу является важной вехой для SpaceX, поскольку они пытаются продемонстрировать запланированное возвращение первой ступени Falcon 9 обратно.
Ключевым усовершенствованием, позволяющим точно наводить Falcon 9 на цель вплоть до приземления, является добавление четырех гиперзвуковых решетчатых килей, размещенных в конфигурации X-wing вокруг корабля, убранных при подъеме и развернутых при входе в атмосферу для управления вектором подъемной силы ступени. Каждый киль движется независимо по крену, тангажу и рысканию, а в сочетании с подвеской двигателя позволит выполнить точную посадку — сначала на беспилотный корабль автономного космопорта, а затем на землю.
через 157 секунд после начала полета двигатели первой ступени выключаются, это событие известно как отключение основного двигателя, или MECO. В этот момент Falcon 9 находится на высоте 80 километров (50 миль), двигаясь со скоростью, в 10 раз превышающей скорость звука.
приземляется на беспилотный корабль, но цанга блокировки не защелкивается на одной из четырех ног, из-за чего он опрокидывается после приземления. Первопричиной могло стать нарастание льда из-за конденсации от сильного тумана при взлете.
Ранее предположив, что SpaceX хотела бы повторно запустить первую ступень Falcon 9 к концу года, Маск удивил почти всех, уверенно заявив, что временные рамки — конец мая или, что более реалистично, июнь. Более того, шансы на то, что это будет окупаемый запуск, были благоприятными.