Electron — двухступенчатая, частично многоразовая орбитальная ракета-носитель, разработанная Rocket Lab , американской аэрокосмической компанией со стопроцентным дочерним предприятием в Новой Зеландии. [14] [15] Electron обслуживает рынок коммерческих запусков малых спутников . [16] Это третья по количеству запусков малогабаритная ракета-носитель в истории. Ее двигатели Rutherford являются первыми двигателями с электронасосной подачей, которые приводятся в действие ракетой орбитального класса. [17] Electron часто запускают с помощью ударной ступени или космического корабля Photon компании Rocket Lab . Хотя ракета была спроектирована как одноразовая , Rocket Lab дважды возвращала первую ступень и работает над возможностью повторного использования ускорителя. [18] Ускоритель Flight 26 (F26) продемонстрировал первую попытку поимки вертолетом. Однако Rocket Lab отказалась от идеи поимки Electron.
В декабре 2016 года Electron завершил квалификационный полет . Первая ракета была запущена 25 мая 2017 года, [19] достигнув космоса, но не достигнув орбиты из-за сбоя в работе коммуникационного оборудования на Земле. [20] [21] Во время своего второго полета 21 января 2018 года Electron достиг орбиты и вывел на орбиту три спутника CubeSat . [22] Первый коммерческий запуск Electron и третий запуск в целом состоялся 11 ноября 2018 года. [23] С тех пор Electron успешно запускался 46 раз, еще 4 раза потерпел неудачу, всего было совершено 50 запусков.
Electron использует две ступени одинакового диаметра (1,2 м (3 фута 11 дюймов)), заполненные топливом RP-1 / LOX . Основной корпус ракеты изготовлен с использованием легкого углеродного композитного материала. [24]
Обе ступени используют ракетный двигатель Резерфорда , первый двигатель с электронасосным питанием для орбитальной ракеты. [17] Электрические насосы питаются от литий-полимерных батарей. Вторая ступень использует три батареи, которые «горячо заменяются», две из батарей сбрасываются после разрядки для сброса массы. [25] На первой ступени установлено девять двигателей Резерфорда, а на второй ступени — одна версия, оптимизированная для вакуума. [26] [27] [28] Двигатели первой ступени обеспечивают 162 кН (36 000 фунт- сил ) тяги, а вторая ступень обеспечивает 22 кН (4 900 фунт -сил ) тяги. Почти все детали двигателей напечатаны на 3D-принтере, чтобы сэкономить время и деньги в процессе производства. [17] [24]
Rocket Lab также разработала дополнительную третью ступень, известную как «ступень удара», предназначенную для закругления орбит своих спутниковых полезных нагрузок. Эта ступень также выводит спутники на более точную орбиту за меньшее время. Ступень удара Electron оснащена одним двигателем Curie , который способен выполнять несколько включений, использует неуказанное «зеленое» двухкомпонентное топливо и напечатана на 3D-принтере. Впервые она была использована во время второго полета Electron. [29] Ступень удара может перевозить до 150 кг (330 фунтов) полезной нагрузки. [30]
Rocket Lab также разработала производный космический корабль от стартовой ступени, Photon , который предназначен для использования в лунных и межпланетных миссиях. Photon будет способен доставлять небольшие полезные грузы весом до 30 кг (66 фунтов) на лунную орбиту. [31] [32]
Обтекатель полезной нагрузки Electron имеет длину 2,5 м (8 футов и 2,4 дюйма), диаметр 1,2 м (3 фута и 11,2 дюйма) и общую массу 44 кг (97 фунтов).
Изготовление углеродных композитных компонентов основной конструкции летательного аппарата традиционно требовало 400 часов, с большим количеством ручного труда в процессе. В конце 2019 года Rocket Lab запустила новую роботизированную производственную возможность для производства всех композитных деталей для Electron всего за 12 часов. Робот получил прозвище «Рози-робот» в честь персонажа сериала «Джетсоны» . Этот процесс позволяет изготавливать все конструкции из углеродного волокна, а также выполнять резку, сверление и шлифовку, чтобы детали были готовы к окончательной сборке. Цель компании по состоянию на ноябрь 2019 года — сократить общий цикл производства Electron до семи дней. [33] [34]
Производство двигателей Резерфорда широко использует аддитивное производство и имеет место с самых первых полетов Electron. Это позволяет масштабировать производство относительно простым способом, увеличивая количество и возможности 3D-принтеров. [33]
6 августа 2019 года Rocket Lab объявила о планах по восстановлению и повторному запуску первой ступени Electron, хотя внутренние планы были начаты еще в конце 2018 года. [35] Electron изначально не был разработан как многоразовая ракета-носитель , поскольку это малогабаритная ракета-носитель, но был разработан из-за более глубокого понимания производительности Electron на основе анализа предыдущих полетов с помощью датчиков на ракете. Кроме того, многоразовость была достигнута для удовлетворения требований запуска. [36] [37] Чтобы противодействовать снижению грузоподъемности, вызванному дополнительной массой оборудования для восстановления, ожидаются улучшения производительности Electron. [37]
Ранние этапы восстановления включали сбор данных и выживание при входе в атмосферу, также известном как «Стена». [35] [38] Следующий этап потребует успешного развертывания аэродинамического замедлителя или баллута для замедления ускорителя с последующим развертыванием парашюта , завершившимся приземлением в океане. После успешного приземления в океане ступень будет перемещена на корабль для ремонта и повторного полета. [39] Rocket Lab не опубликовала информацию об аэродинамическом замедлителе, который потребуется для замедления ускорителя после входа в атмосферу. [36] Поздние этапы повторного использования Electron будут включать использование парашюта и возврат в воздухе вертолетом. После успешного возврата в воздухе вертолет доставит Electron на корабль, который доставит ступень на место запуска для ремонта и запуска. [35] [40] Позже Rocket Lab отказалась от плана поймать ступень вертолетом и вместо этого будет использовать посадку в океан. Один восстановленный двигатель Rutherford прошел пять полноценных огневых испытаний и был объявлен готовым к повторному полету. [41] 40-я миссия Electron компании Rocket Lab успешно повторно использовала отремонтированный двигатель Rutherford с предыдущего полета. [42] [43]
Rocket Lab, исследуя возможность повторного использования, решила, что не будет заниматься восстановлением с помощью реактивной силы, как SpaceX . Вместо этого они будут использовать атмосферу для замедления ускорителя в так называемой технологии «аэротермического замедлителя». Точные используемые методы являются запатентованными, но могут включать сохранение правильной ориентации при повторном входе в атмосферу и другие технологии. [38] [44]
Первоначально Electron имел грузоподъемность 150–225 кг (331–496 фунтов) на солнечно-синхронной орбите высотой 500 км (310 миль) . [8] [45]
В погоне за возможностью повторного использования Rocket Lab внесла изменения в Electron. Полеты 6 и 7 («That's a Funny Looking Cactus» и «Make it Rain») имели приборы на первой ступени, необходимые для сбора данных, которые помогут в программе повторного полета. Полет 8 («Look Ma No Hands») имел Brutus, прибор, который собирал данные с первой ступени для изучения входа в атмосферу и был разработан, чтобы выжить при приводнении в океане. [35] [39]
Flight 10 («Running out of Fingers») имел блочное обновление первой ступени Electron, чтобы обеспечить первый управляемый вход в атмосферу первой ступени ускорителя. Обновления включали дополнительное оборудование для наведения и навигации; бортовые бортовые компьютеры; и телеметрию S-диапазона для сбора и прямой трансляции данных, собранных во время входа в атмосферу. Первая ступень также имела систему управления реакцией (RCS) для ориентации ускорителя. [46] [47] После разделения ступени первая ступень с использованием нового установленного оборудования перевернулась на 180°, чтобы подготовиться к входу в атмосферу. На протяжении всего входа в атмосферу ступень направлялась через атмосферу таким образом, чтобы она имела правильную ориентацию и угол атаки для основного теплового щита , чтобы защитить ускоритель от разрушения с помощью RCS и бортовых компьютеров. [38] [48] Ускоритель успешно пережил управляемый вход в атмосферу, несмотря на отсутствие на борту оборудования для торможения, и разрушительно приводнился в океане на скорости 900 км/ч (250 м/с; 560 миль/ч), как и планировалось, если бы вход в атмосферу был успешным. [38] [49] Rocket Lab не планировала возвращать ступень, а вместо этого хотела продемонстрировать способность к успешному повторному входу. [48] Полет 11 («Birds of a Feather») продемонстрировал аналогичный успех. [50] [51] Дальнейших испытаний по возвращению в атмосферу, подобных полетам 10 и 11, не ожидается. [52]
После полета 11 («Птицы одного полета») в середине февраля 2020 года были проведены испытания на малой высоте для проверки парашютов. В апреле 2020 года Rocket Lab поделилась успешной демонстрацией подъема в воздухе, проведенной в марте 2020 года. Испытательное изделие Electron было сброшено вертолетом и раскрыло свои парашюты. Вертолет, несущий длинную стрелу, зацепил стропу парашюта на высоте 1500 м (4900 футов), продемонстрировав успешное подъем. После захвата испытательное изделие было возвращено на землю. [52] [53]
Рейс 16 («Возврат отправителю») был первым, в ходе которого удалось вернуть первую ступень ускорителя, приземлившись в Тихом океане . [53] [54] Ракета также вывела тридцать полезных грузов на солнечно-синхронную орбиту , включая титановый имитатор массы в форме садового гнома «Гнома Чомпски» из видеоигры Half-Life 2. [ 55] [56]
В августе 2020 года Rocket Lab объявила об увеличении полезной нагрузки Electron до 225–300 кг (496–661 фунт). Увеличение грузоподъемности произошло в основном за счет усовершенствования аккумуляторов. Увеличенная грузоподъемность позволяет компенсировать массу, добавленную технологией восстановления. Кроме того, большую массу полезной нагрузки можно будет перевозить в межпланетных миссиях и других, когда Electron израсходуется. [31]
Rocket Lab также анонсировала несколько пользовательских обтекателей, включая расширенный обтекатель (стандартный 1,2x), обычный расширенный обтекатель, расширенный обтекатель и двухъярусный обтекатель. Стандартный обтекатель имеет полезный диаметр 1,07 м (3,51 фута), а расширенный обтекатель имеет диаметр 1,56 м (5,12 фута). [57] [58] [59] Миссия StriX-α для Synspective в декабре 2020 года использовала расширенный обтекатель. [60]
Rocket Lab разработала собственную систему AFTS для запусков из Новой Зеландии с декабря 2019 года [61] , но для первого запуска из США они использовали автономный блок завершения полета NASA. [62]
Electron предназначен для запуска полезной нагрузки массой 200–300 кг (440–660 фунтов) на солнечно-синхронную орбиту высотой 500 км (310 миль) , подходящую для CubeSats и других небольших полезных нагрузок . [11] В октябре 2018 года Rocket Lab открыла завод, достаточно большой, чтобы производить более 50 ракет в год, по данным компании. [63] Клиенты могут выбрать инкапсуляцию своего космического корабля в обтекатели полезной нагрузки, предоставляемые компанией, которые можно легко прикрепить к ракете незадолго до запуска. [64] Начальная цена доставки полезной нагрузки на орбиту составляет около 7,5 миллионов долларов США за запуск, что предлагает единственную специализированную услугу в этой ценовой категории. [6] [7]
Moon Express заключила контракт с Rocket Lab на запуск лунных посадочных модулей (заключено несколько контрактов на запуски, некоторые запланированы для операций Moon Express после GLXP) на Electron, чтобы побороться за премию Google Lunar X Prize (GLXP). [65] Ни один из претендентов не уложился в сроки подачи заявок, и конкурс был закрыт без победителя. [66] Некоторое время после закрытия GLXP запуски Moon Express Electron оставались запланированными, но до февраля 2020 года все запуски Moon Express с использованием Electron были отменены. [67]
В апреле 2023 года Rocket Lab анонсировала производный от Electron аппарат под названием HASTE ( Hypersonic Accelerator Suborbital Test Electron ), способный доставлять 700 кг по суборбитальной траектории. Среди клиентов — Dynetics, которая использует ракету для запуска испытательных аппаратов в рамках программы MACH-TB. [68] Первый запуск, DYNAMO-A, состоялся 18 июня 2023 года с пускового комплекса-2 (LP-0C) в Среднеатлантическом региональном космодроме . [69]
Ракета запускается с пускового комплекса Rocket Lab 1 на полуострове Махия , Новая Зеландия. [24] Удалённое и малонаселённое местоположение стартовой площадки призвано обеспечить высокую частоту запусков. [24] Ракета и стартовая площадка финансировались из частных источников, впервые все части операции по орбитальному запуску полностью управлялись частным сектором (другие частные космические компании арендуют стартовые площадки у государственных агентств или запускают только суборбитальные ракеты ). [24] [45]
В октябре 2018 года Rocket Lab выбрала Среднеатлантический региональный космодром (MARS) Virginia Space на базе Уоллопс , штат Вирджиния , в качестве своей будущей вторичной стартовой площадки в Соединенных Штатах, названной Rocket Lab Launch Complex 2. [ 70] Ожидается, что Launch Complex 2 (LC-2) будет обслуживать государственных заказчиков. [71]
Первый запуск с LC-2 состоялся 24 января 2023 года. Ракета Electron успешно вывела на орбиту 3 спутника. [72]
Кроме того, Космическое агентство Великобритании предоставляет компании Highlands and Islands Enterprise возможность разработать стартовую площадку Electron на полуострове А'Мхойн в Сазерленде , Шотландия. [73] Место будет называться космодромом Сазерленд . [74]
С мая 2017 года Electron совершил 54 полета, в общей сложности 50 из которых были успешными, а 4 — неудачными, включая 1 суборбитальный полет по программе HASTE. Первоначальный испытательный полет под названием «It's a Test» не удался из-за сбоя в работе коммуникационного оборудования на земле, но последующие миссии под названием «Still Testing», «It's Business Time» и «This One's For Pickering» доставили несколько небольших полезных грузов на низкую околоземную орбиту. [75] [76] В августе 2019 года миссия под названием «Look Ma, No Hands» успешно доставила четыре спутника на орбиту, [77] а в октябре 2019 года миссия под названием «As the Crow Flies» успешно стартовала с Māhia LC-1 , развернув небольшой спутник и его разгонную ступень на парковочной орбите высотой 400 км. [78] В июле 2020 года тринадцатый запуск ракеты Electron завершился неудачей с клиентской полезной нагрузкой на борту, что стало первой неудачей после первого полета. [79] В мае 2021 года двадцатый запуск также завершился неудачей. [80]
Да, нам потребовалось 100 миллионов долларов, чтобы выйти на орбиту, и я считаю, что это слишком много!
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )15/12 «Ночь совы» начинается [...] Спутниковый запуск StriX-α. Вы обязаны использовать расширенный кофе.