Masten Space Systems — стартап-компания по производству аэрокосмической продукции в Мохаве, штат Калифорния (ранее в Санта-Кларе, штат Калифорния ), которая разрабатывала линейку ракет с вертикальным взлетом и вертикальной посадкой (VTVL), изначально предназначенных для беспилотных исследовательских суборбитальных космических полетов , а в конечном итоге — для поддержки запусков роботизированных орбитальных космических аппаратов .
В 2020 году NASA заключило с Masten контракт на миссию по запуску лунного посадочного модуля; NASA должно было заплатить Masten 75,9 млн долларов США за то, чтобы Masten построил и запустил посадочный модуль под названием XL-1, который доставит полезные грузы NASA и других клиентов на южный полюс Луны. Masten Mission One должен был стать первым космическим полетом Masten; его запуск был запланирован на ноябрь 2023 года. [1]
Компания подала заявление о банкротстве в соответствии с Главой 11 в июле 2022 года [2] и позднее была приобретена Astrobotic Technology в сентябре 2022 года [3]. Ее веб-адрес «masten.aero» по-прежнему активен, и ее деятельность продолжается как «Отдел двигательных установок и испытаний Astrobotic».
Masten Space Systems — ракетная компания из Мохаве, штат Калифорния , которая разрабатывала линейку многоразовых космических аппаратов VTVL и соответствующее ракетное двигательное оборудование.
Masten Space Systems соревновалась в конкурсе NASA и Northrop Grumman Lunar Lander Challenge X Prize в 2009 году, завоевав второй приз первого уровня в размере 150 000 долларов США [4] [5] и первый приз второго уровня в размере 1 000 000 долларов США. [6] [7] 2 ноября 2009 года было объявлено, что Masten Space Systems заняла первое место в категории второго уровня, а Armadillo Aerospace заняла второе место. [8] [9]
Компания Masten Space Systems была выбрана для участия в лунной инициативе CATALYST NASA 30 апреля 2014 года. [ 10]
29 ноября 2018 года Мастен был принят на участие в программе NASA Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Мастен предложил NASA, чтобы Мастен разработал лунный посадочный модуль под названием XL-1 для доставки научной полезной нагрузки на Луну. NASA приняло это предложение для оценки, будет ли оно разработано или нет, как часть программы CLPS. Позднее NASA выберет, какие из заявок, сделанных на программу CLPS различными компаниями, имеющими право на участие в торгах по CLPS, агентство в конечном итоге профинансирует для разработки. [11]
8 апреля 2020 года было объявлено, что NASA выбрало заявку Masten на разработку CLPS. NASA заключило с Masten контракт на сумму 75,9 млн долларов на строительство, запуск, посадку и эксплуатацию их лунного модуля XL-1. Модуль должен был доставить полезную нагрузку от NASA и других клиентов на южный полюс Луны. Masten Mission One, первый посадочный модуль XL-1, был запланирован к запуску в ноябре 2023 года. [1]
Masten Space Systems подала заявление о банкротстве в соответствии с главой 11 28 июля 2022 года. [2] Активы компании были куплены за 4,5 млн долларов США компанией Astrobotic Technology 8 сентября 2022 года, которая продолжает эксплуатировать испытательные корабли компании. [3] [12]
Xombie (модель XA-0.1B) компании Masten выиграл второй приз в размере 150 000 долларов США в соревновании первого уровня Lunar Lander Challenge 7 октября 2009 года со средней точностью приземления 16 сантиметров (6,3 дюйма). [5]
Основной целью этих двух планеров была демонстрация стабильного, управляемого полета с использованием системы GN&C, разработанной в Masten. XA-0.1B изначально имел четыре двигателя с тягой 1000 фунтов силы (4 кН), но весной 2009 года был переделан для работы с одним двигателем с тягой 750 фунтов силы (3 кН). [13] К октябрю 2009 года регенеративно охлаждаемый ракетный двигатель на изопропиловом спирте и жидком кислороде работал с тягой около 900 фунтов силы (4 кН). [14]
XA-0.1B, получивший прозвище «Xombie», совершил первый полет без страховки 19 сентября 2009 года [15] и 7 октября 2009 года получил право на второй приз в размере 150 000 долларов США в рамках Lunar Lander Challenge Level One. [16]
В октябре 2016 года NASA сообщило об использовании Xombie для тестирования системы видения посадки (LVS) в рамках экспериментальных технологий автономного спуска и подъема с питанием от двигателя (ADAPT) для посадки миссии «Марс-2020» . [17]
По состоянию на 7 марта 2017 года [обновлять]Xombie совершил 224 полета. [18]
Xoie (модель XA-0.1E) компании Masten выиграл приз второго уровня в размере 1 000 000 долларов США в конкурсе Lunar Lander Challenge 30 октября 2009 года. Они обошли Armadillo Aerospace всего на 24 дюйма (610 мм) по общей точности приземления, при этом средняя точность двух приземлений в ходе полета туда и обратно составила около 7,5 дюймов (190 мм). [7] [19]
Xoie имел алюминиевую раму и был оснащен версией двигателя Masten с тягой 750 фунтов силы (3 кН), которая производила около 1000 фунтов силы (4 кН) тяги. «Xoie», как прозвали аппарат, прошел квалификацию для Lunar Lander Challenge второго уровня 30 октября 2009 года. [20]
Многоразовая ракета-носитель Xaero была ракетой с вертикальным взлетом и вертикальной посадкой (VTVL) [21] , которая разрабатывалась Masten в 2010–2011 годах. Она была предложена NASA в качестве потенциальной суборбитальной многоразовой ракеты-носителя (sRLV) для перевозки исследовательских полезных грузов в рамках программы NASA Flight Opportunities Program (первоначально известной как Commercial Reusable Suborbital Research/CRuSR program), проецируя высоту 30 километров (19 миль) в начальных полетах продолжительностью от пяти до шести минут, при этом неся исследовательскую полезную нагрузку весом 10 килограммов (22 фунта). [21] Она приводилась в движение ракетным двигателем Cyclops-AL-3 с усилием 1150 фунтов (5,1 кН), сжигающим изопропиловый спирт и жидкий кислород . [22] [23]
Первый испытательный аппарат Xaero совершил 110 испытательных полетов, прежде чем был разрушен в своем 111-м полете. Во время рекордного [24] полета 11 сентября 2012 года клапан двигателя застрял в открытом положении во время снижения, и это было обнаружено системой управления. Как и было задумано, сработала система прекращения полета , уничтожив аппарат до того, как он успел создать проблему безопасности дальности полета. [25] Заключительный испытательный полет был предназначен для испытания аппарата при более высоких ветровых нагрузках и высотах, с полетом на высоте одного километра и проверкой управления полетом на более высоких скоростях подъема и спуска перед возвращением в точную точку приземления. Подъем и начальная часть спуска были номинальными, до застревания дроссельной заслонки, что привело к прекращению полета до запланированной точной посадки. [24]
Xaero-B был продолжением Xaero, способным достигать высоты 6 километров (3,7 мили) с постоянно включенным двигателем. Xaero-B имел высоту от 15 до 16 футов, тогда как Xaero был высотой 12 футов. Xaero-B выполнил огневые испытания и испытательные полеты. [26] [27] Он должен был использоваться для большинства исследовательских полетов на начальных высотах от 20 километров (12 миль) до 30 километров (19 миль). [28] Аппарат в настоящее время снят с эксплуатации из-за повреждения во время испытательного полета в апреле 2017 года. Он совершил 75 полетов. [29]
Xodiac — ракета VTVL, представленная в 2016 году. [26] [30] [31] Она использовала топливо LOX / IPA с подачей под давлением и двигатель с регенеративным охлаждением . Полеты могли имитировать посадку на Луну или Марс. [32] Видео Xodiac, выполняющего испытания воздушного потока в полете. Tuft strings. [33]
Xogdor был транспортным средством VTVL, которое Masten планировал представить в 2023 году. Будучи шестым испытательным стендом VTVL, разработанным в Masten, Xogdor должен был улучшить работу, проделанную с Xodiac, и протестировать технологии спуска и посадки на скоростях до 447 миль в час (719 км/ч). [34]
Xeus (произносится как Зевс) был демонстратором лунного посадочного модуля с вертикальной посадкой и вертикальным взлетом. Xeus состоял из верхней ступени Centaur (от United Launch Alliance ) с главным двигателем RL-10 , к которому были добавлены четыре вертикальных двигателя Katana. По оценкам, серийный Xeus мог приземлиться на Луну с полезной нагрузкой до 14 тонн (пересмотрено до 10 тонн) при использовании одноразовой версии или 5 тонн полезной нагрузки при использовании многоразовой версии. [35]
Поврежденный Centaur на демонстраторе Xeus ограничил его полеты на Землю. Производственные версии должны были быть изготовлены без дефектов и сертифицированы для космических операций. Также могла потребоваться оценка человеком. United Launch Alliance , поставщик Centaur, называл Xeus аббревиатурой от eXperimental Enhanced Upper Stage . Более подробная информация о предлагаемой конструкции была приведена в статье «Experimental Enhanced Upper Stage (XEUS): An affordable large lander system» [36] .
Каждый из двигателей Katana, используемых на посадочном модуле Xeus, вероятно, развивал тягу в 3500 фунтов силы (16 кН) при выполнении горизонтальной посадки. [37] В декабре 2012 года Masten продемонстрировала свой полностью алюминиевый двигатель KA6A с регенеративным охлаждением и тягой в 2800 фунтов силы (12 кН). [38]
В этом видео был анонсирован Xeus, а также показан марсоход NASA Space Exploration Vehicle с двумя астронавтами в качестве возможной полезной нагрузки для XEUS. [35]
30 апреля 2014 года NASA объявило, что Masten Space Systems стала одной из трех компаний, выбранных для инициативы Lunar CATALYST . [10] NASA подписало нефинансируемое Соглашение о космическом акте (SAA) с Masten в сентябре 2014 года. Соглашение SAA действует до августа 2017 года, имеет 22 этапа и призывает к «сквозной демонстрации оборудования и программного обеспечения, которое позволит осуществить коммерческий спуск на Луну». [39]
В декабре 2015 года United Launch Alliance (ULA) планировали модернизировать основную часть XEUS с верхней ступени Centaur до усовершенствованной криогенной ступени (ACES), которую они разрабатывали, что значительно увеличило бы полезную нагрузку. [40] [41] Masten Space намеревалась внедрить опыт разработки семейства грузовых посадочных модулей XL в семейство посадочных модулей XEUS. [42]
В августе 2016 года президент и генеральный директор ULA заявил, что ULA намерена провести оценку Vulcan и ACES с помощью человека. [43]
XEUS был отменен в июле 2018 года. [44]
XL -1 был небольшим грузовым лунным модулем, который Мастен разрабатывал в рамках программы Lunar CATALYST (SAAM ID 18250). [10] [45] При использовании двигателя MXP-351 XL-1 был рассчитан на посадку 100 килограммов (220 фунтов) полезных грузов на поверхность Луны. [46]
По состоянию на август 2017 года Masten Space ожидала, что XL-1 будет иметь четыре основных двигателя, прототип которых был создан на XL-1T, и полную массу около 2400 килограммов (5300 фунтов). [47] [42]
11 октября 2016 года Masten Space опубликовала в Twitter видео, демонстрирующее испытательный запуск своей новой двухкомпонентной комбинации, которая внутри компании называется MXP-351. В ходе испытания использовался существующий двигатель с экспериментальным инжектором, первый «Machete», создающий тягу в 225 фунтов силы (1,00 кН). Продолжалась разработка их 3D-печатного лунного двигателя регенерации, который будет использовать MXP-351 для посадки на Луну. По состоянию на март 2017 года [обновлять]производилась версия Machete с тягой в 1000 фунтов силы (4,4 кН) для наземного испытательного стенда посадочного модуля, получившего название XL-1T. [46] [48] [49] [50]
В октябре 2017 года НАСА продлило соглашение Lunar CATALYST на 2 года. [51]
29 ноября 2018 года было объявлено, что Masten имеет право участвовать в торгах по контракту на коммерческие услуги по доставке лунной нагрузки (CLPS) от NASA . [11] Если предложение будет принято NASA для строительства, посадка на Луну состоится не ранее 2021 года. [52]
8 апреля 2020 года НАСА выбрало Мастена для доставки восьми полезных грузов — с девятью научными и технологическими приборами — на Южный полюс Луны в 2022 году с помощью посадочного модуля XL-1. Мастен также будет управлять полезными грузами, помогая заложить основу для экспедиций людей на поверхность Луны, которые начнутся в 2024 году. Полезные грузы, которые включали приборы для оценки состава лунной поверхности, тестирования технологий точной посадки и оценки радиации на Луне, доставлялись в рамках инициативы НАСА Commercial Lunar Payload Services (CLPS) в рамках программы агентства Artemis . Премия в размере 75,9 млн долларов США включала комплексные услуги по доставке инструментов, включая интеграцию полезной нагрузки, запуск с Земли, посадку на поверхность Луны и эксплуатацию в течение не менее 12 дней. Полезные грузы в основном были разработаны в ходе двух недавних заявок НАСА Provided Lunar Payloads (NPLP) и Lunar Surface Instrument and Technology Payloads (LSITP). [53]
26 августа 2020 года Мастен объявил, что первая миссия XL-1, Masten Mission One, будет запущена компанией SpaceX , хотя на тот момент не было публично известно, на какой ракете-носителе SpaceX она будет запущена. [54]
23 июня 2021 года Masten объявила, что запуск Masten Mission One отложен до ноября 2023 года из-за проблем, связанных с пандемией COVID-19 . [1]
XL -1T был демонстратором (T)errestrial технологий и процессов для XL-1 и XEUS. Использовался наземный летающий испытательный стенд, поскольку отсутствие доступа к лунным посадочным модулям после запуска сделало бы методологию разработки и испытаний Masten'а сложной и очень дорогой. Как и XL-1, XL-1T разрабатывался в партнерстве с NASA CATALYST (SAAM ID 18250). [47]
Ожидалось, что XL-1T будет иметь сухую массу 588,93 кг и мокрую массу 1270,68 кг, что меньше, чем у XL-1. Аппарат имел 4 основных двигателя Machete 4400 N, способных дросселировать от 25% до 100% (4:1). Топливо было MPX-351. Рыскание и тангаж контролировались дифференциальным дросселированием. Для управления креном имелось 4 двигателя ACS 22 N. [47]
Многие характеристики XL-1T были намеренно сделаны похожими на XL-1. Они включали многомоторную архитектуру, авионику, программное обеспечение, топливо, движение инерции, управление плесканием и инструменты проектирования миссий. [47]
Мастен получил контракт на 3 миллиона долларов США от DARPA на разработку экспериментального космического самолета XS-1 . [55] Проект был завершен, когда DARPA передало вторую фазу Boeing. [56]
В дополнение к своей линейке транспортных средств, Masten Space Systems предлагала свои собственные разработанные воспламенители и двигатели на коммерческой основе заинтересованным и квалифицированным сторонам. [57] Masten также заявляла о своем намерении на нескольких конференциях участвовать в проектах по совершенствованию технологий и проверке концепций.
Broadsword был ракетным двигателем на метане/жидком кислороде с тягой 25 000 фунтов силы (110 кН), который Masten Space Systems разрабатывала для правительства США. Передовые технологии производства позволили бы использовать двигатель для предоставления менее затратной услуги многоразового запуска для растущего рынка запуска CubeSat и smallsat. [58] На создание прототипа двигателя ушло 1,5 месяца, и он был изготовлен из алюминия. Двигатель состоял из 3 частей, которые были соединены болтами. [18] Двигатель использовал цикл расширения [60] и должен был производить 35 000 фунтов силы (160 кН) с расширением колокола в вакууме. [59]
Разработка демонстрационного образца технологии была завершена в сентябре 2016 года. Испытательная кампания по горячему пуску двигателя завершилась демонстрацией шести успешных запусков двигателя.
По состоянию на 2017 год [обновлять]для NASA в рамках программы Tipping Point разрабатывался второй экспериментальный блок, содержащий усовершенствования, с целью получения летной квалификации. [61] [ требуется обновление ]
Cutlass был ракетным двигателем на метане/жидком кислороде с усилием 25 000 фунтов силы (110 кН), который Masten Space Systems разрабатывала для правительства США. Изготовлен из алюминиевого сплава с использованием аддитивных технологий производства. [62] [64] Cutlass превратился в недорогой одноразовый двигатель верхней ступени, использующий цикл газогенератора. Грант на фазу 2 SBIR не был предоставлен, поэтому разработка была приостановлена. [63]
Двигатели класса Katana были разработаны для создания тяги до 4000 фунтов-силы (18 кН) и для регенеративного охлаждения . Они были разработаны для неограниченного времени работы и хорошей приемистости. [65] Видеозапись испытания полностью алюминиевого двигателя Katana KA6A Regen 2800 lbf с использованием LOX/IPA ( изопропиловый спирт ). [66]
Machete было названием семейства ракетных двигателей с дроссельной заслонкой, которые Masten Space Systems разрабатывала для того, чтобы их лунный модуль XL-1 мог приземлиться на Луну. Ракетные двигатели Machete сжигали нетоксичную хранимую гиперголическую комбинацию топлива MXP-351. Первый Machete имел экспериментальную конструкцию инжектора, которая использовалась для испытания MXP-351 в 2016 году, создавая тягу 225 фунтов-сил. По состоянию на март 2017 года [обновлять]Masten модифицировал конструкцию, чтобы сделать двигатели аддитивно изготовленными с регенеративно охлаждаемыми камерами тяги. Двигатели Machete были масштабированы для создания тяги 1000 фунтов для наземной испытательной версии, получившей название (XL-1T). [46]
MXP-351 было внутренним названием Masten Space для самовоспламеняющейся двухкомпонентной топливной комбинации, изобретенной для заправки ее малых лунных посадочных модулей. В отличие от традиционного двухкомпонентного топлива NTO/MMH , два химических вещества топлива в MXP-351 были безопаснее в обращении, поскольку они нетоксичны. Двухкомпонентное топливо также можно было хранить при комнатной температуре, в отличие от жидкого кислорода и жидкого водорода. Гиперголическая комбинация имела ISP 322 секунды. Срок хранения MXP-351 перед использованием проходил долгосрочные исследования, но, как ожидалось, составит несколько лет. Сокращение ограничений на эксплуатацию могло позволить сократить текущие эксплуатационные расходы. [49] [46] [67] [68] [69]
Masten Space при работе с MXP-351 использовала меры предосторожности, аналогичные тем, которые применялись для HTP ( High-Test Peroxide ). Они включали ношение защитной одежды от брызг и простого химического респиратора. [67] [70] Они утверждали, что разливы можно устранить, разбавив вещество водой и смыв его. [46]
Masten Space Systems должна была запустить лунную миссию под названием Masten Mission One или MM1 в ноябре 2023 года с использованием ракеты-носителя SpaceX Falcon 9 или Falcon Heavy . Она должна была иметь набор полезных нагрузок для NASA . [1]
В соревновании Level One компания Armadillo Aerospace ранее претендовала на приз за первое место в размере 350 000 долларов в 2008 году. Masten Space Systems получила право на оставшееся второе место 7 октября 2009 года со средней точностью приземления 16 см. В этом году других квалификационных полетов Level One не было, поэтому команда Masten получит приз за второе место в размере 150 000 долларов.
За несколько дней до окончания периода соревнований 2009 года Masten Space Systems из Мохаве, Калифорния, успешно выполнила требования второго уровня для Centennial Challenges - Lunar Lander Challenge и, показав лучшую среднюю точность посадки, выиграла приз за первое место в размере 1 000 000 долларов. Полеты были проведены на их аппарате "Xoie" (XA-0.1E) 30 октября в аэрокосмическом порту Мохаве. Armadillo Aerospace, многолетний лидер в усилиях по Lunar Lander Challenge, стала первой командой, получившей право на приз второго уровня, успешно выполнив полеты 12 сентября в Каддо-Миллс, Техас. Средняя точность приземления определяет, какие команды получат призы за первое и второе места. Средняя точность полетов Armadillo Aerospace составила 87 см, но команда Masten достигла точности 19 см, что вывело ее на первое место. Armadillo Aerospace получит приз за второе место в размере 500 000 долларов.
Оставив все на последнюю минуту, команда Masten Space Systems предприняла неожиданную попытку выиграть приз в $1 миллион после успешного полета своего лунного посадочного модуля на прошлой неделе. Команда управляла новым кораблем под названием Xoie, чтобы пройти квалификацию на уровень 2 Northrop Grumman Lunar Lander Challenge... более 1000 фунтов тяги... удалось совершить круговой полет со средней точностью посадки около 7,5 дюймов.