Galingiausia nuo 1973 metų

Rocket-falcon-heavy

Žingsnis link Marso

Vakar, 2018 metų vasario 6 dieną 22 valandos 45 minutės Lietuvos laiku, iš JAV Kenedžio kosmoso centro, starto aikštelės 39A pakilo nešančioji raketa Falcon Heavy. Startas buvo suplanuotas jau 2013 metais, tik vis atidėliojamas. Varoma 27 Merlin variklių, nešančioji raketa iškėlė SpaceX kompanijos įkūrėjo Elon Musk automobilį Tesla Roadster, kurio salone sėdi manekenas ir skamba 1969 metų David Bowie daina Space Oddity. Automobilis lekia link Marso orbitos ir galbūt po kurio laiko, jis bus nuleistas į Žemę kaip muziejinė relikvija.

Falcon-Heavy-LunchPad-SpaceflightnowIlgas starto momento laukimas

FalconHeavyDemoStarting20180206Startas

FalconHeavyflight

Skrendam… o daina buvo girdėti ?

Iki starto ir konstrukcija

Falcon Heavy startas buvo suplanuotas dar 2013 metais ir kaip ne kartą jau buvo, atidėtas daug kartų. Tai SpaceX kompanijai tapo vizitine kortelė: paskelbiama data, ji perkeliama, vėl perkeliama. Po kelių metų vėlavimo tai padaroma sėkmingai.

Falcon_9_construction

Tai tiesiog genialiai paprasta: sugalvoti ir nuleisti nešančiosios raketos pirmąją pakopą atgal, vėl ją panaudoti antram trečiam ir kitiems skrydžiams. O kam to reikia ? Pirmosios pakopos, kurioje yra kuro ir oksidatoriaus bakai su varikliais, kaina siekia apie 20 mln dolerių. Nešančiosios raketos pirmoji pakopa, po 162 sekundžių variklių darbo, krisdama nesudega atmosferoje, o gražiai manevruodama sugrįžta atgal į Žemėje esančią aikštelę. Nešančiosios raketos pirmąją pakopą galima vėl panaudoti.

IncredibleSpaceXFailCompilationShowsAlltheBestFalcon9CrashesSpaceX su grąžinimu atgal vargo porą metų, per tą laiką kompaniją konkurentai – Blue Origin – net aplenkė 

Falcon-9-S1-737-800-X-15

X-15 ir Boing 737 lėktuvai šalia pirmosios pakopos

LZ2-with-Falcon-Heavy-boosters-Elon-Musk

Šalia sėkmingai nusileidusios nešančiosios raketos

Rezultatas ir kaina

2017 metais SpaceX sėkmingai paleido 18 Falcon 9, o jau naudota pirmoji pakopa skrido 2 ir 3 kartus.

aerotitan

Apie titano aerodinaminius sparnelius E. Musk yra sakęs – brangūs ir lėtai gaminami

Falcon Heavy triguba Falcon 9: 2 šoninės pakopos sugrįžta į LZ-1 ir LZ-2 (Landing zone 1) aikšteles, esančias Kanaveralo iškyšulio Oro pajėgų bazėje.

Landing Zone-1 and Landing Zone-2Šoninės pakopos leidžiasi

LandinginOceanVidurinė raketa tūpia ant platformos “Of Course I Still Love You“ Atlante

Vidurinė raketa (mažokas kuro likutis sugrąžinimui) 480 km/val greičiu tėškėsi šalia platformos per 100 m, sudužo ir nuskendo. Nuolaužos sugadino 2 platformos variklius.

Kaip tai pavyko pasiekti, kad Falcon 9 į LEO iškelia 23 tonas už 62 mln dolerių, Falcon Heavy iškelia 63 tonas į LEO už 90 mln dolerių? SpaceX kompanijoje 2018 metų pradžioje dirba ~ 5000 žmonių. E. Musk susirinko būrį gerų inžinierių, kurie dirba kartu ir patobulinimai daromi vietoje – čia ir dabar.

Patikimumas ir tonos

FuelĮ starto aikštelę raketa atvežama vertikaliai ir pastatoma. Likus iki starto 85 minutėms užpilas kuras – žibalas (RP-1), likus 45 minutėms užpilamas oksidatorius – skystas deguonis (LOX)

2002 m. įkurtos SpaceX kompanijos tikslas paprastas: sukurti pigią nešančiąją raketą. Iš kur pigumas, kai Amazon parduos bet kokią pigią, Azijoje pagamintą prekę ?

SpaceX atliko nešančiųjų raketų rinkos analizę: nešančiąsias raketas, iškeliančias daugiau nei 5 tonų krovinį į LEO, gamina tik kelios valstybės ar organizacijos: JAV, Rusija, Europos Kosmoso Agentūra, Kinija, Japonija, Indija. Pasirinkimas yra pakankamas iš pirmo žvilgsnio. Apie nešančiąsias raketas, kurios paleistos kelis ar keliolika kartų nekalbėsime – jos nekonkurencingos. Tokia yra Kinijos Long March 5, kuri pirmą kartą startavo 2016 metais. Ji gali iškelti 25 tonas, tačiau startavo tik 2 kartus, 1 startas buvo nesėkmingas.

Supersunkiosios nešančiosios raketos

Kaip atskira grupė yra minėtina supersunkiosios nešančiosis raketos, galinčios iškelti į LEO virš 50 tonų krovinį. Iki SpaceX Falcon Heavy starto, tokias nešančiasias raketas turėjo tik 2 valstybės: JAV ir Sovietų Sąjunga. JAV turėjo Saturn V nešančiąją raketą ir Space Shuttle sistemą. Saturn V galėjusi iškelti 140 tonų, startavo 13 kartų, 1 nesėkmingas. Space Shuttle sistema galėjo iškelti 112 tonų (kartu su Shuttle) krovinį, startavo 135 kartus, 2 kartus nesėkmingai. Sovietų Sąjunga turėjo nešančiąją raketą N1 ir Energiją. N1 startavo 4 kartus nesėkmingai, teoriškai galėjo iškelti 90 tonų krovinį. Energija, galėjusi iškelti 100 tonų krovinį, startavo 2 kartus sėkmingai: vieną kartą iškelė palydovą Polius, kitą kartą iškelė Sovietų daugkartinį erdvėlaivį Buran į testinį skrydį apie Žemę.

JAV sunkiosios nešančiosios raketos

AtlasV Atlas V startas Delta_IV_Medium_Rocket_DSCSDelta IV iškelia palydovą. (U.S. Air Force photo by Carleton Bailie)

JAV turi Delta IV nešančiąją raketą, galinčią iškelti iki 28.8 tonų į žemą orbitą apie Žemę (LEO – Low Earth Orbit). Jos yra patikimos, kaina ~ 164 mln dolerių. Panašiai yra su Atlas V – keliamoji galia 20.5 t, kaina 109 mln dolerių. Nuo 1989 iki 2005 metų JAV naudojo Titan IVB, kurios 1 kg iškėlimo kaina buvo labai aukšta, o viename iš greitintuvų naudotas kuras Polybutadiene acrylonitrile (PBAN) yra labai toksiškas.

Rusijos sunkiosios nešančiosios raketos

ProtonM_in_Plesetck Proton-M ruošiamas startui iš Plesetsk kosmodromoSoyuz2.1aSoyuz 2.1 yra 1966 metų pirmą sykį startavusios nešančiosios raketos Soyuz modifikuota versija

Rusija gaminti „amžinąją“ nešančiąją raketą Proton M, kurios ir keliamoji galia ir kaina (į LEO – 23 tonos ir 70 mln dolerių) tinkamos, tik patikimumas 2015-2017 metais stipriai sumenko. Kita Rusijos nešančioji raketa Soyuz 2.1 (yra 3 variantai 2.1a, 2.1b ir 2.1v) iškelia 8.2 tonų už 80 mln dolerių.

ESA sunkiosios nešančiosios raketos

Ariane_5ES_with_ATV_4_on_its_way_to_ELA-3Ariane 5 ruošiama startui su ATV 4 erdvėlaiviu į Tarptautinę kosminę stotį

Europos Kosmoso Agentūra turi vienintelę nešančiąją raketą – Ariane 5. Ji į LEO iškelia 16-20 tonų už 165-200 mln dolerių kainą.

The_Launch_of_Long_March_3B_RocketStartuoja Long March 3B nešančioji raketa

Azijos sunkiosios nešančiosios raketos

Kinija nešančioji raketa Long March 3B kelia 11.5 tonų už 70 mln dolerių. Tik ar Kinija sutiktų JAV gaminti nešančiąsias raketas ? Atsakymas – ne.

A Japanese H-IIA rocket carrying the NASA-Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Global Precipitation Measurement (GPM) Core Observatory is seen as it rolls out to launch pad 1 of the Tanegashima Space Center, Thursday, Feb. 27, 2014, Tanegashima, Japan. Once launched, the GPM spacecraft will collect information that unifies data from an international network of existing and future satellites to map global rainfall and snowfall every three hours. Photo Credit: (NASA/Bill Ingalls) Japonijos nešančioji raketa H-IIAH-IIB_F2_launching_HTV2H-IIB 2011 metų sausio 22 dieną startuoja su Tarptautinės kosminės stoties moduliu HTV2. Nuotrauka Narito Masahiro

Japonija turi HII nešančiųjų raketų šeimą: H-IIA iškelia 10-15 tonų už 90 mln dolerių, H-IIB – 16.5 tonų už 112.5 mln dolerių.

Indija turi vienintelę 2 kartus sėkmingai startavusią GSLV Mark III, kuri iškelia 8 tonas už 46-62 mln dolerių. Indija labai puikiai dirba mažesnių krovinių komerciniame sektoriuje su PSLV nešančiąją raketą, kuri iškelia 3.8 tonų į LEO už 21-31 mln dolerių kainą.

Nešančiųjų raketų palyginimas

 

Pastabos: Duomenys – 2018 metų vasario mėn. Tonos į LEO ~ 260 km; kuras – beveik visos nešančiosios raketos naudoja skystą kurą. Kietas kuras naudojamas tik greitintuvuose. Skysto kuro variklius galima išjungti ir vėl įjungti, o tai įgalina kelių palydovų paleidimą vienu metu į skirtingų orbitų aukščius. Proton-M nešančiosios raketos kuras – nesimetrinis dimetilhidrazinas – (CH3)2N2H2  – yra ypač kenksmingas. Avarijos atveju stipriai užteršiamos didžiulės teritorijos.

Skrydžio detalės

Falcon_9_GTO_mision_detailsSkirtumas tarp GTO (geostacionarinė orbita apie Žemę) ir LEO (žema orbita apie Žemę, dažnai 260 km aukščio) yra antrosios pakopos darbo trukmė: jei krovinys leidžiamas į LEO – antroji pakopa darbą baigia 600 sekundę nuo pakilimo pradžios, jei į GTO – darbą baigia 1585 sekundę nuo pakilimo pradžios.

Falcon_9_sample_flight_timelinee_LEO-GTOFalcon 9 nešančiosios raketos laiko juosta GTO ir LEO misijoms

Turite mažą 22 tonų krovinį ir norite jį iškelti į orbitą apie Žemę ? Pasirašote kontraktą su SpaceX už 60 mln dolerių (plius draudimas kokie 120 mln dolerių) ir po 18 mėnesių ar daugiau Jūsų palydovas, o gal fortepijonas, suksis apie Žemę.