SpaceX, Sakalai, Falcon – 2019 metų idejos, raketų startai
Sakalai kyla vėl
Įgyvendinus pakartotino naudojimo idėją, SpaceX Falcon raketiniai kompleksai (raketos) pirmauja pasaulyje atnaujinamumu ir taupumu. Pvz, Falcon 9 Block 5 startūno pirmosios pakopos atnaujinimu sutaupo 25 mln USD, atpigindamas startūną iki 61 ar net 43 mln USD. Gi Falcon Heavy taupo iki 77 mln USD (šoniniai greitintuvai po 25 mln ir centrinė pakopa 27 mln), tad atnaujintas startūnas kainuoja 152 mln USD.
Titano vairai stabilizuoja Falcon 9 pirmos pakopos nusileidimą
Ruošiantis I-sios pakopos tupdymui, nuo 2012 metų vykdyti įvairių Falcon 9 variantų bandymai, net 176 eksperimentai atlikti aerodinaminiame tunelyje (Marshall Center). Atsisakyta parašiutų (ypač dėl sunkumų pataikyti į plūdurą ar sausumos aikštelę) ir ištobulinta pakopos lėtinimo varytuvais bei tupdymo sistema. Po 4,5 min nuo starto maždaug 75 km aukštyje, o3,6×41 m 60 t I-ji pakopa atsiskiria nuo II-sios, apsisuka gan aukšta kilpa ir pradeda trimis varytuvais lėtintis iš 2 km/s greičio periodiška 25-30 s ar 15-17 s trukmės reaktyvine vara, toliau iš inercijos artėdama į tūpimo vietovę. Išskleidžiamos stabilizacinės grotelės ir 4 atramos (18 m mosto 2,1 t), kuriomis vertikaliai leisdamasi pakopa amortizuotai be smūgio nuleidžiama nutaikytame plote (vandenyne arba sausumoje).
Finalinis varytuvo įjungimas vykdomas greta plūduro, idant, nesuveikus varytuvams, pakopa įkristų vandenin ir nesudaužytų plūduro. Pakartotinam naudojimui išlieka pakopos korpusas su kuro ir oksidatoriaus bakais (daugiausiai tūrio užimančiais, bet jau tuščiais), turbosiurbliai bei 9 varytuvai. Daugelį šių stambių detalių ketinama gaminti iš žymiai pigesnio plieno (po 3 USD/kg), o nebe iš anglies pluošto (po 200 USD/kg).
Falcon 9 sėkmė
Pirmasis sėkmingas Falcon 9 pirmosios pakopos tupdymas pavyko 2015 m gruodžio 22 dieną, 2016 atnaujintas Falcon 9 iškėlė į orbitą SES-10 satelitą, o 2017 – į TKS nuskrido erdvėlaivis Dragon. 2019 pirmąsyk nutupdytos visos trys Falcon Heavy raketos (šoniniai greitintuvai į aikšteles krante), bet plukdant į uostą centrinė pakopa nuvirto nuo plūduro vandenin dėl audringo bangavimo ir laikiklio (octagrabber) neatitikties. Atnaujinimo darbai trukdavo 4 mėn už 3 mln USD, bet kaskart greitėja. 2019 rudenį Falcon 9 pirmosios pakopos atnaujinimo darbai trunka vos 48 val.
Pavyko atnaujinti ir 5-7 mln USD kainuojančius startūno smaigalio aerodinaminius gaubtus, o prieš mėnesį juos pakartotinai naudoti. Tiesa, pakartotinumui prireikė konstrukcinių naujovių: specialios degimo sistemos pakopos apsukimui ir lėtinimui; aerodinaminės kontrolės valdiklio; Merlin stūmos reguliatoriaus; viršgarsinių grotelinių stabilizatorių; taikymo kreiptuvo; navigacinių jutiklių (tupdymo tikslumui). Beje, Grasshopper, vadintas VTVL (Vertical Takeoff Vertical Landing) buvo Falcon 9 I-ji pakopa su vienu Merlin varytuvu ir 4 amortizuotom atramom, kildavo 100 m bei po 34 s tūpdavo. Gi storulis 39 m aukščio Starhopper analogiškai eksperimentavo su Raptor varytuvu.
2013 spalio 16 dieną Grasshopper stryktelėjo į 744 m aukštį
Falcon 9 pirmoji pakopa sėkmingai nutūpė ant Of course I still love You plūduro Atlanto vandenyne
2019 rugpjūčio 28 Starhopper stryktelėjo į viršų 150 metrų, skrydžio trukmė vos 57 sekundės, tačiau to užteko metaninio varytuvo Raptor bei erdvėlaivio Starhopper patikrinimui
Falcon tūpimo platformos
Dar sukurti 3 plūdurai (tūpimo platformos): „Just Read the Instructions“ (Skaityk instrukcijas) Ramiojo vandenyno pakrantėje, „Of Course I Still Love You“ (Vis dar tebemyliu tave) ir „A Shortfall of Gravitas“ (Trumpas gravikrytis) Atlante. Jie yra 91 m ilgio, 52 m pločio ir 6 m grimzlės su 4×220 kW varytuvais, nuo bangų ir vėjų stabilizuojami autonominių robotų. Vykdyti 37 tupdymai (30 – sėkmingai).
Nors ir bylinėjosi su J. Bezos dėl pakopų tupdymo technikos prioriteto, E. Musk yra skeptiškas patentavimui dėl išradimų apsaugos ir teismų netobulumo. Per 300 „Tesla“ patentų jis paskelbė atvirais, atsisakydamas išimtinių teisių, o SpaceX beveik nieko nepatentuoja. US8678321 „Vertikalaus tupdymo ir startūnų pakartotino naudojimo sistema“ – bene vienintelis patentuotas išradimas. Tupdymo reaktyvine vara bandymus vykdė McDonnell Douglas dar 1996 m. su Delta Clipper startūnu (o4,1×12 m 18,9 t 4×60 kN) iš 3 km aukščio, bet nesėkmingai.
Pakartotinumui ruošiasi N. Zelandijos Rocket Lab, tik jie Electron startūno I-ją pakopą gaudys ore sraigtasparniu. Siūloma ir universalaus satelito su keičiama elektronika idėja.
2019 12 17 trečiąkart atnaujintas Falcon 9 nulėkdino į orbitą Japonijos ir Singapūro 6,8 t ryšininką JCSat 18/Kacific ir startūno I-ją pakopą vėl nutupdė į 650 km nuo startvietės plūdurą „..Tebemyliu..“
2019 12 20 Atlas-5 startūnas nulėkdino Boeing Starliner su astronautės Rosie raketininkės manekenu ir kalėdinėmis dovanomis (280 kg) į neplaninę orbitą 73…181 km (ar 187…222 km?). Nepavykus įjungti Starliner varytuvų, pasiekti TKS nebėra vilties. Starliner į White Sands poligoną sėkmingai nuptupdytas gruodžio 22 dieną 14 val 58 minutės.
Pastarieji įvykiai teigiamai paveiks SpaceX reputaciją, nes jai pavyksta ne tik startūnų atnaujinimai (ir išlaidų mažinimai), bet ir patikimesni startai.