Op 22 december vond een gebeurtenis plaats die de geschiedenis van de wereldastronauten zou kunnen ingaan. Het Amerikaanse bedrijf SpaceX voerde opnieuw een succesvolle lancering uit van het Falcon 9-draagraket met een nuttige lading in de vorm van verschillende ruimtevaartuigen, waarna de eerste fase terugkeerde naar de aarde en een regelmatige landing maakte. Zo was het voor het eerst in de geschiedenis van het Falcon-programma niet alleen mogelijk om een lading in een baan om de aarde te brengen, maar ook om met succes de eerste trap van een draagraket te landen. De verwachting is dat dit in de toekomst de kosten voor het lanceren van vracht in een baan om de aarde aanzienlijk zal verlagen en daarmee een echte revolutie op ruimtegebied teweeg zal brengen.
De lancering van de Falcon 9-raket, modificatie v1.2, vond plaats op 22 december om 01:29 GMT vanaf het SLC-40-lanceerplatform van de Cape Canaveral-cosmodrome. De raket droeg 11 satellieten van de Orbcomm-G2-serie. Volgens rapporten vond de lancering plaats in de normale modus. De eerste fase bracht de raket naar een vooraf bepaalde hoogte, waarna hij zich scheidde en terugkeerde naar de overeenkomstige plaats van de kosmodrome. De tweede trap bracht de lading vervolgens in een baan om de aarde met een hoogte van 620x640 km. Opgemerkt moet worden dat sinds 2010 succesvolle lanceringen van Falcon 9-raketten met nuttige lading, ook in de vorm van mock-ups, zijn uitgevoerd, maar dit keer was het voor het eerst mogelijk om een vlucht uit te voeren volgens een programma dat volledig voldoet aan de initiële eisen van het project. Het belangrijkste doel van de lancering was om de eerste trap weer op de grond te krijgen, waarna deze naar verwachting zal worden gebruikt om een nieuw draagraket te bouwen.
140 seconden na de lancering tilde de eerste trap de draagraket op tot een hoogte van ongeveer 72 km, terwijl de vliegsnelheid 6000 km / h bereikte. Daarna werden de motoren van de eerste trap uitgeschakeld en losgekoppeld van de rest van de raketeenheden. In de vierde minuut van de vlucht ging het commando over naar het begin van het manoeuvreren voordat het terugkeerde naar de grond. Drie motoren zorgden voor een fasedraai om over te gaan naar het gewenste traject. In de negende minuut van de vlucht begon het podium de dichte lagen van de atmosfeer in te gaan, waarna het remmen met behulp van motoren begon. Direct voor de landing startten de motoren weer in remmodus, terwijl de landingssteunen werden losgelaten. Na 9 minuten en 44 seconden na de lancering landde de eerste fase van het lanceervoertuig met succes op landingsplatform nr. 1 van de kosmodrome op Cape Canaveral.
Prelaunch voorbereiding van de Falcon 9 v1.2 draagraket, 21 december
Bedenk dat het Falcon 9 v1.2-draagraket de nieuwste modificatie van de familie is, die in een aantal innovaties verschilt van zijn voorgangers. Het belangrijkste doel van het project was om ervoor te zorgen dat de gebruikte eerste trap bij het lanceren van de nuttige lading in een baan om de aarde terugkeert. De veranderingen hadden invloed op het ontwerp en de capaciteit van de brandstoftanks, de krachtelementen van de eerste trap werden versterkt, enz. De toename van de prestaties heeft geleid tot een toename van de grootte en het gewicht van de raket. Het lanceergewicht nam toe tot 541,3 ton en de lengte nam toe tot 70 m. Het laadvermogen bleef hetzelfde.
De belangrijkste innovatie van het Volume 1.2-project was het gebruik van gemoderniseerde Merlin 1D-motoren, die verschillen van hun voorgangers door een verhoogde stuwkracht. Het is opmerkelijk dat deze versie van de motoren de volledige stuwkracht ontwikkelt die door het ontwerp is toegestaan. Bij eerdere motoren was er sprake van een opzettelijke stuwkrachtbeperking. In de nieuwe configuratie leveren negen eerstetrapsmotoren 6806 kN stuwkracht op zeeniveau, terwijl een enkele tweedetrapsmotor ongeveer 930 kN stuwkracht levert. Door de stuwkracht te veranderen, werd de bedrijfstijd van de motoren van de eerste trap teruggebracht tot 162 s, de maximale looptijd van de motor van de tweede trap was 397 s.
De afgelopen jaren heeft SpaceX gewerkt aan de eerste trap-retour- en landingsalgoritmen. In eerste instantie werden gesimuleerde landingen op het water uitgevoerd, waarna het mogelijk werd om volwaardige testen te starten met landingen op landplaatsen of speciale zeeschepen. Een aantal lanceringen waarmee de lading in een baan om de aarde kon worden gebracht, eindigde niet met een succesvolle landing: de eerste fasen van de draagraketten werden regelmatig beschadigd of vernietigd. Pas op 22 december 2015 was het mogelijk om zonder problemen te remmen, dalen en landen. De terugkeerfase voltooide met succes alle noodzakelijke manoeuvres en maakte een zachte landing op de toegewezen locatie.
Het Falcon 9-raketontwikkelingsbedrijf is verheugd met zijn succes. De recente lancering eindigde met de succesvolle voltooiing van alle taken en bevestigt de fundamentele mogelijkheid om de bestaande plannen uit te voeren. SpaceX is niet alleen van plan om een project te creëren, maar ook om te beginnen met de volledige werking van een nieuw draagraket. Heel lang geleden spraken de specialisten van het ontwikkelbedrijf over de voordelen van de voorgestelde raketarchitectuur en de voordelen van de herstelbare eerste trap. Door de eerste trap terug te brengen naar de grond, uitgerust met negen vrij complexe en dure motoren van de Merlin-familie, is het de bedoeling om de kosten van het lanceren van raketten drastisch te verlagen en daarmee de kosten van het afleveren van vracht in een baan om de aarde.
SpaceX bestudeert nu naar verluidt de herstelde eerste trap. Het resultaat van dit onderzoek moet een beoordeling zijn van de prestaties van de eenheden en de bepaling van de mogelijkheid van hergebruik. Verder zal het dus nodig zijn om nog een lancering uit te voeren, wat zal helpen om de mogelijkheid te bewijzen om een reeds gevlogen etappe opnieuw te gebruiken. De exacte timing van de herlancering is nog niet gespecificeerd. De volgende lancering van de Falcon 9-raket staat gepland voor januari volgend jaar, maar of het gebruik zal maken van de reeds geteste eerste trap is nog onbekend.
Het ontwikkelingsbedrijf beweert dat het gebruik van herbruikbare eerste trappen een aanzienlijke verlaging van de opstartkosten zal opleveren. De mogelijkheid van dergelijk werk is nog niet bevestigd door tests, maar de auteurs van het project zijn optimistisch over de toekomst. Bovendien is voor de komende jaren het geschatte lanceringsschema van Falcon 9-raketten met een of ander laadvermogen bepaald. Gelijktijdig met de praktische lanceringen zullen verschillende onderzoeken worden uitgevoerd om de gestelde doelen te bereiken.
Raketlancering, 22 december (21 december lokale tijd)
Zoals u kunt zien, is het nog lang niet het begin van een volwaardige werking van draagraketten met herbruikbare eerste trappen. Toch is de eerste echte stap om dit doel te bereiken al gezet. Het is moeilijk te zeggen hoe lang het hele proces van het beheersen van nieuwe technologieën zal duren. Waarschijnlijk zullen tegen het einde van dit decennium echte resultaten worden bereikt. Zo kan er in de zeer nabije toekomst een echte revolutie plaatsvinden in de ruimtevaart.
Het Falcon 9 v1.2-lanceervoertuig heeft de taak tot nu toe slechts gedeeltelijk opgelost: slechts één succesvolle lancering is voltooid met de terugkeer en normale landing van de eerste trap. Niettemin, gezien het tempo van ontwikkeling en uitvoering van het project, is het nu al noodzakelijk om voorspellingen te doen voor de toekomst en te proberen te voorspellen welke resultaten de opkomst van een volledig functioneel herbruikbaar raketsysteem zal hebben voor de wereldkosmonauten. Er kan worden aangenomen dat de voltooiing van het Falcon 9-project ook van invloed kan zijn op het Russische ruimteprogramma, dat een van de toonaangevende ter wereld is.
In de huidige configuratie is de Falcon 9-draagraket in staat om een lading met een gewicht tot 13, 15 ton in een lage referentiebaan te lanceren. Voor een geo-overdrachtbaan is deze parameter 4,85 ton. Dus, in termen van basisparameters, de nieuwste buitenlandse draagraketten doen niet onder voor de bestaande Russische systemen van een vergelijkbare klasse of zelfs superieur daaraan. Gezien de beloofde verlaging van de lanceringskosten, kan het Falcon 9-project een bedreiging vormen voor de toekomst van de Sojoez-2-familie van raketten en lichte versies van de Angara.
Zo zullen in de nabije toekomst de belangrijkste Russische lanceervoertuigen, inclusief de nieuwste, hun positie op de markt voor het lanceren van ruimtevaartuigen in banen met verschillende parameters kunnen behouden. In het geval van een meer afstandelijk perspectief kan de situatie er slechter uitzien. Met de bestaande kenmerken en de mogelijkheid om de lanceringskosten te verlagen, kan de Falcon 9-raket in de huidige of nieuwe versies een bepaald marktaandeel terugwinnen, waardoor zowel Russische als buitenlandse tegenhangers worden verdreven. Het is heel goed mogelijk dat in een bepaald stadium het lanceringsvolume van dergelijke raketten alleen wordt beperkt door de productiecapaciteiten van het ontwikkelbedrijf.
Desalniettemin is de Russische kosmonauten heel goed in staat om enkele van de ontwikkelde marktsectoren te behouden en haar aanwezigheid daarin te vergroten. Op dit moment heeft ons land een zware draagraket "Proton-M", die tot 23 ton vracht kan leveren aan LEO en ongeveer 6,75 ton aan de GPO. Daarnaast wordt een nieuw project "Angara-A5" ontwikkeld. Een veelbelovende raket zal in staat zijn om ten minste 24 ton op te tillen naar een lage referentiebaan en 5,4 ton naar een geo-transferbaan - tot 12 ton.
SpaceX ontwerpt, parallel met het werk aan het middelgrote Falcon 9-draagraket, een zwaar Falcon Heavy-systeem met verbeterde prestaties. Er wordt beweerd dat deze raket ongeveer 53 ton vracht kan afleveren in een lage referentiebaan en tot 21,2 ton in een geo-transferbaan. De ontwikkeling van het Falcon Heavy-project werd aangekondigd in 2011 en de eerste lancering was oorspronkelijk gepland voor de 13e. In de toekomst werden de timing van de eerste lancering, evenals de kosten, herhaaldelijk aangepast. Op dit moment staat de eerste lancering gepland voor mei 2016. De lancering van 6, 4 ton in een baan voor geo-overdracht wordt geschat op 90 miljoen dollar.
Bij het project van een zware raket zou het gebruik moeten maken van de ontwikkelingen op de Falcon 9, namelijk de structurele elementen die naar de grond zijn teruggekeerd. Daarom wordt voorgesteld om de kosten van het lanceren en plaatsen van verschillende ladingen in bepaalde banen te verlagen.
In het kader van het Falcon Heavy-project is het de bedoeling om een lanceervoertuig te maken met unieke hoge eigenschappen, maar tot nu toe zijn dit slechts intenties, niet ondersteund door praktische resultaten. Het eerste prototype van een kansrijke raket zal niet eerder opstijgen dan het einde van het voorjaar van volgend jaar, waarna het enige tijd zal duren om verschillende onderdelen van het project uit te werken. Hierdoor is het tijdstip van de daadwerkelijke ontvangst van de aangegeven maximale kenmerken nog niet vastgesteld. Bovendien kunnen ze aanzienlijk naar rechts verschuiven vanwege problemen in een of ander stadium in verband met de noodzaak om sommige raketmodules terug te sturen.
Aangenomen mag worden dat de toekomstperspectieven van het Falcon-programma, uitgevoerd door SpaceX, er niet geheel eenduidig uitzien, maar over het algemeen positief. De bestaande Falcon 9-raket voor het middenbereik brengt al met succes vracht in een baan om de aarde, hoewel hij niet erg succesvol is in het terugbrengen van de gebruikte eerste trap naar de grond. Van de verschillende vluchten in het programma waarvan deze procedure was voorzien, was er maar één succesvol. Of het in de nabije toekomst mogelijk is om dit succes te herhalen, is nog niet helemaal duidelijk. Desalniettemin kunnen we al praten over de opkomst van een nieuw concurrerend draagraket, dat andere systemen kan uitpersen en zijn plaats op de markt kan innemen.
Eerste fase landing na vlucht
Wat het Falcon Heavy-project betreft, zijn de vooruitzichten nog steeds vaag. Als de bestaande plannen worden gerealiseerd, is dit systeem echt in staat om een aanzienlijk marktaandeel te winnen en bestellingen aan te nemen van ruimteagentschappen uit andere landen. De ontwikkeling van dit project is echter nog niet voltooid en blijkbaar kampt ze met bepaalde problemen. Als gevolg hiervan zijn de lanceringsdata voor een dergelijke raket herhaaldelijk verschoven, en verder werk zal worden bemoeilijkt door zowel de ontwerpkenmerken van het zware lanceervoertuig als door de vereisten voor het retourneren van de eenheden met daaropvolgend hergebruik.
Wat betreft de vooruitzichten van de binnenlandse ruimtevaartindustrie in het licht van de prestaties van SpaceX, kan de situatie op dit gebied gepaard gaan met bepaalde problemen. Op de markt voor ruimtevracht is een veelbelovende concurrent ontstaan, die in staat is een aanzienlijk marktaandeel te winnen in de sector van lichte en middelzware ruimtevaartuigen. Daarnaast wil deze concurrent een plek krijgen in de zware sector, waarvoor hij een bijbehorende raket ontwikkelt.
Gelukkig voor binnen- en buitenlandse bedrijven in de ruimtevaartindustrie, zal SpaceX in de strijd om de markt het hoofd moeten bieden aan veel concurrenten tegenover erkende marktleiders uit Rusland, de Verenigde Staten en Europa. Daarom zal de strijd om de markt waarschijnlijk niet eenvoudig zijn, en dit zal gelden voor zowel de middelzware als de zware sector. Bovendien mag niet worden vergeten dat niet alle grote problemen zijn opgelost, waardoor het Falcon-programma nog niet de geplande voordelen heeft ten opzichte van zijn concurrenten.
Niettemin, ondanks alle vragen over de marktverdeling, moet worden toegegeven dat de recente lancering inderdaad een mijlpaal is in de geschiedenis van de wereldastronauten. Het laat zien dat particuliere bedrijven in de ruimtevaartindustrie niet alleen in staat zijn om nieuwe apparatuur te bouwen, maar ook om een aantal problemen op te lossen, vóór de erkende leiders op dit gebied, zoals overheidsinstanties en andere structuren. Op 22 december slaagde een privébedrijf er niet alleen in om de lading in een baan om de aarde te brengen, maar ook om de terugkeer van de eerste trap van het lanceervoertuig naar het landingsplatform te verzekeren. Hoewel de toekomstperspectieven van raketten en de markt nog steeds het onderwerp van controverse kunnen zijn, zal bijna niemand het oneens zijn met het feit dat er een nieuw tijdperk aanbreekt in de geschiedenis van de ruimtevaartindustrie.
