Все новости

Американская ракета-носитель Falcon 9. Досье

Компания SpaceX осуществила 7 января первый в году запуск ракеты-носителя, в результате на околоземную орбиту был выведен космический аппарат Zuma, предназначение которого не раскрывается
Ракета-носитель Falcon 9 EPA-EFE/NASA
Описание
Ракета-носитель Falcon 9
© EPA-EFE/NASA

ТАСС-ДОСЬЕ. 7 января 2018 г. (8 января по московскому времени) американская компания SpaceX осуществила первый запуск ракеты-носителя Falcon 9 в 2018 г. Он был произведен с базы ВВС США на мысе Канаверал (шт. Флорида). На околоземную орбиту был выведен космический аппарат под названием Zuma, предназначение которого не раскрывается. Первая ступень ракеты совершила управляемый спуск на спецплощадку на территории той же базы ВВС США.

Falcon 9 (англ. "Сокол") - американская частная ракета-носитель частично многоразового использования. Предназначена для запуска многоразового космического корабля Dragon, а также различных спутников.

Разработана в 2005-2008 гг. компанией SpaceX (Space Exploration Technologies, г. Хоторн, штат Калифорния), основанной в 2002 г. канадско-американским инженером, миллиардером Илоном Маском. Создана на базе Falcon 1, запуски которой проводились в 2006-2009 гг. В 2011 г. стоимость программы по разработке Falcon 9 оценивалась Национальным управлением США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) в $3 млрд 977 млн, а SpaceX - в $1 млрд 659 млн.

В декабре 2008 г. NASA и SpaceX подписали контракт об использовании созданных компанией ракеты Falcon 9 и корабля Dragon для доставки грузов на Международную космическую станцию (МКС), предусматривающий 12 миссий. На эти цели NASA выделило компании $1,6 млрд (в случае заказа дополнительных полетов общая сумма контракта возрастает до $3,1 млрд). Впоследствии была достигнута договоренность об увеличении миссий до 20.

Модификации

Всего разработано пять модификаций ракеты-носителя. В 2010-2013 гг. проводились запуски базовой версии ракеты Falcon 9 v1.0.

Затем появилась модификация Falcon 9 v1.1 (запускалась в 2013-2015 гг.) и ее конфигурация Falcon 9 v1.1 (R) с возвращаемой ступенью (2014-2016). На запусках Falcon 9 v1.1 (R) отрабатывался спуск и посадка многоразовой ступени.

Следующим этапом стало создание Falcon 9 FT (FT - Full Thrust, "полная тяга", или Falcon 9 v1.2). Третья модификация оснащена возвращаемой ступенью, которая способна выдерживать около двух-трех повторных запусков. Впервые Falcon 9 FT стартовала 22 декабря 2015 г., эксплуатируется в настоящее время.

В октябре 2016 г. Илон Маск сообщил о начале работ по модификации Falcon 9 FT (Block 5), которая станет окончательной. Компания SpaceX рассчитывает использовать ее многоразовую ступень не менее десяти раз и проводить повторные запуски через 24 часа после посадки. Переходной версией между третьей и пятой модификациями будет Falcon 9 FT (Block 4), ее первый запуск был успешно проведен 14 августа 2017 г.

Характеристики

Falcon 9 - двухступенчатая ракета-носитель тяжелого класса. Длина (высота) эксплуатируемой версии - 70 м, диаметр - 3,66 м, стартовая масса - до 550 т.

Заявленная грузоподъемность - порядка 8,3 т на геопереходную орбиту и 22,8 т на низкую опорную. За время эксплуатации самый тяжелый полезный груз, выведенный Falcon 9 в космос, составляет около 9,6 т. Столько весят десять спутников Iridium NEXT с адаптером, которые запускались одновременно - в январе, июне, октябре и декабре 2017 г.

Ракета оснащена жидкостными ракетными двигателями производства SpaceX: на первой ступени установлено 9 Merlin 1D, на второй - один Merlin Vacuum. В качестве топлива используется керосин (окислитель - жидкий кислород). Топливные баки изготовлены из алюминий-литиевого сплава.

Для повышения точности выведения полезного груза на орбиту система управления ракеты сопряжена со спутниковой навигационной системой GPS. Для надежности Falcon 9 производителем разработана автоматическая остановка процедуры запуска: при обнаружении проблемы происходит откачка топлива и ракета снимается со стартовой площадки. Затем после выяснения причины и доработки она используется для повторного пуска. Кроме того, предусмотрена возможность работы при аварийной остановке одного или двух двигателей первой ступени во время полета.

Возвращаемая ступень

SpaceX разработана технология по возвращению на землю отработавшей первой ступени, оснащенной четырьмя раскладывающимися посадочными опорами для мягкого приземления. Управляемый спуск осуществляется с помощью торможения двигателей и парашюта. После посадки на специальную морскую платформу (длина - 90 м, ширина - 50 м) судна-робота в акватории Мирового океана или на спецплощадку на территории базы ВВС США на мысе Канаверал (шт. Флорида) первая ступень может использоваться повторно.

Впервые эксперимент по возвращению первой ступени был проведен 29 сентября 2013 г. после запуска Falcon 9 v1.1. Ступень планировалось плавно спустить и приводнить в океан, однако из-за сильного вращения она упала на воду и разрушилась. Первая успешная посадка на землю состоялась 22 декабря 2015 г. (запускалась Falcon 9 FT), на морскую платформу - 8 апреля 2016 г. (Falcon 9 FT).

В общей сложности к 7 января 2018 г. мягкую посадку ступени удалось осуществить в 20 случаях: восемь раз на землю и 12 - на морскую платформу. Пять раз ранее возвращенные ступени ракеты использовались повторно: 31 марта, 23 июня, 12 октября, 15 и 23 декабря 2017 г. (запускались 8 апреля 2016 г., 14 января, 19 февраля, 4 и 25 июня 2017 г. соответственно).

Статистика запусков

Запуски Falcon 9 осуществляются с арендуемых SpaceX пусковых площадок базы ВВС США на мысе Канаверал, базы Ванденберг (шт. Калифорния), Космического центра им. Джона Кеннеди, расположенного на острове Мерритт северо-западнее мыса Канаверал. Кроме того, SpaceX в 2014 г. начала строительство собственного космодрома на юге штата Техас, недалеко от г. Браунсвилл в районе населенного пункта Бока Чика. Его возведение обойдется примерно в $85 млн, ввод в строй ожидается в 2018 г.

Стоимость одного запуска ракеты составляет в среднем $60-65 млн (зависит от массы и объема выводимой полезной нагрузки). Примерно во столько же оценивается запуск "Протона-М" аналогичного класса (около $65 млн). Однако российская ракета - полностью одноразовая. SpaceX за счет повторного использования первой ступени Falcon 9 планирует сократить стоимость запуска примерно на 30%.

Впервые Falcon 9 стартовала 4 июня 2010 г. с мыса Канаверал с прототипом корабля Dragon. В ходе второго запуска, 8 декабря того же года, на орбиту был выведен полноценный Dragon (первый демонстрационный полет корабля).

Всего к 7 января 2018 г. произведено 46 запусков ракеты- носителя - 43 успешных, один аварийный и два частично успешных. Из них 15 раз Falcon 9 стартовала с кораблем Dragon (включая аварийный запуск), один раз - с военным беспилотным космопланом X-37В.

Предыдущий запуск состоялся 23 декабря 2017 г. с базы Ванденберг. Ракета вывела на околоземную орбиту десять американских телекоммуникационных спутников Iridium NEXT. Первая ступень ракеты использовалась повторно (уже участвовала в запуске в июне 2017 г.), но ее посадку проводить не планировалось. Однако возвращаемая ступень, не оборудованная посадочными опорами, успешно отработала все необходимые маневры и тормозные импульсы, затем приводнилась в Тихом океане.

Инциденты

Частично успешными были два запуска ракеты с мыса Канаверал в 2012 и 2014 гг., сопровождавшиеся потерей попутного груза (основной задачей был вывод на околоземную орбиту корабля Dragon). 8 октября 2012 г. из-за аварийной остановки одного из девяти двигателей первой ступени Falcon 9 был потерян спутник связи Orbcomm компании SpaceX (для запуска использовалась версия Falcon 9 v1.1). 18 апреля 2014 г. не удалось развернуть на орбите 104 фемтоспутника (сверхмалые аппараты массой до 100 г) - они сгорели внутри блок-кассеты, в которой размещались. ЧП помещало американской ракете стать рекордсменом по количеству одновременно запущенных космических аппаратов. Всего Falcon 9 v1.1 (R) должна была вывести в космос 109 космических аппаратов: корабль Dragon, четыре малых аппарата и 104 фемтоспутника. В настоящее время мировой рекорд по количеству удачно выведенных одновременно на орбиту спутников принадлежит индийской ракете PSLV, с ее помощью 15 февраля 2017 г. было запущено 104 аппарата (включая наноспутники).

Аварией завершился запуск 28 июня 2015 г. Стартовавшая с мыса Канаверал ракета Falcon 9 v1.1 (R) взорвалась на 139-й секунде полета, еще до отделения первой ступени. В результате были потеряны корабль Dragon и 8 малых спутников Flock 1f. Обломки ракеты и космических аппаратов упали в Атлантический океан. К аварии привел разрыв одного из стальных стержней, удерживающих баллон со сжатым гелием внутри бака с жидким кислородом в верхней ступени ракеты (гелий необходим для поддержания высокого давления в баке). Оторвавшийся баллон "выстрелил" в направлении верхней части бака, что и привело к взрыву. После установления причины аварийного запуска SpaceX заявила о внесении изменений в конструкцию ракеты.

Кроме того, 1 сентября 2016 г. произошло ЧП на пусковой площадке SpaceX на мысе Канаверал во время предстартовых испытаний. За два дня до запланированного запуска при заправке топливом взорвалась Falcon 9 v1.2. Никто не пострадал. Ракета и установленный на ней израильский спутник связи Amos-6 были разрушены, также повреждения получила стартовая площадка. На время расследования инцидента запуски Falcon 9 были приостановлены и не проводились более четырех месяцев. Специалисты SpaceX пришли к выводу, что к взрыву привело повреждение одного из баллонов системы подачи гелия в резервуар с жидким кислородом на второй ступени ракеты.

Перспектива

В начале 2017 г. в SpaceX заявляли, что компания имеет контракты на более 70 запусков Falcon 9 в ближайшие несколько лет. Их общая сумма не разглашается, но по оценкам экспертов, может достигать $10 млрд. В частности, SpaceX имеет контракт с американской компанией-оператором спутниковой связи Iridium на запуск 75 новых космических аппаратов Iridium NEXT на общую сумму $492 млн (40 спутников уже запущены в 2017 г.). В перспективе ракета станет выводить в космос пилотируемую версию корабля Dragon v2, который будет использоваться для доставки экипажей на МКС.

На базе Falcon 9 компания создала сверхтяжелую ракету-носитель Falcon Heavy грузоподъемностью до 63,8 т, ее первый запуск может состояться в январе 2018 г. со стартовой площадки на мысе Канаверал.

В сентябре 2017 г. на Международном конгрессе по астронавтике в Аделаиде (Австралия) Илон Маск представил проект многоразовой ракетно-космической системы (условное название - BFR, Big Falcon Rocket), которая впоследствии может заменить созданные в SpaceX ракеты Falcon 9, Falcon Heavy и корабль Dragon. Согласно планам компании, BFR будет универсальной и в разных версиях сможет использоваться для полетов на околоземную орбиту, миссий к Луне и Марсу, а также для сверхбыстрой перевозки пассажиров из одной точки Земли в другую (в пределах одного часа).