There And Back Again | Electron | Everyday Astronaut⁠⁠

Мария Киселева, 14 апреля 2022 г., 10 минут чтения

Первоисточник:

Предоставлено Rocket Lab .

Время старта (возможны изменения)
02 мая 2022 г. – 22:49 UTC, 03 мая 2022 г. – 10:49 NZT\

Название миссии
There and Back Again, коммерческая миссия райдшера

Поставщик запуска (какая ракетная компания запускает?)
Rocket Lab

Клиент (Кто за это платит?)
Alba Orbital, Astrix Astronautics, Aurora Propulsion Technologies, E-Space, Unseenlabs и Swarm Technologies

Ракета-носитель:
Electron

Место запуска
Launch Complex-1A, полуостров Махия, Новая Зеландия

Масса полезной нагрузки
подлежит уточнению

Куда летят спутники?
Солнечно-синхронная орбита высотой 520 км

Будут ли они пытаться возвратить первую ступень?
Да, это будет их первая попытка вертолетного захвата ракеты «Электрон» в воздухе!

Где приземлится первая ступень?
Она будет захвачена в воздухе вертолетом Sikorsky S-92.

Будут ли они пытаться восстановить обтекатели?
Нет

Эти обтекатели новые?
Да

Как выглядит погода?
Подлежит уточнению

Это будет:
— 1-й раз, когда вертолет поймает ракету-носитель Electron в воздухе
— 1-я выгрузка ракеты-носителя в море (вертолет выгрузит ракету-носитель Electron на спасательное судно после захвата в воздухе)
— 3-й запуск Rocket Lab в 2022 году
— 26 запуск ракеты-носителя Electron
— 48-я попытка орбитального запуска в 2022 году.

Где смотреть
Официальная прямая трансляция
Тима Додда, «астронавта на каждый день», начнет трансляцию в Т-30 минут; задавайте вопросы и присоединяйтесь к беседе в прямом эфире!

Что все это значит?

Rocket Lab готовится к своей миссии «Туда и обратно», которая будет запущена со стартового комплекса-1А на полуострове Махия, Новая Зеландия. В миссии «Туда и обратно» Electron выведет на орбиту 34 полезных груза для коммерческих операторов Alba Orbital, Astrix Astronautics, Aurora Propulsion Technologies, E-Space, Unseenlabs и Swarm Technologies через глобального поставщика пусковых услуг Spaceflight Inc. Также будет предпринята первая попытка захвата вертолетом в воздухе ракеты-носителя «Электрон» при ее возвращении на Землю из космоса и первая попытка выгрузки ракеты-носителя в море на спасательное судно после захвата в воздухе.

Нашивка миссии «Туда и обратно». (Источник: Rocket Lab)

Миссия «Туда и обратно»

Полезная нагрузка

«Туда и обратно» — это коммерческая миссия, которая выведет 34 спутника, в результате чего общее количество спутников, запущенных Rocket Lab, достигнет 146. В список поставщиков входят Alba Orbital, Astrix Astronautics, Aurora Propulsion Technologies, E-Space, Unseenlabs и Swarm Technologies.

Alba Orbital

Alba Orbital— шотландский оператор по запуску и производитель PocketQubes — миниатюрных спутников размером 5×5×5 см и массой не более 250 граммов. В миссии «Туда и обратно» Electron будет нести четыре пикоспутника, в том числе собственный спутник Alba Orbital Unicorn-2 PocketQube, а также спутники TRSI-2, TRSI-3 и MyRadar-1 для клиентов Alba Orbital. Unicorn-2 был разработан компанией в сотрудничестве с Европейским космическим агентством (ESA) и имеет характеристики, эквивалентные кубсатам формата 3U.

Полезные нагрузки Alba Orbital в чистой комнате Rocket Lab. (Источник: Alba Orbital )

Все четыре спутника будут выведены на круговую орбиту высотой 500 км Electron Kick Stage. Их главная цель — продемонстрировать инновационные технологии радио- и ночного наблюдения за Землей. В частности, платформа Unicorn-2 имеет полезную нагрузку, которая будет выполнять оптическую съемку в ночное время для мониторинга светового загрязнения по всему миру.

Astrix Astronautics

Astrix Astronautics — это молодой новозеландский стартап, созданный студентами естественных наук и инженеров Оклендского университета (исполнительный директор Фиа Джонс, Уилл Хантер и Макс Дэниелс). Питер Бек является наблюдателем совета директоров компании. Astrix Astronautics разрабатывает системы высокой мощности для простого и надежного развертывания малых спутников. Они используют новую надувную технологию для создания легкого, но мощного генерирующего устройства мощностью 300 Вт/кг для небольших спутников.

В этой миссии Astrix Astronautics испытает свою систему выработки электроэнергии Copia для CubeSats и продемонстрирует ее высокую производительность в космосе. Эта система оснащена солнечными батареями формата 1U, способными вырабатывать до 200 Вт.

Aurora Propulsion Technologies

Aurora Propulsion Technologies — финская компания, которая разрабатывает двигатели и модули для спуска с орбиты малых спутников, чтобы обеспечить безопасное использование космического пространства. На этот раз Electron доставит свой AuroraSat-1 на низкую околоземную орбиту. AuroraSat-1 — это CubeSat формата 1,5U с модулями ARM-A и APB в качестве основных полезных нагрузок.

АРМ-А

ARM-A (Aurora Resistojet Module) — это система, обеспечивающая управление мобильностью космического корабля на основе двигательной установки. AuroraSat-1 имеет уменьшенную версию этого модуля, состоящую из шести реактивных двигателей. В системе используется топливо на водной основе с температурой замерзания ниже -10 °C.

AuroraSat-1 с модулями ARM-A и APB. (Источник: Aurora Propulsion Technologies)

APB

APB (Aurora Plasma Brake) — это новое устройство для спуска с орбиты, которому не требуется никакого топлива, вместо этого оно использует взаимодействие заряженных частиц в космосе и микротрос для обеспечения сильного кулоновского сопротивления и спуска космического корабля с орбиты. У AuroraSat-1 есть двойной APB, который будет испытан в этой миссии.

E-Space

E-Space — это стартап мегасозвездия, поддерживаемый Руандой, целью которого является «увеличение скорости развертывания созвездия с нескольких лет до месяцев». Миссия «Туда и обратно» выведет на орбиту три демонстрационных спутника, чтобы продемонстрировать и проверить платформу для новой устойчивой спутниковой системы E-Space. По словам генерального директора Грега Уайлера, их спутники имеют значительно меньшие поперечные сечения, чем спутники других мегасозвездий. Это поможет снизить риск столкновений на орбите. Более того, эти спутники будут автоматически сходить с орбиты в случае отказа каких-либо систем. В долгосрочной перспективе спутники смогут улавливать небольшие космические обломки и уводить их с орбиты, чтобы они сгорели при входе в атмосферу.

Unseenlabs

Французская компания Unseenlabs запустит свой спутник BRO-6 (6U). С конечной целью создания группировки из 20 спутников спутники BRO (Breiz Recon Orbiter) предназначены для наблюдения за морем, что поможет остановить незаконный промысел и неблагоприятное для окружающей среды поведение. Это также поможет в геолокации морских судов.

Swarm Technologies

Два стека SpaceBEE будут развернуты в этой миссии для оператора группировки Интернета вещей (IoT), Swarm Technologies через Spaceflight Inc. Спутники 1/4U IoT помогут обеспечить доступный интернет в труднодоступных частях мира, которые не имеют к нему доступ. Поскольку эти спутники такие легкие и маленькие, это позволяет вкладывать больше денег в получение надежного интернета, поскольку их изготовление и запуск обходятся очень дешево. Отрасли, которые могут извлечь выгоду из созвездия SpaceBEE, включают наземный транспорт, морские перевозки и сельское хозяйство.

Программа возвращения ускорителя Rocket Lab

Компания раскрыла свои планы по программе возвращения в 2019 году. Глобальная цель этой программы — безопасное возвращение и повторный запуск первой ступени Electron. Это позволило бы компании еще больше увеличить частоту запуска за счет сокращения производственного времени, затрачиваемого на создание новых первых ступеней с нуля.

Возвращение Electron (Источник: Rocket Lab)

Программа возвращения Rocket Lab разделена на два этапа. Первый состоял из трех миссий по спасению после приводнения ступени в океан (16-я, 20-я и 22-я миссии), в ходе которых первая ступень Electron была извлечена из воды и отправлена обратно в производственный комплекс для более тщательного осмотра. Во время этих полетов Rocket Lab собрала необходимые данные, необходимые для понимания процесса возвращения и внесения изменений в конструкцию ступени. Например, в предыдущей миссии Love At The First Insight был усовершенствованный парашют, улучшенный тепловой экран и добавлена система тепловой защиты. Посмотрите их демонстрационное видео, иллюстрирующее все этапы программы возвращения!

Команда Rocket Lab восстанавливает ускоритель Electron. (Источник: Rocket Lab)

Тесты возвращения

Миссия «Любовь с первого взгляда» завершила первую фазу программы возвращения и впервые включила вертолет в процесс возвращения, наблюдая за спуском Electron. Еще до этого Rocket Lab провела множество успешных испытаний вертолета с макетами ступеней.

В 2020 году компания выпустила видео одной из своих успешных попыток, проведенных в Новой Зеландии. Во время этого испытания вертолет Airbus AS350 нес макет ступени на длинном подвесе и выпустил ее над открытым океаном, в результате чего парашют ступени раскрылся. Затем в игру вступил второй вертолет (Bell 429) и зацепил тормозной трос парашюта своим механизмом захвата, прикрепленным к концу длинного троса.

Тест возвращения компании в воздухе. (Источник: Rocket Lab)

Однако для миссии «Туда и обратно» будет использоваться специализированный вертолет Sikorsky S-92. Этот большой двухмоторный вертолет обычно используется для поисково-спасательных операций, а также для морской транспортировки газа и нефти. Посмотрите один из их тестов по захвату этого вертолета здесь.

Вертолет Sikorsky S-92 попытается поймать ракету-носитель в воздухе. (Источник: Rocket Lab)

Некоторые характеристики этого вертолета приведены в таблице ниже.

Профиль миссии восстановления

За час до старта Sikorsky S-92 переместится в зону захвата (~ 288 км от побережья Новой Зеландии) в ожидании запуска. Процесс восстановления этой миссии будет проходить следующим образом. Во-первых, система управления реакцией переориентирует ракету-носитель на 180° для входа в атмосферу. Такая ориентация, а также теплозащитный экран помогут аппарату выдерживать температуры до 2400 °C при повторном входе в атмосферу Земли на гиперзвуковой скорости (8300 км в час, что примерно в 8 раз превышает скорость звука). После замедления до сверхзвуковой скорости (< 2 Маха) Electron развернет тормозной парашют на высоте 13 км, который стабилизирует ступень и продолжит ее замедление. Затем на высоте около 6 км вступает в действие основной парашют, чтобы еще больше увеличить лобовое сопротивление, до 36 км/ч.

После этого вертолет, находящийся в зоне эвакуации, будет развернут и попытается встретиться с возвращающимся ускорителем и зацепиться за его парашютный трос через крюк. Затем вертолет выгрузит ракету-носитель на спасательное судно, что станет первой попыткой разгрузки компании в море. Затем восстановленная ступень будет возвращена на землю для тщательного осмотра.

График

До запуска

Запуск

Что такое Electron?

Electron от Rocket Lab — это ракета-носитель малой грузоподъемности, спроектированная и разработанная специально для вывода малых спутников (CubeSats, нано-, микро- и мини-спутников) на НОО и солнечно-синхронные орбиты (SSO). Electron состоит из двух ступеней с необязательными третьими ступенями.

Electron имеет высоту около 18,5 метров (60,7 футов) и всего 1,2 метра (3,9 футов) в диаметре. Он не только небольшого размера, но и легкий. Конструкции ракеты изготовлены из передовых композитов из углеродного волокна, что обеспечивает улучшенные характеристики ракеты. Грузоподъемность Electron до НОО составляет 300 кг (~ 660 фунтов).

Бустер Electron с модернизацией системы тепловой защиты. (Источник: Rocket Lab)

Первый полет It's A Test был совершен 25 мая 2017 года со стартового комплекса Rocket Lab Launch Complex-1 (LC-1) в Новой Зеландии. В этой миссии произошел сбой в наземной системе связи, что привело к потере телеметрии. Несмотря на то, что компании пришлось вручную прервать полет, с самим транспортным средством не возникло больших проблем. С тех пор Electron совершил в общей сложности 25 полетов (22 из них были полностью успешными) и вывел на орбиту 112 спутников.

Первая и вторая ступень

Первая ступень Electron состоит из совмещенных баков для топлива и промежуточной ступени и приводится в движение девятью двигателями Rutherford на уровне моря. Вторая ступень также состоит из баков для топлива (~ 2000 кг топлива) и приводится в движение одним двигателем Rutherford оптимизированным для работы под вакуумом. Основное различие между этими двумя вариантами двигателя Rutherford заключается в том, что последний имеет расширенное сопло, что приводит к улучшению характеристик в условиях, близких к вакууму.

Для миссии Love At First Insight компания представила обновление второй ступени, растянув ее на 0,5 м. Кроме того, они впервые использовали автономную систему прекращения полета (AFTS).

Двигатель Rutherford

Двигатели Rutherford являются основным источником тяги для Electron и были разработаны специально для этой ракеты. Они работают на ракетном керосине (RP-1) и жидком кислороде (LOx). В двигателе Rutherford есть как минимум две особенности, которые выделяют его среди остальных.

Во-первых, все основные компоненты двигателей Rutherford напечатаны на 3D-принтере. Основные топливные клапаны, инжекторные насосы и камера двигателя производятся методом электронно-лучевой плавки (EBM), что является одним из вариантов 3D-печати. Этот метод производства экономичен и экономичен по времени, поскольку позволяет изготовить полный двигатель всего за 24 часа.

Rutherford — первый двигатель RP-1/LOx, в котором используются электродвигатели и высокоэффективные литий-полимерные батареи для питания топливных насосов. Эти насосы являются важными компонентами двигателя, поскольку они подают топливо в камеру сгорания, где оно воспламеняется и создает тягу. Однако процесс транспортировки жидкого топлива и окислителя в камеру нетривиален. В типичном двигателе газогенераторного цикла требуется дополнительное топливо и сложная турбомашина только для привода этих насосов. Вместо этого Rocket Lab решила использовать аккумуляторную технологию, что позволило избавиться от большого количества дополнительного оборудования без ущерба для грузоподъемности.

Различные третьи ступени.

Kick Stage

У Electron есть дополнительные третьи ступени, также известные как Kick Stage, Photon и версия Photon для дальнего космоса. Kick Stage приводится в движение одним двигателем Kurie, который может развивать тягу 120 Н. Как и Rutherford, он был разработан собственными силами и изготовлен с помощью 3D-печати. Помимо двигателя, Kick Stage состоит из углеродных композитных баков для хранения топлива и 6 реактивных двигателей управления.

Kick Stages, адаптированные для трех отдельных миссий (Фото: Питер Бек, Twitter )

Kick Stage в своей стандартной конфигурации служит в качестве движущей силы в космосе для развертывания полезной нагрузки клиентов Rocket Lab на назначенных им орбитах. Он имеет возможность повторного запуска, что означает, что двигатель может повторно включаться несколько раз, чтобы отправить несколько полезных нагрузок на разные индивидуальные орбиты. Одним из примеров является 19-я миссия Electron, They Go Up So Fast, запущенная в марте этого года. Двигатель Kurie был запущен, чтобы выйти на круговую орбиту, прежде чем развернуть полезную нагрузку на 550 км. Затем Kurie повторно включился, чтобы снизить высоту до 450 км, и оставшиеся полезные нагрузки были успешно развернуты.

Photon и Deep-Space Photon

Rocket Lab предлагает расширенную конфигурацию Kick Stage, своей спутниковой платформы Photon. Photon может нести различную полезную нагрузку и функционировать как отдельный действующий космический корабль, поддерживающий долгосрочные миссии. Среди функций, которые он может предоставить спутникам, — питание, авионика, двигательная установка и связь.

Иллюстрация версии фотона для Deep-Space Photon (Источник: Rocket Lab)

Но это еще не все. Photon также поставляется в виде версии для дальнего космоса, которая будет выполнять межпланетные миссии. Он оснащен двигателем HyperCurie, эволюцией двигателя Curie. Двигатель HyperCurie питается от электрического насоса, поэтому он может использовать солнечные элементы для подзарядки батарей между включениями двигателя. Он имеет удлиненное сопло, чтобы быть более эффективным, чем стандартный Kurie, и работает на каком-то «зеленом гиперголическом топливе», которое Rocket Lab еще не раскрыла. НАСА уже планирует использовать версию Photon для дальнего космоса для своей роботизированной лунной миссии CAPSTONE. В рамках этой миссии космический корабль Photon доставит 25-килограммовый CubeSat НАСА на уникальную лунную орбиту, официально известную как почти прямолинейная гало-орбита (NRHO). Подробнее о CAPSTONE можно прочитать здесь.

Первоисточник: