SpaceX Falcon-9 רקטה: סקירה כללית, תכונות ורשימת השיגורים

תוכן עניינים:

SpaceX Falcon-9 רקטה: סקירה כללית, תכונות ורשימת השיגורים
SpaceX Falcon-9 רקטה: סקירה כללית, תכונות ורשימת השיגורים
Anonim

פתח את סוכנות התעופה והחלל ב-2002, היזם האמריקאי אילון מאסק הציב לו יעדים שאפתניים למדי. הוא הצהיר שבקרוב המרחב מחוץ לכדור הארץ יהפוך לזמין לא רק לצבא ולחברות חלל ממלכתיות, אלא גם לתייר הרגיל.

פרטי או ציבורי?

לאורך יותר מ-15 שנים של פעילות SpaceX, מאסק הצליח לעשות הרבה ממה שהוכרז בתחילת יצירתו. דור חדש של רקטות SpaceX Falcon 9 הופיע, המסוגל לחזור לכדור הארץ, ולא להישרף בשכבות צפופות של האטמוספירה. ניתן היה לקבוע שתיירים יכולים לבקר במסלול כדור הארץ. זה אולי לא גבוה, רק 100 אלף קילומטרים, ומשם לתצפית על הפלנטה שלנו רק ארבע דקות, אבל זה גם ניצחון גדול לעסקים פרטיים. עם זאת, מעטים מאמינים ש-SpaceX היא חברה הפועלת על קרנות בודדות. אפילו בארצות הברית, מידע על המימון המתמיד של סוכנות מאסק מתקציב נאס"א אינו זמין כבר זמן רב.חֲדָשׁוֹת. בנוסף לכסף שמקבל התאגיד של היזם בסכום המספיק לפרויקטים שלו, יש לו גישה לכל הפיתוחים הסודיים של נאס"א.

אילון מאסק
אילון מאסק

למרות ניסויים רבים שלא צלחו בשימוש בכלי השיגור SpaceX Falcon 9, שרשימות השיגור שלו מכילות כ-50 תאריכים בתחילת 2018, רק מעטים מהם התבררו ככשלים באמת. אבל את המשימה העיקרית - השימוש הרב-פעמי בשלב הראשון, ולאחר מכן מרכיבים מרכזיים אחרים של המנגנון כובש החלל, הצליחו המהנדסים של אילון מאסק להשיג. למראה ההצלחות האמיתיות שלהם, אין להתפלא על כך שיזם פרטי מקבל מיליארדי כספים תקציביים עבור הפיתוחים שלו. עם זאת, טיסות Falcon 9 ממוקמות אך ורק כטיסות פרטיות.

ניסיון - בהצלחה משתנה

בתחילה, מאסק תכנן ליצור מכשיר המסוגל לבקר בחלל כמו מונית עד 2018. אבל הרבה יותר מהזמן המתוכנן ליישום המטרות הללו חלף לפני יצירת SpaceX Falcon 9. רקטות המחלקה הראשונה של משפחה זו, פלקון 1, כבר היו מסוגלות לשגר מטען למסלול נמוך עד 2009, אך שירתו את יוצרן. רק כחומר פרסומי, המוכיח את זמינות השטח למפתחים פרטיים.

שיגורי Falcon 1 הראשונים בוצעו ארבע שנים לאחר הקמת SpaceX. לא ניתן לסווג אותם כמוצלחים בגלל עלויות ציוד גבוהות באופן בלתי סביר ושלושה אסונות ברציפות עם אובדן מוחלט של טילים. משקיעים גדולים לרעיונותיהם גם מאסקלא הצליח למשוך. חלפו עוד כמה שנים עד ש-SpaceX שיגרה בהצלחה את ה-Falcon 9. אבל מה שאיפשר את זה נובע בעיקר מכמה שיגורים מוצלחים של Falcon 1 ב-2008, כשהמאיץ הצליח להעביר את המטען למסלול המיועד לו. לדברי מאסק עצמו, אם היה נכשל שוב באותה תקופה, הוא היה נאלץ לנטוש פרויקטים שאפתניים בעלי פרופיל גבוה בגלל המחסור הרגיל בכסף. מבחינת אינדיקטורים כלכליים, הרעיון שלו התברר ככישלון, אבל המרכיב התדמיתי שלו בכל העולם זכה להצלחה אדירה. מאסק לא יכול היה לייחל לפרסומת טובה יותר עבור יוזמתו.

צעד נבדק

עד 2013, הציוד של התאגיד השתפר כל כך עד ש-SpaceX שיגרה רקטת Falcon 9 בתקווה להציל את השלב הראשון לטיסות עתידיות. לבסוף, מאסק הצליח להתחיל לממש את המשימה העיקרית שלו - המצאת מנגנון רב פעמי. ב-13 בספטמבר הושק שינוי חדש לכלי השיגור של משפחת פלקון מבסיס חיל האוויר ונדנברג. מנוע ה-Merlin 1D שעליו עזר לשגר מספר לוויינים לתוך LEO (מסלול ייחוס נמוך). בסך הכל, ביום זה העביר המכשיר כמעט 13 טון מטען לחלל. במהלך השיגור והניתוק של השלב הראשון בוצעה בדיקה של החזרתו לכדור הארץ. אבל פרויקט גראסהופר הגרנדיוזי, שהיה אמור להיות המוצלח ביותר מאז הקמת תאגיד SpaceX, נכשל.

שיגור רקטות לילה
שיגור רקטות לילה

עקב אי דיוקים בחישובים וסיבוב בלתי צפוי של השלב הראשון במהלך תקופת הבלימה, ההזנההדלק מהמיכלים הלך לסירוגין, מה שהוביל להרס השלב הראשון ולנטישת הניסוי המתוכנן של השני. על פי התוכנית המקורית, היא הייתה אמורה לבצע את המשימה של שיגור חלליות למסלולים גבוהים יותר עם התנעות מנוע מרובות. מכיוון שהכשל בשלב הראשון התברר כבלתי צפוי לחלוטין עבור היזמים, הם פחדו להחליט על מבחן נוסף של השני. עם זאת, התבררה הסיבה לכישלון המבצע. זה היה הקפאת דלק. בסך הכל בוצעו שלושה שיגורים של Falcon 9 בשנת 2013, אחד מהם כלל הכנסת לוויין למסלול העברה גיאוגרפית.

יש חזרה של השלב הראשון

כדי להבין למה היה כל כך חשוב לאלון מאסק להשיג את שימור הצעד הראשון, יש כמה יתרונות בעד הרעיון הזה. ראשית, הרבה יותר זול להשתמש באותו מנוע שוב ושוב מאשר להתקין מנוע חדש לפני כל התנעה. זה כמו בעל מכונית לפני הנסיעה הבאה להחליף מנוע. העלויות אינן מתאימות, כמובן, אבל הדוגמה היא יותר מממחישה. שנית, גם עם תיקון ענק, המנוע עדיין יהיה זול יותר מחדש, לכן, אמנם בצורה מעט פגומה, אך החזרתו חזרה עלולה להוביל להוזלה בעלות הפרויקט בכללותו. אבל מאסק הוא עדיין איש עסקים. ושלישית, אפשר לארגן השקות חדשות בכסף שנחסך. לכן, היו לו תקוות גדולות לטיל SpaceX Falcon 9, שכבר הצליח להתמודד עם כמה משימות רציניות.

פלטפורמת התזה פלקון 9
פלטפורמת התזה פלקון 9

ראשוןמבצע מוצלח להחזרת השלב הראשון בוצע ב-2014. בסך הכל, במהלך תקופה זו בוצעו שישה שיגורים של רכבי שיגור. הכל ממנחת השיגור בקייפ קנוורל. בשלושה מהם, שהופקו ב-18 באפריל, ב-14 ביולי וב-21 בספטמבר, תוכנן לבצע פעולות להחזרת השלב הראשון. למרבה הצער, עקב תנאי מזג אוויר לא נוחים באזור ההתזה וחישובים שגויים של המעצבים, לא ניתן היה להציל את השלבים הראשונים. כולם שקעו. אבל טלמטריית טיסה הראתה שכל שלושת הניסויים הצליחו, והשלבים ירדו בריבועים הנתונים.

פריצת דרך 2015

אבל הניצחון האמיתי שחווה מאסק ב-2015. והעניין הוא לא שבמהלך 12 החודשים הללו הוא כבר הספיק לבצע שבע טיסות, ושניים מתוך ארבעת הניסויים על החזרת השלב הראשון הסתיימו בחיוב. אחת מהרקטות SpaceX Falcon 9, ששוגרה ב-11 בפברואר, הצליחה להביא את החללית לנקודת לגראנז' מחוץ למסלול כדור הארץ. שלושה תאגידים ממלכתיים אמריקאים הפכו לשותפים בפרויקט: נאס"א, NOAA ו-USAF. האחרון סיפק למבצע מתקן מכ"ם. בגלל כישלונותיה נדחה שיגור הרקטה מספר פעמים, אך בסופו של דבר בכל זאת בוצע, ובהצלחה רבה.

אובדן השלבים הראשונים בכל שבעת השיגורים על רקע פריצת דרך כה משמעותית גם לא האפיל על היוצר של SpaceX. הוא הבין שבזמן הקרוב מאוד הם יוכלו לבצע נחיתה מדויקת יותר בכיכרות שנקבעו לכך, והם יוכלו לא רק לחסוך, אלא גם לעשות שימוש חוזר. אחרי הכל, פעם אחתבבת אחת, הניסויים על הנחיתה שלהם התבררו כמוצלחים יותר. עם זאת, אחת הטיסות של 2015 הייתה הרת אסון עבור התאגיד של אילון מאסק. ב-139 שניות התפוצצה רקטת SpaceX Falcon 9, ואיתה החללית Dragon. במחקרים שלאחר מכן ניתן היה לקבוע כי הסיבות להשמדת המוביל הן תקלות של השלב השני. למרות זאת, הכישלון לא הפיל את היזם, וכבר בדצמבר של אותה שנה הוא ביצע את השיגור הבא של פלקון 9 עם שיגור של 11 לוויינים למסלולם. יתרה מכך, לאחר שנחת בקייפ קנוורל, מהמקום שבו התחיל, השלב הראשון לאחר התיקונים יצא שוב לדרך.

לקוחות בוחרים ב-Falcon 9

עד 2016, אילון מאסק גייס את תמיכתם של לא רק התאגידים המדינתיים של ארצות הברית, אלא גם מדינות אחרות. בשלב זה, הוא ביצע שיגור למסלול, בנוסף ללוויינים אמריקאים, של דרום קוריאה, איטליה, צרפת, טורקמניסטן. רובם בוצעו בחסות נאס א. כך היה בטיסות של חללית הדרקון לתחנת החלל הבינלאומית ב-2012. השיגור הראשון של רקטת SpaceX Falcon 9 בוצע ב-22 במאי כחלק מתוכנית COTS Demo Flight של המשימה השנייה והשלישית המשולבת. החללית הצליחה להתקרב ל-ISS במרחק של עשרה מטרים ולעגן. ביום השישי, דרגון יצא לטיסה חזרה והתיז באוקיינוס השקט מול חופי קליפורניה ב-31 במאי.

שיגור לוויינים למסלול
שיגור לוויינים למסלול

הטיסה השנייה של Dragon ל-ISS לא הייתה כל כך מוצלחת: לא ניתן היה להשיק מחדש את השלב השני, ודגם הניסוי של הלוויין Orbcomm-G2, יומיים לאחר שיגור כלי השיגור, סטה ממסלול ונשרף באטמוספירה. שיגור זה של SpaceX Falcon 9 מ-Cape Canaveral Launch Pad SLC-40 התרחש ב-8 באוקטובר 2012. הוא נוהל גם על ידי נאס א. עד 2016, זה היה אתר הניסוי העיקרי של רקטות SpaceX, עד שאחת מהן השמידה אותו בפיצוץ.

אסון על משטח השיגור

זה קרה ב-1 בספטמבר 2016. יומיים לפני השיגור המתוכנן של כלי השיגור SpaceX Falcon 9 עם לוויין התקשורת עמוס-6 על סיפונו, היה צורך לבצע צריבה מבחן. פיצוץ חזק ובעקבותיו שריפה אירעו באזור השלב השני בעת מילוי המיכל בחמצן נוזלי.

מומחים הצליחו לקבוע ששינוי בתצורה של צילינדרים להליום דחוס הוביל לטרגדיה. סטיות נוצרו בשכבות האלומיניום של הדפנות הפנימיות של המיכלים, שצופו מבחוץ בסיבי פחמן. ובהם, בין השכבות הפנימיות והחיצוניות, הצטבר חמצן נוזלי, שהתלקח לאחר מכן. זמן קצר לפני שיגור הרקטה שונתה תצורת הצילינדרים על מנת למודרניזציה של הציוד, אך לא בוצעה בדיקה מתאימה. עם שיגורים נוספים הוחלט לחזור לטנקים בעלי התכנון המוכח.

פיצוץ רכב שיגור פלקון 9
פיצוץ רכב שיגור פלקון 9

לאחר הכישלון הזה, מאסק לא שיגר שוב את SpaceX Falcon 9 ב-2016. עדי ראייה על הטרגדיה הזו מצביעים על כך שהקטסטרופה הפכה לאכזבה העיקרית של היוצר של תאגיד חלל פרטי והחברה הכי לא רווחית עד עכשיולאורך ההיסטוריה שלה. הוא החליט על ההשקה הבאה בינואר 2017.

18 מתחיל. מתוכם, כולם הצליחו

משטח השיגור של SLC-40 בקייפ קנוורל לא היה בשימוש במשך זמן רב. שיגורי הרקטות של משפחת פלקון 9 הועברו לבסיס ונדנבה ולאתר מרכז קנדי. מאז הראשון ב-14 בינואר, עשרה לוויינים מהדור החדש של אירידיום שוגרו בהצלחה למסלול. ההשקה הזו הייתה מבחינות רבות נחמה עבור אילון מאסק לאחר אסון ספטמבר. משקל המטען הכולל היה כמעט 10 טון. ניתן היה לנהוג בהצלחה את השלב הראשון על הפלטפורמה הצפה Just Read the Instructions. לכן, מאוחר יותר השיגור של SpaceX Falcon 9 עם Iridium 4 Launch (מעין מערכות טלפוניה לווייניות שהביקוש להן החל לגדול, ומספר ההזמנות גדל) התאפשר במידה רבה הודות לשיגורים מוצלחים שבוצעו בתחילת 2017.

בסך הכל השנה, חברת SpaceX ביצעה 18 שיגורים, ואף אחד מהם לא הוביל להפסדים משמעותיים. השלבים הראשונים חזרו או לאתרי אזור הנחיתה הנייח, או לרציפים הצפים. הלוויינים שוגרו בהצלחה למסלולים. ניתן היה לעשות שימוש חוזר בקפסולת הירידה בלחץ של חללית הדרגון, לשגר את מטוס החלל בואינג X-37B, להרחיב את הגיאוגרפיה של הלקוחות ועוד הרבה יותר. כל ההצלחות הללו סיפקו פיצוי מוחשי על ההפסדים הכספיים של האסון בקייפ קנוורל. וכמובן, שיגור S paceX Falcon 9 עם לווייני Iridium NEXT הביא הצלחה מסחרית.

Secret Zuma

בנוסף לכל ההצלחות הבלתי מבוטלות לעיל של תאגיד אילונהניתן להבחין במסכה אחת נוספת, שנצפתה במהלך שלוש השנים האחרונות. מרווח הזמן בין שיגורי רקטות נושא הצטמצם באופן ניכר. לעיתים עברו רק ימים ספורים בין שיגורי Falcon 9. היתרון של עובדי התאגיד הוא גם העובדה שלעתים קרובות נשלחו הרקטות הבאות לחלל מאותו אתר. כמו ההשקה של SpaceX Falcon 9 מאתר קנדי ב-3 וב-23 ביוני 2017. ויומיים לאחר מכן, האתר בבסיס ונדנבה שימש שוב.

המטען הסודי של זומה
המטען הסודי של זומה

שוב, אילון מאסק התכוון להפתיע את הקהילה המתעניינת בנובמבר 2017. אבל שיגורה של רקטה עם מטען מסווג, בשם הקוד זומה, נדחה לינואר 2018. ב-8 לחודש שוגרה בהצלחה רקטה עם מכשיר מסתורי עבור אחד מלקוחות ממשלת ארה ב, שהתקשורת טרם הצליחה לגלות את שמו. עם זאת, עד מהרה הגיעה הודעה שעדיין לא ניתן להכניס את הלוויין הסודי למסלול. זומה עדיין הייתה על סיפון ה-SpacexFalcon 9, וזה בכלל לא מוסתר בתאגיד מאסק, אבל הם מעדיפים לא לפנות להערות מפורטות בשל המשימה הסודית ביותר של החפץ ששוגר.

תקוות ומציאות

כל פריצת דרך משמעותית בהמשך הפיתוח של התאגיד מהמשימה הסודית ב-SpaceX לא צפויה. ההשקות יתבצעו לפי לוח הזמנים שנקבע קודם לכן. בשנת 2018 ובתקופות שלאחר מכן, מתוכננות כמה עשרות השקות של Falcon 9, סקירות וסקירות של מומחים אשר מסכימים לגבי דבר אחד:את המשימה העיקרית - להמציא רכב שיגור רב פעמי, להפוך את החלל לנגיש יותר - מילא מאסק, אבל הוא מעולם לא יישב את מאדים, הוא לא השיג הוזלה משמעותית בעלות ייצור שיגור אחד. על ידי יצירת התאגיד שלו ב-2010, הוא התכוון להשיג הרבה יותר עד 2018.

רכב שיגור פלקון 9
רכב שיגור פלקון 9

אולי שיגור החלל של ה-Zuma SpaceX Falcon 9 בעתיד הקרוב מאוד יפתח בפני סוכנות החלל הפרטית סיכויים חדשים, שכן שמו של יצרן החפץ הסודי - Northrop Grumman Corporation - מדבר בעד עצמו. עם זאת, הפרויקט ליצירת רכב שיגור מהדור החדש של Falcon Heavy יכול להביא הצלחה רבה יותר למאסק. כיום הוא הגדול מכל שנוצרו אי פעם, ושייך לקטגוריה של מעמד כבד. הכוח שלו מסוגל להעביר הרבה יותר מטען לחלל, להוזיל את העלות של טיסה אחת בעשרות מונים וליצור חיסכון במספר השיגורים. בנוסף, מתוכנן להשתמש בו שוב ושוב.

מוּמלָץ: