Dlaczego udane odzyskanie rakiety jest ważnym krokiem naprzód dla ludzkości?

[reklama_1]

Moment odzyskania rakiety nośnej Super Heavy. ( Wideo : SpaceX)

Firma SpaceX po raz piąty wystrzeliła mierzącą 400 stóp (ok. 121 metrów) rakietę Starship ze Starbase w południowym Teksasie 13 października o godz. 8:25 czasu wschodniego, a następnie przechwyciła pierwszy stopień rakiety Super Heavy po jego pomyślnym lądowaniu.

Około siedem minut po starcie rakieta nośna Super Heavy firmy SpaceX wykonała precyzyjne lądowanie, zawisając w pobliżu wieży startowej Mechazilla, która przytrzymała ją za pomocą metalowych ramion.

„ To historyczny dzień dla inżynierii ” – powiedziała Kate Tice, menedżer ds. systemów jakości inżynieryjnej w SpaceX, podczas komentarza na żywo, podczas gdy pracownicy SpaceX wiwatowali i wiwatowali za nią w siedzibie głównej w Hawthorne w Kalifornii. „ To szaleństwo! Za pierwszym razem udało nam się przenieść rakietę nośną Super Heavy z powrotem na wieżę startową ”.

Scena udanego przejęcia rakiety nośnej Super Heavy przez ramię Mechazilli. (Zdjęcie: SpaceX)

Gdy mierzący 71 metrów wzmacniacz Super Heavy oddzielił się na wysokości 65 kilometrów nad Ziemią, górny stopień rakiety kontynuował jazdę na wysokość prawie 145 kilometrów, okrążając planetę z prędkością 27 000 kilometrów na godzinę, po czym zgodnie z planem wylądował w Oceanie Indyjskim.

Przed lądowaniem stopień wspomagający ponownie uruchamia trzy silniki Raptor, co spowalnia jego opadanie i powoduje obrót w kierunku wieży startowej Mechazilla, gdzie zostaje przytrzymywany w miejscu przez ramiona mechaniczne zwane „pałeczkami”.

Udany test SpaceX wpisuje się w strategię firmy, której celem jest opracowanie w pełni wielokrotnego użytku rakiety, która będzie mogła transportować ludzi, sprzęt naukowy i ładunki na Księżyc i dalej, na Marsa.

SpaceX rozwija statek kosmiczny Starship, aby pomóc ludzkości w kolonizacji Księżyca i Marsa, a także w realizacji innych celów eksploracyjnych. Statek został zaprojektowany tak, aby był w pełni wielokrotnego użytku i szybki (czego dowodem są plany lądowania rakiety nośnej Super Heavy na platformie startowej, co skróci czas między lotami). To, w połączeniu z niespotykaną dotąd mocą Starshipa, może zrewolucjonizować lotnictwo kosmiczne, według firmy i Elona Muska.

NASA również wierzy w ten pojazd, wybierając go jako pierwszy załogowy lądownik w programie Artemis, mającym na celu eksplorację Księżyca. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, Starship po raz pierwszy przewiezie astronautów NASA na naturalnego satelitę Ziemi podczas misji Artemis 3, której start planowany jest na wrzesień 2026 roku.

Dlaczego rakiety wielokrotnego użytku są ważne?

Koszt startu rakiety może się znacznie różnić w zależności od wielu czynników, takich jak ładunek, miejsce docelowe i rodzaj użytej rakiety. W ostatnich czasach średni koszt startu wahał się od dziesiątek do setek milionów dolarów.

Koszt startu Falcona 9 firmy SpaceX wynosi około 62 milionów dolarów, podczas gdy koszt startu większych rakiet, takich jak Falcon Heavy, może przekraczać 90 milionów dolarów. NASA szacuje, że koszt startu Space Launch System (SLS) może wynieść ponad 2 miliardy dolarów.

Po osiągnięciu określonej wysokości i prędkości statek kosmiczny odłączy rakietę nośną, aby zmniejszyć masę i uciec od grawitacji Ziemi. (Ilustracja: SpaceX)

Podczas gdy technologia kosmiczna stale się rozwija, jednym z największych wyzwań jest obecnie obniżenie kosztów lotów kosmicznych. Ilość pracy i materiałów potrzebnych do zaprojektowania, zbudowania, utrzymania i przetestowania rakiety, aby mogła ona pomyślnie wystartować, jest bardzo kosztowna.

Obecnie statki kosmiczne są wystrzeliwane za pomocą rakiet nośnych. Za każdym razem, gdy statek osiągnie określoną wysokość i prędkość, stopniowo odłącza rakiety nośne i pozwala im spaść na Ziemię, gdy zabraknie im paliwa i ciągu, aby zmniejszyć masę. Oczywiście, rakiety nośne nie nadają się do ponownego użycia, ponieważ proces ponownego wejścia w atmosferę wiąże się z tarciem, które generuje dużo ciepła i poważnie niszczy statek.

Stosowanie tradycyjnej metody budowy rakiet do misji jednorazowego użytku zwiększa te koszty, zmniejsza częstotliwość startów i skalę oraz generuje straty. Pomyślmy o samolocie pasażerskim – gdyby do każdego lotu trzeba było budować nowy samolot, podróże lotnicze byłyby bardzo drogie. Dlatego posiadanie rakiet wielokrotnego użytku zrewolucjonizowałoby ekonomię i produktywność.

W przeciwieństwie do tradycyjnych rakiet jednorazowego użytku, rakiety wielokrotnego użytku, takie jak Starship, są zaprojektowane tak, aby można je było odzyskiwać i wystrzeliwać wielokrotnie.

Tego typu pociski wykorzystują takie cechy jak:

Lądowanie z wykorzystaniem napędu pędnego: Pierwszy stopień rakiety powraca na Ziemię o własnych siłach i ląduje pionowo, wykorzystując silniki do spowolnienia opadania.

Modułowa konstrukcja: Komponenty rakiety zaprojektowano tak, aby można je było łatwo rozmontować i odnowić pomiędzy lotami.

Technologia osłon termicznych: Rakiety wielokrotnego użytku mogą wykorzystywać zaawansowane materiały osłon termicznych, które chronią je podczas powrotu do atmosfery.

Zaawansowana produkcja: Rakiety wielokrotnego użytku często powstają w wyniku produkcji zaawansowanych materiałów, co gwarantuje ich trwałość podczas wielokrotnych startów.

Korzyści ekonomiczne płynące z rakiet nośnych wielokrotnego użytku są znaczące. Korzystanie z rakiet wielokrotnego użytku w porównaniu z tradycyjnymi rakietami może być nawet o 65% tańsze. Model ten obiecuje obniżenie kosztów misji, takich jak rozmieszczanie satelitów, misje zaopatrzeniowe na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS) oraz misje na Księżyc i Marsa.

Oprócz oszczędności kosztów, rakiety nośne wielokrotnego użytku przyczyniają się również do bardziej zrównoważonego podejścia do eksploracji kosmosu. Zmniejszenie liczby wyrzucanych komponentów rakietowych zmniejszyłoby ilość śmieci kosmicznych, stanowiących narastający problem środowiskowy.

Ponadto rakiety wielokrotnego użytku zużywają mniej paliwa niż rakiety jednorazowego użytku, dzięki czemu są bardziej przyjazne dla środowiska.

Kwarc (Źródło: Guardian, NSTXL)

Źródło