Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
Электрон (ракета-носитель)
Материал из https://ru.wikipedia.org

«Электрон»[1] (англ. Electron) — ракета-носитель сверхлёгкого класса, разработанная новозеландским подразделением американской частной аэрокосмической компании Rocket Lab.

Предназначена для коммерческих запусков микро- и наноспутников, позволяет вывести полезную нагрузку массой до 150 кг на солнечно-синхронную орбиту высотой 500 км или до 250 кг на низкую околоземную орбиту[2]. Стоимость запуска ракеты-носителя составляет от 4,9 до 6,6 млн долларов США[2]. Её двигатели Резерфорд — первые практически используемые двигатели с электрическими насосами топлива и окислителя.[3]Ракета эксплуатируется часто вместе с собственными разгонным блоком или платформой «Фотон». Хотя изначально ракета была одноразовой, компания работает над созданием многоразовой модификации и уже дважды смогла приводнить первую ступень в океане.

Содержание

Начало эксплуатации

Квалификационные огневые тесты обеих ступеней завершены в конце 2016 года[4][5]. Первый испытательный полёт (неудачный: ракета достигла космоса, но не вышла на орбиту) состоялся 25 мая 2017 года[1].

В свой второй полёт 21 января 2018 Электрон успешно вывел три кубсата.[6]Первый оплаченный полёт (третий по счёту) состоялся 11 ноября 2018 г.[7]

Начиная со второго квартала 2017 года, в компании намерены с помощью ракеты-носителя производить ежеквартальные коммерческие запуски кубсатов на солнечно-синхронную орбиту, стандартный полёт будет вмещать два 12U, четыре 6U, десять 3U и четыре 1U-кубсата с суммарной стоимостью запуска около 6,5 млн долларов[8].

Конструкция

Основные конструктивные элементы ракеты-носителя, несущий цилиндрический корпус и топливные баки обеих ступеней выполнены из углепластика и производятся компанией Rocket Lab на собственном заводе в Окленде, Новая Зеландия. Двигатели и авионика производятся в Калифорнии, США[9][10]. Применение композиционных материалов позволило существенно снизить вес конструкции. Обе ступени ракеты-носителя используют в качестве компонентов топлива керосин (горючее) и жидкий кислород (окислитель)[2].[8].

Первая ступень

Высота ступени составляет 12,1 м, диаметр — 1,2 м, сухая масса — 950 кг. Вмещает до 9250 кг топлива[8].

Первая ступень оборудована девятью жидкостными ракетными двигателями «Резерфорд», схема расположения двигателей подобна первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 — один центральный двигатель и 8 расположенных вокруг него[8].

Резерфорд — двигатель собственного производства Rocket Lab, все основные детали которого создаются способом 3D-печати[11]. Насосный агрегат приводится двумя электродвигателями, питающимися от установленных на ступени 13 литий-полимерных аккумуляторов[8][12]. Используются вентильные двигатели постоянного тока, каждый из которых развивает мощность около 37 кВт при скорости вращения 40 000 оборотов в минуту[8], что позволяет повышать давление в топливной магистрали от 0,2—0,3 МПа до 10—20 МПа[13].

Тяга ступени на старте составляет 162 кН и повышается до 192 кН в вакууме. Удельный импульс — 303 с. Время работы ступени — около 155 секунд[2].[8].

Управление вектором тяги осуществляется одновременным отклонением всех 9 двигателей от центральной оси[8].

Отстыковка ступени производится с помощью пневматических механизмов, приводимых в действие с помощью сжатого гелия, который используется также для наддува баков[8].

Компания работает над многоразовой моделью Электрона с 2018 года, и впервые объявила о своих планах 6 августа 2019.[14] Как небольшое и недорогое средство вывода, Электрон не планировался многоразовым, однако, такие планы возникли после анализа информации с датчиков внутри носителя. Кроме того, многоразовость сможет позволить более частые запуски, используя уже летавшие экземпляры.[15][16] Для компенсации дополнительной массы оборудования посадки мощность ракеты рассчитывали со временем увеличить.[16] Поначалу задача заключалась в сборе данных и успешном прохождении плотных слоёв атмосферы, прозванных в компании «стеной».[14][17] В целом, после прохождения «стены» планируется применить аэродинамический тормоз (о нём мало известно и компания не предоставляет подробную информацию)[15], затем парашют-крыло (парафойл) до приводнения в океане. Начиная с десятого запуска запланировано использование обновлённой первой ступени с изменениями, направленными на возврат ступени[18]. Изначально она будет опускаться на воду, в дальнейшем планируется её перехват в воздухе с использованием вертолёта.[19][20]

После 11 полёта («Birds of a Feather») в середине февраля 2020 прошли испытания парашютов на небольшой высоте. В апреле 2020 компания опубликовала материалы успешного перехвата спускающейся ступени с помощью вертолёта, произведённого еще в марте. Опытный образец был поднят в воздух вертолётом, после чего в свободном падении раскрыл парашюты и был подхвачен вертолётом, несущим длинный крюк, на высоте 1500 м, а затем доставлен на землю.[21][22]

В 16 полёте («Return to Sender») 20 ноября 2020 г. впервые удалось довести ступень целой до приводнения в Тихом океане.[22][23]

В полёте 32 («Catch Me If You Can») 4 ноября 2022 г. ракета была снабжена системой возвращения, задействовала её, однако вертолёт не смог приблизиться для захвата из-за потери телеметрии.[24]

Изначально Электрон выводил максимальную нагрузку в 150—225кг на 500-км солнечно-синхронную орбиту[25][26]. К августу 2020 Rocket Lab анонсировала увеличение полезной нагрузки Электрона до 225—300кг, что объясняется увеличившейся ёмкостью электрических батарей; такое увеличение компенсирует дополнительную массу добавившихся посадочных устройств, или позволяет выводить большую нагрузку в межпланетных миссиях, если ракета-носитель расходуется, а не возвращается[14]. Также были заявлены расширенные отсеки полезной нагрузки: диаметром 1,8м (шире самой ракеты) и длиной2,5м[27][28].

Для достижения же многоразовости в конструкцию были внесены изменения:
  • полёты 6 («That’s a Funny Looking Cactus») и 7 («Make it Rain») несли датчики для сбора информации при подготовке многоразовости;
  • полёт 8 («Look Ma No Hands») имел на борту инструментарий сбора данных Брутус (Brutus), способный выдержать приводнение;[14][29]
  • полёт 10(«Running out of Fingers», декабрь 2019) был произведён на модернизированной ступени, которой можно было управлять при снижении, она содержала аппаратуру навигации, компьютеры управления полётом и антенны связи через спутники в C-диапазоне для передачи данных прямо во время спуска, а также реактивную систему управления для управления ориентацией ступени.[14][30] После разделения ступеней первая ступень была развернута на 180°. На протяжении всего спуска её направление и угол атаки управлялись для оптимальной защиты тепловым щитом в её основании. Ступень успешно преодолела вход в атмосферу, несмотря на полное отсутствие замедляющих механизмов, и приводнилась в океан с частичным разрушением на скорости900км/ч (250м/с), как и планировалось[17][31] (для компании было важно не сохранить ступень целой, а испытать прохождение атмосферы[32]).
  • в полёте 11(«Birds of a Feather») была выполнена аналогичная посадка[33][14].Других таких тестов пока не планируется[21].


На 2023 г. rомпания модифицировала первую ступень ракеты для повторного использования, улучшив водонепроницаемость первой ступени (которая после использования опускается на парашюте в воду, откуда ее вылавливает корабль), также изменен способ подъёма ступени на судно и облегчена конструкция парашюта[34]

Вторая ступень

Длина составляет 2,4 м, диаметр — 1,2 м, сухая масса — 250 кг. Вмещает до 2150 кг топлива[8].

Вторая ступень использует один двигатель Rutherford, оптимизированный для максимально эффективной работы в вакууме и оборудованный увеличенным неохлаждаемым сопловым насадком. Тяга двигателя в вакууме составляет 22 кН, удельный импульс — 333 с[8][2].

Ступень оборудована тремя литий-ионными батареями для питания электропривода топливного насоса двигателя, 2 из них сбрасываются после исчерпания, позволяя снизить сухую массу ступени[8][2].

Контроль вектора тяги по тангажу и рысканию производится за счёт отклонения двигателя, контроль вращения и управление положением ступени осуществляется с помощью системы реактивных газовых сопел[8].

Вторая ступень оборудована приборным отсеком, в котором расположены системы управления ракеты-носителя, которые разработаны и произведены компанией Rocket Lab[2].

Головной обтекатель

Ракета оборудована композитным обтекателем длиной 2,5 м, диаметром 1,2 м и массой около 50 кг[8].

Отличительной концепцией Rocket Lab является отделение процесса монтажа полезной нагрузки внутри обтекателя от сборки остальной ракеты. Это даёт возможность заказчикам, собственникам спутников, осуществлять интеграцию полезной нагрузки с адаптером и инкапсуляцию в обтекателе на своих предприятиях самостоятельно, а затем доставлять этот модуль в собранном виде к стартовой площадке, где он будет быстро интегрирован с ракетой[8][2].

Третья ступень и «Фотон»

Компанией разработана опциональная третья ступень, разгонный блок (kick stage, KS), необходимый для выведения на круговые орбиты. Кроме того, ступень повышает точность выведения и делает это за меньшее время. Ступень содержит один двигатель «Кюри» (Curie) со способностью к многократному пуску, который использует не раскрытое «зелёное» топливо, и также изготавливается с помощью 3D-печати. Впервые такая ступень была применена на втором полёте Электрона.[35] Она способна нести до150кг полезной нагрузки.[14]

Компания разработала следующую версию третьей ступени — космическую платформу «Фотон» (Photon), ориентированную на лунные и межпланетные запуски. Такая версия способна нести до30 кг на лунную орбиту.[14][36]

Модификация HASTE

Компанией Rocket Lab была разработана отдельная модификация носителя «Электрон», названная HASTE (Hypersonic Accelerator Suborbital Test Electron) и предназначенная для суборбитальных запусков. Этот вариант носителя имеет усиленную конструкцию, модифицированную третью ступень и допускает установку разных головных обтекателей, в зависимости от размеров запускаемой полезной нагрузки. Масса выводимой на суборбитальную траекторию полезной нагрузки может достигать 700 кг. Использование одного и то же, с небольшими модификациями, носителя для разных типов пусков должно, по заявлению компании Rocket Lab, снизить его стоимость за счет увеличения объёмов производства. Запуски модифицикации HASTE планируется только с комплекса Rocket Lab LC-2 на космодроме Уоллопс[37][38]. Первый пуск HASTE был произведён 17 июня 2023 года с прототипом гиперзвукового летательного аппарата[39].

Стартовая площадка

Rocket Lab LC-1

Изначально стартовый комплекс планировали разместить недалеко от новозеландского города Крайстчерч на Южном острове. Однако по экологическим требованиям место для площадки было перенесено на Северный остров[40].

Запуски ракеты-носителя Electron производятся со стартового комплекса англ. Rocket Lab Launch Complex 1, построенного на полуострове Махия[англ.], находящегося на восточном побережье Северного острова Новой Зеландии.

2 сентября 2016 года в 4:37 утра примерно в 100 км севернее стартовой площадки произошло землетрясение магнитудой 7,1. Стартовые сооружения и 50-тонная стартовая платформа не пострадали, что подтвердила пресс-секретарь компании Rocket Lab англ. Catherine Moreau Hammond[41].

Официальное открытие комплекса состоялось 26 сентября 2016 года[42]. Лицензия на пусковую деятельность выдана на 30 лет и предполагает возможность запуска каждые 72 часа[42]. Расположение комплекса позволяет выводить полезную нагрузку на орбиты с разным наклонением, в диапазоне от 39 до 98°[8].

Центр управления полётами расположен примерно в 500 км северо-западнее стартового комплекса в городе Окленд. Оборудование центра позволяет отслеживать 25 000 каналов данных передаваемых в реальном времени со стартового комплекса, ракеты-носителя и полезной нагрузки[13].

В декабре 2019 года начались работы по постройке второй стартовой площадки (Pad B) на стартовой комплексе LC-1, недалеко от первой площадки[43]. Первый запуск с площадки LC-1B состоялся в мае 2022 года.

Rocket Lab LC-2

В октябре 2018 года компания сообщила, что выбрала для постройки своего второго стартового комплекса Среднеатлантический региональный космопорт в полётном центре Уоллопс, штат Виргиния, США[9]. Стартовый комплекс был официально открыт в декабре 2019 года[44], первый запуск состоялся 24 января 2023 года.

Запуски

По результатам миссии
  •   Неудача
  •   Успех
  •   Запланировано


По стартовым площадкам

Сравнение с аналогами
Название Организация-разработчик Страна Максимальная
полезная нагрузка, кг 		Орбита Стоимость пуска, млн $
(год оценки) 		Количество пусков
Электрон Rocket Lab  США
 Новая Зеландия 		150 ССО 4,9—6,6 44 (02.2024)
Пегас Orbital Sciences Corporation[45]  США 443 НОО 40 (2014) 45 (2021)
Super Strypi[англ.] Гавайский университет

Сандийские национальные лаборатории
Aerojet Rocketdyne[46]

 США 250 ССО — 1 (2015)
SS-520-4 IHI Aerospace[47]  Япония 4[48] НОО 3,5 (2017)[49] 2 (2018)
LauncherOne Virgin Orbit  США 300[50] ССО — 3 (2021)
Vector-R Vector Space Systems[англ.]  США 30—45[1][51] ССО 1,5—2[51] 0 (2018)
Vector-H 125[51] 3—3,5[51] 0 (2018)
Куайчжоу-1A CASIC[англ.]  Китай 250[52] ССО (500 км) — 13 (2023)
200[52] ССО (700 км)
Цзелун-1 CASIC[англ.]  Китай 200 ССО (500 км) — 1 (2019)
150 ССО (700 км)
Falcon 1 SpaceX  США 420 НОО 7 5 (2009)
Falcon 1e 1010 10,9 0
Rocket 3 Astra Space  США 20-40 ССО (500 км) 2,5 7 (2022)
Rocket 4 600[53] НОО — 0 (2024)
Alpha Firefly Aerospace  США 1030[54] НОО — 4 (2023)
Касед КСИР  Иран 50[55] НОО — 3 (2023)
Каем-100 КСИР  Иран 80[56] НОО (500 км) — 3, в т.ч. 1 суборбитальный (2024)


См. также

Примечания
  1. 1 2 3 И. Черный. «Что ж вы так волнуетесь? Это ж испытание!» // Новости космонавтики : журнал. — ФГУП ЦНИИмаш, 2017. — Т. 27, № 07 (414).
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 Чёрный И, 2017.
  3. A 3D-Printed, Battery-Powered Rocket Engine (амер. англ.). Popular Science (14 апреля 2015). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 7 октября 2021 года.
  4. Rocket Lab declares Electron ready for test flights (англ.). Space News (13 декабря 2016).
  5. Rocket Lab Completes Major Technical Milestone Ahead of Test Launches (англ.). Rocket Lab (13 декабря 2016). Дата обращения: 17 января 2017. Архивировано 20 декабря 2016 года.
  6. Blast off! Rocket Lab successfully reaches orbit on second attempt (нз. англ.). NZ Herald. Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 14 мая 2021 года.
  7. It's Business Time Launch - 11/11/2018. Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 16 ноября 2021 года.
  8. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Electron (англ.). Spaceflight101. Дата обращения: 17 января 2017. Архивировано 22 февраля 2018 года.
  9. 1 2 Rocket Lab selects Wallops as first U.S. launch site, readies Electron for November launch (англ.). NASASpaceFlight (17 октября 2018). Дата обращения: 14 июня 2020. Архивировано 26 октября 2018 года.
  10. Rocket Lab moves headquarters from Los Angeles to Huntington Beach (англ.). Los Angeles Times (21 марта 2017). Дата обращения: 14 июня 2020. Архивировано 29 марта 2019 года.
  11. Rocket Lab unveils world's first battery rocket engine (англ.). New Zeland Herald (15 апреля 2015). Дата обращения: 17 января 2017. Архивировано 2 декабря 2017 года.
  12. Rocket Lab Unveils Battery-Powered Turbomachinery (англ.). Aviation Week (14 апреля 2015). Дата обращения: 17 января 2017. Архивировано 4 марта 2016 года.
  13. 1 2 Chris Gebhardt. Rocket Lab’s Electron conducts inaugural flight from New Zealand (англ.). NASAspaceflight.com (24 мая 2017). Дата обращения: 15 июля 2017. Архивировано 15 июля 2017 года.
  14. 1 2 3 4 5 6 7 8 Updates (англ.). Rocket Lab. Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 31 июля 2020 года.
  15. 1 2 Eric Berger. Here’s why Rocket Lab changed its mind on reusable launch (амер. англ.). Ars Technica (7 августа 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 11 июля 2021 года.
  16. 1 2 Rocket Lab to attempt to reuse Electron first stage (амер. англ.). SpaceNews (6 августа 2019). Дата обращения: 16 августа 2021.
  17. 1 2 Michael Sheetz. Rocket Lab 'punched through the wall,' CEO says, passing key milestone in effort to reuse rockets (англ.). CNBC (6 декабря 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 7 декабря 2019 года.
  18. Rocket Lab to begin booster recovery experiments later this year (англ.). Spaceflight Now (6 августа 2019). Дата обращения: 17 августа 2019. Архивировано 14 августа 2019 года.
  19. Rocket Lab to attempt to reuse Electron first stage (англ.). SpaceNews (6 августа 2019).
  20. Loren Grush. Small satellite launcher Rocket Lab unveils plans to recover its rockets midair with helicopters (англ.). The Verge (6 августа 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 22 марта 2021 года.
  21. 1 2 Colin Fletcher. Rocket Lab launches 12th Electron, continues work on future plans (амер. англ.). NASASpaceFlight.com (12 июня 2020). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 12 августа 2021 года.
  22. 1 2 Stephen Clark. Rocket Lab reports recovery test success – Spaceflight Now (амер. англ.). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 17 сентября 2021 года.
  23. Rocket Lab launches Electron in test of booster recovery (амер. англ.). SpaceNews (20 ноября 2020). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 1 октября 2021 года.
  24. Rocket Lab - Catch Me If You Can Launch. Дата обращения: 6 ноября 2022. Архивировано 5 ноября 2022 года.
  25. Electron (англ.). Rocket Lab. Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано из оригинала 7 мая 2021 года.
  26. Calla Cofield 26 September 2016. Rocket Lab Opens Private Orbital Launch Site in New Zealand (англ.). Space.com (26 сентября 2016). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 16 августа 2021 года.
  27. Rocket Lab. Launch Payload: User's Guide (англ.) // Сайт компании : pdf. — 2020. — Август. Архивировано 12 марта 2021 года.
  28. Rocket Lab ready to attempt Electron booster recovery (амер. англ.). SpaceNews (11 августа 2020). Дата обращения: 16 августа 2021.
  29. Ian Atkinson. Rocket Lab launches Electron flight 8. Company previews first stage recovery (амер. англ.). NASASpaceFlight.com (19 августа 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 16 мая 2022 года.
  30. Electron launches smallsats in test of rocket reusability (амер. англ.). SpaceNews (6 декабря 2019). Дата обращения: 16 августа 2021.
  31. Rocket Lab successfully flight tests re-entry of rocket booster (брит. англ.). Aerospace Testing International (9 декабря 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 18 сентября 2021 года.
  32. Stephen Clark. Rocket Lab’s 10th launch tests booster recovery technology – Spaceflight Now (амер. англ.). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 23 июня 2021 года.
  33. Stephen Clark. Rocket Lab successfully launches NRO satellite – Spaceflight Now (амер. англ.). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 5 мая 2020 года.
  34. Rocket Lab модифицировала ступень Electron для повторного использования Архивная копия от 14 июля 2023 на Wayback Machine // SpaceNews, 14 июля 2023
  35. Rocket Lab launch also tested new kick stage (амер. англ.). SpaceNews (23 января 2018). Дата обращения: 16 августа 2021.
  36. Eric Berger. Rocket Lab—yep, Rocket Lab—has a plan to deliver satellites to the Moon (амер. англ.). Ars Technica (21 октября 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 22 октября 2019 года.
  37. Rocket Lab launches first suborbital version of Electron (англ.). Space News[англ.]. Дата обращения: 26 ноября 2024.
  38. HASTE (англ.). Rocket Lab. Дата обращения: 26 ноября 2024. Архивировано 24 ноября 2024 года.
  39. Rocket Lab intros their HASTE suborbital testbed launch vehicle (англ.). SatNews. Дата обращения: 26 ноября 2024. Архивировано 20 апреля 2023 года.
  40. Jeff Foust. Rocket Lab plans Electron test launches this year (англ.). Spacenews.com (14 апреля 2016). Дата обращения: 13 июля 2017.
  41. Jeff Foust. Rocket Lab launch site not damaged in New Zealand earthquake (англ.). Spacenews.com (2 сентября 2016). Дата обращения: 15 июля 2017.
  42. 1 2 Rocket Lab Opens Private Orbital Launch Site in New Zealand (англ.). Space (26 сентября 2016). Дата обращения: 17 января 2017. Архивировано 1 марта 2017 года.
  43. Rocket Lab to build second launch pad in New Zealand (англ.). SpaceNews (18 декабря 2019).
  44. Rocket Lab inaugurates U.S. launch site (англ.). SpaceNews (12 декабря 2019).
  45. barberd. Pegasus Users Guide (англ.) (PDF). orbitalatk.com (30 октября 2015). Дата обращения: 26 ноября 2016. Архивировано 24 марта 2016 года.
  46. Krebs, Gunter. SPARK. Gunter's Space Page. Дата обращения: 20 января 2012. Архивировано из оригинала 2 августа 2012 года.
  47. Sounding Rocket (англ.). IHI Aerospace. Дата обращения: 19 июля 2017. Архивировано из оригинала 20 января 2017 года.
  48. SS-520 4 (яп.). JAXA (8 декабря 2016). Архивировано 8 декабря 2016 года.
  49. Рыжков, 2017, с. 36.
  50. Home (англ.). Virgin Orbit. Дата обращения: 19 июля 2017. Архивировано из оригинала 5 апреля 2018 года.
  51. 1 2 3 4 Vector Space completes first test flight, aims for small sat market expansion (англ.). NASA Spaceflight (9 мая 2017). Дата обращения: 19 июля 2017. Архивировано 2 июня 2017 года.
  52. 1 2 Kuai Zhou (Fast Vessel). China Space Report (англ.). 22 мая 2016. Архивировано 11 марта 2018. Дата обращения: 22 июля 2017.
  53. Launch Services | Astra (амер. англ.). astra.com (24 октября 2022). Дата обращения: 19 февраля 2024. Архивировано 22 апреля 2022 года.
  54. Alpha Launch Vehicle (амер. англ.). Firefly Aerospace. Дата обращения: 19 февраля 2024. Архивировано 4 марта 2024 года.
  56. Iran Missile Milestones: 1984-2023 (англ.). Iran Watch. Дата обращения: 22 января 2024. Архивировано 19 января 2024 года.


Литература

Ссылки
Downgrade Counter