Am 22. Dezember fand ein Ereignis statt, das in die Geschichte der Weltraumfahrt eingehen könnte. Die amerikanische Firma SpaceX führte einen weiteren erfolgreichen Start der Trägerrakete Falcon 9 mit einer Nutzlast in Form mehrerer Raumfahrzeuge durch, wonach ihre erste Stufe zur Erde zurückkehrte und eine reguläre Landung machte. Damit war es erstmals in der Geschichte des Falcon-Programms möglich, nicht nur eine Nutzlast in den Orbit zu bringen, sondern auch die erste Stufe einer Trägerrakete erfolgreich zu landen. Es wird erwartet, dass dies in Zukunft die Kosten für den Start von Fracht in den Orbit erheblich senken und damit eine echte Revolution im Weltraumbereich bewirken wird.
Der Start der Falcon 9-Rakete, Modifikation v1.2, erfolgte am 22. Dezember um 01:29 GMT von der SLC-40-Startrampe des Weltraumbahnhofs Cape Canaveral. Die Rakete trug 11 Satelliten der Orbcomm-G2-Serie. Berichten zufolge erfolgte der Start im normalen Modus. Die erste Stufe brachte die Rakete auf eine vorbestimmte Höhe, wonach sie sich trennte und zum entsprechenden Ort des Kosmodroms zurückkehrte. Die zweite Stufe brachte die Nutzlast dann in eine Umlaufbahn mit einer Höhe von 620x640 km. Es sei darauf hingewiesen, dass seit 2010 erfolgreiche Starts von Falcon 9-Raketen mit Nutzlasten, auch in Form von Mock-ups, durchgeführt wurden, diesmal jedoch zum ersten Mal ein Flug nach einem Programm durchgeführt werden konnte, das vollständig erfüllt die anfänglichen Anforderungen des Projekts. Der Hauptzweck des Starts bestand darin, die erste Stufe wieder auf den Boden zu bringen, wonach sie zum Bau einer neuen Trägerrakete verwendet werden soll.
140 Sekunden nach dem Start hob die erste Stufe die Trägerrakete auf eine Höhe von etwa 72 km, während die Fluggeschwindigkeit 6000 km / h erreichte. Danach wurden die Triebwerke der ersten Stufe abgeschaltet und vom Rest der Raketeneinheiten getrennt. In der vierten Minute des Fluges ging das Kommando zum Beginn des Manövrierens über, bevor es zum Boden zurückkehrte. Drei Triebwerke sorgten für eine Stufendrehung, um auf die gewünschte Flugbahn zu gelangen. In der neunten Minute des Fluges begann die Bühne in die dichten Schichten der Atmosphäre einzudringen, wonach das Bremsen mit Hilfe von Motoren begann. Unmittelbar vor der Landung starteten die Triebwerke wieder im Bremsmodus, während die Landestützen gelöst wurden. Nach 9 Minuten 44 Sekunden nach dem Start landete die erste Stufe der Trägerrakete erfolgreich auf dem Landeplatz Nr. 1 des Kosmodroms in Cape Canaveral.
Pre-Launch-Vorbereitung der Trägerrakete Falcon 9 v1.2, 21. Dezember
Denken Sie daran, dass die Trägerrakete Falcon 9 v1.2 die neueste Modifikation der Familie ist, die sich von ihren Vorgängern in einer Reihe von Innovationen unterscheidet. Das Hauptziel des Projekts war es, die Rückgabe der verbrauchten ersten Stufe sicherzustellen, wenn die Nutzlast in eine Umlaufbahn gebracht wird. Die Änderungen betrafen das Design und das Fassungsvermögen der Kraftstofftanks, die Leistungselemente der ersten Stufe wurden verstärkt usw. Die Leistungssteigerung hat zu einer Zunahme der Größe und des Gewichts der Rakete geführt. Seine Startmasse stieg auf 541,3 Tonnen und seine Länge auf 70 m, die Nutzlastmasse blieb gleich.
Die wichtigste Neuerung des Volume 1.2-Projekts war der Einsatz modernisierter Merlin 1D-Triebwerke, die sich durch erhöhten Schub von ihren Vorgängern unterscheiden. Bemerkenswert ist, dass diese Version der Triebwerke den von der Konstruktion erlaubten vollen Schub entwickelt. Bei früheren Triebwerken gab es eine bewusste Schubbegrenzung. In der neuen Konfiguration liefern neun Triebwerke der ersten Stufe 6806 kN Schub auf Meereshöhe, während ein einzelnes Triebwerk der zweiten Stufe etwa 930 kN Schub liefert. Durch die Schubänderung wurde die Betriebszeit der Triebwerke der ersten Stufe auf 162 s reduziert, die maximale Betriebszeit des Triebwerks der zweiten Stufe betrug 397 s.
In den letzten Jahren hat SpaceX an den Rückkehr- und Landealgorithmen der ersten Stufe gearbeitet. Zunächst wurden simulierte Landungen auf dem Wasser durchgeführt, wonach es möglich war, vollwertige Tests mit Landungen an Land oder speziellen Seeschiffen zu starten. Eine Reihe von Starts, die es ermöglichten, die Nutzlast in den Orbit zu bringen, endeten nicht mit einer erfolgreichen Landung: Die ersten Stufen der Trägerraketen wurden regelmäßig beschädigt oder zerstört. Erst am 22. Dezember 2015 konnten Bremsen, Sinkflug und Landung problemlos durchgeführt werden. Die Wiedereintrittsphase absolvierte erfolgreich alle notwendigen Manöver und machte eine weiche Landung am zugewiesenen Standort.
Das Raketenentwicklungsunternehmen Falcon 9 freut sich über seinen Erfolg. Die jüngste Einführung endete mit dem erfolgreichen Abschluss aller gestellten Aufgaben und bestätigt die grundsätzliche Möglichkeit, die bestehenden Pläne umzusetzen. SpaceX beabsichtigt nicht nur, ein Projekt zu erstellen, sondern auch den vollen Betrieb einer neuen Trägerrakete aufzunehmen. Vor längerer Zeit sprachen die Spezialisten des Entwicklerunternehmens über die Vorteile der vorgeschlagenen Raketenarchitektur und die Vorteile der förderbaren ersten Stufe. Durch die Rückkehr zum Boden der ersten Stufe, die mit neun ziemlich komplexen und teuren Triebwerken der Merlin-Familie ausgestattet ist, sollen die Kosten für den Raketenstart und damit die Kosten für die Beförderung von Fracht in den Orbit drastisch gesenkt werden.
SpaceX untersucht nun Berichten zufolge die wiederhergestellte erste Stufe. Das Ergebnis dieser Studie sollte eine Bewertung der Leistung der Einheiten und die Bestimmung der Möglichkeit ihrer Wiederverwendung sein. Darüber hinaus wird es daher notwendig sein, einen weiteren Start durchzuführen, um die Möglichkeit der Wiederverwendung einer bereits geflogenen Etappe nachzuweisen. Der genaue Zeitpunkt des Relaunchs steht noch nicht fest. Der nächste Start der Falcon 9-Rakete ist für Januar nächsten Jahres geplant, aber ob sie die bereits getestete erste Stufe verwenden wird, ist noch unbekannt.
Durch den Einsatz von wiederverwendbaren ersten Stufen lassen sich die Anlaufkosten deutlich senken, so die Entwicklungsgesellschaft. Die Möglichkeit einer solchen Arbeit wurde noch nicht durch Tests bestätigt, aber die Autoren des Projekts blicken optimistisch in die Zukunft. Außerdem wurde der ungefähre Startplan von Falcon-9-Raketen mit der einen oder anderen Nutzlast für die nächsten Jahre festgelegt. Parallel zu den Praxisstarts werden verschiedene Studien durchgeführt, um die gesetzten Ziele zu erreichen.
Raketenstart, 22. Dezember (21. Dezember Ortszeit)
Wie Sie sehen, ist es noch lange nicht der Beginn eines vollwertigen Einsatzes von Trägerraketen mit wiederverwendbaren ersten Stufen. Dennoch ist der erste wirkliche Schritt zur Erreichung dieses Ziels bereits getan. Es ist schwer zu sagen, wie lange der gesamte Prozess der Beherrschung neuer Technologien dauern wird. Wahrscheinlich werden bis zum Ende dieses Jahrzehnts echte Ergebnisse erzielt. Somit könnte in naher Zukunft eine echte Revolution in der Raumfahrt stattfinden.
Die Trägerrakete Falcon 9 v1.2 hat die Aufgabe bisher nur teilweise gelöst: Nur ein erfolgreicher Start wurde mit der Rückkehr und normalen Landung der ersten Stufe abgeschlossen. Dennoch ist es angesichts des Entwicklungs- und Umsetzungstempos des Projekts bereits notwendig, Prognosen für die Zukunft zu erstellen und zu versuchen, vorherzusagen, welche Ergebnisse die Entstehung eines voll funktionsfähigen wiederverwendbaren Raketensystems für die Weltkosmonautik haben wird. Es ist davon auszugehen, dass der Abschluss des Falcon 9-Projekts auch Auswirkungen auf das russische Raumfahrtprogramm haben könnte, das zu den führenden der Welt gehört.
In der aktuellen Konfiguration ist die Trägerrakete Falcon 9 in der Lage, eine Nutzlast mit einem Gewicht von bis zu 13, 15 Tonnen in eine niedrige Referenzumlaufbahn zu starten. Für eine Geotransferbahn beträgt dieser Parameter 4,85 Tonnen. die neuesten ausländischen Trägerraketen sind den bestehenden russischen Systemen einer ähnlichen Klasse nicht unterlegen oder ihnen sogar überlegen. Angesichts der versprochenen Senkung der Startkosten könnte das Falcon 9-Projekt eine Bedrohung für die Zukunft der Sojus-2-Raketenfamilie und der leichten Versionen der Angara darstellen.
Somit werden in absehbarer Zeit die wichtigsten russischen Trägerraketen, einschließlich der neuesten, ihre Position auf dem Markt für den Start von Raumfahrzeugen in Umlaufbahnen mit unterschiedlichen Parametern behaupten können. Bei einer weiter entfernten Perspektive kann die Situation noch schlimmer aussehen. Mit den bestehenden Eigenschaften und der Möglichkeit, die Startkosten zu senken, kann die Falcon 9-Rakete in der aktuellen oder neuen Version einen gewissen Marktanteil zurückgewinnen und sowohl russische als auch ausländische Gegenstücke verdrängen. Es ist durchaus möglich, dass das Startvolumen solcher Raketen zu einem bestimmten Zeitpunkt nur durch die Produktionskapazitäten des Entwicklerunternehmens begrenzt wird.
Dennoch ist die russische Kosmonautik durchaus in der Lage, einige der entwickelten Marktsektoren zu halten und ihre Präsenz in ihnen zu erhöhen. Derzeit verfügt unser Land über eine schwere Trägerrakete "Proton-M", die bis zu 23 Tonnen Fracht an LEO und etwa 6, 75 Tonnen an die GPO liefern kann. Außerdem wird ein neues Projekt „Angara-A5“entwickelt. Eine vielversprechende Rakete wird in der Lage sein, mindestens 24 Tonnen auf eine niedrige Referenzbahn und 5,4 Tonnen auf eine Geotransferbahn zu heben - bis zu 12 Tonnen.
Parallel zu den Arbeiten an der mittleren Trägerrakete Falcon 9 entwickelt SpaceX ein schweres Falcon Heavy-System mit erhöhter Leistung. Es wird argumentiert, dass diese Rakete in der Lage sein wird, etwa 53 Tonnen Fracht auf eine niedrige Referenzbahn und bis zu 21,2 Tonnen auf eine Geotransferbahn zu transportieren. Die Entwicklung des Falcon Heavy-Projekts wurde 2011 angekündigt und der erste Start war ursprünglich für den 13. geplant. Zukünftig wurden der Zeitpunkt des ersten Starts sowie die Kosten immer wieder angepasst. Derzeit ist der erste Start für Mai 2016 geplant. Der Start von 6, 4 Tonnen in eine Geotransfer-Umlaufbahn wird auf 90 Millionen US-Dollar geschätzt.
Bei dem Projekt einer schweren Rakete soll es die Entwicklungen an der Falcon 9 nutzen, nämlich die Strukturelemente auf den Boden zurückgebracht. Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, die Kosten für den Start und das Einbringen verschiedener Ladungen in bestimmte Umlaufbahnen zu reduzieren.
Im Rahmen des Falcon Heavy-Projekts ist geplant, eine Trägerrakete mit einzigartig hohen Eigenschaften zu schaffen, aber bisher sind dies nur Absichten, die nicht durch praktische Ergebnisse gestützt werden. Der erste Prototyp einer vielversprechenden Rakete wird frühestens Ende des Frühjahrs nächsten Jahres abheben, danach wird es einige Zeit dauern, verschiedene Elemente des Projekts auszuarbeiten. Infolgedessen steht der Zeitpunkt des tatsächlichen Erhalts der deklarierten maximalen Merkmale noch nicht fest. Darüber hinaus können sie aufgrund von Problemen in der einen oder anderen Phase, die mit der Notwendigkeit verbunden sind, einige der Raketenmodule zurückzugeben, erheblich nach rechts verschieben.
Es ist davon auszugehen, dass die Zukunftsaussichten des von SpaceX implementierten Falcon-Programms nicht ganz eindeutig, aber insgesamt positiv aussehen. Die vorhandene Mittelstreckenrakete Falcon 9 befördert bereits erfolgreich Fracht in den Orbit, obwohl sie die verbrauchte erste Stufe nicht sehr erfolgreich auf den Boden zurückbringt. Von den mehreren Flügen im Programm, für die dieses Verfahren vorgesehen war, war nur einer erfolgreich. Ob dieser Erfolg in absehbarer Zeit wiederholt werden kann, ist noch nicht ganz klar. Dennoch können wir bereits über das Aufkommen einer neuen wettbewerbsfähigen Trägerrakete sprechen, die andere Systeme verdrängen und ihren Platz auf dem Markt einnehmen kann.
Landung der ersten Etappe nach dem Flug
Was das Falcon Heavy-Projekt betrifft, so sind die Aussichten noch vage. Wenn die bestehenden Pläne erfüllt werden, ist dieses System wirklich in der Lage, signifikante Marktanteile zu gewinnen und Aufträge von Raumfahrtagenturen anderer Länder anzunehmen. Die Entwicklung dieses Projekts ist jedoch noch nicht abgeschlossen und sie steht offenbar vor gewissen Schwierigkeiten. Infolgedessen wurden die Starttermine für eine solche Rakete immer wieder verschoben, und die weiteren Arbeiten werden sowohl durch die Konstruktionsmerkmale der schweren Trägerrakete als auch durch die Anforderungen an die Rückgabe der Einheiten mit anschließender Wiederverwendung erschwert.
Was die Aussichten der heimischen Raumfahrtindustrie angesichts der Errungenschaften von SpaceX angeht, kann die Situation in diesem Bereich mit bestimmten Problemen verbunden sein. Auf dem Weltraumfrachtmarkt hat sich ein vielversprechender Wettbewerber herausgebildet, der durchaus in der Lage ist, im Bereich leichter und mittelschwerer Raumfahrzeuge einen signifikanten Anteil an Kunden zu gewinnen. Zudem will dieser Konkurrent einen Platz im Heavy-Sektor ergattern, wofür er eine entsprechende Rakete entwickelt.
Zum Glück für in- und ausländische Unternehmen der Raumfahrtindustrie wird sich SpaceX im Kampf um den Markt vielen Konkurrenten gegenüber anerkannten Marktführern aus Russland, den USA und Europa stellen müssen. Daher wird der Kampf um den Markt wahrscheinlich nicht einfach sein, und dies wird sowohl für den mittleren als auch für den schweren Sektor gelten. Zudem darf nicht vergessen werden, dass noch nicht alle großen Probleme gelöst sind, weshalb das Falcon-Programm noch nicht die geplanten Vorteile gegenüber seinen Konkurrenten aufweist.
Trotz aller Fragen der Marktaufteilung muss man jedoch zugeben, dass der jüngste Start tatsächlich ein Meilenstein in der Geschichte der Weltraumfahrt ist. Es zeigt, dass private Unternehmen der Raumfahrtindustrie nicht nur in der Lage sind, neue Geräte zu bauen, sondern auch einige Probleme zu lösen, vor den anerkannten Marktführern in diesem Bereich wie Regierungsbehörden und anderen Strukturen. Am 22. Dezember gelang es einem privaten Unternehmen, die Ladung nicht nur in die Umlaufbahn zu bringen, sondern auch die Rückkehr der ersten Stufe der Trägerrakete zum Landeplatz sicherzustellen. Auch wenn die Zukunftsaussichten der Raketentechnik und des Marktes noch kontrovers diskutiert werden, würde kaum jemand der Tatsache widersprechen, dass in der Geschichte der Raumfahrtindustrie eine neue Ära beginnt.
