Grasshopper (ракета)

Грассхоппер (англ. Grasshopper, буквально «кузнечик») — ракета вертикального взлета и вертикальной посадки, летающий стенд[1], построенный с целью разработки и тестирования технологий, необходимых SpaceX для создания многоразовых ракетных систем[2]. О создании аппарата «Грассхоппер» было объявлено в 2011 году[3], а уже в 2012 году начались испытания взлета и посадки на малой высоте и скорости.

О футбольном клубе см. Грассхоппер.
Grasshopper, 12 сентября 2012
Grashopper, 325-Meter-Test, 14.6.2013

«Грассхоппер» является одним из элементов тестовой программы многоразовой транспортной системы, которая включает в себя испытания на малой высоте и низкой скорости на полигоне SpaceX в штате Техас, а также высотные и высокоскоростные испытания с регулируемой скоростью спуска во время завершения коммерческих программ полета ракет-носителей Falcon 9 начиная с середины 2013 года. Grasshopper тестировался компанией SpaceX с целью развития многоразовых ракет Falcon 9 и Falcon Heavy, которым потребуется вертикальная посадка первой ступени с почти пустыми баками, используя двигатели.

История

О «Грассхоппер» впервые публично было объявлено в третьем квартале 2011 года, когда журналисты впервые написали о нём после анализа нормативных документов правительства США о космических запусках[1].

Вскоре после этого, SpaceX подтвердила существование программы развития такого транспортного средства, и планировала начать тестовые полеты в 2012 году[3][4].

«Грассхоппер» начал лётные испытания в сентябре 2012 года с краткого 3-секундного прыжка на полигоне компании в Техасе[5], за ним последовал второй 8-секундный прыжок в ноябре того же года, при этом он взял на стенде высоту около 5,4 метра от земли, третий полет был выполнен в декабре 2012 года с результатом 29 секунд и высотой 40 метров[6]. В феврале 2012 года SpaceX объявила, что они планировали несколько вертикальных взлетов и вертикальных посадок во время испытательных полетов в течение этого года и надеялись преодолеть сверхзвуковой барьер в четвёртом квартале.[2]. SpaceX не раскрывает других подробностей о планах запуска «Грассхоппер», но генеральный директор Элон Маск подтвердил, что часть высотных испытаний может пройти на ракетном полигоне White Sands в Нью-Мексико[7]. В июне 2012 SpaceX объявила, что намерена выполнить первый испытательный полет «в ближайшие пару месяцев»[4]. Обновленные фотографии ракеты на тестовом полигоне появились в новостной статье 11 сентября 2012 года[8], а тестовая программа полетов началась 21 сентября 2012 года[5].

Начиная с октября 2012 SpaceX обсуждала развитие второго поколения транспортной системы «Грассхоппер», которая бы имела облегченные опорные ноги, складывающиеся по бокам ракеты и другой отсек двигателя, почти на 50 % больше чем в первом поколении «Грассхоппер»[9].

Программа летных закрыта.

Описание

Grasshopper v1.0

Когда описание «Грассхоппер» впервые появилось в сентябре 2011 года, ракета состояла из бака первой ступени Falcon 9, одного двигателя Merlin-1D, четырех стальных посадочных ног и опорной конструкции, дополнительные баки давления крепились к опорной конструкции, вся эта конструкции была высотой 32 метра[1]. Фотографии представленные в сентябре 2012 года показали более сложную посадочную систему, с баком и ракетным двигателем, как описано выше.

Grasshopper может садиться на Землю с точностью вертолёта[10].

7 октября 2013 года Grasshopper v1.0 совершил восьмой и последний полёт, достигнув высоты 744 метра[11].

Grasshopper v1.1

В октябре 2012 года SpaceX объявило о второй версии «Грассхоппер», которая будет иметь откидывающиеся посадочные ноги и будет построена на базе более длинной платформы Falcon v1.1[9]. По состоянию на март 2013 года v1.1 Grasshoper будет состоять из бака первой ступени ракеты Falcon 9 v.1.1, именно он использовался в квалификационных испытаниях в Техасе в рамках SpaceX Rocket Development and Test Facility в течение нескольких месяцев. Он использован в качестве следующего Grasshopper c посадочными ногами приспособленными для полета[12]. Тестовые полеты проводились только на ракетном полигоне White Sands в Нью-Мексико.

Программа испытательных полётов

Лётные испытания будут включать дозвуковые и сверхзвуковые полёты.

Из опубликованной в 2011 году информации можно сделать вывод, что дозвуковые испытательные полёты будут выполняться на полигоне SpaceX McCregor в штате Техас в три этапа, при максимальной высоте полета от 200 до 3500 метров, в течение от 45 до 160 секунд (от 0,75 до 2,7 мин.). Как ожидается, испытания продлятся до трёх лет, инициатива FAA позволяет выполнять до 70 суборбитальных пусков в год[1][13]. Компанией SpaceX был построен пусковой комплекс в форме полуарки для сопровождения программы испытательных полётов[4]. В сентябре 2012 года SpaceX объявила, что они просили у FAA разрешения на увеличение высоты некоторых из первых тестовых полётов[14].

Сверхзвуковые лётные испытания могли начаться уже в конце 2012 года на полигоне White Sands или McGregor в Техасе, но никаких подробностей компания не предоставила[2][5].

Первый испытательный полёт, названный журналистом Кларком Линдси «Короткий прыжок», произошёл: 21 сентября 2012 года[15]. Прыжок полупустой ступени ракеты-носителя был высотой 1,8 м и продлился 3 секунды[5].

«С нетерпением ждем следующего года», заявил генеральный директор Элон Маск в ноябре 2012 года:

В течение ближайших нескольких месяцев, мы будем постепенно увеличивать высоту и скорость, думаю, что этот путь не будет гладким, нам сильно повезёт, если получится избежать неудач. Вертикальная посадка является чрезвычайно важным прорывом — экстремальное, быстрое повторное использование[16].

Тогда в марте 2013 Маск говорил, что в SpaceX надеются достичь гиперзвуковой скорости до конца 2013 года[17].

Этапы испытаний

SpaceX определило несколько этапов испытаний[13].

Этап 1: Цель этапа 1 является проверка общей способности «Грассхоппер» на выполнение многоразовой (VTVL) миссии. Во время фазы 1, Grasshopper будет запущен и поднимется до 70 метров над уровнем земли, а затем уменьшит тягу и спустится, приземляясь обратно на площадку примерно через 45 секунд после старта.

Этап 2: В ракету будет загружено немного меньше топлива, и будет использован другой профиль тяги, а максимальная высота будет увеличена до 200 метров, все ещё ниже класса E воздушного пространства (по FAA). Длительность полёта во время фазы 2 снова примерно 45 секунд.

Этап 3: Целью фазы 3 является проверка способности «Грассхоппер», выполнить многоразовую миссию (VTVL) на больших высотах и больших скоростях подъема и спуска. Чтобы добиться этого, максимальная высота миссии будет постепенно увеличена с 200 метров до 3500 метров. Последовательность высот всего испытания[13] была бы 365 метров, 760 метров, 5000 футов, 1500 метров и 3500 метров. Максимальная продолжительность тестового полета будет составлять приблизительно 160 секунд.

Тестовые полеты
Этап Тест # Дата Высота Длительность Примечание
1 1 2012-09-21[5] 1,8 м.[5] 3 с.[5]
1 2 2012-11-01[18] 5,4 м.[18] 8 с.[18]
1 3 2012-12-17[19] 40 м.[19] 29 с.[19] Первый полет с манекеном ковбоя
1 4 2013-03-07[20] 80 м.[21] 34 с.[21] Соотношение тяги к весу при посадке превысило единицу[22]
2 5 2013-04-17[23] 250 м.[23] 61 с. Полет выполнялся во время сильного ветра[24]
6 2013-06-14[25] 325 м.[25] 68 с.[25]
7 2013-08-13 250 м 60 с. Ракета впервые осуществила манёвр со смещением в сторону на 100 м на высоте 250 м, после чего опустилась обратно в центр взлётной площадки
8 2013-10-07 744 м 79 с.[26] Последний полет Grasshopper v1.0.

Летные испытания над водой

В марте 2013 года SpaceX объявила, что, начиная с первого полета удлиненной версии ракеты-носителя Falcon 9 или общего шестого полёта Falcon 9, которая планировалась на июнь 2013 года, каждая первая ступень будет оснащена оборудованием для управляемого спуска. SpaceX испытала обратный импульс двигателем над водой и «будет продолжать делать такие тесты, пока не сможет возвращать на место запуска и приземлять с помощью двигателя. Компания ожидает нескольких неудач прежде чем научится делать это правильно»[27].

В полёте, который состоялся ранним летом 2013, после стадии разделения первая разгонная ступень сделала импульс, чтобы замедлиться, а затем второй импульс перед тем как достигнет воды. Когда все надводные тесты завершатся, первые ступени будут лететь обратно к месту старта и выполнять посадку при помощи двигателя, возможно, уже в середине 2014 года[27]. Надводные тесты будут происходить как в Тихом, так и в Атлантическом океанах, к югу от базы ВВС Ванденберг и к востоку от мыса Канаверал.

SpaceX не ожидает успешного восстановления первой ступени в первые несколько тестовых запусков[28].

2015

С пятой попытки SpaceX удалось совершить вертикальную посадку первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 на плавучую платформу в океане. До этого у компании получалось приземлить ее только на суше. Аппарат доставлял грузовой модуль Dragon к Международной космической станции, запуск состоялся с космодрома на мысе Канаверал в 23:43 по киевскому времени 8 апреля.

См. также
  • Falcon (ракеты)
  • Delta Clipper DC-XA — проект ракеты с вертикальным взлетом и посадкой компании McDonnell Douglas.
  • Goddard и New Shepard — проекты ракет с вертикальным взлетом и посадкой компании Blue Origin.

Примечания
  1. Mohney, Doug. SpaceX Plans to Test Reusable Suborbital VTVL Rocket in Texas (26 сентября 2011).
  2. Simberg, Rand. Elon Musk on SpaceX’s Reusable Rocket Plans (8 февраля 2012).
  3. Lindsey, Clark. Grasshopper news (12 октября 2011). Архивировано 18 ноября 2011 года.
  4. Reusable rocket prototype almost ready for first liftoff (9 июля 2012). «SpaceX has constructed a half-acre concrete launch facility in McGregor, and the Grasshopper rocket is already standing on the pad, outfitted with four insect-like silver landing legs.».
  5. Clark, Stephen. SpaceX's reusable rocket testbed takes first hop, Spaceflightnow (24 сентября 2012).
  6. Boyle, Alan. SpaceX launches its Grasshopper rocket on 12-story-high hop in Texas (24 декабря 2012). Архивировано 3 марта 2016 года. Дата обращения 28 апреля 2013.
  7. Reusable rocket prototype almost ready for first liftoff (недоступная ссылка). spaceflightnow.com (2012). Архивировано 2 мая 2013 года.
  8. Lindsey, Clark. Steve Jurvetson visits the SpaceX Grasshopper (11 сентября 2012).
  9. A 2nd-gen Grasshopper + A new video of first hop (2 октября 2012).
  10. Musk’s Space Talk Wows Crowd at South by Southwest (11 марта 2013). Архивировано 13 марта 2013 года. Дата обращения 28 апреля 2013.
  11. Final flight of Grasshopper v1.0 sets new record. gizmag (14 октября 2013).
  12. Spacex[sic] May try to "land / recover" the first stage of it next Falcon 9 v1.1 launch this summer (23 марта 2013). Архивировано 27 марта 2013 года.
  13. [http://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ast/media/20110922%20SpaceX%20Grasshopper%20Draft%20EA.Final.pdf Draft Environmental Assessment for Issuing an Experimental Permit to SpaceX for Operation of the Grasshopper Vehicle at the McGregor Test Site, Texas] (недоступная ссылка). Federal Aviation Administration (2011). Архивировано 2 мая 2013 года.
  14. Lindsey, Clark. SpaceX Grasshopper tests aim to quickly move up in altitude (17 сентября 2012).
  15. Lindsey, Clark. [http://newspacewatch.com/articles/spacex-grasshopper-vertical-takeoffvertical-landing-rocket-first-test.html SpaceX Grasshopper vertical takeoff/vertical landing rocket first test] (22 сентября 2012).
  16. Coppinger, Rod. Huge Mars Colony Eyed by SpaceX Founder Elon Musk (23 ноября 2012). «'».
  17. Lindsey, Clark. Elon Musk debuted video of latest Grasshopper flight at SXSW (9 марта 2013).
  18. Grasshopper Two-Story Hop 11/1/12. SpaceX (5 ноября 2012).
  19. Grasshopper hops ever higher (недоступная ссылка). NewSpace Journal (24 декабря 2012). Архивировано 2 мая 2013 года.
  20. FAA Permitted Launches. Federal Aviation Administration (8 марта 2013).
  21. More on Grasshopper’s “Johnny Cash hover slam” test (недоступная ссылка). NewSpace Journal (9 марта 2013). Архивировано 2 мая 2013 года.
  22. GRASSHOPPER COMPLETES HIGHEST LEAP TO DATE (недоступная ссылка) (10 марта 2013). Архивировано 2 мая 2013 года.
  23. Lindsey, Clark. SpaceX Grasshopper reaches 250 meters (13 апреля 2013).
  24. Elon Musk's twitter (22 апреля 2013).
  25. Bergin, Chris Testing times for SpaceX’s new Falcon 9 v.1.1 (недоступная ссылка). NASASpaceFlight (not affliated with NASA) (14 июня 2013). Дата обращения: 15 июня 2013. Архивировано 10 июля 2013 года.
  26. Grasshopper Completes Half-Mile Flight in Last Test. SpaceX.
  27. Lindsey, Clark. SpaceX moving quickly towards fly-back first stage (28 марта 2013).
  28. Messier, Doug. Dragon Post-Mission Press Conference Notes (28 марта 2013). «Q. What is strategy on booster recover? Musk: Initial recovery test will be a water landing. First stage continue in ballistic arc and execute a velocity reduction burn before it enters atmosphere to lessen impact. Right before splashdown, will light up the engine again. Emphasizes that we don’t expect success in the first several attempts. Hopefully next year with more experience and data, we should be able to return the first stage to the launch site and do a propulsion landing on land using legs. Q. Is there a flight identified for return to launch site of the booster? Musk: No. Will probably be the middle of next year.».

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.