Protocoale Falcon 9 - Falcon 9 prototypes

Image
Grasshopper în septembrie 2012

Prototipurile Falcon 9 au fost rachete reutilizabile de testare de zbor experimentale care au efectuat decolări și aterizări verticale . Proiectul a fost finanțat privat de SpaceX , fără fonduri furnizate de vreun guvern până mai târziu. Au fost construite două prototipuri și ambele au fost lansate de la sol.

Primul prototip a fost Grasshopper . A fost anunțat în 2011 și a început testarea la aterizare / aterizare la altitudine mică, viteză mică în 2012. Grasshopper avea o înălțime de 106 ft (32 m) și a efectuat opt ​​zboruri de test în 2012 și 2013 înainte de a fi pensionat. Un al doilea prototip al Falcon 9 a fost vehiculul de dezvoltare reutilizabil Falcon 9 mai mare și mai capabil (F9R Dev, cunoscut și sub numele de F9R Dev1) bazat pe vehiculul de lansare Falcon 9 v1.1 . A fost testat la altitudini mai mari și a fost capabil de viteză mult mai mare, dar nu a fost niciodată testat la viteză mare. Vehiculul F9R Dev1 a fost construit în 2013–2014 și a făcut primul său test de zbor la mică altitudine la 17 aprilie 2014; a fost pierdută în timpul unui test cu trei motoare la locul de testare McGregor din 22 august 2014, care a încheiat programul de testare la viteză redusă. Extinderea suplimentară a anvelopei de testare a zborului pentru racheta reutilizabilă a fost mutată la amplificatoarele Falcon 9 descendente care au fost utilizate pe traiectorii de zbor orbitale pe zborurile orbitale comerciale ale Falcon 9.

Testele Grasshopper și F9R Dev au fost fundamentale pentru dezvoltarea rachetelor reutilizabile Falcon 9 și Falcon Heavy , care necesită aterizări verticale ale rezervoarelor de rapel și ale ansamblurilor de motoare din prima etapă Falcon 9 și Falcon Heavy aproape goale . Testele Grasshopper și F9R Dev au condus la o serie de teste de coborâre controlată la mare altitudine, cu viteză mare, ale etapelor de rapel post-misiune (uzate) Falcon 9 care au însoțit misiunile comerciale Falcon 9 din septembrie 2013. Ultimul a dus în cele din urmă la primul rapel de aterizare de succes pe 21 decembrie 2015.

Istorie

Image
Grasshopper efectuând un zbor de 325 metri urmat de o aterizare moale propulsivă în încercarea de a dezvolta tehnologii pentru un vehicul de lansare reutilizabil.

Grasshopper a devenit cunoscut public în al treilea trimestru al anului 2011, când jurnaliștii din spațiu au scris pentru prima oară despre acesta după ce au analizat reglementările privind lansarea spațiului ale Administrației Aviației Federale .

La scurt timp după aceea, SpaceX a confirmat existența programului de dezvoltare a vehiculului de testare și a proiectat că va începe programul de testare a zborului Grasshopper în 2012.

Comunicările de informații publice din 2011 au indicat faptul că testele subsonice ar avea loc în McGregor, Texas în trei faze, la altitudini maxime de zbor de la 200 la 3.510 m (670 până la 11.500 ft), pentru o durată de 45 până la 160 s (0.75 la 2.67 min) . La momentul respectiv, testarea era de așteptat să dureze până la trei ani, iar permisul inițial FAA permite până la 70 de lansări suborbitale pe an. O instalație de lansare a betonului de jumătate de acru a fost construită pentru a sprijini programul de zbor de testare. În septembrie 2012, SpaceX a anunțat că au solicitat aprobarea FAA pentru a crește altitudinea unora dintre zborurile inițiale de testare. Așteptând cu nerăbdare anul viitor, CEO Musk a spus în noiembrie 2012: „În următoarele câteva luni, vom crește treptat altitudinea și viteza ... Cred că probabil vor exista niște cratere pe parcurs; fii foarte norocos dacă nu există cratere. Aterizarea verticală este o descoperire extrem de importantă - reutilizare extremă și rapidă. "

În mai 2013, SpaceX a anunțat că mai mare altitudine, cu fracțiune de viteză mai mare a Grasshopper programul de testare de zbor se va face la Spaceport America de langa Las Cruces, New Mexico -și nu la guvernul federal adiacent White Sands Missile Range facilitate cum a fost planificat anterior —Și a semnat un contract de închiriere de trei ani pentru terenuri și facilități la portul spațial recent operațional. SpaceX a indicat în mai 2013 că nu știau încă câte locuri de muncă s-ar putea muta din Texas în New Mexico.

SpaceX a început să construiască un tampon de 30 m × 30 m (98 ft × 98 ft) la Spaceport America în mai 2013, la 7 km (4,3 mi) sud-vest de campusul principal al spațiului spațial, planificând să închirieze pad-ul pentru 6.600 USD pe lună plus 25.000 USD pe zbor de testare.

Descriere

Lăcustă

Grasshopper consta dintr-un " tanc Falcon 9 [v1.0] din prima etapă, un singur motor Merlin-1D " cu o înălțime de 32 m (106 ft). Trenul de aterizare a fost fixat.

După cum a declarat Elon Musk, Grasshopper ar putea ateriza pe Pământ cu precizia unui elicopter .

F9R Dev1

F9R Dev1 a fost construit din rezervorul folosit în prima etapă a Falcon 9 v1.1 , deci avea o înălțime de 160 de picioare, cu aproape 50% mai lung decât primul Grasshopper. Picioarele de aterizare au fost retractabile prin design, cu un piston telescopic montat pe un cadru A. Intervalul total al celor patru picioare a fost de aproximativ 18 m (60 ft) și greutatea mai mică de 2.100 kg (4.600 lb); sistemul de desfășurare folosea heliu de înaltă presiune . Picioarele aveau o greutate mai mică decât la primul Grasshopper. F9R Dev1 avea un compartiment motor diferit de primul vehicul Grasshopper.

Vehiculul F9R Dev1 din Texas a fost destinat să decoleze și să accelereze cu trei motoare - deoarece zborul de test nu are nevoie niciodată de forța maximă pentru a decola un Falcon 9 complet încărcat cu o sarcină utilă orbitală - în timp ce finaliza coborârea și aterizarea cu un singur motor. Grasshopper-ul original zburase exclusiv cu un singur motor Merlin 1D în poziție, motorul central care este planificat să fie utilizat pentru a finaliza ultima fază a decelerării și a aterizării verticale .

F9R Dev2 (niciodată zburat)

Un al treilea vehicul de testare în zbor - F9R Dev2 - a fost planificat inițial să fie pilotat numai la distanța de testare la înălțime la Spaceport America și la altitudini de până la 91.000 metri (300.000 ft). În septembrie 2014, după distrugerea F9R Dev1, SpaceX a schimbat planurile, astfel încât vehiculul F9R Dev2 ar zbura primul în McGregor pentru testarea la altitudine mică. Permisul inițial FAA pentru a zbura vehiculul de dezvoltare reutilizabil Falcon 9 la McGregor din Texas a fost deschis până în februarie 2015.

La 19 februarie 2015 SpaceX a anunțat că F9R Dev2 va fi întrerupt.

În aprilie 2015, SpaceX a efectuat teste de cisternă pe racheta In-Flight Abort de pe baza Vandenberg Air Force Base SLC-4E . Deoarece această rachetă avea doar trei motoare Merlin 1D și site-ul din New Mexico trebuia să fie folosit pentru testarea primelor etape returnate, s-a speculat că F9R Dev2 întrerupt a fost refăcut ca vehicul de lansare în testul de întrerupere a zborului .

În mai 2015, un articol de presă a declarat că, datorită succesului tehnic al multor aspecte ale încercărilor de aterizare a rachetelor de rapel pe mare și pe ASDS , SpaceX intenționa să folosească site-ul New Mexico pentru testarea etapelor returnate.

Testarea zborului

Teste de zbor la lăcustă

Primul prototip Falcon 9, Grasshopper , a realizat un total de opt zboruri de testare între septembrie 2012 și octombrie 2013. Toate cele opt zboruri au fost de la instalația de testare McGregor , Texas .

Grasshopper a început testarea zborului în septembrie 2012 cu un salt scurt de trei secunde, urmat de un al doilea salt în noiembrie 2012 cu un zbor de 8 secunde care a luat bancul de testare la aproximativ 5,4 m (18 ft) de la sol și un al treilea zbor în Decembrie 2012 cu o durată de 29 de secunde, cu deplasare extinsă sub puterea motorului rachetei, în care a urcat la o altitudine de 40 m (130 ft) înainte de a coborî sub puterea rachetei pentru a ajunge la o aterizare verticală de succes. Grasshopper a făcut cel de-al optulea și ultimul zbor de testare pe 7 octombrie 2013, zburând la o altitudine de 744 m (2.441 ft) înainte de a efectua al optulea aterizare verticală de succes . Vehiculul de testare Grasshopper este acum retras.

Testele de zbor la instalația din Texas au fost limitate la o altitudine maximă de 2.500 ft (760 m) prin permisul inițial de reglementare FAA .

# Data (ymd) Cea mai mare altitudine Durată Video Observații
1 2012-09-21 1,8 m (6 ft) 3s Un „scurt salt” cu un tanc aproape gol.
2 01.11.2012 5,4 m (17,7 ft) 8s
3 2012-12-17 40 m (131 ft) Anii 29 Primul zbor care include manechinul cowboy
4 07/03/2013 80 m (262 ft) 34s Raportul de presiune la greutate la atingere mai mare de unul
5 17.04.2013 250 m (820 ft) Anii 58 Capacitate demonstrată de a menține stabilitatea în vânt
6 14.06.2013 325 m (1.070 ft) Anii 68 Nouă suită de senzori de navigație testată; necesare pe F9-R pentru aterizare de precizie
7 2013-08-13 250 m (820 ft) Anii '60 A finalizat cu succes un "test de deviere" efectuând o manevră laterală de 100 m (330 ft) înainte de a reveni la pad.
8 07-10-2013 744 m (2.440 ft) Anii 79 Zborul final al Grasshopper. Vehiculul s-a retras după zbor.

De la anunțul din 2011 până în 2014, SpaceX a atins fiecare dintre etapele programului pe care le-au anunțat public. SpaceX a declarat în februarie 2012 că planifică mai multe zboruri de testare la decolare verticală, aterizare verticală (VTVL) în cursul anului 2012 și a confirmat în iunie 2012 că au continuat să planifice efectuarea primului zbor de testare în următoarele câteva luni.

Testele de zbor F9R Dev1

Vehiculul de dezvoltare reutilizabil Falcon 9, sau F9R Dev , a fost anunțat în octombrie 2012. F9R Dev1 a fost numit inițial, de la sfârșitul anului 2012 până la începutul anului 2014, ca Grasshopper v1.1. În martie 2013, Musk a spus că SpaceX spera să atingă viteza hipersonică înainte de sfârșitul anului 2013. În martie 2013, s-a anunțat că al doilea vehicul de zbor suborbital din clasa Grasshopper va fi construit din tancul Falcon 9 v1.1 din prima etapă care a fost folosit pentru testarea calificării în Texas la SpaceX Rocket Development and Test Facility înainte de martie.

În 2014, permisul FAA a fost mărit la 3.000 m (3.000 m) pentru testarea F9R Dev la McGregor, când primul Grasshopper a fost limitat la o altitudine de 2.500 ft (760 m).

F9R Dev1 a fost construit pe tancul Falcon 9 v1.1 mult mai lung din prima etapă și cu picioare de aterizare retractabile .

SpaceX a efectuat un test la sol de scurtă durată (test static) al F9R Dev1 pe 28 martie 2014 la locul lor de testare McGregor, Texas și și-a făcut primul zbor de test al noului vehicul, la o altitudine de 250 de metri (820 ft), pe 17 aprilie 2014. Al cincilea zbor al vehiculului F9R Dev1 pe 22 august 2014 a fost, de asemenea, ultimul său. Datele anormale ale senzorilor de la vehicul în timpul ascensiunii sale au declanșat sistemul de terminare a zborului, ducând la distrugerea F9R-Dev1. Nu au fost raportate răni sau aproape răni și un reprezentant FAA a fost prezent în timpul testului. Videoclipul accidentului a fost lansat de CBS și mai multe imagini din accident au fost postate pe social media.

Test # Data (an-lună-zi) Testează vehiculul Locație Cea mai mare altitudine Video Observații
1 17.04.2014 F9R Dev1 McGregor 250 m (820 ft) Plutit, mutat lateral, a aterizat cu succes.
2 01.05.2014 F9R Dev1 McGregor 1.000 m (3.280 ft) Plutit, mutat lateral, aterizat.
3 17.06.2014 F9R Dev1 McGregor 1.000 m (3.280 ft) Primul zbor de testare cu aripioare dirijabile .
4 01.08.2014 F9R Dev1 McGregor SpaceX nu a furnizat informații publice despre acest zbor.
5 22.08.2014 F9R Dev1 McGregor Vehiculul a explodat în urma unei anomalii de zbor care a început să scoată F9R Dev1 din calea sa de zbor planificată. Fără răni. Un senzor blocat a fost cauza anomaliei de zbor. Senzorul nu avea nicio rezervă în vehiculul prototip F9R Dev, dar ar fi avut o rezervă redundantă în versiunea de zbor Falcon 9 .

Testele Falcon 9 post-misiune de aterizare

Image
Prima etapă Falcon 9 încearcă să aterizeze pe ASDS după a doua etapă cu CRS-6 continuată pe orbită. Picioarele de aterizare sunt în plină desfășurare.
Articol principal: Testele de aterizare Falcon 9 în prima etapă

În 2013, SpaceX a trecut la utilizarea vehiculelor principale Falcon 9 pentru testarea VTVL, pe lângă testele existente cu vehicule de testare în zbor. În martie 2013, SpaceX a anunțat că, începând cu primul zbor al versiunii stretch a vehiculului de lansare Falcon 9 - al șaselea zbor general al Falcon 9 (anticipat atunci pentru vara 2013), fiecare primă etapă va fi instrumentată și echipată ca un controlat vehicul test de coborâre. SpaceX a încercat numeroase aterizări deasupra apei, atât deasupra mării, având ca rezultat aterizări moi în apă, precum și pe nave spațiale autonome specializate pentru drone : șlepuri modificate pentru a fi platforme de aterizare. Niciunul nu a avut un succes complet.

SpaceX a reușit în cele din urmă să aterizeze o rachetă de aterizare verticală de producție pe uscat la sfârșitul anului 2015. Prima încercare de a ateriza prima etapă a Falcon 9 pe uscat, în apropierea locului său de lansare, a avut loc pe Falcon 9 Flight 20 , pe 21 decembrie 2015. aterizarea a avut succes, iar prima etapă a vehiculului Falcon 9 Full Thrust a fost recuperată. Până la 27 mai 2016, SpaceX finalizase cu succes trei aterizări în prima etapă pe o navă cu drone pe mare.

Vezi si

Referințe

linkuri externe