Prototypy Falcona 9 - Falcon 9 prototypes

Konik polny we wrześniu 2012

Prototypy Falcon 9 były eksperymentalnymi rakietami wielokrotnego użytku do testów w locie, które wykonywały pionowe starty i lądowania . Projekt został sfinansowany prywatnie przez SpaceX , bez funduszy przekazanych przez żaden rząd do później. Zbudowano dwa prototypy i oba wystrzelono z ziemi.

Najwcześniejszym prototypem był Grasshopper . Został ogłoszony w 2011 roku i rozpoczął testy zawisu/lądowania na małej wysokości i niskiej prędkości w 2012 roku. Grasshopper miał 106 stóp (32 m) wysokości i wykonał osiem udanych lotów testowych w 2012 i 2013 roku, zanim przeszedł na emeryturę. Drugim prototypem Falcona 9 był większy i bardziej wydajny pojazd rozwojowy Falcon 9 wielokrotnego użytku (F9R Dev, znany również jako F9R Dev1) oparty na pojeździe startowym Falcon 9 v1.1 . Był testowany na większych wysokościach i był zdolny do znacznie większej prędkości, ale nigdy nie był testowany przy dużej prędkości. Pojazd F9R Dev1 został zbudowany w latach 2013–2014, a pierwszy test w locie na małej wysokości odbył się 17 kwietnia 2014 r.; został zgubiony podczas testu trzech silników w ośrodku testowym McGregor w dniu 22 sierpnia 2014 r., który zakończył program testów niskich prędkości. Dalsze rozszerzenie obwiedni testów w locie dla rakiety wielokrotnego użytku zostało przeniesione do opadających dopalaczy Falcon 9, które były używane na orbitalnych trajektoriach podczas komercyjnych lotów orbitalnych Falcon 9.

Testy Grasshopper i F9R Dev miały fundamentalne znaczenie dla rozwoju rakiet wielokrotnego użytku Falcon 9 i Falcon Heavy , które wymagają pionowego lądowania prawie pustych zbiorników wspomagających pierwszego stopnia Falcon 9 i Falcon Heavy oraz zespołów silnika. Testy Grasshopper i F9R Dev doprowadziły do ​​serii testów na dużych wysokościach, z kontrolowanym schodzeniem z dużą prędkością po zakończeniu misji (zużytych) etapów wspomagających Falcon 9, które towarzyszyły komercyjnym misjom Falcon 9 od września 2013 r. Te ostatnie ostatecznie zaowocowały pierwsze udane lądowanie przypominające w dniu 21 grudnia 2015 r.

Historia

Grasshopper wykonujący 325-metrowy lot, a następnie miękkie lądowanie z napędem, próbując opracować technologie dla rakiety nośnej wielokrotnego użytku.

Grasshopper po raz pierwszy stał się znany publicznie w trzecim kwartale 2011 r., kiedy kosmiczni dziennikarze po raz pierwszy napisali o nim po przeanalizowaniu przepisów Federalnej Administracji Lotnictwa w zakresie lotów w kosmos .

Wkrótce potem SpaceX potwierdziło istnienie programu rozwoju pojazdu testowego i przewidziało, że rozpocznie program testów w locie Grasshopper w 2012 roku.

Publikacje informacji publicznych w 2011 r. wskazywały, że testy poddźwiękowe będą miały miejsce w McGregor w Teksasie w trzech fazach, na maksymalnych wysokościach lotu od 670 do 11500 stóp (200 do 3510 m), przez czas trwania od 45 do 160 s (0,75 do 2,67 min). . W tamtym czasie oczekiwano, że testy potrwają do trzech lat, a wstępne zezwolenie FAA pozwala na wystrzelenie do 70 suborbitalnych lotów rocznie. W celu wsparcia programu lotów testowych zbudowano betonową platformę startową o powierzchni pół akra. We wrześniu 2012 roku SpaceX ogłosiło, że zwróciło się o zgodę FAA na zwiększenie wysokości niektórych początkowych lotów testowych. Niecierpliwie czekając na przyszły rok, dyrektor generalny Musk powiedział w listopadzie 2012 r.: „W ciągu najbliższych kilku miesięcy będziemy stopniowo zwiększać wysokość i prędkość… Myślę, że prawdopodobnie po drodze będą jakieś kratery; mieć szczęście, jeśli nie ma kraterów. Pionowe lądowanie to niezwykle ważny przełom — ekstremalne, szybkie ponowne użycie”.

W maju 2013 r. SpaceX ogłosiło, że część programu testowego Grasshopper na większą wysokość i większą prędkość zostanie wykonana w Spaceport America w pobliżu Las Cruces w Nowym Meksyku – a nie w sąsiednim obiekcie White Sands Missile Range rządu federalnego, jak wcześniej planowano. —i podpisał trzyletnią dzierżawę gruntów i obiektów w niedawno działającym porcie kosmicznym. SpaceX wskazał w maju 2013 r., że nie wie jeszcze, ile miejsc pracy może przenieść się z Teksasu do Nowego Meksyku.

SpaceX rozpoczął budowę 30 m × 30 m (98 ft × 98 ft) podkładki w Spaceport America w maju 2013 r., 7 km (4,3 mil) na południowy zachód od głównego kampusu kosmodromu, planując wydzierżawić podkładkę za 6 600 USD miesięcznie plus 25 000 USD na lot testowy.

Opis

Konik polny

Grasshopper składał się z „ czołgu pierwszego stopnia Falcon 9 [v1.0], z pojedynczym silnikiem Merlin-1D ” o wysokości 32 m (106 stóp). Naprawiono podwozie.

Jak stwierdził Elon Musk, Grasshopper mógł wylądować na Ziemi z dokładnością helikoptera .

F9R Dev1

F9R Dev1 został skonstruowany z używanego czołgu pierwszego stopnia Falcona 9 v1.1 , więc miał 160 stóp wysokości, prawie o 50% dłuższy niż pierwszy Grasshopper. Nogi do lądowania były z założenia chowane, z teleskopowym tłokiem zamontowanym na ramie A. Całkowita rozpiętość czterech nóg wynosiła około 18 m (60 stóp), a waga poniżej 2100 kg (4600 funtów); system rozmieszczania wykorzystywał wysokociśnieniowy hel . Nogi miały mniejszą wagę niż w pierwszym Grasshopperze. F9R Dev1 miał inną komorę silnika niż pierwszy pojazd Grasshopper.

Pojazd F9R Dev1 w Teksasie miał startować i przyspieszać z trzema silnikami – ponieważ lot testowy nigdy nie wymagał pełnego ciągu, aby wystartować w pełni załadowany Falcon 9 z ładunkiem orbitalnym – podczas schodzenia i lądowania tylko z jednym silnikiem. Oryginalny Grasshopper latał wyłącznie z jednym silnikiem Merlin 1D, centralnym, który ma zostać użyty do zakończenia ostatniej fazy hamowania i pionowego lądowania .

F9R Dev2 (nigdy nie latał)

Trzeci pojazd do prób w locie — F9R Dev2 — był początkowo planowany do lotów tylko w zakresie testowym na dużych wysokościach w Spaceport America i na wysokościach do 91 000 metrów (300 000 stóp). We wrześniu 2014 roku, po zniszczeniu F9R Dev1, SpaceX zmieniło plany, więc pojazd F9R Dev2 miał polecieć jako pierwszy w McGregor do testów na niskich wysokościach. Wstępne zezwolenie FAA na latanie pojazdem rozwojowym wielokrotnego użytku Falcon 9 w McGregor w Teksasie było otwarte do lutego 2015 r.

19 lutego 2015 SpaceX ogłosił, że F9R Dev2 zostanie wycofany z produkcji.

W kwietniu 2015 roku SpaceX przeprowadziło testy tankowania rakiety In-Flight Abort na bazie sił powietrznych Vandenberg SLC-4E . Ponieważ ta rakieta miała tylko trzy silniki Merlin 1D, a strona w Nowym Meksyku miała być użyta do testowania zwróconych pierwszych stopni, spekulowano, że wycofany z produkcji F9R Dev2 został ponownie wykorzystany jako pojazd startowy w teście przerwania lotu w locie. .

W maju 2015 r. w artykule prasowym stwierdzono, że ze względu na sukces techniczny wielu aspektów prób lądowania rakiety startowej na morzu i na ASDS , SpaceX planuje wykorzystać miejsce w Nowym Meksyku do testowania zwróconych etapów.

Testy w locie

Testy w locie konika polnego

Pierwszy prototyp Falcona 9, Grasshopper , wykonał łącznie osiem lotów testowych między wrześniem 2012 a październikiem 2013 roku. Wszystkie osiem lotów odbyło się z ośrodka testowego McGregor w Teksasie .

Grasshopper rozpoczął testy w locie we wrześniu 2012 r. krótkim, 3-sekundowym przeskokiem, a następnie drugim przeskokiem w listopadzie 2012 r. z 8-sekundowym lotem, który wyniósł stanowisko testowe około 5,4 m (18 stóp) nad ziemią, a trzeci lot w Grudzień 2012 trwający 29 sekund, z przedłużonym zawisem pod wpływem mocy silnika rakietowego, w którym wzniósł się na wysokość 40 m (130 stóp) przed opadnięciem pod wpływem mocy rakiety, aby dojść do udanego pionowego lądowania. Grasshopper wykonał swój ósmy i ostatni lot testowy 7 października 2013 r., lecąc na wysokość 744 m (2441 stóp) przed wykonaniem ósmego udanego pionowego lądowania . Pojazd testowy Grasshopper został wycofany.

Testy w locie w zakładzie w Teksasie zostały ograniczone do maksymalnej wysokości 2500 stóp (760 m) na mocy wstępnego zezwolenia regulacyjnego FAA .

# Data (ymd) Najwyższa wysokość Czas trwania Wideo Uwagi
1 21.09.2012 1,8 m (6 stóp) 3s „Krótki skok” z prawie pustym zbiornikiem.
2 2012-11-01 5,4 m (17,7 stopy) 8s
3 2012-12-17 40 m (131 stóp) 29s Pierwszy lot z manekinem kowbojem
4 2013-03-07 80 m (262 stóp) 34s Stosunek ciągu do masy przy przyziemieniu większy niż jeden
5 2013-04-17 250 m (820 stóp) 58s Udowodniona zdolność do utrzymania stabilności na wietrze
6 2013-06-14 325 m (1070 stóp) 68s Przetestowano nowy zestaw czujników nawigacyjnych; potrzebne w F9-R do precyzyjnego lądowania
7 2013-08-13 250 m (820 stóp) 60s Pomyślnie ukończono „test zmiany kierunku”, wykonując manewr boczny 100 m (330 ft) przed powrotem do płyty.
8 2013-10-07 744 m (2440 stóp) 79s Ostatni lot Grasshoppera. Pojazd wycofany po locie.

Od ogłoszenia w 2011 r. do 2014 r. SpaceX osiągnęło każdy z ogłoszonych publicznie etapów harmonogramu. SpaceX powiedział w lutym 2012 r., że planuje kilka lotów testowych pionowego startu i pionowego lądowania (VTVL) w 2012 r., a w czerwcu 2012 r. potwierdziło, że nadal planują wykonać pierwszy lot testowy w ciągu najbliższych kilku miesięcy.

Testy w locie F9R Dev1

Pojazd rozwojowy wielokrotnego użytku Falcon 9, czyli F9R Dev , został ogłoszony w październiku 2012 roku. F9R Dev1 został początkowo nazwany, od końca 2012 roku do początku 2014 roku, jako Grasshopper v1.1. W marcu 2013 r. Musk powiedział, że SpaceX ma nadzieję osiągnąć prędkość naddźwiękową przed końcem 2013 r. W marcu 2013 r. ogłoszono, że drugi pojazd do lotu suborbitalnego klasy Grasshopper zostanie skonstruowany z czołgu pierwszego stopnia Falcon 9 v1.1, który był używany do testów kwalifikacyjnych w Teksasie w ośrodku rozwoju i testowania rakiet SpaceX przed marcem.

W 2014 roku zezwolenie FAA zostało zwiększone do 10 000 stóp (3 000 m) na potrzeby testów F9R Dev w McGregor, kiedy pierwszy Grasshopper został ograniczony do wysokości 2500 stóp (760 m).

F9R Dev1 został zbudowany na znacznie dłuższym czołgu pierwszego stopnia Falcon 9 v1.1 i ma wysuwane nogi do lądowania .

SpaceX przeprowadził krótkotrwały test naziemny (test statyczny) F9R Dev1 w dniu 28 marca 2014 r. w swoim miejscu testowym McGregor w Teksasie i wykonał swój dziewiczy lot testowy nowego pojazdu na wysokość 250 metrów (820 stóp), 17 kwietnia 2014 r. Piąty lot pojazdu F9R Dev1 w dniu 22 sierpnia 2014 r. był jednocześnie jego ostatnim. Nietypowe dane z czujników pojazdu podczas wznoszenia się uruchomiły system zakończenia lotu, co doprowadziło do zniszczenia F9R-Dev1. Nie zgłoszono żadnych obrażeń ani urazów, a przedstawiciel FAA był obecny podczas testu. Film z wypadku został opublikowany przez CBS, a wiele zdjęć z wypadku zostało opublikowanych w mediach społecznościowych.

Test # Data (rok-miesiąc-dzień) Pojazd testowy Lokalizacja Najwyższa wysokość Wideo Uwagi
1 2014-04-17 F9R Dev1 McGregor 250 m (820 stóp) Unosił się, przesuwał na boki, wylądował pomyślnie.
2 2014-05-01 F9R Dev1 McGregor 1000 m (3280 stóp) Unosił się, przesuwał na boki, lądował.
3 2014-06-17 F9R Dev1 McGregor 1000 m (3280 stóp) Pierwszy lot testowy ze sterowalnymi płetwami .
4 2014-08-01 F9R Dev1 McGregor SpaceX nie podał żadnych publicznych informacji o tym locie.
5 2014-08-22 F9R Dev1 McGregor Pojazd eksplodował po anomalii lotu, która zaczęła sprowadzać F9R Dev1 z zaplanowanego toru lotu. Żadnych obrażeń. Zablokowany czujnik był przyczyną anomalii lotu. Czujnik nie miał kopii zapasowej w prototypowym pojeździe F9R Dev, ale miałby zapasową kopię zapasową w wersji lotniczej Falcon 9 .

Testy lądowania Falcon 9 po misji

Próby lądowania pierwszego stopnia Falcona 9 na ASDS po drugim etapie z CRS-6 kontynuowane na orbicie. Nogi do lądowania są w trakcie rozmieszczania.
Główny artykuł: Pierwsze testy lądowania Falcona 9

W 2013 roku SpaceX przeszło na używanie swoich głównych pojazdów Falcon 9 do testów VTVL, oprócz istniejących testów z latającymi pojazdami testowymi. W marcu 2013 roku firma SpaceX ogłosiła, że ​​począwszy od pierwszego lotu wersji rozciągliwej rakiety nośnej Falcon 9 — szósty lot w sumie Falcon 9 (wtedy przewidywany na lato 2013 r.), każdy pierwszy etap będzie oprzyrządowany i wyposażony jako kontrolowany pojazd testowy do zjazdu. SpaceX próbowało licznych lądowań na wodzie, zarówno nad morzem, co spowodowało miękkie lądowanie w wodzie, jak i na wyspecjalizowanych statkach dronów autonomicznego portu kosmicznego : barek zmodyfikowanych jako platformy do lądowania. Żadne z nich nie odniosło pełnego sukcesu.

SpaceX w końcu udało się wylądować na lądzie seryjną rakietę do pionowego lądowania pod koniec 2015 roku. Pierwsza próba lądowania pierwszego stopnia Falcona 9 na lądzie, w pobliżu miejsca startu, miała miejsce podczas lotu 20 Falcon 9 , 21 grudnia 2015 roku. lądowanie zakończyło się sukcesem, a pierwszy etap pojazdu Falcon 9 Full Thrust został odzyskany. Do 27 maja 2016 r. SpaceX pomyślnie zakończyło trzy lądowania pierwszego etapu na statku dronów na morzu.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne