Nie tylko SpaceX potrafi powrócić rakietą na Ziemię

22/11/2020, 10:49 · · · 0

Przywykliśmy już do tego, że SpaceX potrafi powrócić swoimi rakietami na Ziemię, bezpiecznie wylądować i użyć ich ponownie. Jednak nie jest to takie oczywiste w przypadku innych firm wysyłających rakiety w kosmos. Konkurencja SpaceX jak na razie zapowiedział tylko plany rakiety wielokrotnego użytku, ale nie ma ich jeszcze w swojej ofercie. Jak pokazuje przykład Falconów 9, odzyskiwanie pierwszego stopnia daje spore oszczędności i umożliwia obniżenie kosztów wysłania kolejnego ładunku w kosmos.

Rocket Lab to firma działająca w innej części rynku kosmicznego niż SpaceX. Rocket Lab ma w swojej ofercie rakietę Electron. Jest ona znacznie mniejsza od Falcona 9 i pozwala na wyniesienie na niską orbitę okołoziemską około 300 kg ładunku. Dla porównania Falcon 9 może tam dostarczyć około 15,7 tony i bezpiecznie wrócić na Ziemię.

Wielkość rakiety Electron nie pozwala na zabranie dodatkowego paliwa potrzebnego do lądowania oraz na zamocowanie nóg. Spowodowało to, że Rocket Lab musiało opracować zupełnie inny sposób powrotu pierwszego stopnia na Ziemię oraz rozwiązać problem z lądowaniem.

W jaki sposób lądują rakiety Falcon 9

Zacznijmy jednak od „klasycznego” sposobu lądowania rakiet. Pierwszy stopień rakiety Falcon 9, po wyniesieniu ładunku w kosmos odczepia się od drugiego stopnia (który kontynuuje lot) i wykonuje serię manewrów. Mają one na celu ustawienie rakiety w taki sposób, aby wchodziła w atmosferę silnikami. Spowodowane jest to pojawianiem się plazmy przed obiektami wchodzącymi w naszą atmosferę. Plazma ta osiąga bardzo wysokie temperatury. Są one uzależnione od masy obiektu powracającego na Ziemię oraz od jego prędkości. Silniki rakietowe i dolna część rakiety jest najbardziej odporna na wysokie temperatury. Pierwszy stopień Falcona 9, przed powrotem w atmosferę wykonuje „re-entry burn”, czyli odpala na chwilę silniki, żeby wytracić część prędkości. Dzięki temu temperatura, na którą narażona będzie rakieta, zostaje trochę niższa. Po pokonaniu górnych warstw atmosfery, Falcon 9 zaczyna korzystać ze swoich czterech tytanowych lotek. Pozwalają one na sterowanie rakietą i ukierunkowanie jej w odpowiednie miejsce. Dzięki lotkom, Falcon 9 wytraca również część prędkości. Gdy Falcon 9 znajduje się tuż nad miejscem lądowania, rakieta odpala ponownie silniki i ląduje na swoich czterech rozkładanych nogach.

Procedura „lądowania” Electrona

Rocket Lab w czasie kilku ostatnich misji sprawdzał w jaki sposób najlepiej wchodzić rakietą w ziemską atmosferę. Electron jest na tyle mały, że nie ma możliwości zabrania dodatkowego paliwa na wykonanie „re-entry burn”. Na korzyść Electrona działa za to jego niewielka masa, dzięki temu temperatura na którą narażona jest rakieta w czasie powrotu na Ziemię, również jest niższa. Po kilku próbach okazało się, że Electron potrafi przetrwać wejście w atmosferę bez „re-entry burn”. Z powodu braku paliwa na odpalenie silników przed lądowaniem, Rocket Lab postanowiło wyhamować Electrona w inny sposób. Pierwszy stopień Electrona wypuszcza spadochrony i swobodnie na nich opada nad oceanem. Rocket Lab właśnie udowodniło, że to rozwiązanie działa i Electron po raz pierwszy bezpiecznie wylądował w Oceanie Spokojnym. Oczywiście rakieta, która wpadła do oceanu nie nadaje się do ponownego użytku, dlatego docelowo Rocket Lab chce łapać spadającego na spadochronie Electrona przy pomocy śmigłowca.

Powrót Electrona pokazuje, że odzyskiwanie rakiet jest możliwe nawet w przypadku niewielkich konstrukcji. To bardzo dobra wiadomość, bo powszechne używanie rakiet wielokrotnego użytku pozwoli na dalsze obniżenie ceny wyniesienia kilograma ładunku na orbitę.



0

Błażej Faliszek

Użytkownik sprzętu Apple od ponad 10 lat. Najcześciej piszę o kosmosie (SpaceX) ale również o elektronice i DIY (Raspberry Pi, Arduino). Działam w stowarzyszeniu Hackerspace Silesia a ostatnio mocno wkręciłem się w temat filtrów powietrza.