22 grudnia miało miejsce wydarzenie, które może zapisać się w historii światowej astronautyki. Amerykańska firma SpaceX przeprowadziła kolejny udany start rakiety nośnej Falcon 9 z ładunkiem w postaci kilku statków kosmicznych, po czym jego pierwszy etap powrócił na ziemię i wykonał regularne lądowanie. W ten sposób po raz pierwszy w historii programu Falcon możliwe było nie tylko umieszczenie ładunku na orbicie, ale także udane wylądowanie pierwszego etapu rakiety nośnej. Oczekuje się, że w przyszłości znacznie obniży to koszty wynoszenia ładunku na orbitę, a tym samym doprowadzi do prawdziwej rewolucji w dziedzinie kosmosu.
Wystrzelenie rakiety Falcon 9, modyfikacja v1.2, odbyło się 22 grudnia o godzinie 01:29 GMT z wyrzutni SLC-40 kosmodromu Cape Canaveral. Rakieta zawierała 11 satelitów serii Orbcomm-G2. Według doniesień uruchomienie odbyło się w trybie normalnym. Pierwszy etap doprowadził rakietę na określoną wysokość, po czym oddzieliła się i wróciła w odpowiednie miejsce kosmodromu. W drugim etapie ładunek został umieszczony na orbicie o wysokości 620x640 km. Należy zauważyć, że udane starty pocisków Falcon 9 z ładunkami, w tym w postaci makiet, przeprowadzane są od 2010 roku, ale tym razem po raz pierwszy udało się wykonać lot według programu, który w pełni spełnia wstępne wymagania projektu. Głównym celem startu było przywrócenie pierwszego etapu na ziemię, po czym ma on zostać wykorzystany do budowy nowego pojazdu startowego.
Po 140 sekundach od startu pierwszy etap podniósł rakietę nośną na wysokość około 72 km, a prędkość lotu osiągnęła 6000 km/h. Następnie silniki pierwszego stopnia zostały wyłączone i odłączone od pozostałych jednostek rakietowych. W czwartej minucie lotu dowództwo przeszło na początek manewru przed powrotem na ziemię. Trzy silniki zapewniły zwrot stopniowy, aby przenieść się na pożądaną trajektorię. W dziewiątej minucie lotu etap zaczął wchodzić w gęste warstwy atmosfery, po czym rozpoczęło się hamowanie przy pomocy silników. Bezpośrednio przed lądowaniem silniki ponownie uruchomiły się w trybie hamowania, natomiast podpory do lądowania zostały zwolnione. Po 9 minutach i 44 sekundach od startu pierwszy etap rakiety nośnej wylądował pomyślnie na lądowisku nr 1 kosmodromu na przylądku Canaveral.
Przygotowanie do startu rakiety nośnej Falcon 9 v1.2, 21 grudnia
Przypomnijmy, że rakieta nośna Falcon 9 v1.2 to najnowsza modyfikacja rodziny, która różni się od swoich poprzedników wieloma innowacjami. Głównym celem projektu było zapewnienie zwrotu zużytego pierwszego etapu podczas wystrzeliwania ładunku na dowolne orbity. Zmiany wpłynęły na konstrukcję i pojemność zbiorników paliwa, wzmocniono elementy mocy pierwszego stopnia itp. Wzrost osiągów doprowadził do wzrostu rozmiaru i wagi rakiety. Jego masa startowa wzrosła do 541,3 tony, a długość do 70 m. Masa ładunku pozostała bez zmian.
Najważniejszą innowacją projektu Volume 1.2 było zastosowanie zmodernizowanych silników Merlin 1D, które różnią się od swoich poprzedników zwiększonym ciągiem. Warto zauważyć, że ta wersja silników rozwija pełny ciąg, na który pozwala konstrukcja. W przypadku poprzednich silników istniało celowe ograniczenie ciągu. W nowej konfiguracji dziewięć silników pierwszego stopnia zapewnia ciąg 6806 kN na poziomie morza, podczas gdy jeden silnik drugiego stopnia zapewnia ciąg około 930 kN. Poprzez zmianę ciągu skrócono czas pracy silników pierwszego stopnia do 162 s, maksymalny czas pracy silnika drugiego stopnia wynosił 397 s.
Przez ostatnie lata SpaceX pracował nad algorytmami powrotu i lądowania pierwszego etapu. Początkowo przeprowadzono symulowane lądowania na wodzie, po czym stało się możliwe rozpoczęcie pełnoprawnych testów z lądowaniem na lądzie lub specjalnych statkach morskich. Szereg startów, które pozwoliły wynieść ładunek na orbitę, nie zakończyło się udanym lądowaniem: pierwsze stopnie wyrzutni były regularnie uszkadzane lub niszczone. Dopiero 22 grudnia 2015 r. bez problemu można było przeprowadzić hamowanie, zniżanie i lądowanie. Etap powrotu z powodzeniem wykonał wszystkie niezbędne manewry i wykonał miękkie lądowanie w wyznaczonym miejscu.
Firma zajmująca się rozwojem rakiet Falcon 9 jest zachwycona swoim sukcesem. Niedawne uruchomienie zakończyło się pomyślnym zakończeniem wszystkich postawionych zadań i potwierdza fundamentalną możliwość realizacji dotychczasowych planów. SpaceX zamierza nie tylko stworzyć projekt, ale także rozpocząć pełną eksploatację nowego pojazdu startowego. Dość dawno temu specjaliści firmy deweloperskiej rozmawiali o zaletach proponowanej architektury rakietowej oraz zaletach odzyskiwalnego pierwszego stopnia. Powracając na ziemię pierwszy etap, wyposażony w dziewięć dość skomplikowanych i drogich silników z rodziny Merlin, planuje się radykalnie obniżyć koszty wystrzeliwania rakiet, a tym samym obniżyć koszty dostarczania ładunku na orbitę.
SpaceX podobno obecnie bada odzyskany pierwszy etap. Wynikiem tego badania powinna być ocena wydajności jednostek i określenie możliwości ich ponownego wykorzystania. Co więcej, konieczne będzie zatem przeprowadzenie kolejnego startu, co pomoże udowodnić możliwość ponownego wykorzystania już oblatanego etapu. Dokładny termin ponownego uruchomienia nie został jeszcze określony. Kolejny start rakiety Falcon 9 zaplanowany jest na styczeń przyszłego roku, ale nie wiadomo, czy użyje ona przetestowanego już pierwszego stopnia.
Firma deweloperska twierdzi, że zastosowanie pierwszych etapów wielokrotnego użytku pozwoli na znaczne obniżenie kosztów rozruchu. Możliwość takiej pracy nie została jeszcze potwierdzona testami, ale autorzy projektu optymistycznie patrzą w przyszłość. Co więcej, przybliżony harmonogram startów rakiet Falcon 9 z takim lub innym ładunkiem został określony na najbliższe kilka lat. Równolegle z praktycznymi uruchomieniami prowadzone będą różne badania mające na celu osiągnięcie wyznaczonych celów.
Start rakiety, 22 grudnia (21 grudnia czasu lokalnego)
Jak widać, daleko jeszcze do rozpoczęcia pełnej eksploatacji pojazdów nośnych z pierwszymi stopniami wielokrotnego użytku. Niemniej jednak pierwszy prawdziwy krok w kierunku osiągnięcia tego celu został już zrobiony. Trudno powiedzieć, jak długo potrwa cały proces opanowywania nowych technologii. Prawdopodobnie do końca tej dekady zostaną osiągnięte rzeczywiste wyniki. Tak więc w niedalekiej przyszłości może nastąpić prawdziwa rewolucja w kosmonautyce.
Pojazd startowy Falcon 9 v1.2 do tej pory tylko częściowo rozwiązał zadanie: tylko jeden udany start został zakończony z powrotem i normalnym lądowaniem pierwszego etapu. Niemniej jednak, biorąc pod uwagę tempo rozwoju i realizacji projektu, już teraz konieczne jest dokonywanie prognoz na przyszłość i próba przewidzenia, jakie skutki przyniesie powstanie w pełni funkcjonalnego systemu rakietowego wielokrotnego użytku dla światowej kosmonautyki. Można przypuszczać, że ukończenie projektu Falcon 9 może wpłynąć również na rosyjski program kosmiczny, który jest jednym z wiodących na świecie.
W obecnej konfiguracji rakieta nośna Falcon 9 jest w stanie wynieść na niską orbitę referencyjną ładunek o masie do 13,15 t. W przypadku orbity geoprzesyłowej parametr ten wynosi 4,85 t. Zatem pod względem podstawowych parametrów najnowsze zagraniczne pojazdy nośne nie są gorsze od istniejących rosyjskich, systemy podobnej klasy, a nawet lepsze od nich. Biorąc pod uwagę obiecane obniżenie kosztów startu, projekt Falcon 9 może stanowić zagrożenie dla przyszłości rodziny pocisków Sojuz-2 i lekkich wersji Angary.
Dzięki temu w dającej się przewidzieć przyszłości główne rosyjskie pojazdy nośne, w tym najnowsze, będą mogły utrzymać swoją pozycję na rynku wynoszenia statków kosmicznych na orbity o różnych parametrach. W przypadku dalszej perspektywy sytuacja może wyglądać gorzej. Dzięki istniejącym cechom i możliwości obniżenia kosztów startów rakieta Falcon 9 w obecnych lub nowych wersjach jest w stanie odzyskać pewien udział w rynku, wypierając zarówno rosyjskie, jak i zagraniczne odpowiedniki. Całkiem możliwe, że na pewnym etapie ilość wystrzeliwanych pocisków będzie ograniczona jedynie możliwościami produkcyjnymi firmy deweloperskiej.
Mimo to rosyjska kosmonautyka jest w stanie utrzymać niektóre rozwinięte sektory rynku, a także zwiększyć w nich swoją obecność. Obecnie nasz kraj ma ciężką rakietę nośną "Proton-M", która jest w stanie dostarczyć do 23 ton ładunku do LEO i około 6,75 ton na GPO. Ponadto opracowywany jest nowy projekt „Angara-A5”. Obiecująca rakieta będzie w stanie podnieść co najmniej 24 tony na niską orbitę referencyjną i 5,4 tony na orbitę geotransferową - do 12 ton.
SpaceX, równolegle z pracami nad średnim pojazdem startowym Falcon 9, projektuje ciężki system Falcon Heavy o zwiększonej wydajności. Twierdzi się, że ta rakieta będzie w stanie dostarczyć około 53 ton ładunku na niską orbitę referencyjną i do 21,2 ton na orbitę geotransferową. Rozwój projektu Falcon Heavy został ogłoszony w 2011 roku, a pierwsze uruchomienie planowano pierwotnie na 13. dzień. W przyszłości czas pierwszego uruchomienia, a także koszt, były wielokrotnie dostosowywane. W tej chwili pierwszy start planowany jest na maj 2016. Wystrzelenie 6,4 ton na orbitę geotransferową szacuje się na 90 milionów dolarów.
W projekcie ciężkiej rakiety ma wykorzystać rozwój Falcona 9, a mianowicie elementy konstrukcyjne, które powróciły na ziemię. Z tego powodu proponuje się zmniejszenie kosztów wystrzeliwania i umieszczania różnych ładunków na określonych orbitach.
W ramach projektu Falcon Heavy planowane jest stworzenie pojazdu nośnego o wyjątkowo wysokich parametrach, ale na razie są to tylko intencje, nie poparte praktycznymi wynikami. Pierwszy prototyp obiecującej rakiety wystartuje nie wcześniej niż pod koniec wiosny przyszłego roku, po czym trochę czasu zajmie wypracowanie różnych elementów projektu. W rezultacie nie ustalono jeszcze czasu faktycznego otrzymania deklarowanych maksymalnych właściwości. Co więcej, mogą one znacznie przesunąć się w prawo ze względu na problemy na tym czy innym etapie związane z koniecznością zwrotu niektórych modułów rakietowych.
Można przypuszczać, że przyszłe perspektywy programu Falcon, realizowanego przez SpaceX, nie wyglądają do końca jednoznacznie, ale generalnie pozytywnie. Istniejąca rakieta średniego zasięgu Falcon 9 już z powodzeniem dostarcza ładunek na orbitę, chociaż nie jest zbyt skuteczna w przywracaniu na ziemię zużytego pierwszego etapu. Z kilku lotów w programie, w których przewidziano tę procedurę, tylko jeden zakończył się sukcesem. Nie jest jeszcze do końca jasne, czy uda się powtórzyć ten sukces w dającej się przewidzieć przyszłości. Niemniej jednak już teraz możemy mówić o pojawieniu się nowego konkurencyjnego pojazdu nośnego, który może wycisnąć inne systemy i zająć jego miejsce na rynku.
Lądowanie pierwszego etapu po locie
Jeśli chodzi o projekt Falcon Heavy, jego perspektywy są wciąż niejasne. Jeśli dotychczasowe plany zostaną zrealizowane, system ten rzeczywiście jest w stanie zdobyć znaczący udział w rynku i przyjmować zamówienia od agencji kosmicznych z innych krajów. Jednak rozwój tego projektu nie został jeszcze zakończony i najwyraźniej ma pewne trudności. W rezultacie terminy startu takiej rakiety były wielokrotnie przesuwane, a dalsze prace komplikują zarówno cechy konstrukcyjne ciężkiego pojazdu nośnego, jak i wymagania dotyczące zwrotu jednostek z późniejszym ponownym użyciem.
Jeśli chodzi o perspektywy krajowego przemysłu kosmicznego w świetle osiągnięć SpaceX, to sytuacja w tym obszarze może wiązać się z pewnymi problemami. Na rynku ładunków kosmicznych pojawił się obiecujący konkurent, który jest w stanie pozyskać znaczną część klientów z sektora lekkich i średnich statków kosmicznych. Ponadto ten konkurent zamierza zdobyć miejsce w sektorze ciężkim, dla którego opracowuje odpowiednią rakietę.
Na szczęście dla krajowych i zagranicznych firm z branży kosmicznej, w walce o rynek SpaceX będzie musiał zmierzyć się z wieloma konkurentami w obliczu uznanych liderów rynku z Rosji, Stanów Zjednoczonych i Europy. Dlatego walka o rynek raczej nie będzie prosta i dotyczyć to będzie zarówno sektora średniego, jak i ciężkiego. Ponadto nie należy zapominać, że nie wszystkie poważne problemy zostały rozwiązane, dlatego program Falcon nie ma jeszcze planowanych przewag nad konkurencją.
Niemniej jednak, pomimo wszystkich pytań o podział rynku, trzeba przyznać, że niedawna premiera jest rzeczywiście przełomowym wydarzeniem w historii światowej astronautyki. Pokazuje, że prywatne firmy z branży kosmicznej naprawdę potrafią nie tylko budować nowy sprzęt, ale i rozwiązywać pewne problemy, wyprzedzając w tej kwestii uznanych liderów, takich jak agencje rządowe i inne struktury. 22 grudnia prywatnej firmie udało się nie tylko umieścić ładunek na orbicie, ale także zapewnić powrót pierwszego etapu rakiety nośnej na lądowisko. Choć perspektywy rakiety i rynku wciąż mogą być przedmiotem kontrowersji, mało kto nie zgodziłby się z faktem, że rozpoczyna się nowa era w historii przemysłu kosmicznego.
