To gigantyczne rakiety, które obiecują rozpocząć nową erę eksploracji kosmosu w kierunku Marsa

HPrzekształcenie marzenia o wysłaniu ludzi na Marsa w rzeczywistość to nowy horyzont, jaki wytyczył wyścig kosmiczny w tym stuleciu. Aby kraje takie jak Stany Zjednoczone i Chiny mogły podjąć ten krok, nie tylko pokazały, że chcą go powtórzyć księżyc – Zamienić go w coś na wzór misji wahadłowca w przestrzeń kosmiczną – ale przyspieszyli jego rozwój Nowe statki zdolne do przenoszenia ciężkich ładunków pozwalają na kolonizację kosmosu.

W tej konkurencji SpaceXfirma, która Elona Muska Została założona w 2002 roku, aby realizować swoje ambicje pionierskiego dostępu człowieka do Czerwonej Planety, pozostaje jednak najważniejszym konkurentem. W zeszłym tygodniu widzieliśmy, jak najpotężniejsza rakieta, jaką kiedykolwiek zbudowano, osiągnęła kluczowy etap swojego rozwoju, co sugeruje, że dotarcie do marsjańskiej gleby może być możliwe..

6 czerwca podczas czwartego startu testowego udało mu się w kontrolowany sposób zwrócić na Ziemię dwa stopnie statku – superciężki wzmacniacz i kapsułę, czego nie udało się osiągnąć podczas pierwszych trzech prób. „Strojenie zostało potwierdzone! Gratulacje dla całego zespołu SpaceX ekscytującego czwartego testu w locie Starship!”

Dla ekspertów w tej dziedzinie, takich jak Juan Francisco Puerta, profesor inżynierii lotniczej na Uniwersytecie w Antioquia, choć Starship nadal przechodzi testy, aby stać się bezpieczną, w pełni sprawną rakietą do transportu ładunków i ludzi, piąty test odbędzie się w następnym roku. Trzy miesiące – udało mi się już przełamać panujące w branży paradygmaty dotyczące tradycyjnych sposobów pracy nad takimi zagadnieniami, jak projektowanie i produkcja statków.

„W metodach takich jak NASA wszystko musiało być idealne, zanim można było zastosować cały tradycyjny proces projektowania inżynierii systemów lotniczych, a jeśli po trzech lub czterech latach wykryto błąd, trzeba było to zrobić ponownie, co zajmowało trochę czasu. dużo czasu. Perspektywa SpaceX to tak zwane systemy ewolucyjne, które mają wstępną koncepcję, zgodnie z którą rzeczy są testowane i mierzone w celu ich ulepszenia.„Wyjaśnia profesor Puerta.

W ten sposób w ciągu zaledwie trzech lat SpaceX doświadczył rakiety, która całkowicie eksplodowała kilka minut po pierwszym wystrzeleniu i której przy drugiej próbie nie udało się oddzielić dwóch części, z których się składa, więc kontrolerzy byli zmuszeni uruchomić awaryjny system bezpieczeństwa, który spowodował również eksplozję statku i wydaje się, że stare powiedzenie „Trzeci jest magia” odnosi się do niej. Podczas trzeciego lotu rozdzielono dwa etapy – kapsułę i kapsułę Niezwykle ciężka wyrzutnia-, Pomyślnie uruchomił sześć silników i po raz pierwszy osiągnął oczekiwaną wysokość i prędkość, chociaż nie wylądował. To, co wyróżniało obchody czwartej próby.

Daniel Posada, doktor inżynierii lotniczej na Uniwersytecie Lotniczym Embry-Riddle, nazywa to wyczynem inżynieryjnym, biorąc pod uwagę wymiary statku, który aspiruje do wyniesienia w przestrzeń kosmiczną ponad 100 ton ładunku, co czyni wyrzutnię superciężką wielokrotnego użytku w przypadku krótszych lotów. Koszty przyszłych osiągnięć kosmicznych, tak jak robi to już dzisiaj SpaceX w przypadku statków takich jak Falcon 9, które przewożą astronautów w przestrzeń kosmiczną. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna.

„Ponowne wejście do atmosfery jest najtrudniejszą ze wszystkich części, ponieważ objętość zwiększa przestrzeń pojazdu i trzeba odprowadzić dużo ciepła, ponieważ cała powierzchnia tarcia z atmosferą” – wyjaśnia. szczegółowo. ekspert. Wysokość pierwszego stopnia statku kosmicznego wynosi 121,3 m (71 m w przypadku wzmacniacza i 50,3 m w przypadku statku).

Posada kontynuuje: „Z tego powodu statek ma specjalną ceramikę, ale nadal jest kilka punktów, które wymagają poprawy. Ze względu na ciepło wystąpiły defekty w powierzchni odpowiedzialne za aerodynamiczne prowadzenie samochodu projekt był bardzo mocny.” Do tego stopnia, że ​​pomimo tych wad udało im się wylądować w pożądany sposób.

Jednak w tym wyścigu na Marsa, mimo że Starship jest najszczęśliwszym biegaczem, nie jest sam. Przy wsparciu sektora prywatnego opracowywana jest obecnie nowa generacja rakiet, która okazała się skuteczna w zwiększaniu ambicji projektów kosmicznych. Oto niektóre statki, w tym statek SpaceX, które obiecują uczcić w kosmosie nowy rozdział w historii ludzkości.

Statek kosmiczny

Według SpaceX Starship to w pełni nadający się do ponownego użycia system transportowy, zaprojektowany z myślą o potrzebach orbity okołoziemskiej, a także misji na Księżyc i Marsa. Jest to pojazd dwustopniowy – składający się z bardzo ciężkiej rakiety (paliwa) i statku kosmicznego (statku kosmicznego), który napędzany jest metanem i kriogenicznym tlenem. Pomysł, nad którym firma Elona Muska pracowała od 2005 roku: wyprodukowanie najpotężniejszego pojazdu startowego, jaki kiedykolwiek opracowano.

Musk ma nadzieję, że kiedy zacznie działać, w ciągu trzech lat będzie w stanie transportować satelity, ładunki, załogę i ładunek na różne orbity i miejsca lądowania na Ziemi, Księżycu lub Marsie. Wyrzutnia Super Heavy ma 33 silniki RaptorNatomiast kapsuła, która ma w kolejnych etapach zabrać na pokłady międzyplanetarne nawet 100 osób, przewozi 6 innych.

Jej wysokość wynosi 121,3 m i przewyższa o 10,7 m symboliczną rakietę Saturn V (110,6 m) używaną w programu Apollo NASA Który zabrał pierwszych ludzi na Księżyc i wzniósł się na wysokość 23,2 metra do początkowego etapu systemu Space Launch System (SLS), opracowanego przez amerykańską agencję kosmiczną na potrzeby wczesnych etapów programu Artemis, z którego mają nadzieję później wznowić misje księżycowe. rok. Ponad pół wieku.

W szczególności na te misje SpaceX otrzymało już kilka kontraktów, między innymi od NASA Lądownik księżycowy HLSKtóry będzie środkiem transportu, który przewiezie astronautów z naturalnej orbity satelity na powierzchnię Księżyca specjalną wersją statku kosmicznego.

Oczekuje się, że kolejne wersje statku kosmicznego będą w dalszym ciągu podnosić poprzeczkę. Starship 2 będzie miał 124,4 m wysokości (72,3 m dla wzmacniacza i 52,1 m dla statku), a Starship 3 będzie miał 150 m wysokości (80,2 m dla wzmacniacza i 69,8 dla statku).

Nowego Glena

Dzięki tej rakiecie, nazwanej na cześć Johna Glenna, pierwszego Amerykanina, który okrążył Ziemię, Niebieski oryginałFirma kosmiczna Jeff Bezos Stawia także na rakiety wielokrotnego użytku. Zwracają uwagę, że pierwszy etap jest przeznaczony na co najmniej 25 lotów i że operując jak komercyjny samolot pasażerski (ale zużywając mniej zanieczyszczającego paliwa), będzie generował znacznie mniej odpadów i kosztów.

New Glen ma 98 metrów wysokości. Co również plasuje go wśród największych statków, jakie kiedykolwiek zbudowano. Szacuje się, że będzie w stanie przetransportować na niską orbitę okołoziemską około 45 000 ton ładunku, napędzany siedmioma silnikami spalinowymi zasilanymi ciekłym tlenem (LOX) i skroplonym gazem ziemnym (LNG).

Podobnie jak w przypadku Starship, pierwszy stopień rakiety New Glenn to stopień dla pojazdu wielokrotnego użytku, zaprojektowany do lądowania na platformie morskiej na Oceanie Atlantyckim. Jednak statek ten nie rozpoczął jeszcze startów testowych.

W styczniu tego roku widziano go już w pełni zmontowanego na platformie startowej na Florydzie (USA) w celu testów naziemnych, ale jego dziewiczy lot został przełożony, najpierw z 2020 na 2021, a następnie na 2022 r., w związku z czym jego lot jest teraz zaplanowany aby ostatecznie miało to nastąpić do końca tego roku.

Będąc kolejną prywatną firmą działającą jako wykonawcy dla NASA, Blue Origin planuje również wykorzystać tę rakietę do wystrzelenia lądowników księżycowych, które projektuje dla programu Artemis.

SLS

Dla NASA System startów kosmicznych (SLS)wraz ze statkiem kosmicznym Orion Platforma portalowa Na orbicie księżycowej i w systemie lądowania ludzi (opracowanym przez SpaceX i Blue Origin) stanowią one kręgosłup Agencji Badań Głębokiej Przestrzeni Kosmicznej i programu księżycowego Artemis. IJest to także najpotężniejsza rakieta, jaką kiedykolwiek zbudowała NASA.

SLS jest przeznaczony do wysyłki do OrionAstronauci i zaopatrzenie na Księżyc podczas jednej misji. Tylko w przypadku Artemis I rakieta dostarczyła na naturalnego satelitę ponad 27 ton metrycznych i oczekuje się, że w miarę rozwoju będzie miała większą moc i będzie w stanie przenosić na orbitę cięższe ładunki.

Do tej pierwszej misji wykorzystano statek o konfiguracji Bloku 1, który ma 98 metrów długości, jest wyższy od Statuy Wolności i waży 5,75 miliona funtów. Jednak w porównaniu z rozwiązaniami opracowanymi przez prywatne firmy, jedną z głównych wad SLS jest to, że nie nadaje się on do ponownego użycia, a jego budowa była bardzo kosztowna dla NASA. W 2022 roku generalny inspektor NASA Paul Martin opisał, że wystrzelenie każdej misji Artemis będzie kosztować 4,1 miliarda dolarów (około 15 bilionów peso) za start, co określił jako „niezrównoważone”.

Wysiłki podjęte w Chinach

Ale oprócz szybkiego postępu, jaki obserwuje strona amerykańska, w wyścigu kosmicznym porusza się jeszcze jeden front, a mianowicie front chiński, który również postanowił dać impuls sektorowi prywatnemu. Według Effie Chiny otworzyły swój sektor kosmiczny dla prywatnego kapitału pod koniec 2014 roku i od tego czasu narodziły się setki firm. Jednak do tej pory specjalizowała się w wystrzeliwaniu satelitów i statków kosmicznych w ramach tańszych programów.

W ramach prac nad nowymi pojazdami przetestowali niedawno Gravity 1, która mierząca 30 metrów wysokości, ważąca 405 ton i o ciągu 600 ton jest najpotężniejszą wyrzutnią na paliwo stałe na świecie. Satelita, opracowany przez prywatną firmę Orien Space, w styczniu wyniósł na orbitę trzy satelity obserwacyjne Ziemi. Jednak zdaniem ekspertów, takich jak inżynier Daniel Posada, ze względu na to, że stosowanie tego rodzaju paliwa w rakietach ma większy negatywny wpływ na środowisko, Chiny nadal pozostają w tyle w rozwoju tych technologii.

„Infrastruktura i inwestycje, jakie poczyniły w ostatnich latach w sektorze lotniczym, są bardzo duże. Powoli doganiają i wyprzedzają potęgi takie jak Rosja, ale najpierw muszą także zacząć eksperymentować z całą częścią ponownego wykorzystania pojazdów i opanować inne paliwa że jeszcze tego nie używali.” Tymczasem kraj azjatycki również się rozwija Wyjątkowo ciężkie rakiety Długi Marsz 9 i Długi Marsz 10 przeznaczone są odpowiednio do dużych obiektów infrastruktury kosmicznej i załogowych misji na Księżyc..

Place Alejandry Lopez

Redakcja naukowa

@malelopezpl | @ScienceTime