مشروع فالكون 9. هبوط ناجح للمرحلة الأولى وآفاق السوق
تم إطلاق مركبة الإطلاق Falcon 9 ، التعديل v1.2 ، في 22 ديسمبر في تمام الساعة 01:29 بتوقيت جرينتش من منصة الإطلاق SLC-40 في كيب كانافيرال. كان على متن الصاروخ 11 قمرا صناعيا من سلسلة Orbcomm-G2. وفقًا للتقارير ، تم الإطلاق في الوضع العادي. جلبت المرحلة الأولى الصاروخ إلى ارتفاع محدد مسبقًا ، وبعد ذلك انفصل وعاد إلى الموقع المقابل للكونزومودروم. ثم أطلقت المرحلة الثانية الحمولة في مدار بارتفاع 620x640 كم. وتجدر الإشارة إلى أن عمليات الإطلاق الناجحة لصواريخ فالكون 9 ذات الحمولة النافعة ، بما في ذلك في شكل نماذج بالحجم الطبيعي ، قد تم تنفيذها منذ عام 2010 ، ولكن هذه المرة لأول مرة كان من الممكن الطيران وفقًا لبرنامج يتوافق تمامًا المتطلبات الأولية للمشروع. كان الغرض الرئيسي من الإطلاق هو إعادة المرحلة الأولى إلى الأرض ، وبعد ذلك من المتوقع استخدامها لبناء مركبة إطلاق جديدة.
بعد 140 ثانية من الإطلاق ، رفعت المرحلة الأولى مركبة الإطلاق إلى ارتفاع حوالي 72 كم ، بينما وصلت سرعة الطيران إلى 6000 كم / ساعة. بعد ذلك تم إيقاف تشغيل محركات المرحلة الأولى وفصلها عن باقي وحدات الصواريخ. في الدقيقة الرابعة من الرحلة ، مر أمر لبدء المناورة قبل العودة إلى الأرض. كفلت ثلاثة محركات دور المرحلة للانتقال إلى المسار المطلوب. في الدقيقة التاسعة من الرحلة ، بدأت المرحلة في دخول الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي ، وبعد ذلك بدأ الكبح باستخدام المحركات. مباشرة قبل الهبوط ، تم تشغيل المحركات مرة أخرى في وضع الكبح ، بينما تم إطلاق أرجل الهبوط. بعد 9 دقائق و 44 ثانية من الإطلاق ، هبطت المرحلة الأولى من مركبة الإطلاق بنجاح على منصة الهبوط رقم 1 في قاعدة كيب كانافيرال الفضائية.
تذكر أن مركبة الإطلاق Falcon 9 v1.2 هي أحدث تعديل للعائلة ، والتي تختلف عن سابقاتها في عدد من الابتكارات. كان الهدف الرئيسي للمشروع في نفس الوقت هو ضمان عودة المرحلة الأولى التي تم إنفاقها عند إطلاق حمولة في أي مدارات. أثرت التغييرات على تصميم وسعة خزانات الوقود ، وتم تعزيز عناصر الطاقة في المرحلة الأولى ، إلخ. أدت الزيادة في الأداء إلى زيادة أبعاد ووزن الصاروخ. زاد وزن الإطلاق إلى 541,3 طنًا ، وزاد طوله إلى 70 مترًا ، وظلت كتلة الحمولة على نفس المستوى.
كان أهم ابتكار في مشروع المجلد 1.2 هو استخدام محركات Merlin 1D المطورة ، والتي تختلف عن سابقاتها في الدفع المتزايد. من الجدير بالذكر أن هذا الإصدار من المحركات يطور الدفع الكامل الذي يسمح به التصميم. في حالة المحركات السابقة ، كان هناك قيود متعمدة على الدفع. في التكوين الجديد ، توفر محركات المرحلة الأولى التسعة 6806 كيلو نيوتن من الدفع عند مستوى سطح البحر ، بينما ينتج محرك المرحلة الثانية الفردي حوالي 930 كيلو نيوتن من الدفع. من خلال تغيير الدفع ، تم تقليل وقت تشغيل محركات المرحلة الأولى إلى 162 ثانية ، وكان الحد الأقصى لوقت التشغيل لمحرك المرحلة الثانية 397 ثانية.
على مدار السنوات الماضية ، عملت SpaceX على خوارزميات إعادة الدخول والهبوط للمرحلة الأولى. في البداية ، تم إجراء عمليات إنزال مائية محاكية ، وبعد ذلك أصبح من الممكن بدء اختبارات كاملة مع الهبوط على مواقع برية أو سفن بحرية خاصة. لم ينته عدد من عمليات الإطلاق التي سمحت بدخول الحمولة إلى المدار بهبوط ناجح: تعرضت المراحل الأولى لمركبات الإطلاق بانتظام لأضرار مختلفة أو انهارت. فقط في 22 ديسمبر 2015 ، كان من الممكن إجراء الفرملة والنزول والهبوط دون أي مشاكل. أكملت مرحلة العودة بنجاح جميع المناورات اللازمة وهبطت بسهولة في موقع معين.
الشركة التي طورت مركبة الإطلاق Falcon 9 سعيدة بنجاحها. وانتهى الإطلاق الأخير باستكمال جميع المهام المحددة بنجاح ويؤكد الاحتمال الأساسي لتنفيذ الخطط الحالية. لا تنوي SpaceX فقط إنشاء مشروع ، ولكن أيضًا لبدء تشغيل كامل لمركبة إطلاق جديدة. منذ وقت طويل ، تحدث المتخصصون في شركة التطوير عن مزايا بنية الصاروخ المقترحة ومزايا المرحلة الأولى القابلة للإرجاع. نظرًا للعودة إلى الأرض في المرحلة الأولى ، المجهزة بتسعة محركات معقدة ومكلفة إلى حد ما من عائلة Merlin ، فمن المخطط تقليل تكلفة إطلاق الصواريخ بشكل كبير وبالتالي تقليل تكلفة نقل البضائع إلى المدار.
وفقًا للتقارير ، يدرس متخصصو SpaceX الآن المرحلة الأولى التي تم إرجاعها. يجب أن تكون نتيجة هذه الدراسة تقييمًا لأداء الوحدات وتحديد إمكانية إعادة استخدامها. علاوة على ذلك ، سيكون من الضروري إجراء عملية إطلاق أخرى ، مما سيساعد في إثبات إمكانية إعادة استخدام مرحلة تم نقلها بالفعل. لم يتم تحديد التوقيت الدقيق لإعادة التشغيل. من المقرر أن يتم الإطلاق التالي لصاروخ فالكون 9 في يناير من العام المقبل ، ولكن ما إذا كان سيستخدم المرحلة الأولى التي تم اختبارها بالفعل غير معروف.
تدعي شركة التطوير أن استخدام المراحل الأولى القابلة لإعادة الاستخدام سيحقق انخفاضًا كبيرًا في تكاليف الإطلاق. لم يتم تأكيد إمكانية مثل هذا العمل عن طريق الاختبارات ، لكن مؤلفي المشروع يتطلعون إلى المستقبل بتفاؤل. علاوة على ذلك ، تم تحديد الجدول الزمني التقريبي لإطلاق صواريخ فالكون 9 مع حمولة واحدة أو أخرى خلال السنوات القليلة المقبلة. بالتزامن مع عمليات الإطلاق العملية ، سيتم إجراء دراسات مختلفة تهدف إلى تحقيق الأهداف المحددة.
كما ترى ، لا تزال مركبات الإطلاق ذات المراحل الأولى القابلة لإعادة الاستخدام بعيدة عن أن تعمل بكامل طاقتها. ومع ذلك ، فقد تم بالفعل اتخاذ الخطوة الحقيقية الأولى نحو تحقيق هذا الهدف. من الصعب تحديد المدة التي ستستغرقها عملية إتقان التقنيات الجديدة بأكملها. من المحتمل أن يتم تحقيق نتائج حقيقية بحلول نهاية العقد الحالي. وهكذا ، في المستقبل القريب جدا ، يمكن أن تحدث ثورة حقيقية في الملاحة الفضائية.
لقد نجحت مركبة الإطلاق Falcon 9 v1.2 في حل المهمة جزئيًا حتى الآن: اكتمل إطلاق ناجح واحد فقط مع العودة والهبوط المنتظم للمرحلة الأولى. ومع ذلك ، نظرًا لوتيرة تطوير المشروع وتنفيذه ، من الضروري بالفعل إجراء تنبؤات للمستقبل ومحاولة التنبؤ بنتائج ظهور نظام صاروخي قابل لإعادة الاستخدام يعمل بكامل طاقته بالنسبة للملاحة الفضائية العالمية. يمكن الافتراض أن الانتهاء من مشروع فالكون 9 سيؤثر أيضًا على برنامج الفضاء الروسي ، وهو أحد البرامج الرائدة في العالم.
في التكوين الحالي ، يمكن لمركبة الإطلاق Falcon 9 نقل حمولة تصل إلى 13,15 طنًا في مدار مرجعي منخفض. بالنسبة لمدار النقل الجغرافي ، تبلغ هذه المعلمة 4,85 طن. وبالتالي ، من حيث المعلمات الرئيسية ، فإن أحدث أجنبي مركبات الإطلاق المصممة ليست أقل شأنا من الأنظمة الروسية الحالية من نفس الفئة أو حتى تتفوق عليها. بالنظر إلى التخفيض الموعود في تكاليف الإطلاق ، قد يشكل مشروع Falcon 9 تهديدًا لمستقبل عائلة Soyuz-2 من الصواريخ والإصدارات الخفيفة من Angara.
وبالتالي ، في المستقبل المنظور ، ستكون مركبات الإطلاق الروسية الرئيسية ، بما في ذلك أحدثها ، قادرة على الحفاظ على مواقعها في سوق الخدمات لإطلاق المركبات الفضائية في مدارات بمعايير مختلفة. في حالة المنظور البعيد ، قد يبدو الوضع أسوأ. من خلال الخصائص الحالية وإمكانية تقليل تكلفة الإطلاق ، فإن صاروخ فالكون 9 في الإصدارات الحالية أو الجديدة قادر على استعادة حصة معينة من السوق ، مما يؤدي إلى إزاحة نظرائه الروس والأجانب. من الممكن تمامًا في مرحلة معينة أن يقتصر حجم عمليات إطلاق هذه الصواريخ فقط على القدرات الإنتاجية للشركة المطورة.
ومع ذلك ، فإن رواد الفضاء الروس قادرون تمامًا على الاحتفاظ ببعض قطاعات السوق المتقدمة ، فضلاً عن زيادة وجودهم فيها. في الوقت الحاضر ، تمتلك بلادنا مركبة إطلاق Proton-M ثقيلة ، قادرة على إطلاق ما يصل إلى 23 طنًا من البضائع إلى المدار الأرضي المنخفض وحوالي 6,75 طنًا إلى GPO. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تطوير مشروع Angara-A5 جديد. سيكون الصاروخ الواعد قادرًا على رفع ما لا يقل عن 24 طنًا إلى مدار مرجعي منخفض و 5,4 طن في مدار انتقالي. بحلول منتصف العقد المقبل ، من المخطط تطوير تعديل لـ Angara-A5V مع أداء محسن ، والذي ستكون قادرة على رفع ما يصل إلى 35-38 طنًا إلى LEO و GPO - حتى 12 طنًا.
سبيس إكس ، بالتوازي مع العمل على مركبة الإطلاق المتوسطة فالكون 9 ، تقوم بتصميم نظام فالكون الثقيل مع أداء محسن. يُزعم أن هذا الصاروخ سيكون قادرًا على نقل حوالي 53 طنًا من البضائع إلى مدار مرجعي منخفض وما يصل إلى 21,2 طنًا إلى مدار جغرافي انتقالي. تم الإعلان عن تطوير مشروع فالكون هيفي في عام 2011 ، وكان من المقرر إطلاقه لأول مرة في اليوم الثالث عشر. في المستقبل ، تم تعديل توقيت الإطلاق الأول والتكلفة بشكل متكرر. في الوقت الحالي ، من المقرر أن يتم الإطلاق الأول في مايو 13. ويقدر إطلاق 2016 طن في مدار النقل الجغرافي بنحو 6,4 مليون دولار أمريكي.
من المفترض أن يستخدم مشروع الصاروخ الثقيل التطورات على Falcon 9 ، أي العناصر الهيكلية التي عادت إلى الأرض. ونتيجة لذلك ، يُقترح تقليل تكلفة إطلاق وإطلاق شحنات مختلفة في مدارات معينة.
كجزء من مشروع Falcon Heavy ، من المخطط إنشاء مركبة إطلاق ذات أداء عالٍ بشكل فريد ، ولكن حتى الآن هذه مجرد نوايا لا تدعمها نتائج عملية. لن يقلع النموذج الأولي الأول لصاروخ واعد في موعد لا يتجاوز نهاية الربيع المقبل ، وبعد ذلك سيستغرق الأمر بعض الوقت للعمل على عناصر مختلفة من المشروع. ونتيجة لذلك ، لم يتم بعد تحديد توقيت الاستلام الفعلي لأقصى أداء معلن. علاوة على ذلك ، يمكن أن ينتقلوا بشكل كبير إلى اليمين بسبب مشاكل في مرحلة أو أخرى مرتبطة بالحاجة إلى إعادة بعض وحدات الصواريخ.
يمكن الافتراض أن الآفاق المستقبلية لبرنامج فالكون ، الذي تنفذه سبيس إكس ، لا تبدو واضحة تمامًا ، ولكنها إيجابية بشكل عام. يقوم صاروخ فالكون 9 الحالي بالفعل بعمل جيد في توصيل الحمولات إلى المدار ، على الرغم من أنه لم يكن ناجحًا للغاية في إعادة المرحلة الأولى المستهلكة إلى الأرض. من بين الرحلات العديدة ، التي نص برنامجها على هذا الإجراء ، نجحت رحلة واحدة فقط. لم يتضح بعد ما إذا كان من الممكن تكرار هذا النجاح في المستقبل المنظور. ومع ذلك ، يمكننا التحدث بالفعل عن ظهور مركبة إطلاق تنافسية جديدة يمكنها دفع الأنظمة الأخرى وتأخذ مكانها في السوق.
أما بالنسبة لمشروع فالكون الثقيل ، فلا تزال آفاقه غامضة. مع تنفيذ الخطط الحالية ، فإن هذا النظام قادر حقًا على الفوز بحصة كبيرة في السوق وتلقي الطلبات من وكالات الفضاء في البلدان الأخرى. ومع ذلك ، فإن تطوير هذا المشروع لم يكتمل بعد ، ويبدو أنه يواجه بعض الصعوبات. نتيجة لذلك ، تم تغيير توقيت إطلاق مثل هذا الصاروخ مرارًا وتكرارًا ، وسيتعقد المزيد من العمل بسبب ميزات تصميم مركبة الإطلاق الثقيلة ومتطلبات عودة الوحدات مع إعادة الاستخدام اللاحقة.
بالنسبة لآفاق صناعة الفضاء المحلية في ضوء إنجازات SpaceX ، قد يرتبط الوضع في هذا المجال ببعض المشاكل. ظهر منافس واعد في سوق "نقل البضائع الفضائية" ، وهو قادر تمامًا على استعادة حصة كبيرة من العملاء في قطاع المركبات الفضائية الخفيفة والمتوسطة الوزن. بالإضافة إلى ذلك ، يعتزم هذا المنافس الحصول على مكان في القطاع الثقيل ، حيث يقوم بتطوير صاروخ مناسب له.
لحسن الحظ بالنسبة للشركات المحلية والأجنبية العاملة في صناعة الفضاء ، في سياق الكفاح من أجل السوق ، سيتعين على SpaceX مواجهة العديد من المنافسين في شكل قادة السوق المعترف بهم من روسيا والولايات المتحدة وأوروبا. لذلك ، من غير المرجح أن يكون الصراع على السوق بسيطًا ، وهذا ينطبق على كل من القطاعات المتوسطة والثقيلة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا ننسى أنه لم يتم حل جميع المشكلات الرئيسية حتى الآن ، وهذا هو السبب في أن برنامج فالكون لا يتمتع بعد بالمزايا المخطط لها على المنافسين.
ومع ذلك ، على الرغم من كل القضايا المتعلقة بتقسيم السوق ، لا يسع المرء إلا أن يعترف بأن الإطلاق الأخير هو بالفعل حدث تاريخي في تاريخ عالم الملاحة الفضائية. إنه يوضح أن الشركات الخاصة في صناعة الفضاء قادرة حقًا ليس فقط على بناء معدات جديدة ، ولكن أيضًا على حل بعض المشكلات ، قبل القادة المعترف بهم الذين تمثلهم وكالات الدولة وغيرها من الهياكل في هذا الشأن. في 22 ديسمبر ، تمكنت شركة خاصة ليس فقط من وضع الشحنة في المدار ، ولكن أيضًا لضمان عودة المرحلة الأولى من مركبة الإطلاق إلى موقع الهبوط. على الرغم من أن الآفاق المستقبلية لتكنولوجيا الصواريخ والسوق قد تظل موضع جدل ، فمن غير المرجح أن يختلف أي شخص في أن حقبة جديدة تبدأ في تاريخ صناعة الفضاء.
بحسب المواقع:
http://spacex.com/
http://astronautix.com/
http://spacenews.com/
http://khrunichev.ru/
http://tass.ru/
http://ria.ru/
https://flightglobal.com/
- ريابوف كيريل
- سبيس إكس /Flickr.com/photos/spacexphotos/
معلومات