SpaceX запустила Falcon Heavy в "самый сложный полет": видео

5 июня в 09:30 по Киеву частная компания SpaceX при помощи тяжелой ракеты-носителя Falcon Heavy вывела в космос 24 спутника по программе Минобороны США Space Test Program-2. Окно запуска — четыре часа.

Среди грузов общим весом всего 3700 кг была техника для трех миссий NASA, цель которых — улучшение дизайна и функционирования будущих космических аппаратов (КА):

— атомные часы для исключительно точной навигации в космосе;
— тест-зонд для испытания "зеленого" топлива (GPIM) взамен нынешнего;
— приборы для изучения космической погоды.

Смотрите также: Старт ракеты "Ариан" среди пальм с 10 тоннами груза: видео

Запуск состоялся с площадки LC-39A Космического центра им. Кеннеди, расположенного на острове Мерритт в штате Флорида. Это исторический стартовый стол: с него было запущено 11 ракет Saturn V по программе Apollo, включая первый полет с прилунением человека 50 лет назад. Также с него 82 раза взлетали челноки Space Shuttle.

Это первое использование Пентагоном тяжелой ракеты Илона Маска, причем впервые были повторно использованы оба боковых ускорителя B1052.2 и B1053.2 от FH: они летали в апреле. Центральная маршевая ступень B1057.1 - новая.

Впервые в истории SpaceX двигатель второй ступени включат четырежды для выведения КА на три различные стартовые орбиты, а затем произведут маневр для пассивации топлива в отработанной ступени (полное выжигание, чтобы уменьшить вероятность замусоривания околоземного пространства). Миссия продлится более шести часов.

Смотрите также: "Мы на Солярисе". Год на планете с высоты 35 793 км - видео

SpaceX попытались мягко вернуть на Землю все три ускорителя ракеты: два боковых — на расположенные рядом площадки на суше (в 15 км от места старта), а центральный — на беспилотную плавучую платформу Of Course I Still Love You в Атлантическом океане в 1245 км. Это рекордная дистанция.

"Боковушки" успешно сели, однако центральная ступень разбилась о воду рядом с платформой.

Планировалась очередная попытка поймать в сетку над морским кораблем Go Ms. Tree створки обтекателя (фото ниже - @GregSScott). Что с ними - пока неизвестно.

Впервые FH запустили 6 февраля 2018 года, второй раз - год спустя, 12 апреля.

Чтобы убедить законодателей выделять средства на будущие лунные и марсианские миссии, сейчас NASA привязывает практически все испытания демо-технологий к этим грандиозным проектам.

Космические аппараты на борту 

Атомные часы Deep Space будут этаким заменителем GPS в глубоком космосе: благодаря технологии КА смогут благополучно добираться в точки назначения без двусторонней связи с Землей.

Атомные часы на нынешних спутниках позволяют приложению GPS на любом смартфоне приводить людей из точки А в точку Б, триангулируя и вычисляя местонахождение пользователя на поверхности Земли, основываясь на времени, которое требуется сигналу для перемещения от спутника к телефону. Сегодня КА ориентируются в глубоком космосе при помощи огромных антенн на Земле: с планеты шлют сигналы зондам, а те затем отправляют их обратно. По атомным часам на Земле измеряют время такого "эха", и затем сообщают КА, где он находится и куда лететь дальше. Такой диалог даже с расположенным поблизости Марсом может занимать до 20 минут, что крайне неудобно.

Если человечество хочет покорять просторы Солнечной системы и дальше, нужен более оперативный способ навигации — желательно без громоздкого диалога с домом.

В будущем многие КА с часами Deep Space, которые будут вращаться вокруг Марса, создадут подобие GPS-сети, которая позволит юзерам на поверхности Красной планеты вычислять свое местоположение.

Точность хода Deep Space — около 1 секунды погрешности за 10 млн лет. В наземных тестах такие часы показали точность хода, в 50 раз превышающую часы на GPS-спутниках. Протяженность секунды в них измеряется частотой света, испускаемого определенными атомами: она одинакова во всей известной нам Вселенной. Эти часы работают за счет ионов ртути, объем которых "меньше, чем две консервы с тунцом": их удерживают в электромагнитных ловушках, защищающих от внешних магнитных полей и перепадов температуры.

Прибор габаритами как тостер собран в Лаборатории реактивного движения NASA и будет находиться на околоземной орбите на борту разработанного GA-EMS зонда около года. Если исследования пройдут успешно, то первая миссия с Deep Space на борту отправится в космос в 2030-х.

Проект Green Propellant Infusion Mission (GPIM) с ведущей ролью компаний Ball Aerospace и Aerojet Corp.

Среди грузов - первый американский КА весом 181 кг, который заправлен новым типом топлива на основе нитрата гидроксиламина (HAN) и оборудован пятью двигателями 1-Newton. Запатентованная розоватая жидкость (топливо+окислитель) известна под названием AF-M315E. Разработана в Исследовательской лаборатории ВВС США на базе Эдвардс в Калифорнии.

NASA считает, что в случае успешных испытаний будущие зонды и спутники можно будет перевести на нее вместо гидразина или перхлората аммония, которые дают гораздо более токсичные продукты горения.

Более того, HAN тяжелее гидразина, замерзает при меньшей температуре, обеспечивает большую тягу и в целом дает на 50% больший "пробег". То есть, КА может пролететь дальше при меньшем объеме топлива.

Также заправка аппарата HAN сопряжена с меньшим уровнем риска для человека, что даст значительный выигрыш во времени на эту процедуру, которая сможет проводиться уже на этапе сборки КА.

Для демо-миссии длиной в два месяца Aerojet Rocketdyne разработали совершенно новое "железо": все от баков и сопел до фильтров и клапанов. Запланировано несколько маневров КА в космосе, в том числе повышение/понижение орбиты, изменение ее наклонения, а также выведение КА в определенную точку пространства. В январе Япония вывела зонд RAPIS-1, который испытывает ту же технологию с HAN.

Тренд в современной космонавтике - миниатюризация КА, которая дает возможность понизить затраты на запуск и обслуживание в космосе. А это расширение клиентской базы: мини-проекты смогут позволить себе те, у кого ранее не хватало на это средств.

Проект NASA Space Environment Testbeds (SET) с зондом DSX весом почти 700 кг начат, чтобы узнать, как околоземная среда влияет на производительность оборудования и его деградацию — солнечных батарей, интегральных схем, датчиков, плат памяти.

Это делается для того, чтобы инженеры затем более эффективно защищали КА от солнечного и другого излучения посредством улучшения их конструкции на этапе проектирования и, затем, эксплуатации.

КА разместят в более-менее "спокойном" промежутке между двумя радиационными поясами Ван Аллена (областями магнитосферы Земли, где накапливаются и удерживаются проникшие туда высокоэнергичные заряженные частицы; внутренний пояс очень стабилен, тогда как внешний испытывает резкие колебания).

Эта щель, "безопасная зона", расположена в интервале от двух до трех радиусов планеты, и является привлекательной для спутников, особенно навигационных и коммуникационных.

Запущена также пара близнецов-кубсатов E-TBEx (Enhanced Tandem Beacon Experiment) по проекту изучения нарушений радиосигнала из космоса, когда он проходит через "пузыри" аномалий в плазме ионосферы, смешанной с нейтральными газами. Это особенно характерно в районе экватора, где искажения могут мешать военным и авиационным коммуникациям, а также сигналам GPS.

Сейчас ученые пока не могут предсказать, когда и где сформируются такие атмосферные структуры, или как они меняются со временем. Кубсаты будут подавать сигналы на трех частотам, и наземные станции отследят их изменения.

FalconSAT-7 - наноспутник весом 5 кг от Академии ВВС США. Это проект телескопа с фотонным ситом Peregrine для наблюдения за Солнцем на определенной длине волны. Получение изображений будет достигнуто путем фильтрации солнечного света через сито из 2,5 миллиардов отверстий разных размеров. Тест-миссия может привести к удешевлению космической телескопии чрезвычайно высокого разрешения. Фактически, это будет первый в мире "рожденный в космосе" мембранный телескоп.

Naval Postgraduate School Satellite-1. "Аспирантский спутник" воспитанников академии ВМС США продемонстрирует технологии для будущих космических кораблей с целью снижения затрат, а также работу группы программируемых "на лету" процессоров Field Programmable Gate Array.

PSAT2 — демо-миссия от Военно-морской академии США для поддержки возможностей радиолюбительской деятельности и в помощь студентам и исследователям по всему миру. 2 кг.

Неправительственная некоммерческая организация США "Планетарное общество" запустила LightSail-В - двухкилограммовый солнечный парус поперечным сечением 32 кв. м. Стоимость КА - до $1,8 млн, собранных из членских взносов и частных источников.

На борту ракеты также были мини-капсулы (1—7 грамм) с прахом 152 ученых, астронавтов, любителей космоса, инженеров и других лиц. Это проект компании Celestis Memorial Spaceflights.

Об основных проектах, которые были "упакованы" под обтекателем Falcon Heavy, можно наглядно посмотреть на подсайте SpaceX. Подробно обо всех зондах — здесь и здесь, на какие орбиты и как их выведут, рассказано здесь.

Выглядела вся миссия STP-2 примерно так:

Ракета

Первый блок ракеты состоит из трех модифицированных ускорителей Falcon 9 - вместе они имеют мощность, равную примерно 20 работающим на полной мощности Боингов-747. FH способна вывести на низкую околоземную орбиту до 64 метрических тонн, на геопереходную - почти 27 т, до Марса - около 17 т, до Плутона - 3,5 тонн. Только Saturn V, которая использовалась для лунных миссий, могла забросить на орбиту больше груза.

Параметры ракеты: высота - 70 м, диаметр - 3,7 м (основная "свеча") и более 12 м в ширину в первом блоке, масса - 1420 т. Нижний порог стоимости запуска - $90 млн. Для сравнения: вывод грузов на орбиту с помощью другого американского тяжелого носителя - Delta IV Heavy - обходится примерно в $435 млн.

Все готово к старту:

До сих пор SpaceX возила в космос преимущественно коммерческие аппараты и зонды NASA. Пентагон желает сначала присмотреться к тому, как показывает себя FH в относительно дешевых миссиях, и уж затем, если все будет хорошо, загружать ракету дорогостоящими грузом.

По словам главы компании Илона Маска, это "самая сложная миссия SpaceX". Суммарная стоимость SPT-2 — около $750 млн, из которых $160 млн - ценник самого запуска FH.

Эмблема миссии от ВВС США: