Nation заковава кацане на ракета за многократна употреба в зашеметяващ морски улов

Китай постигна нов крайъгълен камък в своята космическа програма в петък, като успешно възстанови основния корпус на ракета-носител за първи път, записвайки пробив за нацията по пътя към повторната употреба на ракетата.

Подвигът също така бележи първото в света възстановяване на ракета от орбитален клас, използваща система за задържане на тел, която включва мрежа, направена от предварително натегнати кабели за висока стабилност и гъвкавост.

Възстановяването беше постигнато по време на дебютния полет на Long March 10B, голям ракетен модел с течно гориво, проектиран и построен от Китайската академия за технологии за ракети-носители, базиран в Пекин филиал на China Aerospace Science and Technology Corp.

С тази мисия Long March 10B се превърна в първата нация — и третата в света — ракета, която изпълни всички ключови стъпки от профил на пълно възстановяване, а именно контролиран полет за връщане, вертикално спускане в терминала и извличане в непокътнато състояние.

В 12:15 ч. седем мощни двигателя на първия етап на ускорителя на Long March 10B заработиха, изгаряйки течен кислород и керосин и издигнаха високата 63,6 метра ракета от сервизна кула в Международния комерсиален аерокосмически център за изстрелване на Hainan във Wenchang, крайбрежен град в провинция Hainan.

След приблизително две минути и половина ракетата носител достигна точката на разделяне на няколко километра над линията на Карман, глобално признатата граница между земната атмосфера и ръба на космическото пространство, където нейните ускорители на първа и втора степен се разделиха и двигателите на първата степен временно се изключиха.

Един двигател с течен кислород и метан на втората степен след това се запали, за да задвижи горната степен, носеща полезен товар, към целевата й орбита. По-късно горният етап разгърна сателит в предварително зададената орбита на стотици километри над Земята.

Контролирано спускане

Междувременно първата степен на ракетата продължи да се движи нагоре за кратко по инерция. Неговите решетъчни перки се разгънаха и системата за контрол на реакцията се активира, за да коригира позицията и да настрои фино траекторията му, преди да започне да се спуска обратно в земната атмосфера по контролиран начин.

По време на спускането избраните двигатели на първата степен се запалиха два пъти последователно. Работейки в тандем с решетъчните перки и системата за контрол на реакцията, запалванията на двигателя забавиха спускането, поддържайки планираната траектория на полета на бустера на първата степен, когато той се приближи до морската повърхност. Между запалванията на двигателя бустерът разчиташе на внимателно изчислена падаща позиция, за да използва съпротивлението на въздуха, за да намали скоростта.

Кораб за възстановяване, наречен Линханджъчакаше на предварително определено място на стотици километри югоизточно от Wenchang, като непрекъснато проследяваше обратния път и коригираше позицията си, за да поддържа оптимално подравняване.

В центъра на кораба предварително обтегнатите кабели се носеха от плъзгачи, монтирани на релси, които автоматично се позиционираха, за да увеличат максимално вероятността бустерът да направи успешно кацане в мрежата. В последните секунди на сложната маневра за връщане всички двигатели на първата степен се изключиха и набор от специализирани метални куки се разгърнаха, за да се захванат с предварително натегнатите кабели.

След като мрежата улови първия етап, спомагателни кабели се разположиха около бустера, за да осигурят първоначална стабилизация. След това автоматична затягаща платформа се премести в позиция под бустера, за да го захване, заключи и поддържа. Заедно тези стъпки напълно осигуриха възстановяването на ракетния ускорител.

В контролната зала на мисията на търговското космодрум Wenchang, дизайнери, инженери и наземни контролери аплодираха шумно, когато бустерът от първата степен попадна в полезрението на камерите на помощните кораби близо до спасителния кораб, и тъй като бустерът беше закрепен от мрежата, те избухнаха в екстаз.

Целият процес на възстановяване, който започна в точката, когато двете степени на ракетата се разделиха, отне около шест минути.

Образцова мисия

Моделът Long March 10B тежи около 760 метрични тона, когато е напълно зареден. Има диаметър от 5 метра и тяга при излитане от повече от 890 тона. Сега това е втората най-мощна космическа ракета-носител в Китай след Long March 5, която може да се похвали с тегло при излитане от около 870 тона и тяга от близо 1100 тона.

Long March 10B е в състояние да транспортира полезни товари с общо тегло от 16 тона до типична ниска околоземна орбита на височина от 200 километра или 11 тона до наклонена орбита с 50 градуса на височина от 900 километра.

Преди мисията в петък два вида китайски ракети – ZQ 3 на търговската компания LandSpace и Long March 12A от Шанхайската академия за космически полети – се опитаха да извършат изключително сложно възстановяване, но се сблъскаха с неуспехи в последната минута.

През февруари моделът Long March 10A извърши първия си полет от космическата площадка Wenchang Space Launch Site, друг космодрум в града. Неговият ускорител от първа степен успешно се върна на Земята и завърши контролирано падане в определени води в Южнокитайско море, като част от съзнателно проектирано техническо изпитание.

Чен Муйе, структурен дизайнер на Long March 10B, каза, че ракетата, използвана в петък, е била произведена в производствен комплекс в Тиендзин и е била транспортирана с кораб до Венчан през февруари. Той беше подложен на множество технически и функционални тестове и репетиции на последователността на изстрелване в търговското космодрум Wenchang, преди да бъде преместен в сервизната кула, каза той.

Използването на системата за възстановяване на ареста на кабела за улавяне на бустера помогна за опростяване на бордовата структура на ракетата, отбеляза Чен. „Това премахна необходимостта от сложни крака за кацане, което помогна за намаляване на структурното тегло на ракетата и на свой ред увеличи капацитета на полезен товар и ефективността на разходите“, каза той.

„В допълнение, този метод за възстановяване е силно толерантен към отклонения на позицията за кацане. Чрез координирани корекции системата кабел-мрежа може ефективно да разшири прозореца за улавяне“, каза Чен, добавяйки, че системата може също да отговори на нуждите за възстановяване на ракети с различни размери и конфигурации.

Голям пробив

Уанг Уей, ръководител на проекта от серията Long March 10, каза, че новата ракета е от голямо значение за развитието на търговския космос в Китай.

„Това представлява пробив в технологията за многократна употреба на ракети-носители с ниска цена и голям полезен товар, запълва вътрешната празнина в тази област и драстично ще намали разходите за комерсиално изстрелване и ще подобри конкурентоспособността на нашата услуга за комерсиално изстрелване на глобалната арена“, каза той.

„Този ​​първи полет успешно провери поредица от основни технологии, включително дизайн за оптимизация на системно ниво за комбинирани конфигурации, прехвърляне на натоварването на дъното на резервоара с висока тяга и самоналягане на метан“, каза той.

Уанг подчерта, че ракетата основно ще улесни разгръщането на сателитно съзвездие в ниска околоземна орбита и ще подпомогне изграждането на масивни интернет мрежи и комуникационни сателитни системи. Той добави, че възстановеният бустер се очаква да бъде използван повторно преди края на тази година.

Уанг Янан, главен редактор на списание Aerospace Knowledge, каза, че ракетите за многократна употреба са били разглеждани от китайската космическа общност като вид стратегически значим актив, тъй като те могат значително да намалят разходите и времето за подготовка на изстрелванията.

„Това се оказа ясно предимство, когато става въпрос за разработване на огромни интернет сателитни мрежи с глобално покритие и навлизане на доходоносния пазар на космически туризъм. На практика е невъзможно компаниите да използват конвенционални ракети за многократна употреба, за да се конкурират с тези, които имат продукти за многократна употреба“, каза той.