En previsión del lanzamiento del Electron eléctrico

A las 9 de la mañana del lunes, hora de Nueva Zelanda (21:00 GMT, 23:00 MSK), se abre una ventana de lanzamiento de diez días para el primer lanzamiento del vehículo de lanzamiento Electron light. En Nueva Zelanda, ahora hace viento , y el lanzamiento del cohete ya se ha pospuesto al menos hasta el martes. A pesar de su baja capacidad de carga, Electron tiene una alta concentración de tecnologías modernas: tanques compuestos, impresión 3D de motores y una idea completamente nueva para impulsar bombas eléctricas que alimentan componentes de combustible.


Electrón en la plataforma de lanzamiento, foto Rocket Lab

Cómo crecieron los cohetes

Peter Beck junto al cohete Electron y los cohetes experimentales en el fondo, foto Rocket Lab

El cohete Electron está siendo desarrollado por Rocket Lab, fundado en 2006 por Peter Beck. Legalmente, esta es una empresa privada estadounidense con una filial de Nueva Zelanda. En 2009, lanzaron el cohete geofísico Ātea-1 (en el "espacio" en lengua maorí) y afirman ser la primera empresa privada en alcanzar el espacio en el hemisferio sur. Teóricamente, el cohete debería haber subido 100-120 km, la primera etapa funcionó bien y se encontraron rastros de separación exitosa, pero no pudieron encontrar la ojiva después del vuelo, y el logro sigue en cuestión.



En el sitio anterior puede encontrar planes para crear el cohete geofísico Ātea-2, pero después del éxito de 2009, la compañía se interesó en DARPA. En los próximos años, Rocket Lab desarrolló la tecnología de cohetes en colaboración con Lockheed Martin, DARPA y el Departamento de Defensa de los EE. UU. En 2010, se probó combustible nuevo. Se almacenó en forma sólida en el tanque, pero cuando se aplicó presión al tanque, el combustible se convirtió en un líquido viscoso y se pudo suministrar a la cámara de combustión. Por lo tanto, tenía que combinar las ventajas del combustible sólido (almacenamiento conveniente de un componente) y líquido (la capacidad de controlar la tracción y reiniciar el motor).



En 2011, se probó un dron compacto con propulsión de cohete. Un soldado podría lanzar un pequeño cohete con las manos extendidas, y una imagen de un avión no tripulado que desciende en paracaídas debería ayudar a conducir una batalla en un terreno muy accidentado, por ejemplo, en una ciudad.



Para 2013, la compañía estaba en una encrucijada. Era posible seguir ganando con contratos de defensa, pero Beck soñaba con un espacio comercial. Después de haber recolectado inversiones adicionales, Rocket Lab comenzó a desarrollar un nuevo vehículo de lanzamiento. En 2013, se probó con éxito un motor con el suministro de componentes que utiliza motores eléctricos, y se anunció el proyecto Electron. En 2014, se realizó la segunda ronda de recaudación de inversiones. En 2015, se supo que la impresión 3D se utilizaría ampliamente en la producción de motores, y el motor en sí se llamaba Rutherford en honor a un físico de origen neozelandés. También en el mismo año, comenzó la construcción del sitio de lanzamiento en la península de Mahia (Hawk Bay, Isla Norte de Nueva Zelanda)



La ubicación en la parte oriental de la isla hará posible llevar la carga útil a una órbita terrestre sincrónica o baja en el sol sin problemas: en el sur y el este durante muchos cientos de kilómetros se extiende un océano en el que puede soltar los pasos trabajados sin estar de acuerdo con nadie.

En 2016, el cohete pasó las pruebas en tierra y se completó el puerto espacial. El primer vuelo del vehículo de lanzamiento Electron estaba programado para 2017. Y en los últimos 4.5 meses, Rocket Lab ha logrado llevar a cabo la próxima ronda de recaudación de inversiones y ya ha comenzado a recibir pedidos para lanzamientos comerciales.

Cohete eléctrico compuesto

Rocket Electron, foto Rocket Lab

Electron es un vehículo de lanzamiento de dos etapas con una altura de 17 metros y un diámetro de 1,2 metros. Con una masa inicial de alrededor de 12,5 toneladas, podrá llevar 150 kg a una órbita polar de 500 km de altura. Una órbita solar sincrónica típica suele ser más alta, 600-800 km, donde la capacidad de carga será menor. Además, si es necesario, el cohete puede poner 225 kg en órbita 180x300 km con una inclinación de 45 °.


Captura de pantalla del sitio web oficial de Rocket Lab


La parte trasera de la primera etapa con la cubierta del motor retirada, foto Rocket Lab

La primera etapa, de 12,1 metros de altura, tiene un peso en seco de 950 kg y transporta 9250 kg de combustible. Tiene nueve motores Rutherford (más sobre ellos a continuación) con un empuje total de 16.5 toneladas al comienzo. El empuje máximo del escalón en vuelo deberá alcanzar las 19.5 toneladas, y el impulso específico de los motores al nivel del mar será de 303 segundos. Según el plan de vuelo, la primera etapa tendrá que trabajar 2.5 minutos. En la etapa cerca de los motores, se instalan 13 conjuntos de baterías con una capacidad total de más de un megavatio.


Segunda etapa. En el borde del escalón a la izquierda del motor, se ve un bloque de orientación del motor. Photo Rocket Lab

La segunda etapa, de 2,1 metros de altura, tiene un peso en seco de 250 kg y transporta 2150 kg de combustible. Tiene un motor Rutherford con una boquilla de gran altitud, un empuje de 2.2 toneladas y un impulso específico de 333 segundos. El motor de la segunda etapa según el plan debería funcionar un poco menos de cinco minutos. Se instalan tres paquetes de baterías en el escenario, dos de los cuales se reiniciarán en vuelo a medida que se agoten para facilitar el escenario.

El diseño del vehículo de lanzamiento se caracteriza por las siguientes características:


Motor Rutherford, foto Rocket Lab

Motor eléctrico de accionamiento . Este es el primer motor que utiliza un motor eléctrico y baterías de polímero de litio para impulsar las bombas de combustible y oxidante. En los motores existentes hay una turbobomba: una bomba con una turbina, que generalmente es accionada por una pequeña cámara de combustión separada (generador de gas), donde se queman los mismos componentes de combustible que en el motor principal. Una cámara de combustión separada y una turbina que funciona con su escape es algo muy complejo, y las alternativas más asequibles son atractivas para las compañías privadas de misiles. La bomba Rutherford tiene dos motores de CC de “lata de refresco del tamaño de una lata” que giran a una velocidad de 40,000 rpm y desarrollan 37 kW cada uno. Un motor bombea oxígeno líquido, el otro queroseno. La densidad de energía específica de las baterías modernas de iones de litio ha alcanzado un nivel tal que los kilogramos ahorrados al rechazar un generador de gas, una turbina y combustible para su funcionamiento se vuelven comparables al peso de las baterías.

Según Peter Beck, lograron aumentar la eficiencia de las bombas del 50% del generador de gas al 95%, pero esto es claramente un movimiento de marketing, porque solo las partes del motor tienen eficiencia. Al mismo tiempo, el motor en su conjunto era eficiente. Con el impulso específico, el Laboratorio de cohetes tiene algún trastorno, porque no está claro que 303 segundos del impulso específico de los motores de la primera etapa estén indicados para el nivel del mar o el vacío. Es más probable que estos datos sean para vacío, donde la IU es más alta, pero incluso en este caso, Rutherford (303 segundos en vacío (?) / 333 con una boquilla de gran altitud) ocupa un buen lugar, casi no inferior al Merlin 1D de SpaceX (311 segundos en vacío / 348 con una boquilla de gran altitud) y los picos soviéticos / rusos del motor de oxígeno y queroseno que construyen RD-180 (338 segundos en vacío) y RD-0124 (359 segundos con una boquilla de gran altitud).



Impresión 3D Como se indicó en el Laboratorio Rocket, el motor Rutherford es el primero en el que todos los componentes principales se imprimen en una impresora 3D. Las impresoras láser y de sinterización electrónica utilizan titanio e Inconel (aleación resistente al calor de níquel-cromo). Como resultado, un motor se imprime en 24 horas.


Reabastecimiento de combustible el 16 de mayo, foto de Rocket Lab

Materiales compuestos . Los tanques de ambos pasos son compuestos. Teniendo en cuenta que uno de los tanques contiene oxígeno líquido muy frío bajo presión, y las bajas temperaturas tienden a hacer que el material sea frágil, este es un logro considerable. Los tanques compuestos son notablemente más ligeros y más baratos que el metal, y otros científicos de cohetes ahora se esfuerzan por cambiar a ellos.


Adaptador de carga útil y la mitad del carenado de la cabeza, foto Rocket Lab

Carenado con entrega . Rocket Lab ofrece una innovación interesante en el campo de los procesos para preparar el satélite para su lanzamiento. Por lo general, los satélites se llevan al taller de la empresa de nueva creación, se instalan en un adaptador de carga útil y se cubren con una cubierta. Rocket Lab ofrece la entrega de un único bloque adaptador de carga útil y aletas de carenado al taller del cliente para que pueda instalar el satélite en el adaptador en condiciones convenientes. Luego, los módulos cerrados o con aire acondicionado se transportan al complejo de instalación y prueba de Rocket Lab y se montan en un cohete.

Conclusión

El objetivo de Rocket Lab es el costo de un lanzamiento de $ 5 millones. Si bien el costo de lanzar cohetes "para adultos" comienza en aproximadamente $ 60 millones (SpaceX $ 62 millones para 2018), la propuesta de Rocket Lab será potencialmente beneficiosa para aquellos que tienen un satélite pequeño, la órbita objetivo es baja cerca de la Tierra o polar, y No hay tiempo para esperar compañeros de viaje en un vehículo de lanzamiento de alcance medio.

El primer lanzamiento es un evento emocionante. A pesar de todos los preparativos, no hay una garantía del cien por ciento de éxito. Pero el Laboratorio de cohetes mostró un enfoque muy serio para el inicio de un cohete, realizó muchas pruebas, incluidas etapas completamente ensambladas ( primero , segundo ), y su futuro parece prometedor.