Tidak satu pun Falcon - proyek ESA dan ULA yang dapat digunakan kembali yang berbeda secara fundamental

Tahap pertama SpaceX yang dapat digunakan kembali dari kendaraan peluncuran Falcon telah memicu gelombang ketertarikan pada roket yang dapat digunakan kembali. Dan jika, misalnya, perusahaan Cina LinkSpace menunjukkan rendering sistem yang sama dengan pendaratan pada mesin pada dukungan lipat, maka desainer lain menawarkan sistem pada prinsip yang berbeda, menggunakan sayap atau tangkapan udara. Beberapa proyek sudah berhasil ditutup, tetapi ada juga yang baru diumumkan.


Peraga Teknologi Adeline

Adeline tidak lebih

Pada 2015, muncul berita bahwa Airbus Defense and Space sedang mengembangkan modul Adeline yang dapat digunakan kembali, yang merupakan unit bersayap dengan mesin roket tahap pertama, serta mesin udara dan baling-baling untuk mendarat di landasan. Paling jelas, konsep tersebut diilustrasikan oleh video yang tidak lagi tersedia di saluran resmi, tetapi disimpan oleh pengguna biasa.


Gagasan untuk menyelamatkan hanya ekor roket memiliki keunggulan - mesin, avionik dan peralatan kompartemen ekor, menurut pengembang Adeline, merupakan 80% dari biaya langkah, dan menyelamatkan mereka jauh lebih sederhana daripada langkah besar secara keseluruhan. Bahan bakar juga dihemat, dan tidak ada kelebihan yang dialami oleh langkah saat mendarat di mesin. Tapi, tentu saja, semuanya memiliki harga - keuntungan dalam penghematan bahan bakar akan sebagian dimakan oleh kerugian pada massa tambahan dari sayap.

Bagian ekor Adeline ditawarkan untuk digunakan di Ariane 6, meskipun, secara teoritis, itu dapat dimodifikasi untuk operator lain. Ketika proyek ini secara resmi diumumkan, ternyata pekerjaan telah berlangsung sejak 2010, dan pengujian model skala besar yang sukses telah dilakukan. Setelah pengumuman keras itu, tidak ada banyak berita tentang proyek tersebut - prioritas Airbus Defense and Space adalah kendaraan peluncuran Ariane 6. yang baru dan pada tahun 2018, muncul informasi bahwa proyek tersebut tidak membangkitkan minat karena alasan finansial.

Falcon, tapi bukan Falcon

Pusat Udara dan Luar Angkasa Jerman, bagian dari ESA, pada tanggal 20 Maret tahun ini mengumumkan awal pekerjaan pada konsep tahap rudal jelajah, yang akan ditangkap dan ditarik oleh pesawat pengangkut. Proyek ini disebut FALCon (penerbangan Formation untuk demonstrasi Capturing tahap 1 in-Air Launcher, "Penerbangan dalam formasi untuk menunjukkan pengambilan tahap pertama dari pembawa"), dengan pengecualian dari daftar surat, yang bertepatan dengan nama kendaraan peluncuran Falcon SpaceX. Karena kebetulan nama-nama itu, manajer proyek Martin Sippel harus menjelaskan bahwa para insinyur terinspirasi oleh penyelaman elang untuk mengambil korban, bukan roket SpaceX.


Alur kerja FALCon, ilustrasi DLR

Mendaratkan tahapan roket pada mesin memiliki kelemahan serius - Anda harus memisahkan panggung ketika masih ada banyak bahan bakar yang tersisa di dalamnya, yang kemudian dihabiskan untuk pendaratan. Lebih buruk lagi, karena efek Overt, bahan bakar inilah yang paling berharga untuk mempercepat muatan. Dalam kasus FALCon, keturunan perencanaan akan memungkinkan Anda untuk menghabiskan semua bahan bakar dari tank - pesawat derek akan menarik panggung sebelum mendarat. Tapi, tentu saja, kenaikan ini, seperti Adeline, akan dimakan oleh peningkatan massa langkah karena penambahan sayap.

Elemen penting dari sistem adalah desain untuk mengambil dan menarik langkah. Para insinyur menyebutkan desain dock / tow cone yang dikemudikan.


Dok Dipandu / Tow Cone

Kerucut dari pesawat pengisian bahan bakar yang kita kenal tidak dapat dikendalikan - pilot dari pesawat pengisian bahan bakar sendiri menangkap mereka dengan bermanuver dengan kendaraan mereka. Ini bukan masalah yang cepat dan sulit, oleh karena itu, untuk perencanaan tahap dengan mesin dimatikan, kerucut yang dikendalikan harus secara signifikan memfasilitasi tugas. Tapi selain itu, perbaikan untuk pesawat penarik hampir tidak diperlukan, dan dalam kapasitas ini akan dimungkinkan untuk menggunakan pesawat penumpang biasa, apalagi yang digunakan untuk penghematan biaya yang lebih besar.

Pekerjaan FALCon di awal, dan, seperti dalam kasus Adeline, tes pertama akan dilakukan dengan pesawat bersayap tak berawak, dan bukan roket. Sejauh ini, 2,6 juta euro telah dialokasikan untuk proyek ini, ini tidak banyak, tetapi cukup untuk percobaan pertama. Persyaratan proyek cukup panjang - kelaikan udara sistem harus dicapai di wilayah 2028 agar dapat digunakan pada langkah generasi berikutnya, yang mungkin muncul di wilayah 2035.

Berbeda parasut dari ULA

Tahap Falcon 9 untuk pendaratan melakukan sebanyak tiga engine start - boostback, di mana stage mengarah ke area pendaratan, entry burn, tahap pengereman agar tidak terlalu panas, dan inklusi pendaratan akhir. Ketiganya mengkonsumsi bahan bakar yang berharga, dan meskipun fakta bahwa parasut tidak dapat memberikan pendaratan yang akurat, mereka akan memiliki berat yang lebih sedikit daripada pasokan bahan bakar yang dibutuhkan untuk manuver ini. Gagasan untuk menggunakan parasut dan pencegat helikopter akan diimplementasikan oleh penyedia layanan peluncuran ULA dalam kendaraan peluncuran Vulcan. Kompartemen ekor tahap pertama harus dijatuhkan, buka parasut supersonik untuk pengereman di lapisan atmosfer yang padat, jatuhkan, buka sayap parasut berpemandu, diambil dengan helikopter, dikirim ke tanah, diuji dan digunakan kembali.


Skema ULA

Dalam video:


Berita terbaru tentang proyek ini dimulai pada awal Agustus 2018, ketika ULA menerima $ 1,9 juta dari NASA untuk menunjukkan teknologi penjemputan udara dari sebuah objek yang kembali dari orbit.

Prometheus dan Callisto

Pusat Penelitian Ruang Angkasa Nasional Prancis (CNES) juga terlibat dalam percobaan usabilitas. "Callisto" adalah demonstran teknologi dari tahap reusable suborbital dengan pendaratan roket, sebanding dengan GrassXper dari SpaceX, tetapi berbeda dalam mesin oksigen-hidrogen.


Bingkai Presentasi CNES

Di masa depan, kendaraan peluncuran penuh dapat tumbuh dari ini, tetapi tidak segera - prioritas CNES adalah pertama-tama untuk mengurangi biaya kendaraan peluncuran yang dikembangkan, dan kemudian kembali ke tahap. Pendekatannya sangat kuat, saya ingat Musk pertama kali menawarkan Falcon 9 sekali pakai yang kompetitif, mulai menerima pesanan, dan baru kemudian mulai mengubahnya menjadi rudal yang dapat digunakan kembali.

Bidang lain dari pekerjaan CNES adalah mesin metana Prometheus. Menggunakan teknologi baru, termasuk pencetakan 3D, mereka akan membuatnya 10 kali lebih murah daripada mesin blok sentral Ariane 5 (tahap kedua) .Jika semuanya berjalan dengan baik, mesin akan digunakan dalam modifikasi Ariane 6 baru atau roket ESA berikutnya.


Mesin Prometheus, gambar CNES

Kesimpulan

Eksperimen dengan berbagai roket yang dapat digunakan kembali hanya dapat disambut oleh ungkapan kaisar China Qin Shihuang (yang kemudian digunakan kembali oleh Mao Zedong): "Biarkan seratus bunga mekar, biarkan seratus sekolah bersaing." Setiap solusi teknis memiliki pro dan kontra, dan biarkan latihan menunjukkan opsi mana yang lebih baik.