Jump to content

ВТВЛ

Аполлон-16 LM Орион на поверхности Луны, 1972 год.
DC-XA приземлился в 1996 году.
Первая ступень Falcon 9 совершает вертикальную посадку, 2016 г.

Вертикальный взлет, вертикальная посадка ( ВТВЛ ) — разновидность взлета и посадки ракет. Совершило полеты несколько самолетов VTVL. Самым успешным кораблем VTVL был лунный модуль «Аполлон» , который доставил первых людей на Луну . Опираясь на десятилетия разработок, SpaceX использовала концепцию VTVL для своей флагманской первой ступени Falcon 9 осуществила более трехсот , которая на данный момент успешных приземлений с двигателем.

Технологии ВТВЛ впервые серьезно разрабатывались для программы «Аполлон» . К 90-м годам разработка крупных надежных перезапускаемых ракетных двигателей позволила использовать уже отработанную технологию для ступеней ракет. Первым пионером стал демонстратор McDonnell Douglas DC-X . После успеха прототипа DC-X, после 2000 года концепция получила существенное развитие с использованием небольших ракет, отчасти благодаря конкурсам с поощрительными призами, таким как Lunar Lander Challenge .

Начиная с середины 2000-х годов, VTVL находился в стадии интенсивной разработки как технология для многоразовых ракет, достаточно больших для перевозки людей . С 2005 по 2007 год компания Blue Origin провела серию успешных испытаний, сначала с использованием демонстратора Charon с реактивным двигателем, а затем с использованием демонстратора Goddard . Маленькие ракеты VTVL также разрабатывались компаниями Masten Space Systems , Armadillo Aerospace и другими. В 2013 году, после неудачного восстановления ступени с помощью парашютов, SpaceX продемонстрировала вертикальную посадку на прототипе Falcon 9 после набора высоты 744 метра. [1] Позже Blue Origin ( New Shepard ) и SpaceX ( Falcon 9 ) продемонстрировали восстановление ракет-носителей после возвращения на стартовую площадку (RTLS), при этом ракета-носитель Blue Origin New Shepard совершила первую успешную вертикальную посадку 23 ноября 2015 года. , после полета, который достиг космического пространства SpaceX , и полета 20 Falcon 9 , ознаменовавшего первую посадку коммерческой орбитальной ракеты-носителя примерно месяц спустя, 22 декабря 2015 года. Все запуски SpaceX Falcon Heavy, кроме одного, включали попытки VTVL для по два бортовых ускорителя на каждой ракете. SpaceX также разрабатывает полностью многоразовую ракету под названием Starship . [2] Starship стал первой ракетой-носителем, продемонстрировавшей эту технологию на обеих ступенях в четвертом испытательном полете .

Ракеты VTVL не следует путать с самолетами, которые взлетают и приземляются вертикально и используют воздух для поддержки и движения, такими как вертолеты и прыжковые реактивные самолеты, которые являются самолетами вертикального взлета и посадки .

  • 1961 г. продемонстрирован Bell Rocket Belt , личный ракетный пояс ВТВЛ. [3]
  • Концепции ракет VTVL изучал Филип Боно из Douglas Aircraft Co. в 1960-х годах. [4]
  • Лунный модуль «Аполлон» представлял собой двухступенчатый аппарат VTVL 1960-х годов для посадки и взлета с Луны.
  • Австралийская группа оборонной науки и технологий успешно запустила ракету Hoveroc 2 мая 1981 года в ходе испытаний в Порт-Уэйкфилде, Южная Австралия. [5] Он был способен «контролировать траекторию полета в горизонтальной плоскости и заканчиваться, при необходимости, управляемым снижением». [6]
  • Советский Союз провел некоторые разработки над капсулой с экипажем вертикальной посадки под названием «Заря» . В конце 1980-х годов [7]
  • McDonnell Douglas DC-X представлял собой беспилотный прототип ракеты-носителя SSTO VTVL в масштабе 1:3 , совершивший несколько испытательных полетов в 1990-х годах. Его первый успешный полет состоялся в 1993 году. В июне 1996 года аппарат установил рекорд высоты 3140 метров (10 300 футов), прежде чем совершить вертикальную посадку. [8]
  • В 1999 году компания Rotary Rocket успешно испытала систему вертикальной посадки для своей конструкции Roton, основанную на системе вертолета с ракетной головкой, но не смогла собрать средства для создания полноценной машины.
  • 13 июня 2005 года Blue Origin VTVL. было анонсировано создание суборбитальной многоразовой ракеты-носителя [9]
  • 2005: Blue Origin Charon , испытательная машина с реактивным двигателем, проверила технологии автономного наведения и управления, которые позже использовались в ракетах Blue Origins VTVL. [10]
  • 2006, 2007: Blue Origin Goddard , демонстрационный образец более позднего суборбитального аппарата New Shephard, перед выходом на пенсию совершил 3 успешных полета. [11]
  • В течение 2006–2009 годов Armadillo Aerospace Scorpius / Super Mod компании компании Masten Space Systems и , Xombie Blue Ball компании Unreasonable Rocket, летавшие на ракетах VTVL, соревновались в конкурсе Northrop Grumman / NASA Lunar Lander Challenge . Последующие разработки VTVL, в том числе Xaero Армадилло, Мастена и Стиг были нацелены на более высокоскоростной полет на более высокие суборбитальные высоты. [12]
  • В 2010 году SpaceX объявила о планах установить развертываемое шасси на космический корабль Dragon корабля и использовать двигатели для посадки на землю. [13] Его отменили в 2017 году. [14]
  • В 2010 году НАСА было предложено три корабля VTVL в ответ на запрос НАСА о суборбитальной многоразовой ракете-носителе (sRLV) в рамках программы полетов НАСА: Blue Origin New Shepard , Masten Xaero и Armadillo Super Mod . [15]
  • «Морфеус» — это проект НАСА 2010-х годов по разработке вертикального испытательного стенда, который демонстрирует новые экологически чистые двигательные установки, а также технологию автономной посадки и обнаружения опасностей. [16]
  • Mighty Eagle — прототип роботизированного спускаемого аппарата начала 2010-х годов, который разрабатывался НАСА по состоянию на август 2012 года. [17]
Приземление первой ступени Falcon 9 21 декабря 2015 года после вывода коммерческих спутников на низкую околоземную орбиту.
  • В июле 2021 года, октябре 2021 года и мае 2022 года самолет Nebula M1 компании Deep Blue Aerospace , оснащенный керолоксовым двигателем Leiting-20, успешно провел летные испытания VTVL на высотах десять метров, сто метров и один километр соответственно.
  • 2 ноября 2023 года и 10 декабря 2023 года гипербола-2Y компании i-Space , оснащенная перезапускаемым металоксным двигателем, дважды выполнила вертикальный запуск и восстановление с высотами полета 178 метров и 343 метра соответственно.

Технология вертикальной посадки

[ редактировать ]

Технология, необходимая для успешного достижения ретропульсивной посадки — вертикальная посадка, или «VL», дополнение к стандартной технологии вертикального взлета (VT) первых десятилетий пилотируемых космических полетов, — состоит из нескольких частей. Во-первых, тяга обычно должна быть направлена ​​по вектору и требует некоторой степени дросселирования . Однако тяговооруженность более 1 не является строго необходимой.

Транспортное средство должно быть способно рассчитывать свое положение и высоту; небольшие отклонения от вертикали могут привести к большим отклонениям горизонтального положения автомобиля. Системы RCS обычно необходимы для удержания автомобиля под правильным углом.SpaceX также использует решетчатые плавники для управления ориентацией во время приземления своих ускорителей Falcon 9 .

Также может потребоваться возможность запускать двигатели в различных условиях, потенциально включая вакуум , гиперзвук , сверхзвук , трансзвук и дозвук . [40]

Дополнительный вес топлива, больший бак, посадочные стойки и механизмы их развертывания обычно снижают характеристики системы мягкой посадки по сравнению с одноразовыми аппаратами при прочих равных условиях.Основное преимущество технологии видится в возможности существенного снижения затрат на космические полеты за счет возможности повторного использования ракет после успешных приземлений VTVL. [41]

[ редактировать ]
Ракета с вертикальной посадкой, изображенная в комиксе 1951 года Rocket Ship X.

Вертикальная посадка космических кораблей была преобладающим способом посадки ракет, предусмотренным в докосмическую эпоху . Многие авторы научной фантастики , а также изображения в популярной культуре изображали ракеты, приземляющиеся вертикально, обычно после приземления опирающиеся на плавники космического корабля . Эта точка зрения настолько укоренилась в массовой культуре, что в 1993 году, после успешного испытательного полета прототипа ракеты на малой высоте, один писатель высказал мнение: «DC-X стартовал вертикально, завис в воздухе... Космический корабль остановился в середине полета. снова в воздух и, когда двигатели заглохли, начал успешную вертикальную посадку, как Бак Роджерс ». [42] В 2010-х годах SpaceX ракеты также увидели название этого популярной культурной идеи Бака Роджерса в «Квесте по созданию многоразовой ракеты Бака Роджерса ». [43] [44]

В эпизоде ​​​​Молодого Шелдона « Патч, модем и Zantac® » Шелдон Купер разрабатывал уравнения для VTVL в 1980-х годах, но НАСА отвергло их из-за отсутствия технических возможностей для их реализации в то время. Шелдон заключает, что он опережает свое время. Вспоминая 2016 год, мы видим успешную миссию SpaceX CRS-8, после которой основатель SpaceX Илон Маск просматривает старый ноутбук Шелдона, а затем прячет его в ящике стола. [45] [46] [47] [48]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Февраль 2016 г., Элизабет Хауэлл 06. «Кузнечик SpaceX: прототип многоразовой ракеты» . Space.com . Архивировано из оригинала 16 января 2021 г. Проверено 18 января 2021 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  2. ^ «СпейсИкс» . СпейсИкс . Архивировано из оригинала 7 марта 2011 г. Проверено 26 мая 2021 г.
  3. ^ «Самый полный веб-сайт о ракетных и реактивных ремнях» . rocketbelts.americanrocketman.com . Архивировано из оригинала 02 февраля 2019 г. Проверено 26 мая 2021 г.
  4. ^ Уэйд, Марк. «ООСТ» . Энциклопедия космонавтики. Архивировано из оригинала 10 октября 2011 г. Проверено 4 октября 2011 г.
  5. ^ Крозье, Мэл (2013). Нулька: Увлекательная история (PDF) . Канберра: Организация оборонной науки и технологий. стр. 40–41. ISBN  9780987544704 . Архивировано (PDF) из оригинала 25 февраля 2021 г. Проверено 19 марта 2021 г.
  6. ^ США 4562980 , Динс, Арнольд Л.; Смит, Алан Дж. и Крозье, Малкольм Дж., «Ракета», опубликовано 7 января 1986 г., передано Австралийскому Содружеству.  
  7. ^ Зак, Анатолий (29 апреля 2009 г.). «Россия в первую очередь рассматривает ракетную энергетику » . Новости Би-би-си . Архивировано из оригинала 24 апреля 2011 г. Проверено 11 октября 2011 г. РКК "Энергия"... в 1980-х годах... работала над строго засекреченным проектом по разработке большой пилотируемой капсулы под названием "Заря" ("Рассвет") для широкого круга гражданских и военных задач.
  8. ^ Клерккс, Грег: Затерянные в космосе: падение НАСА и мечта о новой космической эпохе , стр. 104. Secker & Warburg, 2004.
  9. ^ «Космический журнал: 11-17 июня 2005 г.» . Новости Эн-Би-Си . Архивировано из оригинала 26 мая 2021 г. Проверено 26 мая 2021 г.
  10. ^ Испытательный автомобиль Blue Origin Charon. Архивировано 11 ноября 2020 г. в Wayback Machine , Музей авиации.
  11. Годдард. Архивировано 15 мая 2021 г. в Wayback Machine , космическая страница Гюнтера.
  12. ^ Фонд X-премии. «2009 Northrop Grumman Lunar Lander X CHALLENGE» . Фонд X-премии. Архивировано из оригинала 29 октября 2012 года . Проверено 1 октября 2012 г.
  13. ^ «Испытание на падение дракона – 20 августа 2010 г.» . Spacex.com. 20 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 27 июля 2013 г. Проверено 14 декабря 2010 г.
  14. ^ «SpaceX отказывается от Red Dragon в пользу «гораздо более крупных кораблей» на Марсе, — подтверждает Маск» . Тесларати . Архивировано из оригинала 26 мая 2021 г. Проверено 26 мая 2021 г.
  15. ^ [ нужно обновить ] «Сравнение платформ sRLV» . НАСА. 07.03.2011. Архивировано из оригинала 20 февраля 2021 г. Проверено 10 марта 2011 г. Новый Шепард, созданный компанией Blue Origin (основанной Джеффом Безосом): Тип: VTVL/Беспилотный... Супермод: Тип: VTVL/Беспилотный... Xaero: Тип: VTVL/Беспилотный
  16. ^ Бибби, Джо. «Проект Морфеус» . НАСА. Архивировано из оригинала 29 августа 2012 года . Проверено 1 октября 2012 г.
  17. ^ «Прототип роботизированного спускаемого аппарата НАСА «Могучий орел» снова летает в Маршалле» . НАСА. Архивировано из оригинала 16 сентября 2012 года . Проверено 14 августа 2012 г.
  18. ^ «Илон Маск говорит, что SpaceX попытается разработать полностью многоразовую космическую ракету-носитель» . Вашингтон Пост . 29 сентября 2011 г. Архивировано из оригинала 1 октября 2011 г. Проверено 11 октября 2011 г. Обе ступени ракеты вернутся на стартовую площадку и приземлятся вертикально под действием ракеты на шасси после доставки космического корабля на орбиту.
  19. ^ Уолл, Майк (30 сентября 2011 г.). «SpaceX раскрывает план создания первой в мире полностью многоразовой ракеты» . SPACE.com . Архивировано из оригинала 10 октября 2011 г. Проверено 11 октября 2011 г.
  20. ^ «Прототип многоразовой ракеты почти готов к первому старту» . Космический полет сейчас . 09.07.2012. Архивировано из оригинала 21 мая 2013 г. Проверено 13 июля 2012 г. SpaceX построила бетонную стартовую площадку площадью пол-акра в МакГрегоре, и на площадке уже стоит ракета Grasshopper, оснащенная четырьмя серебряными посадочными опорами, похожими на насекомых.
  21. ^ «Кузнечик совершил самый высокий прыжок на сегодняшний день» . SpaceX.com. 10 марта 2013 года. Архивировано из оригинала 29 апреля 2013 года . Проверено 11 марта 2013 г.
  22. ^ Прототип испытательного автомобиля Grasshopper снят с производства. «Кузнечик взлетает на самую большую высоту на сегодняшний день» . Информационный выпуск в социальных сетях . SpaceX. 12 октября 2013 года. Архивировано из оригинала 17 января 2016 года . Проверено 14 октября 2013 г. СМОТРЕТЬ: Кузнечик взлетает на самую большую на сегодняшний день высоту – 744 м (2441 фут) в небо Техаса. http://youtu.be/9ZDkItO-0a4 Это было последнее запланированное испытание установки Grasshopper; Следующими будут испытания на малой высоте экспериментальной машины Falcon 9 Reusable (F9R) в Техасе, за которыми последуют испытания на большой высоте в Нью-Мексико.
  23. ^ Джеймс, Майкл; Солтон, Александрия; Даунинг, Мика (12 ноября 2013 г.). «Проект экологической оценки для выдачи SpaceX экспериментального разрешения на эксплуатацию корабля Dragon Fly на полигоне МакГрегор, штат Техас, май 2014 г. - Приложения» (PDF) . Blue Ridge Research and Consulting, LCC. п. 12. Архивировано (PDF) из оригинала 24 сентября 2015 года . Проверено 9 июня 2014 г.
  24. ^ WordsmithFL (19 июля 2017 г.), Илон Маск, Конференция по исследованиям и разработкам МКС, 19 июля 2017 г. , заархивировано из оригинала 13 августа 2021 г. , получено 2 августа 2018 г.
  25. ^ Норрис, Гай (28 апреля 2014 г.). «SpaceX планирует провести несколько испытаний многоразовых ракет-носителей: управляемая посадка на воду знаменует собой большой шаг на пути к цели SpaceX по быстрому повторному использованию Falcon» . Авиационная неделя . Архивировано из оригинала 26 апреля 2014 г. Проверено 26 апреля 2014 г. Полет F9R Dev 1 17 апреля, длившийся менее 1 минуты, стал первым испытанием вертикальной посадки первой ступени серийного возвращаемого ракеты Falcon 9 v1.1, а грузовой полет на МКС 18 апреля стал первой возможностью для SpaceX. оценить конструкцию складных посадочных опор и модернизированных подруливающих устройств, управляющих ступенью во время ее первоначального спуска.
  26. ^ «Blue Origin совершила историческую посадку ракеты». Архивировано 25 ноября 2015 г. в Wayback Machine Blue Origin , 24 ноября 2015 г. Проверено: 24 ноября 2015 г.
  27. ^ @SpaceX (22 декабря 2015 г.). «Посадка первой ступени Falcon 9 подтверждена. Вторая ступень номинально продолжается» ( Твит ) – через Twitter .
  28. ^ SpaceX [@SpaceX] (8 апреля 2016 г.). «Посадка с самолета-преследователя» ( Твит ) – через Twitter .
  29. ^ Дюмон, Э; Ишимото, С; Татиосян, П. (июнь 2019 г.), «CALLISTO: демонстратор ключевых технологий многоразовых пусковых установок» , 32-я выставка ISTS, Фукуи, Япония. , 19 (1): 106, Bibcode : 2021JSAST..19..106D , doi : 10.2322/tastj.19.106 , S2CID   209770790 , заархивировано из оригинала 30 октября 2020 г. , получено 27 октября 2020 г.
  30. ^ «Китайская космическая компания Linkspace делает шаг к созданию многоразовой ракеты с возможностью приземления» . Архивировано из оригинала 9 февраля 2018 г. Проверено 8 февраля 2018 г.
  31. ^ Груш, Лорен (6 февраля 2018 г.). «SpaceX впервые запускает свою мощную ракету Falcon Heavy» . Грань. Архивировано из оригинала 9 февраля 2018 года . Проверено 9 февраля 2018 г.
  32. ^ «Исро фокусируется на возможности вертикальной посадки – Times of India» . Таймс оф Индия . Архивировано из оригинала 28 декабря 2018 г. Проверено 28 декабря 2018 г.
  33. ^ Jump up to: а б Бэйлор, Майкл (27 августа 2019 г.). «Starhopper компании SpaceX совершил испытательный прыжок на 150 метров» . НАСАКосмический полет . Архивировано из оригинала 2 декабря 2019 года . Проверено 27 августа 2019 г.
  34. ^ Бургхардт, Томас (25 июля 2019 г.). «Starhopper успешно проводит дебютный Бока-Чика-Хоп» . NASASpaceFlight.com . Архивировано из оригинала 26 июля 2019 года . Проверено 26 июля 2019 г.
  35. ^ Мерфи, Майк (10 января 2019 г.). «Илон Маск демонстрирует огромную испытательную ракету Starship от SpaceX» . МаркетВотч . Архивировано из оригинала 12 января 2019 года . Проверено 12 января 2019 г. .
  36. ^ Чанг, Кеннет; Ростон, Майкл (05 мая 2021 г.). «SpaceX успешно приземлила прототип марсианской и лунной ракеты после испытательного полета» . Нью-Йорк Таймс . ISSN   0362-4331 . Архивировано из оригинала 5 мая 2021 г. Проверено 06 мая 2021 г.
  37. ^ Ральф, Эрик (4 августа 2020 г.). «SpaceX Starship совершит безупречный прыжк к Марсу» . Архивировано из оригинала 5 августа 2020 года . Проверено 4 августа 2020 г.
  38. ^ Чанг, Кеннет (3 марта 2021 г.). «Прототип ракеты SpaceX на Марс взорвался, но на этот раз он приземлился первым» . Нью-Йорк Таймс . ISSN   0362-4331 . Архивировано из оригинала 5 июня 2021 г. Проверено 4 марта 2021 г.
  39. ^ Фауст, Джефф (20 июля 2021 г.). «Blue Origin запускает Безоса в первый пилотируемый полет New Shepard» . Космические новости . Проверено 20 июля 2021 г.
  40. ^ Бельфиоре, Майкл (30 сентября 2013 г.). Маск: У SpaceX теперь есть «все необходимое» для по-настоящему многоразовых ракет . Популярная механика . Архивировано из оригинала 12 октября 2013 года . Проверено 17 октября 2013 г.
  41. ^ «Многоразовые ракеты дешевле». Архивировано 25 ноября 2015 г. в Wayback Machine ZME Science , 20 августа 2015 г. Проверено: 24 ноября 2015 г.
  42. ^ «Основные события дня открытых дверей Реставрационного центра» . Музей истории космоса Нью-Мексико. 12 февраля 2013 г. Архивировано из оригинала 24 марта 2014 г. Проверено 24 марта 2014 г. DC-X стартовал вертикально, завис в воздухе на высоте 150 футов и начал двигаться в сторону на собачьей рыси. Пройдя 350 футов, бортовой спутник глобального позиционирования показал, что DC-X находился прямо над точкой приземления. Космический корабль снова остановился в воздухе и, когда двигатели заглохли, начал успешную вертикальную посадку. Прямо как Бак Роджерс.
  43. ^ «SpaceX продолжает поиски многоразовой ракеты «Бак Роджерс» . Технологии XXI века . 15 марта 2013 г. Архивировано из оригинала 24 марта 2014 г. Проверено 24 марта 2014 г.
  44. ^ Илон Маск , Скотт Пелли (30 марта 2014 г.). Tesla и SpaceX: промышленная империя Илона Маска (видео и стенограмма). ЦБС. Событие происходит в 03:50–04:10 . Проверено 31 марта 2014 г. Только четыре организации запустили космическую капсулу на орбиту и успешно вернули ее: США, Россия, Китай и Илон Маск. Эта мечта Бака Роджерса началась много лет назад...
  45. ^ Даяни, Ахил (1 апреля 2022 г.). «Эпизод «Молодой Шелдон», который вы, вероятно, забыли, с Илоном Маском в главной роли — Лупер» . Looper.com .
  46. ^ «Молодой Шелдон: 5 лучших серий Шелдона (и 5 его худших)» . ЭкранРант . 18 августа 2021 г.
  47. ^ Вюрцбургер, Андреа (8 мая 2021 г.). «В преддверии выступления в субботу вечером в прямом эфире: камео Илона Маска на протяжении многих лет» . ЛЮДИ.com .
  48. ^ Уиттингтон, Марк (1 декабря 2017 г.). «Как «Молодой Шелдон» решил проблему повторного использования ракет» . Взрывные новости .
  49. ^ Андерсон, Эрик (июль 1997 г.). «Руководство по летной эксплуатации Канко-мару» . Космическое будущее. Архивировано из оригинала 26 ноября 2012 г. Проверено 4 августа 2012 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: f9b68cc6ac3129e9e3291cb390223439__1721523180
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/f9/39/f9b68cc6ac3129e9e3291cb390223439.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
VTVL - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)