Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о ракетах. Для самолетов, способных к вертикальному взлету и посадке, см. VTOL .
Фалькон 9 выполняет вертикальную посадку
Посадка DC-XA в 1996 году

Вертикальный взлет, вертикальная посадка ( ВТВЛ ) - это форма взлета и посадки ракет. Пролетело несколько аппаратов ВТВЛ. Самая известная и коммерчески успешная ракета VTVL - первая ступень Falcon 9 компании SpaceX . [ необходима цитата ]

Технологии VTVL были существенно развиты с помощью небольших ракет после 2000 года, отчасти из-за поощрительных призов, таких как Lunar Lander Challenge . Успешные малые ракеты VTVL были разработаны Masten Space Systems , Armadillo Aerospace и другими.

Начиная с середины 2010-х, VTVL интенсивно развивалась как технология для многоразовых ракет, достаточно больших для перевозки людей . В 2013 году SpaceX продемонстрировала вертикальную посадку на прототипе Falcon 9, поднявшись на высоту 744 метра. [1] Позже Blue Origin ( New Shepard ) и SpaceX ( Falcon 9 ) продемонстрировали восстановление ракет-носителей после возвращения на стартовую площадку (RTLS). Ракета-носитель New Shepard от Blue Origin совершила первую успешную вертикальную посадку в ноябре. 23 ноября 2015 г. после полета в открытый космос и полета 20 Falcon 9 компании SpaceX. это первая посадка коммерческого орбитального ускорителя примерно месяц спустя, 22 декабря 2015 года.

VTVL ракеты не следует путать с воздушными судами , которые взлет и посадку по вертикали , которые используют воздух для поддержки и двигательных установок, таких , как вертолеты и прыжковых двигателей , которые VTOL самолетов.

История [ править ]

  • 1961 г. Демонстрация личного ракетного пояса ВТВЛ, Bell Rocket Belt . [2]
  • Концепции ракет VTVL были изучены Филипом Боно из Douglas Aircraft Co. в 1960-х годах. [3]
  • Лунный модуль Apollo был двухступенчатым аппаратом VTVL 1960-х годов для посадки и взлета с Луны.
  • 2 мая 1981 года Австралийская группа по оборонной науке и технологиям успешно запускает ракету Hoveroc в ходе испытаний в Порт-Уэйкфилде, Южная Австралия. [4] Он был способен выполнять «управляемую траекторию полета в горизонтальной плоскости и заканчиваться, если необходимо, управляемым снижением». [5]
  • В конце 1980-х Советский Союз провел некоторые работы по созданию, но так и не запустил пилотируемую капсулу с вертикальной посадкой под названием « Заря» . [6]
  • McDonnell Douglas DC-X был беспилотный прототип VTVL ракета - носитель , который пролетел несколько успешно летные испытания в 1990 - е годы. В июне 1996 года аппарат установил рекорд высоты в 3140 метров (10300 футов) перед тем, как совершить вертикальную посадку. [7]
  • Rotary Rocket успешно испытала систему вертикальной посадки для своей конструкции Roton, основанную на системе вертолета с ракетной опорой, в 1999 году, но не смогла собрать средства для постройки полноценного транспортного средства.
  • 13 июня 2005 г. Анонсирована суборбитальная многоразовая ракета-носитель Blue Origin VTVL [8]
  • 2005 Blue Origin Charon - испытательная машина с реактивным двигателем, которая проверила технологии автономного наведения и управления, которые позже использовались в ракетах Blue Origins VTVL. [9]
  • 2006, 2007 Blue Origin Годдард, демонстратор более позднего суборбитального корабля New Shephard, совершил 3 успешных полета до выхода на пенсию. [10]
  • В течение 2006-2009 лет, Armadillo Aerospace 's Скорпиус / Super Mod, Мастны космические системы ' Xombie и неразумной ракета Blue Ball летать VTVL ракеты соревновались в Northrop Grumman / NASA Lunar Lander Challenge , . Последующие конструкции VTVL, включая Xaero Masten и Stig Armadillo, были нацелены на высокоскоростной полет на более высокие суборбитальные высоты. [11]
  • SpaceX объявила о планах в 2010 году , чтобы в конце концов установить развертываемых шасси на космическом корабле Dragon и использовать транспортное средство в подруливающем выполнить наземную посадку. [12]
  • В 2010 году три корабля были VTVL предложенную НАСА в ответ на НАСА суборбитальных многоразовые ракеты - носителя (sRLV) навязывания в рамках программы НАСА полетов Шеф: Blue Origin New Shepard , в Мастен Xaero , и Armadillo Супер Mod . [13]
  • Morpheus - это проект НАСА 2010-х годов по разработке вертикального испытательного стенда, который демонстрирует новые двигательные установки, работающие на экологически чистом топливе, а также технологию автономной посадки и обнаружения опасностей. [14]
  • Mighty Eagle был роботом-прототипом спускаемого аппарата начала 2010-х годов, который разрабатывался НАСА с августа 2012 года [15].
Первая ступень Falcon 9 приземлилась 22 декабря 2015 года после вывода коммерческих спутников на низкую околоземную орбиту.
  • В сентябре 2011 года компания SpaceX объявила, что они попытаются разработать спуск и восстановление обеих ступеней Falcon 9 с помощью капсулы VTVL Dragon . [16] [17]
  • 2012: SpaceX в Grasshopper ракета была VTVL первой ступени ракета - носитель испытания транспортного средства разработаны для проверки различных Низковысотная, инженерные аспекты низкой скорости своего большого автомобиля технологии многократного использования ракеты . [18] В 2012–2013 годах испытательная машина совершила восемь успешных [19] полетов. Grasshopper v1.0 совершил свой восьмой и последний испытательный полет 7 октября 2013 года, взлетев на высоту 744 метра (2441 фут) (0,46 мили), прежде чем совершить восьмую успешную посадку на VTVL. [20]
  • 2013–2017: DragonFly был прототипом маловысотного испытательного изделия с ракетным двигателем для приземляемой с помощью двигателя версии космической капсулы SpaceX Dragon . Они намеревались впоследствии использовать эту технологию на Dragon 2 , их многоразовой космической капсуле второго поколения для перевозки экипажа , для приземления после возвращения из космоса, а также в системе прерывания запуска . Прототип DragonFly использовался для испытаний движителя на малых высотах в 2014 и 2015 годах. [21] Однако к середине 2017 года разработка была прекращена. [22]
  • 2014: Многоразовая испытательная машина Falcon 9 от SpaceX была примерно на 50 футов длиннее Grasshopper и была построена на их полноразмерном бустере Falcon 9 v1.1 с посадочными опорами летной конструкции и двигателями на газообразном азоте для управления положением ускорителя . F9R Dev1 совершил свой первый испытательный полет в апреле 2014 года на высоту 250 метров (820 футов) перед тем, как совершить номинальную вертикальную посадку. [23]
  • 23 ноября 2015 года, Blue Origin «s New Shepard ракета сделала первый в мире успешный вертикальную посадку следующий беспилотного суборбитальных испытательный полет , который достиг места . [24]
  • 21 декабря 2015 года первая ступень 20-го Falcon 9 SpaceX совершила первую в истории успешную вертикальную посадку ракеты-носителя орбитального класса после вывода 11 коммерческих спутников на низкую околоземную орбиту с помощью Falcon 9 Flight 20 . [25]
  • 8 апреля 2016 года Falcon 9 компании SpaceX совершил первую успешную посадку на свой беспилотный корабль автономного космодрома в рамках миссии по доставке грузов SpaceX CRS-8 на Международную космическую станцию . [26]
  • С 2017 года DLR , CNES и JAXA разрабатывают многоразовый ракетный демонстратор VTVL под названием CALLISTO ( совместные действия, ведущие к инновациям в пусковых установках в операциях с возвратом на этап). [27]
  • В январе 2018 года китайская частная космическая компания LinkSpace успешно испытала свою многоразовую экспериментальную орбитальную ракету с успешным вертикальным взлетом и вертикальной посадкой (VTVL) [28]
  • 6 февраля 2018 года SpaceX успешно приземлила два своих первых ускорителя во время демонстрационного полета Falcon Heavy . [29]
  • В 2018 году ISRO раскрыла подробности об испытательном автомобиле ADMIRE, для которого разрабатывалась площадка для испытаний и посадки. Транспортное средство будет иметь сверхзвуковую ретро-двигательную установку, специальные выдвижные опоры для посадки, которые будут действовать как управляемые стабилизаторы сетки и будут управляться интегрированной навигационной системой, которая будет иметь лазерный высотомер и приемник NavIC. [30]
  • Испытания на малой высоте VTVL большого 9-метрового (30 футов) диаметра Starhopper , раннего тестового образца для SpaceX Starship , проводились на стартовой площадке SpaceX в Южном Техасе недалеко от Браунсвилля, штат Техас, в июле и августе 2019 года с полетами до ~ 150 м (490 футов) были сделаны. [31] [32] [33]
  • В августе 2020 года SpaceX начала испытания своих прототипов Starship . SN5 и SN6 оба успешно запустили VTVL и приземлились, в то время как SN8, SN9 и SN10 были уничтожены из-за неудачной посадки. [34] [31] [35]

Технология вертикальной посадки [ править ]

Технология, необходимая для успешного выполнения ретропульсивной посадки - вертикальная посадка или "VL" в дополнение к стандартной технологии вертикального взлета (VT) первых десятилетий пилотируемых космических полетов - состоит из нескольких частей. Во-первых, тяга должна быть больше веса, во-вторых, тяга обычно должна быть векторной и требует некоторой степени дросселирования . Система навигации должна позволять рассчитывать положение и высоту транспортного средства, небольшие отклонения от вертикали могут вызвать большие отклонения горизонтального положения транспортного средства. Системы RCS обычно требуются для удержания транспортного средства под правильным углом. SpaceX также использует решетчатые плавники для управления ориентацией во время посадки своихБустеры Falcon 9 .

Также может быть необходимо иметь возможность зажигать двигатели в различных условиях, потенциально включая вакуум , гиперзвуковые , сверхзвуковые , околозвуковые и дозвуковые . [36]

Дополнительный вес топлива, больший бак, посадочные опоры и механизмы их развертывания обычно снижают производительность системы мягкой посадки по сравнению с транспортными средствами одноразового использования при прочих равных условиях. Основное преимущество этой технологии заключается в возможности значительного сокращения затрат на космические полеты в результате возможности повторно использовать ракеты после успешных посадок на VTVL. [37]

Популярная культура [ править ]

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

Вертикальная посадка космических кораблей была преобладающим режимом посадки ракет, предполагавшимся в предполетную эру. Многие авторы- фантасты, а также представители популярной культуры изображали ракеты, приземляющиеся вертикально, обычно отдыхая после приземления на плавники космического корабля . Эта точка зрения настолько укоренилась в массовой культуре, что в 1993 году, после успешного испытания прототипа ракеты на малой высоте, писатель высказал мнение: «DC-X запускался вертикально, завис в воздухе ... Космический корабль остановился на полпути». снова в воздухе и, когда двигатели сбросили обороты, начал успешную вертикальную посадку. Прямо как Бак Роджерс ». [38] В 2010-х годах ракеты SpaceX также видели название этого популярного культурного понятия Бак Роджерс в «Квесте по созданию многоразовой ракеты « Бак Роджерс » ». [39] [40]

См. Также [ править ]

  • КОРОНА
  • Канко-мару - ВТВЛ [41]
  • Крайслер СЕРВ

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Февраль 2016, Элизабет Хауэлл, 06. «Кузнечик SpaceX: многоразовый прототип ракеты» . Space.com . Проверено 18 января 20 .
  2. ^ История американского ракетного пояса Rocketman
  3. ^ Уэйд, Марк. «ОСТ» . Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинала на 2011-10-10 . Проверено 4 октября 2011 .
  4. Перейти ↑ Crozier, Mal (2013). Нулька: Интересная история (PDF) . Канберра: Организация по оборонной науке и технологиям. С. 40–41. ISBN  9780987544704.
  5. ^ [1] , «Ракетная машина», выпущена 11.11.1981. 
  6. ↑ Зак, Анатолий (2009-04-29). «Россия обдумывает ракета власть„первого “ » . BBC News . Проверено 11 октября 2011 . РКК "Энергия" ... в 1980-х ... работала над засекреченным проектом по созданию большой пилотируемой капсулы под названием "Заря" ("Рассвет") для широкого круга гражданских и военных задач.
  7. ^ Klerkx, Грег: Затерянные в космосе: Падение НАСА и мечта о новой космической эры , страница 104. Секер & Warburg, 2004
  8. ^ "NBC News Cosmic Log Секреты космоса становятся достоянием общественности"
  9. ^ Blue Origin Харон Test Vehicle , Музей авиации
  10. ↑ Годдард , Космическая страница Гюнтера
  11. ^ X Prize Foundation. "2009 Northrop Grumman Lunar Lander X CHALLENGE" . X Prize Foundation. Архивировано из оригинального 29 октября 2012 года . Проверено 1 октября 2012 года .
  12. ^ «Испытание на падение дракона - 20 августа 2010 г.» . Spacex.com. 2010-08-20 . Проверено 14 декабря 2010 .
  13. ^ [ требуется обновление ] «Сравнение платформ sRLV» . НАСА. 2011-03-07 . Проверено 10 марта 2011 . Новый Shepard, созданный компанией "Blue Origin" (основанной Джеффом Безосом): Тип: VTVL / Unpiloted ... Super Mod: Тип: VTVL / Unpiloted ... Xaero: Тип: VTVL / Unpiloted
  14. ^ Бибби, Джо. «Проект Морфеус» . НАСА . Проверено 1 октября 2012 года .
  15. ↑ «Роботизированный спускаемый аппарат НАСА« Могучий орел »снова летит в Маршалле» . НАСА . Проверено 14 августа 2012 года .
  16. ^ «Илон Маск говорит, что SpaceX попытается разработать полностью многоразовую космическую ракету-носитель» . Вашингтон Пост . 2011-09-29. Архивировано из оригинала на 2011-10-01 . Проверено 11 октября 2011 . Обе ступени ракеты вернутся на стартовую площадку и приземлятся вертикально под действием мощности ракеты на шасси после вывода космического корабля на орбиту.
  17. Перейти ↑ Wall, Mike (30.09.2011). «SpaceX представляет план создания первой в мире ракеты многоразового использования» . SPACE.com . Проверено 11 октября 2011 .
  18. ^ «Прототип многоразовой ракеты почти готов к первому запуску» . Космический полет сейчас . 2012-07-09 . Проверено 13 июля 2012 . SpaceX построила бетонный пусковой комплекс площадью полакра в МакГрегоре, и ракета Grasshopper уже стоит на площадке, снабженная четырьмя серебряными опорами, похожими на насекомых.
  19. ^ «Кузнечик совершает самый высокий прыжок на сегодняшний день» . SpaceX.com. 10 марта 2013 . Проверено 11 марта 2013 года .
  20. ^ Испытательный образец прототипа Grasshopper был снят с производства. «Кузнечик взлетает на самую большую на сегодняшний день высоту» . Информационный выпуск в социальных сетях . SpaceX. 12 октября 2013 . Проверено 14 октября 2013 года . СМОТРЕТЬ: Кузнечик взлетает на самую высокую 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 опытного образца Falcon 9 Reusable (F9R) в Техасе, за которыми последуют испытания на большой высоте в Нью-Мексико.
  21. ^ Джеймс, Майкл; Солтон, Александрия; Даунинг, Мика (12 ноября 2013 г.). «Проект экологической оценки для выдачи SpaceX экспериментального разрешения на эксплуатацию летательного аппарата Dragon Fly на полигоне МакГрегора, штат Техас, май 2014 г. - приложения» (PDF) . Blue Ridge Research and Consulting, LCC. п. 12.
  22. ^ WordsmithFL (2017-07-19), Илон Маск, Конференция по исследованиям и разработкам ISS, 19 июля 2017 г. , получено 2 августа 2018 г.
  23. ^ Норрис, Гай (2014-04-28). «Планы SpaceX по многократным испытаниям многоразовых ускорителей: управляемая посадка на воду знаменует собой важный шаг к цели SpaceX по быстрому повторному использованию Falcon» . Авиационная неделя . Проверено 26 апреля 2014 . Полет F9R Dev 1 17 апреля, который длился менее 1 минуты, был первым испытанием вертикальной посадки репрезентативной восстанавливаемой первой ступени Falcon 9 v1.1, в то время как грузовой полет 18 апреля на МКС стал первой возможностью для SpaceX. оценить конструкцию складных опор и модернизированных подруливающих устройств, управляющих ступенью во время ее первоначального спуска.
  24. ^ "Blue Origin совершит историческую посадку ракеты". Blue Origin , 24 ноября 2015 г. Дата обращения: 24 ноября 2015 г.
  25. ^ [2]
  26. ^ SpaceX [@SpaceX] (8 апреля 2016 г.). «Посадка с погони за самолетом» (твит) - через Twitter .
  27. ^ Dumont, E; Ишимото, S; Татиосян, П. (июнь 2019 г.), «CALLISTO: демонстратор ключевых технологий многоразовых пусковых установок» , 32-й ISTS, Фукуи, Япония.
  28. ^ https://gbtimes.com/chinese-space-company-linkspace-takes-step-towards-resuable-rocket-with-landing-test
  29. ^ Grush, Loren (6 февраля 2018). «SpaceX впервые запускает свою мощную ракету Falcon Heavy» . Грань . Проверено 9 февраля 2018 года .
  30. ^ "Isro фокусируется на возможности вертикальной посадки - Times of India" . Таймс оф Индия . Проверено 28 декабря 2018 .
  31. ^ a b Бейлор, Майкл (27 августа 2019 г.). «Starhopper SpaceX завершил 150-метровый тестовый прыжок» . NASASpaceFlight . Проверено 27 августа 2019 .
  32. ↑ Бургхардт, Томас (25 июля 2019 г.). «Стархоппер успешно дирижирует дебютным Boca Chica Hop» . NASASpaceFlight.com . Проверено 26 июля 2019 года .
  33. ↑ Мерфи, Майк (10 января 2019 г.). «Илон Маск демонстрирует массивную испытательную ракету SpaceX Starship» . MarketWatch . Проверено 12 января 2019 .
  34. ↑ Ральф, Эрик (4 августа 2020 г.). «SpaceX Starship прыгает к Марсу с идеальным хмелевым дебютом» . Дата обращения 4 августа 2020 .
  35. ^ Чанг, Кеннет (2021-03-03). «Прототип ракеты SpaceX Mars взорвался, но на этот раз приземлился первым» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 4 марта 2021 . 
  36. ^ Бельфиоре Майкл (30 сентября 2013). «Маск: у SpaceX теперь есть« все элементы »для действительно многоразовых ракет» . Популярная механика . Проверено 17 октября 2013 года .
  37. ^ «Многоразовые ракеты дешевле». ZME Science , 20 августа 2015 г. Дата обращения : 24 ноября 2015 г.
  38. ^ "Основные моменты дня открытых дверей Реставрационного центра" . Музей истории космоса Нью-Мексико. 2013-02-12 . Проверено 24 марта 2014 . DC-X стартовал вертикально, завис в воздухе на высоте 150 футов и начал движение вбок на собачьем ухе. Пройдя 350 футов, бортовой спутниковый блок глобального позиционирования показал, что DC-X находится прямо над точкой посадки. Космический корабль снова остановился в воздухе и, когда двигатели заглохли, начал успешную вертикальную посадку. Прямо как Бак Роджерс.
  39. ^ «SpaceX продолжает свои поиски по созданию многоразовой ракеты« Бак Роджерс »» . 21st Century Tech . 2013-03-15 . Проверено 24 марта 2014 .
  40. ↑ Илон Маск , Скотт Пелли (30 марта 2014 г.). Tesla и SpaceX: индустриальная империя Илона Маска (видео и стенограмма). CBS. Событие происходит в 03: 50–04: 10 . Проверено 31 марта 2014 . 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 ...
  41. ↑ Андерсон, Эрик (июль 1997 г.). "Канко-мару Руководство по летной эксплуатации" . Космическое будущее . Проверено 4 августа 2012 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Astronautix.com - Список концепций ракет VTVL из прошлого
  • Hobbyspace.com - Разработка ракет VTVL по всему миру