Sistem de transport interplanetar (SpaceX)

MTKS ITS

Lansare de pe platforma de lansare LC-39A
(rendare)
Informatii generale
Țară  STATELE UNITE ALE AMERICII
Scop rapel
Dezvoltator SpaceX
Producător SpaceX
Principalele caracteristici
Numărul de pași 2
Lungime (cu MS) 122 m
Diametru 12 m
greutate de pornire 10 500 t
Masa sarcinii utile
 • la  LEO 300.000 kg
 • spre  Marte 420.000 kg (alimentare la LEO )
Istoricul lansărilor
Stat dezvoltarea sa oprit în favoarea Starship
Locații de lansare Capul Canaveral
Numărul de lansări 0
Primul stagiu
Greutate uscata 275 t
greutate de pornire 6 975 t
Motoare de marș 42× Raptor
împingere nivelul mării: 128 MN
vid: 138 MN
Impulsul specific nivelul mării: 334 s
Combustibil metan lichid
Oxidant oxigen lichid
A doua etapă - MTKK ITS
Greutate uscata 150 t
greutate de pornire 2 100 t
Motoare de marș 9 × Raptor
împingere vid: 31 MN
Impulsul specific vid: 6 X 382 s , 3 X 361 s
Combustibil metan lichid
Oxidant oxigen lichid
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Sistemul  de transport interplanetar ( ITS ) este un proiect al companiei private americane SpaceX , care presupune crearea unui transport spațial reutilizabil pentru a livra oameni pe Marte , cu scopul de a crea acolo, în viitor, o colonie care se autosusține .

Detaliile proiectului sunt prezentate de fondatorul SpaceX, Elon Musk , pe 27 septembrie 2016, la cel de-al 67-lea Congres Internațional de Astronautică din Guadalajara , Mexic.

Principalele componente structurale ale sistemului vor fi un vehicul de lansare returnabil pentru lansarea de pe Pământ, nava spațială interplanetară ITS reală pentru transportul de mărfuri și oameni, precum și modificarea acestuia pentru alimentarea cu combustibil a navei spațiale pe orbită după lansarea de pe Pământ sau după lansarea de pe Pământ . suprafața altor corpuri cerești mari din sistemele solare .

Cea mai optimistă cronologie presupune primul zbor către Marte în 2022 (livrarea mărfurilor), primul zbor cu echipaj era așteptat în 2024, cu sosirea pe Marte în 2025 [1] .

Pe 29 septembrie 2017, în cadrul celui de-al 68-lea Congres Internațional de Astronautică anual, I. Musk a anunțat planurile de dezvoltare a unui sistem de transport interplanetar optimizat, cu numele de cod BFR , care este planificat să înlocuiască toate rachetele și navele spațiale SpaceX existente în viitor [2] .

Elementele cheie ale sistemului

Descriere

Înălțimea totală a transportului este de 122 m , greutatea de lansare este de 10.500 de tone , iar tracțiunea de lansare este de 128 MN . Masa încărcăturii utile puse pe orbită terestră joasă este de 550 de tone într-o versiune unică și de 300 de tone atunci când amplificatorul se întoarce pe rampa de lansare. Toate piesele primare au fost planificate să fie realizate din fibră de carbon [3] .

Lansare vehicul

În exterior, este o versiune semnificativ mărită a primei etape a vehiculului operațional de lansare Falcon 9 .

Înălțimea acceleratorului este de 77,5 m, diametrul este de 12 m, iar greutatea uscată este de 275 de tone [3] .

Masa combustibilului conținut este de 6700 de tone, aproximativ 7% din cantitatea totală urmând a fi folosită pentru a reveni și a ateriza direct la locul de lansare. Utilizarea a trei cârme cu zăbrele va asigura o precizie maximă de aterizare.

Racheta a fost planificată să fie echipată cu 42 de motoare de rachetă lichide Raptor , situate în trei cercuri în jurul motorului central (1-6-14-21). Șapte motoare ale secțiunii centrale se pot abate de la axa centrală, oferind control vectorial de tracțiune, motoarele rămase vor fi fixate nemișcate. Fiecare motor va fi capabil de 3050 kN de tracțiune la nivelul mării, cu un impuls specific de 334 s . Forța totală a motoarelor la nivelul mării este de 128.000 kN, în vid - 138.000 kN [3] .

S-a planificat ca racheta să poată fi reutilizată de până la 1000 de ori.

Nave spațiale interplanetare

Nava este împărțită în secțiuni separate: motoarele și rezervoarele de combustibil sunt situate în partea inferioară, un compartiment pentru marfă este situat deasupra lor, iar pasagerii sunt plasați în partea superioară a navei. Pe suprafața exterioară, în compartimente proeminente separate, există mecanisme de extindere a picioarelor de aterizare, care vor fi folosite în timpul aterizării atât pe Marte, cât și pe Pământ.

Înălțimea navei este de 49,5 m, diametrul maxim este de 17 metri, greutatea uscată este de 150 de tone, masa de combustibil este de 1950 de tone [3] .

S-a planificat instalarea a 9 motoare Raptor pe navă :

Alimentarea este asigurata de 2 aripi rabatabile de baterii solare, cu o capacitate totala de pana la 200 kW.

Învelișul de barieră termică ablativă PICA de a treia generație trebuia să poată rezista la temperaturi ridicate în timpul intrării în atmosfera marțiană, precum și în atmosfera Pământului la întoarcere [3] .

Nava trebuia să livreze până la 300 de tone de marfă către LEO și până la 450 de tone de sarcină utilă către Marte (supusă reîncărcării pe orbită). În viitor, nava trebuia să poată găzdui 100 sau mai mulți pasageri pentru un zbor către Marte [3] .

Nava interplanetară poate fi folosită pentru zboruri repetate de până la 12 ori.

Cisternă

Repeta schema generala de proiectare cu o nava interplanetara pentru a reduce costurile de dezvoltare si constructie. Secțiunile de marfă și pasageri ar fi trebuit să fie înlocuite cu rezervoare de combustibil pentru realimentarea navei principale pe orbită în timpul mai multor relansări.

Absența echipamentelor suplimentare reduce greutatea uscată a tancului la 90 de tone, capacitatea de combustibil va crește la 2500 de tone.La un moment dat, nava va putea livra până la 380 de tone de combustibil pentru realimentare [3] .

Cisternul era de așteptat să fie reutilizat de până la 100 de ori.

Combustibil

Unul dintre elementele cheie ale sistemului este alegerea combustibilului, datorită necesității de a-l produce folosind resursele lui Marte. Acest lucru, pe lângă alți factori (dimensiunea rezervoarelor de combustibil, costul combustibilului, ușurința sa de depozitare, impactul asupra reutilizarii echipamentelor) a determinat alegerea unei perechi de combustibil criogenic de metan lichid ( combustibil ) și lichid . oxigen ( oxidant ) atât pentru rapel, cât și pentru navă spațială. Ambele componente pot fi extrase pe Marte din dioxid de carbon și apă folosind reacția Sabatier [3] . În plus, posibilitatea utilizării metanului gazos pentru a crea și a menține o presiune ridicată în rezervoarele de combustibil și pentru antrenările pneumatice ale diferitelor sisteme de rachete va face posibilă abandonarea utilizării heliului comprimat. De asemenea, metanul comprimat va fi folosit în sistemul de orientare ca gaz de lucru pentru un set de duze de gaz, ceea ce va elimina utilizarea azotului comprimat [4] .

Zona de lansare/aterizare

Planul inițial prevede construirea unui complex de lansare și aterizare în cadrul complexului LC-39A utilizat în prezent de SpaceX la Centrul Spațial Kennedy din Cape Canaveral . În viitor, poate fi necesară construirea altor complexe [4] .

Model de zbor planificat

Vehiculul de lansare accelerează nava spațială atașată la o viteză de 8650 km/h și, după dezaocare, revine pe Pământ. După dezamorsarea de pe vehiculul de lansare, nava, acționând ca a doua etapă și folosind toate cele 9 motoare, continuă să zboare până ajunge pe orbita de parcare și, după ce a consumat aproape tot combustibilul, așteaptă nava cisternă. Cu ajutorul unei macarale pe rampa de lansare, nava cisternă este instalată pe vehiculul de lansare returnat și lansată pentru a andoca cu nava principală și a o realimenta. Cisternul se întoarce apoi la rampa de lansare pentru a repeta procesul. În total, sunt necesare până la 5 realimentări. O navă interplanetară complet alimentată impulsează propulsoarele cu vid la 6 km/s pentru a intra pe o traiectorie rapidă, semi-eliptică[ specificați ] spre Marte, urmat de un zbor care durează în medie 115 zile. La atingerea lui Marte (viteza de apropiere 8,5 km/s ), nava folosește la maximum atmosfera planetei pentru frânare, după care, cu ajutorul a 3 motoare centrale, vor stinge viteza reziduală de 1-1,5 km/s și pe verticală. aterizează la suprafață. Supraîncărcarea maximă experimentată de pasageri va fi de 4-6 g . După umplerea rezervoarelor cu combustibil produs pe Marte, nava se poate lansa pe Pământ folosind doar motoare proprii, fără vehicul de lansare, datorită vitezei de evacuare relativ scăzute pentru această planetă [3] .

Cost

Accelerator cisternă Navă
Cost de producție (în milioane de dolari) 230 130 200
Reutilizare (de ori) 1000 100 12
Se lansează într-o singură misiune 6 5 unu
Costul mediu de întreținere pe lansare (în milioane USD) 0,2 0,5 zece
Cost total pe misiune (în milioane USD) unsprezece opt 43

Costul combustibilului - 168 USD pe tonă
Complex de lansare - 200.000 USD per lansare
Costul total al misiunii - 62 milioane USD
Marfa livrată - 450 tone
Costul livrării unei tone de marfă pe Marte: <140.000 USD [3] (diapozitivul 41) .

Alte misiuni

Potrivit dezvoltatorilor, nava poate face o aterizare autonomă pe orice suprafață solidă din sistemul solar. În cadrul prezentării a fost prezentată posibilitatea desfășurării misiunilor de nave spațiale pe lunile lui Jupiter și Saturn , la obiectele centurii Kuiper și norului Oort , sub rezerva creării unor depozite suplimentare de combustibil în spațiu [4] .

Note

  1. ↑ Elon Musk de la SpaceX anunță viziunea pentru colonizarea lui Marte  . Zborul spațial acum (27 septembrie 2016). Preluat la 28 septembrie 2016. Arhivat din original la 3 februarie 2021.
  2. ↑ A deveni o  specie multiplanetă . SpaceX . YouTube (29 septembrie 2017). Data accesului: 16 ianuarie 2018. Arhivat din original pe 9 martie 2018.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Prezentarea Sistemului de Transport Interplanetar  (engleză)  (link inaccesibil) . SpaceX . Arhivat din original pe 28 septembrie 2016.
  4. ↑ 1 2 3 SpaceX dezvăluie schimbarea jocului ITS pe Marte prin  planul de colonizare . Zborul spațial NASA (27 septembrie 2016). Preluat la 28 septembrie 2016. Arhivat din original la 28 septembrie 2016.
 Vehicule de lansare grele și super grele
STATELE UNITE ALE AMERICII
URSS / Rusia
China
Uniunea Europeană ( ESA )
Japonia
India
  • ULV-HLV/SHLV *
(ST) - vehicule de lansare super-grele; * - în curs de dezvoltare;     cursive  - neexploatate;     boldface - în prezent în funcțiune.