Hogyan épült a SpaceX Falcon 9 újrafelhasználható rakéta?

Avatar photo

Mi az űrutazás jövője? A civilek szabadon utazhatnak az űrbe, és lehetőségük lesz egy másik bolygóra költözni? Elon Musk tervei alapján, miszerint 2050-ben várost épít a Marsra, bármi lehetséges. Az emberek most már a valóságban is láthatják, illetve néhányan részt is vehetnek más bolygók felfedezésében. Az egyik rakéta, amely ezt lehetővé teszi, a Falcon 9. 

A SpaceX Falcon 9 rakétája egy kétfokozatú rakéta, amely részben újrafelhasználható. Úgy tervezték, hogy előre mozdítsa az űrkutatást, és lehetővé tegye a műholdak költséghatékony szállítását. A segítségével továbbá űrpályára állítható a legénység is. Az első generációs Falcon 9 rakéta legújabb változata vissza tud térni a Földre, és sokszor újból lehet vele repülni.

A SpaceX Falcon 9 rakéta evolúciója 

A vállalkozó és milliárdos Elon Musk által alapított és vezetett SpaceX vállalatot 2002-ben alapították. A kezdeti ötlet az volt, hogy forradalmasítják a repülőgépipart és fejlesztik az űrutazást. A gyártó és Musk a Falcon 1-gyel kezdte, amely egy 670 kg kapacitású rakéta volt. Ez volt az első, egy magánvállalat által kilőtt, teljesen folyadék üzemanyagú kilövő jármű, amelynek célja a Föld pályájának elérése volt. Három sikertelen kilövést követően a Falcon 1 2009. július 14-én landolt ötödik és egyben utolsó alkalommal.

Ezután 2010. június 4-én megkezdődött a Falcon 9 korszaka, amikor először repült a floridai Cape Canaveral városából. 2 évvel később, október 7-én a Falcon 9 rakéta már történelmet is írt, mint az első utánpótlás-küldetés a Nemzetközi Űrállomásra (ISS). Ez volt az első magánvállalat által indított jármű, és az első, amely újrafelhasználhatóságot kínál. 2014-ben megkezdődtek a tesztek a Falcon 9 újrafelhasználhatóságának első szakaszában.

2016. április 8-án az első alkalommal a SpaceX vállalatnak sikerült a Falcon rakéta egy részét egy drónhajón landoltatni. Ezt követően 2017. március 30-án a SpaceX először lőtt ki újra egy korábban már használt rakétát, a Falcon 9 első szakaszát. Ebben az évben a SES-10 volt az első olyan küldetés, ahol egy pályára képes rakéta központi szakasza újrafelhasználásra került. Az, ahogyan a SpaceX felküldött 53 Starlink internetes műholdat fél évvel ezelőtt, bebizonyította, hogy a vállalat a legtöbbet hozza ki az újrafelhasználhatóságból. 

Időközben 2018. február 8-án történt az első Falcon Heavy tesztrepülése. Bár a központi szakasz megroncsolódott, a két oldalsó gyorsítót sikeresen visszaállították és visszaküldték Cape Canaveral városába. John M. Logsdon kijelentette, hogy a Falcon egy Tesla Roadster autót fog a Nap körüli pályára állítani. Miután számos lépést megtettek, hogy embert küldjenek az űrbe amerikai földről, végül megtörtént. A Falcon 9 2020-ben indította el Dragon névre első űrhajóját magánlegénységgel a fedélzetén Doug Hurley és Robert Behnken űrhajósokkal.

Hogyan működik a Falcon 9?

A SpaceX statisztikái szerint a Falcon 9 család rakétái 127 műholdat juttattak az űrbe és 135 teljes küldetésen vettek érsz mindössze 2 hibával. Ez 98,43%-os sikerarányt jelent. A legújabb 2018 Falcon Heavy eddig csak három küldetésen repült, de több terv is van a jövőre nézve. 

A Falcon 9 a világ első, pályára állítható, újrafelhasználható rakéta. Az újrafelhasználhatóság révén a SpaceX újból felhasználhatja a rakéta legdrágább részeit, ami jelentősen csökkenti az űrbejutási költségeket.

SpaceX

Méretek

A Falcon 9 rakéta mögött álló mérnöki munka bemutatásához érdemes lehet megemlíteni a méreteit. A rakéta majdnem 70 m magas, körülbelül 549 kg, és több mint 7500 KN tolóerőt képes előállítani felszálláskor. Ez azt jelenti, hogy a Falcon 9 22 800 kg terhet tud Föld körüli pályára állítani, valamint 8300 kg terhet képes eljuttatni a Marsra. A vörös bolygón azonban még nem történt semmi. Elon Musk és SpaceX végső célja, hogy embereket juttasson a Marsra. 

Egy felújításra és újbóli felhasználásra kész Falcon 9.

Kétfokozatú rakétamotorok

A Falcon korábbi változatainak két szakasza volt, és háromszor három gondoskodott a hajtásról az első szakaszban. Az újabb típus motorelrendezésében egy motor van középen, amelyet nyolc másik motor vesz körbe. Egy fém nyolcszöghálós szerkezet rögzíti a Merlin motorokat, és ez elengedhetetlen az első szakaszban.

A második szakasz csak egy motorral működik, amely folyékony oxigént használ. A gázgenerátor tápciklusa során rakétabesorolású kerozinra is szükség van a hajtóanyagokhoz. A két motor együttesen 1,7 millió font tolóerőt generál.

A Merlin motorokat a SpaceX fejlesztette ki és építette meg, és Rocket Propellant 1 rakétaosztályú kerozin, illetve folyékony oxigén kombinációját tartalmazzák. Hihetetlenül erős és a valaha épült egyik leghatékonyabb motornak számítanak. 

Szakaszleválás

Minden többszakaszos rakétához kell egy közbenső szakasz, amelyet jellemzően nehéz létrehozni, de a Falcon 9 egyszerűbb megoldást dolgozott ki. A legtöbb rakéta felrobbanó csavarokból álló kifinomult pirotechnikai rendszert használ a szakaszok leválasztásához. A SpaceX egy teljesen pneumatikus szakaszleválasztási módszert alkalmaz.

A közbenső szakasz köti össze az első és a második szakaszt. A második szakasz motorja a közbenső szakaszban található. Ez tartja a helyén a repülés kezdeti szakaszaiban. A szakaszleválasztás akkor történik, amikor két szakasz a megfelelő időpontban (a szakaszolás pillanatában) kettéválik, lehetővé téve a második szakasz biztonságos felrobbanását.

Egy kereskedelmi űrkapszula kering a Föld bolygó körül.

A Falcon 9 történelmi pillanata akkor történt, amikor a Crew Dragon űrhajó Földkörüli pályára állt. Önálló kapszula érintésérzékeny kezelőszervekkel az utasok számára vészhelyzet esetére. A Crew Dragon űrhajóban akár hét ember is utazhat, de általában négyen utaznak.

Rakománysúly

A Falcon 9 raktere szénkompozit anyagból készül, ahol a hajtómű körülbelül 3 percig aktív a repülés során. Ez védi a Föld körüli pályára állást váró műholdakat. A SpaceX folytatja a burkolat helyreállítását a jövőbeli ismételt felhasználáshoz.

Leszállás

A leszállás a legizgalmasabb pillanat a rakéta számára. A Falcon 9 első szakaszát négy, szénszálból készült leszállólábbal látták el. Egészen a leszállás megkezdéséig a géptörzsbe vannak hajtva. A fedélzeti hideggáznyomók olyan pozícióba állítják a rakétát, hogy a motorjai előre nézzenek.

A leszállás folyamata akkor történik, amikor a rakéta szakaszoláson megy keresztül. Az első szakasz 4700 km/óra sebességgel kezd átesni a légkörön. A felső részen található hideggáznyomók függőleges helyzetbe állítják a rakétát. A motor beindul, ami elég ahhoz, hogy 20 km/órára lassítsa a süllyedést. Ezután a lábak kinyílnak, és megtörténik az utolsó lépés. A kilenc Merlin motor közül három még egyszer bekapcsol, amit „ellenlöketadó égésnek” neveznek.

Hardver és szoftver

A rakétaleszállás első szakasza teljesen automatizált. Számos alkatrész valós időben reagál, amikor különböző körülmények fordulnak elő. Emellett a járműindítás önálló repülésmegszakító rendszerrel rendelkezik. A számítógépeknek köszönhetően lehetőség van a kockázatok észlelésére. 

A Falcon 9 típust három kétmagos x86 processzorral látták el. Olyan „színész-bíró (actor-judge) rendszert használ, amely redundancián keresztül erősíti a biztonságot. Minden döntést a másik két maggal is elemeznek. Ennek eredményeként a rendszer újraindul, ha bármiben nem értenek egyet. Ha egyezés van, a végső folyamat során a rendszer elküldi a PowerPC mikrovezérlőinek, amelyek a rakéta motorjait és a rácsának viselkedését vezérlik.

Árak

Mennyibe került a Falcon 9? SpaceX versenyképes áron kínálja a Falcon 9 és a Falcon Heavy típust. A gyártó emellett személyszállítási szolgáltatásokat is nyújt kereskedelmi ügyfeleknek. Ez remek lehetőség azoknak, akik űrhajósokat szeretnének szállítani másik alacsony, Föld körüli pályán (LEO) lévő célpontokhoz.

A rakéta jövője

Az emberek gyakran kérdezik, hogy a Falcon 9 a Holdra is menni fog-e? Nagyon valószínű. Firefly Aerospace ezt az űrhajót választotta a vállalat első kereskedelmi holdraszállási küldetésére 2023-ben. 10, NASA által szponzorált kutatóberendezéssel a fedélzetén fog utazni.

2019 novemberében Elon Musk azt állította a Twitteren, hogy a gépet napi háromszori indításra tervezték. Ez 1000 kilövést jelent évente. Elon Musk további tervei közé tartozik, hogy 2050-re várost szeretne építeni a Marson. De ezt megelőzően, mindössze négy év múlva, a magánrepülőgép-ipar elindítja az első, személyzet nélküli űrhajóját a Marsra.

SpaceX legújabb célja, hogy nagyobb küldetésekre fókuszáljon, mint például emberek és rakományok szállítása a Holdra és a Marsra. Az Starship indítórendszer teszi ezt lehetővé. A SpaceX Starship SN20 űrhajójának tesztkilövése éppen nemrég, 2021. november 12-én történt.

Total
0
Shares
Előző bejegyzés

Intelligens építési megoldások a gyártóüzemek számára

Következő bejegyzés

Az utazás alacsony szén-dioxid-kibocsátású jövője – léghajók

Kapcsolódó bejegyzések