في 22 كانون الأول (ديسمبر) ، وقع حدث قد يدخل في تاريخ عالم الملاحة الفضائية. أجرت شركة SpaceX الأمريكية إطلاقًا ناجحًا آخر لمركبة الإطلاق Falcon 9 بحمولة صافية على شكل عدة مركبات فضائية ، وبعد ذلك عادت مرحلتها الأولى إلى الأرض وهبطت بشكل منتظم. وهكذا ، ولأول مرة في تاريخ برنامج فالكون ، كان من الممكن ليس فقط وضع حمولة في المدار ، ولكن أيضًا الهبوط بنجاح في المرحلة الأولى من مركبة الإطلاق. من المتوقع أن يؤدي هذا في المستقبل إلى تقليل تكلفة إطلاق البضائع إلى المدار بشكل كبير وبالتالي إحداث ثورة حقيقية في مجال الفضاء.
تم إطلاق صاروخ Falcon 9 ، التعديل v1.2 ، في 22 ديسمبر في تمام الساعة 01:29 بتوقيت جرينتش من منصة إطلاق SLC-40 من قاعدة كيب كانافيرال الفضائية. حمل الصاروخ 11 قمرا صناعيا من سلسلة Orbcomm-G2. وفقًا للتقارير ، تم الإطلاق في الوضع العادي. جلبت المرحلة الأولى الصاروخ إلى ارتفاع محدد مسبقًا ، وبعد ذلك انفصل وعاد إلى الموقع المقابل لمركبة الفضاء. ثم تضع المرحلة الثانية الحمولة في مدار بارتفاع 620x640 كم. وتجدر الإشارة إلى أن عمليات الإطلاق الناجحة لصواريخ فالكون 9 ذات الحمولات الصافية ، بما في ذلك في شكل نماذج بالحجم الطبيعي ، قد تم تنفيذها منذ عام 2010 ، ولكن هذه المرة ولأول مرة كان من الممكن تنفيذ رحلة وفق برنامج كامل. يفي بالمتطلبات الأولية للمشروع. كان الغرض الرئيسي من الإطلاق هو إعادة المرحلة الأولى إلى الأرض ، وبعد ذلك من المتوقع استخدامها لبناء مركبة إطلاق جديدة.
بعد 140 ثانية من الإطلاق ، رفعت المرحلة الأولى الصاروخ الحامل إلى ارتفاع حوالي 72 كم ، بينما وصلت سرعة الطيران إلى 6000 كم / ساعة. بعد ذلك تم إيقاف تشغيل محركات المرحلة الأولى وفصلها عن باقي وحدات الصواريخ. في الدقيقة الرابعة من الرحلة ، مر الأمر إلى بداية المناورة قبل العودة إلى الأرض. قدمت ثلاثة محركات دورًا مرحليًا للانتقال إلى المسار المطلوب. في الدقيقة التاسعة من الرحلة ، بدأت المرحلة تدخل الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي ، وبعد ذلك بدأ الكبح بمساعدة المحركات. مباشرة قبل الهبوط ، بدأت المحركات في العمل مرة أخرى في وضع الكبح ، بينما تم إطلاق دعامات الهبوط. بعد 9 دقائق و 44 ثانية من الإطلاق ، هبطت المرحلة الأولى من مركبة الإطلاق بنجاح على منصة الهبوط رقم 1 لمركبة كوزمودروم في كيب كانافيرال.
التحضير المسبق لمركبة الإطلاق Falcon 9 v1.2 ، 21 ديسمبر
تذكر أن مركبة الإطلاق Falcon 9 v1.2 هي أحدث تعديل للعائلة ، والتي تختلف عن سابقاتها في عدد من الابتكارات. كان الهدف الرئيسي للمشروع هو ضمان عودة المرحلة الأولى التي تم إنفاقها عند إطلاق الحمولة في أي مدارات. أثرت التغييرات على تصميم وسعة خزانات الوقود ، وتم تعزيز عناصر الطاقة في المرحلة الأولى ، إلخ. أدت الزيادة في الأداء إلى زيادة حجم ووزن الصاروخ. زادت كتلة الإطلاق إلى 541.3 طنًا ، وزاد طوله إلى 70 مترًا ، وظلت كتلة الحمولة كما هي.
كان أهم ابتكار في مشروع Volume 1.2 هو استخدام محركات Merlin 1D المحدثة ، والتي تختلف عن سابقاتها مع قوة الدفع المتزايدة. من الجدير بالذكر أن هذا الإصدار من المحركات يطور الدفع الكامل الذي يسمح به التصميم. في حالة المحركات السابقة ، كان هناك قيود دفع مقصودة.في التكوين الجديد ، توفر تسعة محركات من المرحلة الأولى قوة دفع تبلغ 6806 كيلو نيوتن عند مستوى سطح البحر ، بينما يوفر محرك المرحلة الثانية الفردي قوة دفع تبلغ حوالي 930 كيلو نيوتن. من خلال تغيير الدفع ، تم تقليل وقت تشغيل محركات المرحلة الأولى إلى 162 ثانية ، وكان الحد الأقصى لوقت التشغيل لمحرك المرحلة الثانية 397 ثانية.
على مدار السنوات الماضية ، عملت سبيس إكس على خوارزميات العودة والهبوط للمرحلة الأولى. في البداية ، تم إجراء عمليات إنزال محاكاة على الماء ، وبعد ذلك أصبح من الممكن بدء اختبارات كاملة مع الهبوط على مواقع برية أو سفن بحرية خاصة. لم ينته عدد من عمليات الإطلاق التي سمحت بدخول الحمولة إلى المدار بهبوط ناجح: فقد تعرضت المراحل الأولى لمركبات الإطلاق للتلف أو التدمير بشكل منتظم. فقط في 22 ديسمبر 2015 ، كان من الممكن إجراء الفرملة والنزول والهبوط دون أي مشاكل. أكملت مرحلة إعادة الدخول بنجاح جميع المناورات اللازمة وهبطت بسهولة في الموقع المحدد.
إن شركة تطوير الصواريخ Falcon 9 مسرورة بنجاحها. وانتهى الإطلاق الأخير باستكمال جميع المهام المحددة بنجاح ويؤكد الاحتمال الأساسي لتنفيذ الخطط الحالية. لا تنوي SpaceX فقط إنشاء مشروع ، ولكن أيضًا لبدء التشغيل الكامل لمركبة إطلاق جديدة. منذ وقت طويل ، تحدث المتخصصون في الشركة المطورة عن مزايا بنية الصاروخ المقترحة ومزايا المرحلة الأولى القابلة للاسترداد. من خلال العودة إلى الأرض في المرحلة الأولى ، المجهزة بتسعة محركات معقدة ومكلفة إلى حد ما من عائلة Merlin ، من المخطط تقليل تكلفة إطلاق الصواريخ بشكل كبير وبالتالي تقليل تكلفة تسليم البضائع إلى المدار.
يقال إن SpaceX تدرس الآن المرحلة الأولى المستردة. يجب أن تكون نتيجة هذه الدراسة تقييمًا لأداء الوحدات وتحديد إمكانية إعادة استخدامها. علاوة على ذلك ، سيكون من الضروري إجراء عملية إطلاق أخرى ، مما سيساعد في إثبات إمكانية إعادة استخدام مرحلة تم نقلها بالفعل. لم يتم تحديد التوقيت الدقيق لإعادة الإطلاق. من المقرر الإطلاق التالي لصاروخ فالكون 9 في يناير من العام المقبل ، ولكن ما إذا كان سيستخدم المرحلة الأولى التي تم اختبارها بالفعل لا يزال غير معروف.
تدعي شركة التطوير أن استخدام المراحل الأولى القابلة لإعادة الاستخدام سيحقق انخفاضًا كبيرًا في تكاليف بدء التشغيل. لم يتم تأكيد إمكانية مثل هذا العمل عن طريق الاختبارات ، لكن مؤلفي المشروع متفائلون بالمستقبل. علاوة على ذلك ، تم تحديد الجدول الزمني التقريبي لإطلاق صواريخ فالكون 9 مع حمولة واحدة أو أخرى خلال السنوات القليلة المقبلة. بالتزامن مع عمليات الإطلاق العملية ، سيتم إجراء دراسات مختلفة تهدف إلى تحقيق الأهداف المحددة.
إطلاق صاروخ ، 22 ديسمبر (21 ديسمبر بالتوقيت المحلي)
كما ترون ، لا يزال بعيدًا عن بدء التشغيل الكامل لمركبات الإطلاق ذات المراحل الأولى القابلة لإعادة الاستخدام. ومع ذلك ، فقد تم بالفعل اتخاذ الخطوة الحقيقية الأولى نحو تحقيق هذا الهدف. من الصعب تحديد المدة التي ستستغرقها عملية إتقان التقنيات الجديدة بأكملها. من المحتمل أن تتحقق نتائج حقيقية بحلول نهاية هذا العقد. وهكذا ، في المستقبل القريب جدا ، قد تحدث ثورة حقيقية في الملاحة الفضائية.
حتى الآن ، نجحت مركبة الإطلاق Falcon 9 v1.2 في حل المهمة جزئيًا فقط: تم الانتهاء من إطلاق ناجح واحد فقط مع العودة والهبوط الطبيعي للمرحلة الأولى. ومع ذلك ، نظرًا لوتيرة تطوير المشروع وتنفيذه ، من الضروري بالفعل إجراء تنبؤات للمستقبل ومحاولة التنبؤ بنتائج ظهور نظام صاروخي قابل لإعادة الاستخدام يعمل بكامل طاقته بالنسبة للملاحة الفضائية العالمية. يمكن افتراض أن الانتهاء من مشروع فالكون 9 قد يؤثر أيضًا على برنامج الفضاء الروسي ، وهو أحد البرامج الرائدة في العالم.
في التكوين الحالي ، يمكن لمركبة الإطلاق Falcon 9 إطلاق حمولة تصل إلى 13 و 15 طنًا في مدار مرجعي منخفض. بالنسبة لمدار النقل الجغرافي ، تبلغ هذه المعلمة 4.85 طن. وبالتالي ، من حيث المعلمات الأساسية ، أحدث مركبات الإطلاق الأجنبية ليست أقل شأنا من الروسية الحالية.أنظمة من نفس الفئة أو حتى متفوقة عليها. بالنظر إلى التخفيض الموعود في تكاليف الإطلاق ، قد يشكل مشروع Falcon 9 تهديدًا لمستقبل عائلة Soyuz-2 من الصواريخ والإصدارات الخفيفة من Angara.
وبالتالي ، في المستقبل المنظور ، ستكون مركبات الإطلاق الروسية الرئيسية ، بما في ذلك أحدثها ، قادرة على الحفاظ على مواقعها في السوق لإطلاق المركبات الفضائية في مدارات بمعايير مختلفة. في حالة المنظور البعيد ، قد يبدو الوضع أسوأ. مع الخصائص الحالية وإمكانية تقليل تكلفة الإطلاق ، فإن صاروخ فالكون 9 في الإصدارات الحالية أو الجديدة قادر على استعادة حصة معينة من السوق ، مما يؤدي إلى طرد نظرائه الروس والأجانب. من الممكن تمامًا في مرحلة معينة أن يقتصر حجم عمليات إطلاق هذه الصواريخ فقط على القدرات الإنتاجية للشركة المطورة.
ومع ذلك ، فإن رواد الفضاء الروس قادرون تمامًا على الاحتفاظ ببعض قطاعات السوق المتقدمة ، فضلاً عن زيادة تواجدهم فيها. في الوقت الحاضر ، تمتلك بلادنا الصاروخ الحامل الثقيل "Proton-M" ، القادر على نقل ما يصل إلى 23 طنًا من البضائع إلى المدار الأرضي المنخفض وحوالي 6 ، 75 طنًا في GPO. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تطوير مشروع جديد "Angara-A5". سيكون الصاروخ الواعد قادرًا على رفع ما لا يقل عن 24 طنًا إلى مدار مرجعي منخفض و 5.4 طن إلى مدار نقل جغرافي - ما يصل إلى 12 طنًا.
سبيس إكس ، بالتوازي مع العمل على مركبة الإطلاق المتوسطة فالكون 9 ، تقوم بتصميم نظام فالكون ثقيل مع أداء متزايد. يقال إن هذا الصاروخ سيكون قادرًا على نقل حوالي 53 طنًا من البضائع إلى مدار مرجعي منخفض وما يصل إلى 21.2 طنًا إلى مدار نقل جغرافي. تم الإعلان عن تطوير مشروع فالكون هيفي في عام 2011 ، وكان من المقرر إطلاقه لأول مرة في اليوم الثالث عشر. في المستقبل ، تم تعديل توقيت الإطلاق الأول والتكلفة بشكل متكرر. في الوقت الحالي ، من المقرر أن يتم الإطلاق الأول في مايو 2016. يُقدر إطلاق 6 ، 4 أطنان في مدار النقل الجغرافي بنحو 90 مليون دولار أمريكي.
في مشروع الصاروخ الثقيل ، من المفترض أن تستخدم التطورات على فالكون 9 ، أي العناصر الهيكلية التي عادت إلى الأرض. ونتيجة لذلك ، يُقترح تقليل تكلفة الإطلاق ووضع الشحنات المختلفة في مدارات معينة.
في إطار مشروع Falcon Heavy ، من المخطط إنشاء مركبة إطلاق بخصائص عالية فريدة ، ولكن حتى الآن هذه مجرد نوايا ، لا تدعمها نتائج عملية. لن يقلع النموذج الأولي الأول لصاروخ واعد في موعد لا يتجاوز نهاية ربيع العام المقبل ، وبعد ذلك سيستغرق الأمر بعض الوقت للعمل على عناصر مختلفة من المشروع. نتيجة لذلك ، لم يتم بعد تحديد توقيت الاستلام الفعلي للحد الأقصى للخصائص المعلنة. علاوة على ذلك ، يمكن أن ينتقلوا بشكل كبير إلى اليمين بسبب مشاكل في مرحلة أو أخرى مرتبطة بالحاجة إلى إعادة بعض وحدات الصواريخ.
يمكن الافتراض أن الآفاق المستقبلية لبرنامج فالكون ، الذي تنفذه سبيس إكس ، لا تبدو واضحة تمامًا ، ولكنها إيجابية بشكل عام. ينجح صاروخ فالكون 9 الحالي متوسط المدى بالفعل في نقل البضائع إلى المدار ، على الرغم من أنه لم يكن ناجحًا للغاية في إعادة المرحلة الأولى المستهلكة إلى الأرض. من بين الرحلات العديدة في البرنامج التي تم توفير هذا الإجراء فيها ، نجحت رحلة واحدة فقط. لم يتضح بعد ما إذا كان من الممكن تكرار هذا النجاح في المستقبل المنظور.ومع ذلك ، يمكننا التحدث بالفعل عن ظهور مركبة إطلاق تنافسية جديدة ، يمكنها الضغط على أنظمة أخرى وتحل محلها في السوق.
المرحلة الأولى من الهبوط بعد الرحلة
أما بالنسبة لمشروع فالكون الثقيل ، فلا تزال آفاقه غامضة. إذا تم الوفاء بالخطط الحالية ، فإن هذا النظام قادر حقًا على الفوز بحصة كبيرة في السوق وتلقي الطلبات من وكالات الفضاء في البلدان الأخرى. ومع ذلك ، فإن تطوير هذا المشروع لم يكتمل بعد ، ويبدو أنها تواجه بعض الصعوبات. ونتيجة لذلك ، تم تغيير مواعيد إطلاق مثل هذا الصاروخ مرارًا وتكرارًا ، وسيتعقد المزيد من العمل بسبب ميزات تصميم مركبة الإطلاق الثقيلة ومتطلبات إعادة الوحدات مع إعادة الاستخدام اللاحقة.
بالنسبة لآفاق صناعة الفضاء المحلية في ضوء إنجازات SpaceX ، قد يرتبط الوضع في هذا المجال ببعض المشاكل. ظهر منافس واعد في سوق الشحن الفضائي ، وهو قادر تمامًا على الفوز بحصة كبيرة من العملاء في قطاع المركبات الفضائية الخفيفة والمتوسطة الوزن. بالإضافة إلى ذلك ، يعتزم هذا المنافس الحصول على مكان في القطاع الثقيل ، حيث يقوم بتطوير صاروخ مماثل.
لحسن الحظ بالنسبة للشركات المحلية والأجنبية العاملة في صناعة الفضاء ، في صراعها على السوق ، سيتعين على SpaceX مواجهة العديد من المنافسين في مواجهة قادة السوق المعترف بهم من روسيا والولايات المتحدة وأوروبا. لذلك ، من غير المرجح أن يكون الصراع على السوق بسيطًا ، وهذا ينطبق على كل من القطاعات المتوسطة والثقيلة. بالإضافة إلى ذلك ، لا ينبغي أن ننسى أنه لم يتم حل جميع المشاكل الرئيسية ، وهذا هو السبب في أن برنامج فالكون لا يتمتع بعد بالمزايا المخطط لها على منافسيه.
ومع ذلك ، على الرغم من جميع الأسئلة المتعلقة بتقسيم السوق ، يجب الاعتراف بأن الإطلاق الأخير هو بالفعل حدث تاريخي في تاريخ عالم الملاحة الفضائية. إنه يوضح أن الشركات الخاصة في صناعة الفضاء قادرة حقًا ليس فقط على بناء معدات جديدة ، ولكن أيضًا على حل بعض المشكلات ، قبل القادة المعترف بهم في هذا الأمر ، مثل الوكالات الحكومية والهياكل الأخرى. في 22 ديسمبر ، تمكنت شركة خاصة ليس فقط من وضع الشحنة في المدار ، ولكن أيضًا لضمان عودة المرحلة الأولى من مركبة الإطلاق إلى منصة الهبوط. في حين أن الآفاق المستقبلية للصواريخ والسوق قد تظل موضع جدل ، لا يكاد أي شخص يختلف مع حقيقة أن حقبة جديدة تبدأ في تاريخ صناعة الفضاء.
