Электрон (ракета-носитель)

23.02.2021

«Электрон» (англ. Electron) — ракета-носитель сверхлёгкого класса, разработанная новозеландским подразделением американской частной аэрокосмической компании Rocket Lab.

Предназначена для коммерческих запусков микро- и наноспутников, позволяет вывести полезную нагрузку массой до 150 кг на солнечно-синхронную орбиту высотой 500 км или до 250 кг на низкую околоземную орбиту. Стоимость запуска ракеты-носителя составляет от 4,9 до 6,6 млн долларов США.

Квалификационные огневые тесты обеих ступеней завершены в конце 2016 года. Первый испытательный полёт (неудачный: ракета достигла космоса, но не вышла на орбиту) состоялся 25 мая 2017 года.

Начиная со второго квартала 2017 года, в компании намерены с помощью ракеты-носителя производить ежеквартальные коммерческие запуски кубсатов на солнечно-синхронную орбиту, стандартный полёт будет вмещать два 12U, четыре 6U, десять 3U и четыре 1U-кубсата с суммарной стоимостью запуска около 6,5 млн долларов.

Конструкция

Основные конструктивные элементы ракеты-носителя, несущий цилиндрический корпус и топливные баки обеих ступеней выполнены из углепластика и производятся компанией Rocket Lab на собственном заводе в Окленде, Новая Зеландия. Двигатели и авионика производятся в Калифорнии, США. Применение композиционных материалов позволило существенно снизить вес конструкции. Обе ступени ракеты-носителя используют в качестве компонентов топлива керосин (горючее) и жидкий кислород (окислитель)..

Первая ступень

Высота ступени составляет 12,1 м, диаметр — 1,2 м, сухая масса — 950 кг. Вмещает до 9250 кг топлива.

Первая ступень оборудована девятью жидкостными ракетными двигателями «Резерфорд», схема расположения двигателей подобна первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 — один центральный двигатель и 8 расположенных вокруг него.

Rutherford — двигатель собственного производства Rocket Lab, все основные детали которого создаются способом 3D-печати. Использует для нагнетания компонентов топлива в камеру сгорания насосный агрегат, который приводится в действие двумя электродвигателями, питающимися от установленных на ступени 13 литий-полимерных аккумуляторов. Используются вентильные двигатели постоянного тока, каждый из которых развивает мощность около 37 кВт при скорости вращения 40 000 оборотов в минуту, что позволяет повышать давление в топливной магистрали от 0,2—0,3 МПа до 10—20 МПа.

Тяга ступени на старте составляет 162 кН и повышается до 192 кН в вакууме. Удельный импульс — 303 с. Время работы ступени — около 155 секунд..

Управление вектором тяги осуществляется одновременным отклонением всех 9 двигателей от центральной оси.

Отстыковка ступени производится с помощью пневматических механизмов, приводимых в действие с помощью сжатого гелия, который используется также для создания в топливных баках рабочего давления.

Возвращение первой ступени

6 августа 2019 года компания Rocket Lab сообщила о планах возвращать первую ступень с целью её последующего повторного использования. Основной причиной стала необходимость повысить частоту запусков ракеты-носителя. Компанией ведутся работы по сбору данных о состоянии ступени во время возврата в плотные слои атмосферы, во время восьмого запуска ступень будет оборудована необходимыми датчиками и бортовым самописцем, который планируется извлечь после падения ступени в океан. Начиная с десятого запуска запланировано использование обновлённой первой ступени с изменениями, направленными на возврат ступени.

Ступень не будет использовать собственные двигатели для замедления в атмосфере, вместо этого будет применяться аэродинамический тормоз и парашют. Изначально ступень будет опускаться на воду, в дальнейшем планируется её перехват в воздухе с использованием вертолёта.

Вторая ступень

Длина составляет 2,4 м, диаметр — 1,2 м, сухая масса — 250 кг. Вмещает до 2150 кг топлива.

Вторая ступень использует один двигатель Rutherford, оптимизированный для максимально эффективной работы в вакууме и оборудованный увеличенным неохлаждаемым сопловым насадком. Тяга двигателя в вакууме составляет 22 кН, удельный импульс — 333 с.

Ступень оборудована тремя литий-ионными батареями для питания электропривода топливного насоса двигателя, 2 из них сбрасываются после исчерпания, позволяя снизить сухую массу ступени.

Контроль вектора тяги по тангажу и рысканию производится за счёт отклонения двигателя, контроль вращения и управление положением ступени осуществляется с помощью системы реактивных газовых сопел.

Вторая ступень оборудована приборным отсеком, в котором расположены системы управления ракеты-носителя, которые разработаны и произведены компанией Rocket Lab.

Головной обтекатель

Ракета оборудована композитным обтекателем длиной 2,5 м, диаметром 1,2 м и массой около 50 кг.

Отличительной концепцией Rocket Lab является отделение процесса монтажа полезной нагрузки внутри обтекателя от сборки остальной ракеты. Это даёт возможность заказчикам, собственникам спутников, осуществлять интеграцию полезной нагрузки с адаптером и инкапсуляцию в обтекателе на своих предприятиях самостоятельно, а затем доставлять этот модуль в собранном виде к стартовой площадке, где он будет быстро интегрирован с ракетой.

Стартовая площадка

Rocket Lab LC-1

Изначально стартовый комплекс планировали разместить недалеко от новозеландского города Крайстчерч на Южном острове. Однако по экологическим требованиям место для площадки было перенесено на Северный остров.

Запуски ракеты-носителя Electron производятся со стартового комплекса англ. Rocket Lab Launch Complex 1, построенного на полуострове Махия, находящегося на восточном побережье Северного острова Новой Зеландии.

2 сентября 2016 года в 4:37 утра примерно в 100 км севернее стартовой площадки произошло землетрясение магнитудой 7,1. Стартовые сооружения и 50-тонная стартовая платформа не пострадали, что подтвердила пресс-секретарь компании Rocket Lab англ. Catherine Moreau Hammond.

Официальное открытие комплекса состоялось 26 сентября 2016 года. Лицензия на пусковую деятельность выдана на 30 лет и предполагает возможность запуска каждые 72 часа. Расположение комплекса позволяет выводить полезную нагрузку на орбиты с разным наклонением, в диапазоне от 39 до 98°.

Центр управления полётами расположен примерно в 500 км северо-западнее стартового комплекса в городе Окленд. Оборудование центра позволяет отслеживать 25 000 каналов данных передаваемых в реальном времени со стартового комплекса, ракеты-носителя и полезной нагрузки.

В декабре 2019 года начались работы по постройке второй стартовой площадки (Pad B) на стартовой комплексе LC-1, недалеко от первой площадки. Окончание работ ожидается в конце 2020 года.

Rocket Lab LC-2

В октябре 2018 года компания сообщила, что выбрала для постройки своего второго стартового комплекса Среднеатлантический региональный космопорт в полётном центре Уоллопс, штат Виргиния, США. Стартовый комплекс был официально открыт в декабре 2019 года, первый запуск запланирован на 2020 год.

Запуски

Сравнение с аналогами

В настоящее время другие действующие носители сверхлёгкого класса есть только в Китае - это твердотопливные ракеты, созданные на основе первой ступени ракеты средней дальности DF-21. Наиболее близким по характеристикам является воздушно-космический комплекс на базе крылатой ракеты «Пегас», формально относящийся к лёгкому классу. Среди остальных проектов часть, как и «Электрон», прошли первые лётные испытания (все неудачно, за исключением японской SS-520-5, но она относится к ещё более лёгкому классу), другие готовятся к первым стартам.