NASA ir Rocket Lab siekia įrodyti, kad galime nuvykti į Marsą už 1/10 kainos
Pora „Rocket Lab“ pagamintų erdvėlaivių ruošiasi leistis į dviejų žingsnių kelionę. Pirmasis žingsnis yra 55 valandų 2500 mylių ruožas nuo Kalifornijos iki paleidimo vietos Kanaveralo kyšulyje. Antras žingsnis? Vos 11 mėnesių ir 230 milijonų mylių iki Marso.
Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (ESCAPADE) misijos tikslas yra ištirti saulės vėjų ir Marso atmosferos sąveiką. Kalifornijos universiteto Berklio kosmoso mokslų laboratorija (SSL) sukūrė mokslinius šios misijos naudinguosius krovinius, tačiau palydovinė magistralė – tikroji platforma, kuri keliaus per kosmosą ir priims tuos krovinius orbitoje aplink Marsą – yra visa raketų laboratorija. NASA teigimu, misija šiuo metu turėtų prasidėti ne anksčiau kaip spalį, kai pirmą kartą bus paleista „Blue Origin“ raketa „New Glenn“.
Nors bendrovė geriausiai žinoma dėl savo Electron raketos, kuri pagal paleidimo skaičių nusileidžia tik SpaceX Falcon 9, didžioji jos pajamų dalis iš tikrųjų gaunama iš erdvėlaivių ir erdvėlaivių komponentų kūrimo ir pardavimo. Naudodama ESCAPADE, „Rocket Lab“ siekia parodyti kosmoso agentūrai ir pasauliui, kad ji gali pagaminti itin didelio našumo erdvėlaivius, galinčius keliauti po visą Saulės sistemą.
Bendrovė vieną kartą pasitvirtino, kai 2022 m. pastatė palydovinį autobusą NASA Cislunar autonominės padėties nustatymo sistemos technologijų operacijų ir navigacijos eksperimento (CAPSTONE) misijai į Mėnulį. Šis erdvėlaivis beveik penkis mėnesius praleido gilioje erdvėje, kol įskrido į Mėnulio orbitą. Tačiau patekti į Marsą užtrunka žymiai ilgiau – istoriškai tai taip pat buvo labai, labai brangu. Dvi neseniai įvykdytos misijos, kurių metu buvo skraidoma aplink Raudonąją planetą, Mars Reconnaissance Orbiter 2005 m. ir MAVEN 2013 m., NASA kainavo daugiau nei pusę milijardo dolerių.
Taigi 2019 m. kosmoso agentūra įsteigė Mažųjų novatoriškų planetų tyrinėjimo misijų (SIMPLEx) programą, skirtą finansuoti mažų erdvėlaivių misijas į gilųjį kosmosą. Kaip ir kitos pastaraisiais metais sukurtos NASA programos, agentūra taip pat stengiasi priimti riziką. Užuot išleidusi 550 milijonų dolerių misijai į gilųjį kosmosą, NASA užsibrėžė tikslą išleisti tik vieną dešimtadalį šios sumos ir kiekvienai SIMPLEx misijai skyrė 55 milijonų dolerių viršutinę kainą, neįskaitant paleidimo. ESCAPADE yra viena iš trijų misijų, kurias agentūra pasirinko pagal SIMPLEx programą, ir greičiausiai pirmoji, kurią iš tikrųjų pradės.
Šios lėšos atiteko pagrindiniam misijos tyrėjui SSL, kuris sudarė sutartį „Rocket Lab“ dėl dviejų palydovinių autobusų. „Rocket Lab“ nesako, kiek iš tų 55 mln.
Erdvėlaivis, pavadintas „Blue and Gold“, yra paremtas „Rocket Lab“ „Explorer“ platforma (kuri įgijo skrydžio paveldą CAPSTONE metu), žinoma dėl didelių „delta-v“ pajėgumų palaikyti tokio pobūdžio misijas. Vienas didžiausių „Rocket Lab“ inžinierių iššūkių buvo sukurti erdvėlaivį, galintį skristi iš Žemės orbitos iki Marso; Dėl šios priežasties ESCAPADE erdvėlaivyje yra apie 70% degalų masės. Dėl šio kuro erdvėlaivis galės pasiekti maždaug 3 kilometrus per sekundę delta-v arba greičio pokyčio, o tai yra labai didelis tokio dydžio palydovui.
Kitas didelis iššūkis yra tai, kad „Rocket Lab“ nežinojo paleidimo tiekėjo iki gana vėlyvos projektavimo proceso, kai NASA pasirinko „New Glenn“ 2023 m. vasario mėn. Tai paveikė vadinamuosius erdvėlaivio „vairavimo suvaržymus“ arba veiksnius. kurie formuoja inžinieriaus projektavimo sprendimus.
„Beveik kiekviename mano matytame erdvėlaivyje nešančiąją raketą ribojo vairavimas, bet kadangi nežinojome, kokia bus raketa, tai padarėme kitaip“, – sakė Mandy. „Todėl įdėjome labai daug pastangų, kad nenešančios raketos nebūtų [a] vairavimo suvaržymas, o tai tiesiog labai neįprasta.
Vietoj to, „Rocket Lab“ inžinieriai didžiąją dalį erdvėlaivio dizaino pagrindė kitu kintamuoju: didžiausią masę, kurią erdvėlaivis gali atlaikyti atliekant kritinį manevrą, vadinamą Marso orbitiniu įterpimu (MOI), kuris yra manevras, kurį erdvėlaivis atliks gilioje erdvėje. patekti į Marso orbitą.
„Taigi mūsų sistemos masė priklauso nuo fizikos, o ne nuo žmogaus sukurto daikto, pavyzdžiui, paleidimo raketos“, – sakė Mandy. Tačiau kai buvo pasirinkta nešančiųjų raketa, „mums nereikėjo daryti naujo dizaino, nes mūsų dizainą lėmė kiti reikalavimai“.
Šie apribojimai padėjo inžinieriams kurti naujoves. Vietoj dėžės du erdvėlaiviai iš esmės yra „sumuštiniai su baku“, kaip juos pavadino Mandy, su dviem deniais, sujungtais statramsčiais, su degalų bakais viduryje. Paprastai pirminė palydovo struktūra sudaro apie 20–22 % visos jo masės; ESCAPADE dėl sumuštinių dizaino šis skaičius yra tik 12%. Šie pokyčiai turi didėjantį poveikį, sakė Mandy: mažesnė masė pirminėje struktūroje reiškia mažiau degalų, o tai reiškia skirtingą bako dydį ir pan. Inžinieriai taip pat suprojektavo erdvėlaivį taip, kad visi komponentai, kurie linkę įkaisti, pavyzdžiui, skrydžio kompiuteris ir radijas, būtų šalia vieno erdvėlaivio denio, o visi komponentai, kurie linkę šalti, pavyzdžiui, varomoji sistema, yra šalia kito. Šie pokyčiai reiškia, kad erdvėlaiviui reikės mažiau energijos, mažesnių saulės baterijų, mažiau šildytuvų ir daugybės kitų efektų.
Po paleidimo erdvėlaivis praleis vienuolika mėnesių keliaudamas į Marsą prieš atlikdamas kritinį MOI deginimą. Tačiau saulė bus tarp Žemės ir Marso, kai tikimasi, kad erdvėlaivis sudegins, todėl laiku susisiekti su jais bus neįmanoma. „Rocket Lab“ inžinieriai turės palaukti dar maždaug tris mėnesius, kol išsiųs komandą erdvėlaiviui pradėti skrieti savo orbitoje. Tada erdvėlaivis rinks ir perduos mokslinius duomenis atgal į Žemę maždaug vienuolika mėnesių.
Mandy atsisakė pasakyti tikslų misijos paleidimo langą, sakydamas, kad tai turi nustatyti „Blue Origin“, tačiau jis pasakė, kad dabar yra erdvėlaivio kelionės efektyvumo pikas, o šis laikotarpis tęsiasi „kelis mėnesius po piko. “ Jei „Blue Origin“ nepateks į langą, abi bendrovės ir NASA turės laukti dar 26 mėnesius, kol erdvėlaivis ESCAPADE pradės atskleisti Marso paslaptis.
