Межпланетная транспортная система

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Запуск со стартовой площадки LC-39A
Silk-film.png Внешние видеофайлы
Silk-film.png YouTube full-color icon (2017).svg Презентация проекта на Международном конгрессе по астронавтике в Мексике
Silk-film.png YouTube full-color icon (2017).svg Межпланетная транспортная система (анимация полёта)

Межпланетная транспортная система (англ. Interplanetary Transport System, ITS) — проект аэрокосмической компании SpaceX, предполагающий создание многоразового космического транспорта для доставки людей на Марс с целью создания там в будущем самоподдерживающейся колонии.

Подробности проекта представлены основателем компании SpaceX Илоном Маском 27 сентября 2016 года на Международном конгрессе по астронавтике в Гвадалахаре, Мексика.

Основными конструктивными компонентами системы будут возвращаемая ракета-носитель для запуска с Земли, собственно межпланетный космический корабль для доставки грузов и людей на Марс и возврата их на Землю, а также корабль-заправщик для дозаправки космического корабля на орбите Земли.

Наиболее оптимистичный временной график предполагает первый полёт к Марсу в 2022 году (доставка груза), первый полёт с экипажем ожидается в 2024 году, с прибытием на Марс в 2025 году[1].

Ключевые элементы системы[править | править вики-текст]

  • Многоразовое использование всех компонентов
  • Дозаправка на орбите
  • Производство топлива на Марсе
  • Выбор правильного топлива

Описание[править | править вики-текст]

Общая высота транспорта составит 122 м, стартовая масса — 10 500 т, тяга при запуске — 128 МН. Масса выводимой на низкую околоземную орбиту полезной нагрузки составит 550 т в одноразовом варианте и 300 т при возвращении ускорителя на стартовую площадку. Все первичные части будут выполнены из углепластика[2].

Ракета-носитель[править | править вики-текст]

Возвращаемый ускоритель

Внешне представляет собой существенно увеличенную версию первой ступени действующей ракеты-носителя Falcon 9.

Высота ускорителя — 77,5 м, диаметр — 12 м, сухая масса составит 275 т[2].

Масса вмещаемого топлива — 6700 т, около 7 % от общего количества будет использовано для возвращения и посадки непосредственно на место запуска. Использование трёх решётчатых рулей обеспечит максимальную точность приземления.

Ракета будет оборудована 42 жидкостными ракетными двигателями Raptor, расположенными по трём окружностям вокруг центрального двигателя (1-6-14-21). Семь двигателей центральной секции смогут отклоняться от центральной оси, обеспечивая контроль вектора тяги, остальные двигатели будут закреплены неподвижно. Каждый двигатель будет способен развивать тягу в 3050 кН на уровне моря, с удельным импульсом 334 с. Суммарная тяга двигателей на уровне моря составит 128 000 кН, в вакууме — 138 000 кН[2].

Планируется, что ракета может быть использована повторно до 1000 раз.

Межпланетный космический корабль[править | править вики-текст]

Межпланетный космический корабль

Корабль будет разделён на отдельные секции: в нижней части расположены двигатели и топливные баки, над ними — отсек для груза, в верхней части корабля размещаются пассажиры. На внешней поверхности в отдельных выступающих отсеках расположены механизмы выдвижения посадочных стоек, которые будут использоваться при посадке как на Марсе, так и на Земле.

Высота корабля составит 49,5 м, максимальный диаметр — 17 метров, сухая масса — 150 т, масса топлива — 1950 т[2].

На корабле будут установлено 9 двигателей Raptor:

  • по окружности расположены 6 двигателей для максимально эффективной работе в вакууме, с увеличенным соплом (коэффициент расширения сопла — 200), производящие 3500 кН тяги с удельным импульсом 382 с.
  • в центре размещены 3 двигателя со стандартным соплом, которые будут использоваться при посадке[2].

Электроснабжение будут обеспечивать 2 раскладывающихся крыла солнечных батарей, общей производительностью до 200 кВт.

Абляционное теплозащитное покрытие PICA третьего поколения позволит выдерживать высокую температуру при входе в атмосферу Марса, а также в атмосферу Земли на обратном пути[2].

В корабле можно будет доставить на НОО до 300 т груза, а на Марс  — до 450 т полезного груза (при условии дозагрузки на орбите). В перспективе корабль будет способен вместить 100 и более пассажиров для полёта на Марс[2].

Межпланетный корабль может быть использован для повторных полётов до 12 раз.

Заправщик[править | править вики-текст]

Дозаправка на орбите

Будет повторять общую схему конструкции с межпланетным кораблём для снижения стоимости разработки и постройки. Секции для груза и пассажиров будут заменены топливными баками для дозаправки основного корабля на орбите в ходе нескольких повторных запусков.

Отсутствие дополнительного оборудования уменьшит сухую массу заправщика до 90 т, вместимость топлива увеличится до 2500 т. За один раз корабль сможет доставить до 380 т топлива для дозаправки[2].

Ожидается повторное использование заправщика до 100 раз.

Топливо[править | править вики-текст]

Одним из ключевых элементов системы является выбор топлива, в связи с необходимостью его производства используя ресурсы Марса. Это, в сумме с другими факторами (величина топливных баков, стоимость топлива, удобство его в хранении, влияние на повторное использование оборудования) определило выбор криогенной топливной пары жидкий метан (топливо) и жидкий кислород (окислитель) как для ускорителя, так и для корабля. Оба эти компонента можно добывать на Марсе из углекислого газа и воды с помощью реакции Сабатье[2]. Кроме того, возможность использования газообразного метана для создания и поддержания высокого давления в топливных баках и для пневматических приводов различных систем ракеты позволит отказаться от использования сжатого гелия. Также, сжатый метан будет использован в системе ориентации в качестве рабочего газа для набора газовых сопел, что позволит отказаться от использования сжатого азота[3].

Стартовая/посадочная площадка[править | править вики-текст]

Изначальный план предусматривает постройку старто-посадочного комплекса в рамках ныне используемого компанией SpaceX комплекса LC-39A на территории Космического центра Кеннеди на мысе Канаверал. В дальнейшем может потребоваться постройка и других комплексов[3].

Планируемая схема полёта[править | править вики-текст]

Вход в атмосферу Марса

Ракета-носитель будет разгонять закреплённый на ней космический корабль до скорости 8650 км/ч, и после отстыковки возвращаться на Землю. После отстыковки от ракеты-носителя, корабль, выполняя роль второй ступени и используя все 9 двигателей, будет продолжать полёт до достижения парковочной орбиты, и, израсходовав почти всё топливо, будет дожидаться корабля-заправщика. С помощью крана на стартовой площадке корабль-заправщик будет установлен на вернувшуюся ракету-носитель и запущен для стыковки с главным кораблём и его дозаправки. После этого заправщик вернётся на стартовую площадку для повторения процесса. Всего потребуется до 5 дозаправок. Полностью заправленный межпланетный корабль совершит импульс вакуумными двигателями в 6 км/с для выхода на быструю, полуэллиптическую траекторию[уточнить] к Марсу, после чего последует полёт длительностью в среднем 115 дней. При достижении Марса (скорость подлета 8,5 км/с), корабль максимально использует атмосферу планеты для торможения, после чего, с помощью 3 центральных двигателей, осуществит гашение остаточной скорости в 1-1,5 км/с и вертикальную посадку на поверхность. Максимальные испытываемые пассажирами перегрузки составят 4-6 g. После заполнения баков произведённым на Марсе топливом, корабль сможет стартовать к Земле используя только собственные двигатели, без ракеты-носителя, из-за сравнительно низкой величины второй космической скорости для этой планеты[2].

Стоимость[править | править вики-текст]

Ускоритель Заправщик Корабль
Стоимость производства (в млн. $) 230 130 200
Повторное использование (раз) 1000 100 12
Запусков в одной миссии 6 5 1
Средняя стоимость обслуживания на 1 запуск (в млн. $) 0,2 0,5 10
Общая стоимость одной миссии (в млн. $) 11 8 43

Стоимость топлива — $168 за тонну
Стартовый комплекс — $200 000 за запуск
Общая стоимость миссии — $62 млн.
Доставляемый груз — 450 т.
Стоимость доставки тонны груза на Марс: <$140 000[2].

Другие миссии[править | править вики-текст]

Концепт миссии на Энцелад

По заявлению разработчиков, корабль может совершить автономную посадку на любой твёрдой поверхности в пределах Солнечной системы. Во время презентации были представлена возможность выполнения миссий корабля на луны Юпитера и Сатурна, к объектам пояса Койпера и облака Оорта, при условии создания дополнительных топливных депо в космосе[3].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. SpaceX’s Elon Musk announces vision for colonizing Mars (англ.). Spaceflight Now (27 September 2016).
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Презентация Межпланетной транспортной системы (англ.). SpaceX.
  3. 1 2 3 SpaceX reveals ITS Mars game changer via colonization plan (англ.). NASA Spaceflight (27 September 2016).