| Electrón | |
|---|---|
| Información general | |
| País | Nueva Zelanda |
| Objetivo | refuerzo |
| Desarrollador | Laboratorio de cohetes |
| Fabricante | Laboratorio de cohetes |
| Costes iniciales | (4,9-6,6 millones de dólares ) |
| Características principales | |
| Numero de pasos | 2 |
| Longitud (con MS) | 17 metros |
| Diámetro | 1,2 metros |
| peso inicial | 12 550 kg |
| Masa de carga útil | |
| • en LEO | 250 kg |
| • en MTR ( 500 km ) | 150 kg |
| Historial de lanzamientos | |
| Estado | operado |
| Ubicaciones de lanzamiento | Mahia, LC-1A |
| Número de lanzamientos | 26 |
| • exitoso | 23 |
| • sin éxito | 3 |
| primer comienzo | 25 de mayo de 2017 |
| Última carrera | 02 mayo 2022 |
| Primera etapa | |
| motores de marcha | 9 × " Rutherford " |
| empuje |
162 kN (nivel del mar) 192 kN (vacío) |
| Impulso específico | 303 segundos |
| Combustible | queroseno |
| oxidante | oxígeno líquido |
| Segundo paso | |
| motor sustentador | " Rutherford " (versión al vacío) |
| empuje | 22 kN (vacío) |
| Impulso específico | 333 segundos |
| Combustible | queroseno |
| oxidante | oxígeno líquido |
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Electron [1] ( ing. Electron ) es un vehículo de lanzamiento ultraligero desarrollado por la división neozelandesa de la empresa aeroespacial privada estadounidense Rocket Lab .
Diseñado para lanzamientos comerciales de micro y nanosatélites , permite lanzar una carga útil de hasta 150 kg en una órbita heliosíncrona a una altura de 500 km o de hasta 250 kg en una órbita terrestre baja [2] . El costo de lanzar un vehículo de lanzamiento oscila entre 4,9 y 6,6 millones de dólares estadounidenses [2] . Sus propulsores Rutherford son la primera implementación práctica de un portaaviones orbital para bombear eléctricamente (mediante un motor eléctrico) propelente y oxidante. [3] El cohete a menudo se opera junto con la etapa superior o la nave Foton, también de su propio diseño. Aunque originalmente el cohete era desechable, la compañía está trabajando para crear una modificación reutilizable y dos veces ha podido llevar la primera etapa al océano.
Las pruebas de calificación al fuego de ambas etapas se completaron a fines de 2016 [4] [5] . El primer vuelo de prueba (infructuoso: el cohete llegó al espacio, pero no entró en órbita) tuvo lugar el 25 de mayo de 2017 [1] .
En su segundo vuelo el 21 de enero de 2018, Electron lanzó con éxito tres cubesats . [6] El primer vuelo pagado (el tercero consecutivo) tuvo lugar el 11 de noviembre de 2018. [7]
A partir del segundo trimestre de 2017, la compañía tiene la intención de realizar lanzamientos comerciales trimestrales de cubesats en órbita heliosincrónica utilizando un vehículo de lanzamiento, un vuelo estándar acomodará dos cubesats de 12U, cuatro de 6U, diez de 3U y cuatro de 1U con un lanzamiento total costo de alrededor de 6, 5 millones de dólares [8] .
Los principales elementos estructurales del vehículo de lanzamiento, el cuerpo cilíndrico de soporte y los tanques de combustible de ambas etapas están hechos de fibra de carbono y son fabricados por Rocket Lab en su propia planta en Auckland , Nueva Zelanda. Los motores y la aviónica se fabrican en California , EE. UU. [9] [10] . El uso de materiales compuestos ha reducido significativamente el peso de la estructura. Ambas etapas del vehículo de lanzamiento utilizan queroseno (combustible) y oxígeno líquido ( oxidante ) como componentes del combustible [2] . [8] .
La altura del escalón es de 12,1 m , el diámetro de 1,2 m , el peso en seco de 950 kg . Capacidad para hasta 9250 kg de combustible [8] .
La primera etapa está equipada con nueve motores de cohetes de propulsante líquido Rutherford , el diseño de los motores es similar al de la primera etapa del vehículo de lanzamiento Falcon 9 : un motor central y 8 ubicados a su alrededor [8] .
Rutherford es el propio motor de Rocket Lab, con todas las partes principales impresas en 3D [11] . Utiliza una unidad de bomba para bombear componentes de combustible a la cámara de combustión, que es impulsada por dos motores eléctricos alimentados por baterías de polímero de litio instaladas en la etapa 13 [8] [12] . Se utilizan motores DC con escobillas , cada uno de los cuales desarrolla una potencia de unos 37 kW a una velocidad de rotación de 40.000 rpm [8] , lo que permite aumentar la presión en la línea de combustible de 0,2–0,3 MPa a 10–20 MPa [13] .
El empuje de la etapa al inicio es de 162 kN y sube a 192 kN en el vacío. Impulso específico - 303 s . El tiempo de funcionamiento de la etapa es de unos 155 segundos [2] . [8] .
El control del vector de empuje se lleva a cabo mediante la desviación simultánea de los 9 motores del eje central [8] .
El desacoplamiento de la etapa se realiza mediante mecanismos neumáticos accionados por helio comprimido , que también se utiliza para generar presión de trabajo en los tanques de combustible [8] .
El regreso de la primera etapaLa compañía ha estado trabajando en un modelo reutilizable de Electron desde 2018 y anunció sus planes por primera vez el 6 de agosto de 2019. [14] Como un vehículo de inferencia pequeño y económico, no se planeó que Electron fuera reutilizable, sin embargo, tales planes surgió después de analizar la información de los sensores dentro del vehículo. Además, la reutilización permitirá lanzamientos más frecuentes utilizando instancias ya voladas. [15] [16] Para compensar la masa adicional del equipo de aterrizaje, se esperaba que la potencia del cohete aumentara con el tiempo. [16] Al principio, la tarea consistía en recopilar datos y atravesar con éxito las densas capas de la atmósfera, apodadas "pared" en la empresa. [14] [17] En general, después de pasar el "muro" se planea aplicar un freno aerodinámico (poco se sabe al respecto y la empresa no brinda información detallada) [15] , luego un paracaídas ( parafoil ) hasta el amerizaje en el océano. A partir del décimo lanzamiento, está previsto utilizar una primera etapa actualizada con cambios destinados a devolver la etapa [18] . Inicialmente, se hundirá en el agua, en el futuro se planea interceptarlo en el aire con un helicóptero. [19] [20]
Después de 11 vuelos ("Birds of a Feather") a mediados de febrero de 2020, se probaron los paracaídas a baja altura. En abril de 2020, la empresa publicó los materiales de la interceptación exitosa de la etapa descendente con un helicóptero, producidos en marzo. El prototipo fue levantado en el aire por un helicóptero, después de lo cual abrió sus paracaídas en caída libre y fue recogido por un helicóptero con un gancho largo a una altitud de 1500 m, y luego entregado al suelo. [21] [22]
En el vuelo 16 ("Return to Sender"), por primera vez, fue posible llevar toda la etapa a un amerizaje en el Océano Pacífico . [22] [23]
Modificaciones de la primera etapaInicialmente, Electron colocó una carga máxima de 150 a 225 kg en una órbita sincrónica solar de 500 km. [24] [25] Sin embargo, para lograr la reutilización, se realizaron cambios en el diseño:
Para agosto de 2020, Rocket Lab anunció un aumento en la carga útil de Electron a 225-300 kg, lo que se explica por la mayor capacidad de las baterías eléctricas. Tal aumento compensa la masa adicional de los módulos de aterrizaje agregados, o permite una carga útil mayor en las misiones interplanetarias si el propulsor se gasta en lugar de devolverlo. [catorce]
También se anunciaron bahías de carga útil ampliadas: 1,8 m de diámetro (más ancho que el propio cohete) y 2,5 m de largo [31] [32].
La longitud es de 2,4 m, el diámetro es de 1,2 m, el peso en seco es de 250 kg. Capacidad para 2150 kg de combustible [8] .
La segunda etapa utiliza un solo motor Rutherford optimizado para un máximo rendimiento de vacío y equipado con una boquilla no refrigerada de gran tamaño . El empuje del motor en el vacío es de 22 kN, el impulso específico es de 333 s [8] [2] .
El escenario está equipado con tres baterías de iones de litio para alimentar el accionamiento eléctrico de la bomba de combustible del motor, 2 de las cuales se reinician cuando se agotan, lo que permite reducir el peso seco del escenario [8] [2] .
El control del vector de empuje en cabeceo y guiñada se realiza por la desviación del motor, el control de rotación y la posición de la platina se realiza mediante un sistema de toberas de chorro de gas [8] .
La segunda etapa está equipada con un compartimiento de instrumentos, que alberga los sistemas de control del vehículo de lanzamiento, que están diseñados y fabricados por Rocket Lab [2] .
El cohete está equipado con un carenado compuesto de 2,5 m de largo, 1,2 m de diámetro y un peso de unos 50 kg [8] .
El concepto distintivo de Rocket Lab es separar el proceso de ensamblaje de la carga dentro del carenado del ensamblaje del resto del cohete. Esto permite a los clientes, propietarios de satélites, realizar la integración de la carga útil con el adaptador y el encapsulado en el carenado en sus propias empresas, y luego entregar este módulo ensamblado en la plataforma de lanzamiento, donde se integrará rápidamente con el cohete [8] [2] .
La compañía ha desarrollado una tercera etapa opcional, una etapa superior necesaria para el lanzamiento en órbitas circulares. Además, la etapa mejora la precisión del retiro y lo hace en menos tiempo. El escenario contiene un solo motor Curie reiniciable que utiliza un combustible "verde" no revelado y también está impreso en 3D. Por primera vez, se utilizó una etapa de este tipo en el segundo vuelo de Electron. [33] Es capaz de transportar hasta 150 kg de carga útil. [catorce]
La compañía ha desarrollado la próxima versión de la tercera etapa: Photon (Photon), enfocada en lanzamientos lunares e interplanetarios. Esta versión es capaz de llevar hasta 30 kg a la órbita lunar. [14] [34]
Inicialmente, se planeó que el complejo de lanzamiento estuviera ubicado cerca de la ciudad neozelandesa de Christchurch en la Isla Sur . Sin embargo, debido a los requisitos ambientales, la ubicación del sitio se trasladó a la Isla Norte [35] .
Los lanzamientos del vehículo de lanzamiento Electron se realizan desde el complejo de lanzamiento . Rocket Lab Launch Complex 1 , construido en la Península de Mahia , ubicada en la costa este de la Isla Norte de Nueva Zelanda .
El 2 de septiembre de 2016 a las 4:37 am, a unos 100 km al norte de la plataforma de lanzamiento, se produjo un terremoto de magnitud 7,1. Las instalaciones de lanzamiento y la plataforma de lanzamiento de 50 toneladas no se vieron afectadas, confirmó una portavoz de Rocket Lab . Catalina Moreau Hammond [36] .
La inauguración oficial del complejo tuvo lugar el 26 de septiembre de 2016 [37] . La licencia de lanzamiento se expide por 30 años y supone la posibilidad de lanzamiento cada 72 horas [37] . La ubicación del complejo le permite colocar la carga útil en órbitas con diferentes inclinaciones, en el rango de 39 a 98 ° [8] .
El centro de control de la misión está ubicado a unos 500 km al noroeste del complejo de lanzamiento en la ciudad de Auckland . El equipamiento del centro permite rastrear 25.000 canales de datos transmitidos en tiempo real desde el complejo de lanzamiento, vehículo de lanzamiento y carga útil [13] .
En diciembre de 2019, se inició la construcción de una segunda plataforma de lanzamiento ( Plataforma B ) en el Complejo de Lanzamiento LC-1, cerca de la primera plataforma. Se espera que el trabajo finalice a finales de 2020 [38] .
En octubre de 2018, la compañía anunció que había elegido el Puerto Espacial Regional del Atlántico Medio en Wallops Flight Center , Virginia , EE. UU., para construir su segundo complejo de lanzamiento [9] . El complejo de lanzamiento se inauguró oficialmente en diciembre de 2019 [39] y el primer lanzamiento está previsto para 2020.
En la actualidad, solo China tiene otros vehículos de lanzamiento ultraligeros activos: estos son misiles de propulsor sólido creados sobre la base de la primera etapa del misil de alcance medio DF-21. El más cercano en términos de características es el complejo aeroespacial basado en el misil de crucero Pegasus , que pertenece formalmente a la clase ligera. Entre los otros proyectos, algunos, como Elektron, pasaron las primeras pruebas de vuelo (todo resultó fallido, a excepción del japonés SS-520-5, pero pertenece a una clase aún más ligera), otros se están preparando para los primeros arranques [ 1] .
| Nombre | Organización de desarrolladores | País | Carga útil máxima , kg |
Orbita | Costo de puesta en marcha, millones de $ (año de evaluación) |
Número de arranques |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Electrón | Laboratorio de cohetes | Estados Unidos Nueva Zelanda |
150 | MTR | 4,9—6,6 | 25 (2022) |
| Pegaso | Corporación de Ciencias Orbitales [40] | EE.UU | 443 | NOU | 40 (2014) | 44 (2019) |
| Strypi | Universidad de Hawái |
EE.UU | 250 | MTR | — | 1 (2015) |
| SS-520-4 | Aeroespacial IHI [42] | Japón | 4 [43] | NOU | 3.5 (2017) [44] | 2 (2018) |
| LanzadorUno | órbita virgen | EE.UU | 300 [45] | MTR | — | 0 (2018) |
| Vector-R | espacio vectorial | EE.UU | 30-45 [ 1] [46] | MTR | 1.5-2 [46] | 0 (2018) |
| Vector H | 125 [46] | 3–3,5 [46] | 0 (2018) | |||
| Kuaizhou-1A | CASIC_ | Porcelana | 250 [47] | MTR (500 km) | — | 9 (2019) |
| 200 [47] | SSO (700 km) | |||||
| Zelong-1 | CASIC_ | Porcelana | 200 | MTR (500 km) | — | 1 (2019) |
| 150 | SSO (700 km) |
| Vehículos de lanzamiento desechables | |
|---|---|
| Operando | |
| Planificado |
|
| Obsoleto |
|
| Tecnología estadounidense de cohetes y espacio | ||
|---|---|---|
| Vehículos de lanzamiento operativos | ||
| Vehículos de lanzamiento en desarrollo | ||
| Vehículos de lanzamiento obsoletos |
| |
| Bloques de refuerzo | ||
| Aceleradores | ||
| * - Proyectos japoneses que utilizan cohetes o escenarios estadounidenses; cursiva - proyectos cancelados antes del primer vuelo | ||