Interplanetarisk transportsystem (SpaceX)

MTKS ITS

Start fra affyringsrampen LC-39A
(render)
Generel information
Land  USA
Formål booster
Udvikler SpaceX
Fabrikant SpaceX
Hovedkarakteristika
Antal trin 2
Længde (med MS) 122 m
Diameter 12 m
startvægt 10 500 t
Nyttelast masse
 • hos  LEO 300.000 kg
 • til  Mars 420.000 kg (tankning til LEO )
Starthistorik
Stat udviklingen stoppede til fordel for Starship
Startsteder cape canaveral
Antal lanceringer 0
Første etape
Tørvægt 275 t
startvægt 6 975 t
Marcherende motorer 42× Raptor
fremstød havniveau: 128 MN
vakuum: 138 MN
Specifik impuls havniveau: 334 s
Brændstof flydende metan
Oxidationsmiddel flydende ilt
Anden fase - MTKK ITS
Tørvægt 150 t
startvægt 2 100 t
Marcherende motorer 9 × Raptor
fremstød vakuum: 31 MN
Specifik impuls vakuum: 6 X 382 s , 3 X 361 s
Brændstof flydende metan
Oxidationsmiddel flydende ilt
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Interplanetary Transport System (  ITS ) er et projekt af det amerikanske private firma SpaceX , som involverer oprettelsen af ​​en genanvendelig rumtransport til at levere mennesker til Mars , med det formål at skabe en selvbærende koloni der i fremtiden .

Projektdetaljerne præsenteres af SpaceX-grundlægger Elon Musk den 27. september 2016 på den 67. internationale astronautiske kongres i Guadalajara , Mexico.

De vigtigste strukturelle komponenter i systemet vil være et returfartøj til opsendelse fra Jorden, det faktiske ITS interplanetariske rumfartøj til transport af last og mennesker, samt dets tankskibsmodifikation til tankning af rumfartøjet i kredsløb efter opsendelse fra Jorden eller efter opsendelse fra kl. overfladen af ​​andre store himmellegemer i solsystemerne .

Den mest optimistiske tidslinje antager den første flyvning til Mars i 2022 (levering af fragt), den første bemandede flyvning var forventet i 2024, med ankomsten til Mars i 2025 [1] .

Den 29. september 2017, som en del af den 68. årlige internationale astronautiske kongres, annoncerede I. Musk planer om at udvikle et optimeret interplanetarisk transportsystem, kodenavnet BFR , som er planlagt til at erstatte alle eksisterende SpaceX raketter og rumfartøjer i fremtiden [2] .

Nøgleelementer i systemet

Beskrivelse

Transportens samlede højde er 122 m , affyringsvægten er 10.500 tons , og affyringskraften er 128 MN . Massen af ​​nyttelasten sat i lav kredsløb om jorden er 550 tons i en engangsversion og 300 tons, når boosteren vender tilbage til affyringsrampen. Alle primære dele var planlagt til at være lavet af kulfiber [3] .

Start køretøj

Udvendigt er det en væsentligt forstørret version af den første fase af den operationelle Falcon 9 løfteraket .

Højden på acceleratoren er 77,5 m, diameteren er 12 m, og tørvægten er 275 tons [3] .

Massen af ​​det indeholdte brændstof er 6700 tons, omkring 7% af den samlede mængde vil blive brugt til at returnere og lande direkte på opsendelsesstedet. Brugen af ​​tre gitterror vil sikre maksimal landingsnøjagtighed.

Raketten var planlagt til at blive udstyret med 42 Raptor flydende raketmotorer , placeret i tre cirkler omkring den centrale motor (1-6-14-21). Syv motorer i den centrale sektion kan afvige fra den centrale akse, hvilket giver trykvektorstyring, de resterende motorer vil blive fastgjort ubevægelige. Hver motor vil være i stand til 3050 kN drivkraft ved havoverfladen, med en specifik impuls på 334 s . Motorernes samlede drivkraft ved havoverfladen er 128.000 kN, i vakuum - 138.000 kN [3] .

Det var planlagt, at raketten kunne genbruges op til 1000 gange.

Interplanetarisk rumfartøj

Skibet er opdelt i separate sektioner: motorer og brændstoftanke er placeret i den nederste del, et rum til last er placeret over dem, og passagerer er placeret i den øverste del af skibet. På den ydre overflade, i separate udragende rum, er der mekanismer til at forlænge landingsbenene, som vil blive brugt under landing både på Mars og på Jorden.

Skibets højde er 49,5 m, den maksimale diameter er 17 meter, tørvægten er 150 tons, brændstofmassen er 1950 tons [3] .

Det var planlagt at installere 9 Raptor- motorer på skibet :

Strømforsyningen leveres af 2 foldevinger af solcellebatterier, med en samlet kapacitet på op til 200 kW.

Tredje generations ablative PICA termiske barrierebelægning skulle være i stand til at modstå høje temperaturer under indtrængen i Mars-atmosfæren, samt ind i Jordens atmosfære på vej tilbage [3] .

Skibet skulle levere op til 300 tons last til LEO og op til 450 tons nyttelast til Mars (med forbehold for genladning i kredsløb). I fremtiden skulle skibet kunne rumme 100 eller flere passagerer til en flyvning til Mars [3] .

Det interplanetariske skib kan bruges til gentagne flyvninger op til 12 gange.

Tankskib

Gentager det generelle designskema med et interplanetarisk skib for at reducere omkostningerne ved udvikling og konstruktion. Fragt- og passagersektionerne skulle erstattes af brændstoftanke til optankning af hovedskibet i kredsløb under flere relanceringer.

Fraværet af yderligere udstyr reducerer tankskibets tørvægt til 90 tons, brændstofkapaciteten vil stige til 2500 tons. På én gang vil skibet være i stand til at levere op til 380 tons brændstof til tankning [3] .

Tankskibet forventedes at blive genbrugt op til 100 gange.

Brændstof

Et af nøgleelementerne i systemet er valget af brændstof på grund af behovet for at producere det ved hjælp af Mars ressourcer. Dette, foruden andre faktorer (størrelsen af ​​brændstoftankene, omkostningerne ved brændstoffet, dets lette opbevaring, indvirkningen på genbrug af udstyr) afgjorde valget af et kryogent brændstofpar af flydende metan ( brændstof ) og flydende oxygen ( oxidationsmiddel ) til både boosteren og rumfartøjet. . Begge disse komponenter kan udvindes på Mars fra kuldioxid og vand ved hjælp af Sabatier-reaktionen [3] . Desuden vil muligheden for at bruge gasformig metan til at skabe og opretholde højt tryk i brændstoftanke og til pneumatiske drev af forskellige raketsystemer gøre det muligt at opgive brugen af ​​komprimeret helium. Desuden vil komprimeret metan blive brugt i orienteringssystemet som en arbejdsgas til et sæt gasdyser, hvilket vil eliminere brugen af ​​komprimeret nitrogen [4] .

Start/landingsområde

Den oprindelige plan kræver opførelse af et opsendelses- og landingskompleks inden for rammerne af LC-39A-komplekset, der i øjeblikket bruges af SpaceX ved Kennedy Space Center i Cape Canaveral . I fremtiden kan det blive nødvendigt at bygge andre komplekser [4] .

Planlagt flyvemønster

Løftefartøjet accelererer det rumfartøj, der er knyttet til det, til en hastighed på 8650 km/t , og vender tilbage til Jorden efter at være taget af dokken. Efter at være løsnet fra løfteraketten, fortsætter skibet, der fungerer som anden etape og bruger alle 9 motorer, med at flyve, indtil det når parkeringsbanen, og efter at have brugt næsten al brændstoffet, venter det på tankskibet. Ved hjælp af en kran på affyringsrampen installeres tankskibet på det returnerede løfteraket og søsættes for at lægge til kaj med hovedskibet og tanke det. Tankskibet vender derefter tilbage til affyringsrampen for at gentage processen. I alt kræves der op til 5 tankninger. Et interplanetarisk fartøj med fuld brændstof pulserer vakuum-thrustere med 6 km/s for at komme ind i en hurtig, semi-elliptisk bane[ specificer ] til Mars, efterfulgt af en flyvning, der i gennemsnit varer 115 dage. Ved ankomst til Mars (indflyvningshastighed 8,5 km/s ) udnytter skibet planetens atmosfære maksimalt til bremsning, hvorefter de ved hjælp af 3 centrale motorer slukker resthastigheden på 1-1,5 km/s og lodret. lande på overfladen. Den maksimale overbelastning , som passagerer oplever, vil være 4-6 g . Efter at have fyldt tankene med brændstof produceret på Mars, kan skibet starte til Jorden kun ved hjælp af sine egne motorer, uden løftefartøj, på grund af den relativt lave flugthastighed for denne planet [3] .

Pris

Accelerator tankskib Skib
Produktionsomkostninger (i millioner $) 230 130 200
Genbrug (gange) 1000 100 12
Lanceres i én mission 6 5 en
Gennemsnitlige vedligeholdelsesomkostninger pr. lancering (i millioner USD) 0,2 0,5 ti
Samlede omkostninger pr. mission (i millioner USD) elleve otte 43

Brændstofomkostninger - $168 pr. ton
Opsendelseskompleks - $200.000 pr. opsendelse
Samlede missionsomkostninger - $62 millioner
Leveret last - 450 tons
Omkostninger ved levering af et ton last til Mars: <$140.000 [3] (slide 41) .

Andre missioner

Ifølge udviklerne kan skibet foretage en autonom landing på enhver fast overflade i solsystemet. Under præsentationen blev muligheden for at udføre rumfartøjsmissioner til Jupiters og Saturns måner , til objekterne i Kuiperbæltet og Oort-skyen præsenteret , med forbehold for oprettelsen af ​​yderligere brændstofdepoter i rummet [4] .

Noter

  1. ↑ SpaceX 's Elon Musk annoncerer en vision for kolonisering af Mars  . Rumflyvning nu (27. september 2016). Hentet 28. september 2016. Arkiveret fra originalen 3. februar 2021.
  2. ↑ At blive en multiplanet-  art . SpaceX . YouTube (29. september 2017). Dato for adgang: 16. januar 2018. Arkiveret fra originalen 9. marts 2018.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Præsentation af det interplanetariske transportsystem  (engelsk)  (utilgængeligt link) . SpaceX . Arkiveret fra originalen den 28. september 2016.
  4. ↑ 1 2 3 SpaceX afslører ITS Mars game changer via  koloniseringsplan . NASA Rumflyvning (27. september 2016). Hentet 28. september 2016. Arkiveret fra originalen 28. september 2016.
 Tunge og supertunge løfteraketter _
USA
USSR / Rusland
Kina
Den Europæiske Union ( ESA )
Japan
Indien
  • ULV-HLV/SHLV *
(ST) - supertunge løfteraketter; * - i at udvikle;     kursiv  - ikke udnyttet;     fed skrift - i øjeblikket i drift.