Az Electron hordozórakéta

|

A világ egyik legegyedibb orbitális hordozórakétáját mutatjuk be, melynek az egyik érdekessége a 3D nyomtatás alkalmazása. Egyelőre nem áruljuk el egyből a többi különlegességet, helyette vágjunk is bele a technikai részletekbe.

Funkció:Kis teherbírású hordozórakéta
Származási ország, gyártó:Új-Zéland/USA – Rocket Lab 🇳🇿/🇺🇸
Indítási költség:6 millió $
Sikerességi arány (sikeres/összes indítás):86 % (13/15)
Elsődleges indítási helyszín:LC-1 Új-Zéland 🇳🇿 , LC-2 Virginia, USA 🇺🇸
Az Electron 4. küldetésének “This One’s for Pickering” indítása az LC-1 indítóállásról

Méretek

Magasság:17 méter
Átmérő:1,2 méter
Indítási tömeg:12,5 tonna
Fokozatok száma:2 (+ opcionális Kick stage/Photon)

Opcionális felső fokozat és áramvonalazó orrkúp

Opcionális felső fokozatok:Kick stage (alacsony Föld körüli pálya)
Photon (alacsony Föld körüli pálya)
Interplanetary Photon (Hold, bolygóközi utak)
Áramvonalazó orrkúp (fairing) átmérő:Normál: 1,2 méter
Bővített: 1,6 méter
Áramvonalazó orrkúp (fairing) hossz:Normál: 2,5 méter
Bővített: 3,5 méter
Újrafelhasználható?Nem (egyelőre)
Forrás: Rocket Lab

Első és második fokozat

1. fokozat átmérő:1,2 méter
Hajtómű:9x Rutherford
Tolóerő:225 kN összesen
(egyenként 25 kN)
Hajtóanyag:RP-1/LOX
Újrafelhasználható?Igen
2. fokozat átmérő:1,2 méter
Hajtómű:1x vákuum optimalizált Rutherford
Tolóerő:26 kN
Hajtóanyag:RP-1/LOX
Újrafelhasználható?Nem
Electron rakéta fokozatainak ábrája
A hajtóművek mérete nem méretarányos
a rakétával
Hasznos teher alacsony Föld
körüli pályára (LEO):
Eredeti: 225 kg
Fejlesztett: 300 kg
Hasznos teher alacsony
napszinkron pályára (SSO):
Eredeti: 150 kg
Fejlesztett: 200 kg

Az Electron története
Az Electron a Rocket Lab második rakétája az Ātea-1 szuborbitális hordozó után. Az Ātea-1 2 kg hasznos terhet tudott 120 km magasba vinni. Magát a céget 2006-ban alapította Peter Beck, több új-zélandi befektő pénzügyi támogatásával. 2009. novemberében az Ātea-1 egy sikeres szuborbitális repülésen átlépte a Kármán-vonalat (100 km), így a Rocket Lab lett az első magáncég a déli féltekén amely sikeresen elérte a világűrt. A rakétát a Great Mercury Islands szigetcsoport egyik magánkézben lévő részéről indították.
2010-ben az amerikai kormány Operationally Responsive Space Office irodája szerződést kötött a Rocket Labbel egy kis teherbírású rakéta kifejlesztésével kapcsolatban.

2013-ban a Rocket Lab bejegyeztette magát az Egyesült Államokban, és az adminisztrációs központját a kaliforniai Huntington Beachbe helyezte át. Így hivatalosan is egy amerikai űripari vállalat lett, ezzel megnyitva a lehetőséget a katonai indításokra.
Az Electron fejlesztését ugyanebben az évben kezdték el, céljuk egy kis terhet orbitális pályára állító “minirakéta” megépítése volt. Ez a terv magában foglalta a Rutherford hajtómű kifejlesztését, melyet az új-zélandi születésű fizikusról, Ernest Rutherfordról neveztek el. Érdekessége, hogy elektromos szivattyúval rendelkezik a hajtómű, amit kefe nélküli egyenáramú motorok és lítium-polimer akkumulárok hajtanak meg, mellőzve a szokásos gázgenerátort. A hajtómű komponenseit vákuumos 3D nyomtatással készítik. 2015-ben jelentették be az Electron fejlesztését, még ennek az évnek a végén a kaptak egy Venture Class Launch Services megbízást a NASA-tól.

A Rutherford hajtómű működési elvének összehasonlítás egy másik rendszerrel

Az első és második fokozat RP-1 és LOX tartályai szénkompozit anyagból készülnek. Érdemes megjegyezni, hogy csak az adminisztratív része költözött a cégnek az Egyesült Államokba, ugyanis a kutatás-fejlesztési és gyártási részleg Aucklandben maradt. 2016. végére elkészült a Mahia-félszigeten a Launch Complex-1 indítókomplexum is, ahonnan az eddigi összes Electron startolt. Ebben az évben lett a Rutherford repülésre engedélyezve, több mint 200 hajtóműteszt után. Peter Beck egy interjúban mondta el, hogy a fejlesztés során összesen három hajtóművet robbantottak fel, és ez azóta így is maradt. A második fokozati Rutherford Vacuum 2016. decemberében kapta meg a repülésre való engedélyt.

A Mahia-félsziget egy Electron rakétáról nézve

2017. szeptemberében készültek az első indításra, márciusban a rakétát már leszállították Mahiára. Ekkor jelentették be hogy egy újabb tőkecsomaggal 150 millió dollárt sikerült szerezniük a befektetőktől.
2017. május 25-e egy mozgalmas nap volt az összes Rocket Lab alkalmazott számára, ugyanis elérkezett az első tesztindítás napja. Magyar idő szerint reggel 6:20-kor elemelkedett az első Electron az LC-1 indítóállásáról, a küldetés az “It’s a Test” nevet viselte. Az első fokozat jól működött, sikeresen elvált a másodi fokozat és a vákuum Rutherford is beindult, az orrkúpok is rendben leváltak, azonban a rakéta nem érte el az első kozmikus sebességet, így nem állt Föld körüli pályára. A tervezett pálya 300×500 kilométeres volt, 83º inklinációval.
A repülés utáni elemzés szerint a második fokozattal elvesztették a kapcsolatot, ezért a Range Safety Officer elrendelte az ún. flight terminationt, ami annyit jelent hogy az Electron egy önmegsemmisítést hajtott végre (legalább ezt is letesztelték). A rakéta nem vitt magával hasznos terhet. Peter Beck elégedett volt az indítás kimenetelével, ugyanis rengeteg hasznos információt sikerült begyűjteniük.
A második Electron, a “Still Testing” misszió 2018. január 21-én startolt el. A Rocket Lab ekkor lépett az orbitális indítást végrehajtani képes cégek klubjába, ugyanis az Electron sikeresen pályára állította a Planet Labs Dove, és a Spire Global Lemur CubeSatokat. A harmadik utasa a rakétának a Rocket Lab Humanity Star-ja volt, ami egy fényes felületű “diszkógömb”, arra tervezve hogy flereket csináljon az éjszakai égbolton. Egyben ez volt Új-Zéland első műholdja is. A Humanity Star két hónappal később belépett a Föld légkörébe és elégett.

“Still testing” Indítás

2019-ben vásárolta meg a Rocket Lab a “Rosie the Robot” névre keresztelt gépet, mely 400 óráról 12 órára csökkentette a szénkompozit egységek gyártási idejét. Szintén ekkor megnövelték a 3D nyomtatók számát, így gyorsabban tudják a hajtóműveket is gyártani (egy hajtóművet 24 óra előállítani).
A Rocket Lab 2018-ban kezdte el az újrafelhasználható első fokozat kifejlesztését, pedig a cég azt megelőző állításai szerint ilyen sosem volt a terveikben. 2019. augusztusában tették nyilvánossá az ezzel kapcsolatos terveiket, ami szerint egy ejtőernyő (parafoil) lelassítaná a visszatérő fokozatot, melyet aztán egy helikopter kapna el.
2019-ben tesztelték a légkörbe való visszatérést – a 10. Electron küldetésen túlélte az Electron a visszatérést és irányítottan az óceánba zuhant, azonban a begyűjtése nem volt tervben.
Peter Beck szerint a legnehezebb részét a tervnek teljesítette az Electron, ugyanis nem volt biztos hogy egyben marad visszatérés közben. A Rocket Lab mérnökei megerősítették az Electron hajtóműházát illetve a fokozat alsó részét, és ennek köszönhetően élte túl a légköri belépést.
2019. decemberében befejeződött a Rocket Lab második startállásának, az LC-2 építése Virginiában. A Mid-Atlantic Regional Spaceport lett ennek a komplexumnak az otthona, ahonnan az Antares rakétákat szokták indítani a Cygnus teherűrhajókkal. Egy harmadik indítóállás építése jelenleg is zajlik a meglévő új-zélandi starthely mellett (LC-1B).
2020. márciusában a Rocket Lab bejelentette hogy felvásárolta a kanadai Sinclair Interplanetary műholdfejlesztő céget. A Sinclair által kifejlesztett technológiákat tervezik használni a Photon fokozatokon.

Everyday Astronaut (Tim Dodd) beszélgetése Peter Beckkel az Electron újrafelhasználásáról

Kick Stage, Photon és Photon Interplanetary
A Rocket Lab Kick Stage kisműholdak precíz pályára állítására lett tervezve. Egy Curie hajtóművel van felszerelve (Marie Curie lengyel fizikusról kapta a nevét), ami általában a pálya cirkularizálására van felhasználva. Gázdinamikai fúvókákat használ a pontos irányba állításhoz, így minden műhold más-más, hajszálpontos pályára tud állni az igényeiknek megfelelően, minimalizálva a kibocsátott műholdak összeütközésének a kockázatát. Miután az összes műholdtól megvált a Kick Stage, lelassítja magát és elég a légkörben (ahogy a 2. fokozat), így egy Electron indításkor semmilyen űrszemét nem keletkezik.

Jól látható a Kick Stage leválás után (“As The Crow Flies” küldetés)

Photon (magyarul: foton, fény elemi részecskéje): “Egy elektron által pályára állított részecskecsomag”
A Photon nagyon hasonlít a Kick Stage-hez, felépítése szinte ugyanaz. Fejlesztették a navigációs és kommunikációs rendszereket, illetve napelemekkel látták el a hosszabb küldetések ellátására. 2 verziója van: egykomponensű illetve kétkomponensű üzemanyanyagot használó Photon. Ez is szintén a Curie hajtóművel van felszerelve. A kisebb teljesítmény igényű küldetéseknél az egykomponensű Photont fogják használni, míg a nehezebb műholdak, vagy magasabb pályára induló küldetéseknél már a hipergolikus Curie-vel ellátott fokozatot. Amint szolgálatba áll a Photon, a Kick Stage-t már nem fogják használni (ugyanazokat a feladatokat tölti be csak hatékonyabban). 200 kilogrammnyi hasznos tömeget tud mozgatni alacsony Föld körüli pályán.
A Photon Interplanetary-ról (bolygóközi, lunáris küldetésekre tervezett Photon) egyelőre nem sokat tudni. Egy hyperCurie hajtóművel lesz ellátva, mélyűri küldetések végrehajtására is alkalmas lesz. Ez akár 40 kilogrammot is el tud juttatni a Holdra, 20-30 kilogrammot a Vénuszra.

Jobb oldalt a Photon, bal oldalt pedig a 2. fokozat
Photon Interplanetary a NASA Capstone küldetésével a Hold felé tartva

Több mint tíz megbízással rendelkezik a Rocket Lab, és még sok-sok start lesz ezek után is. Izgalmas évek elé nézünk és az ilyen cégeknek köszönhetően sok embert inspirálnak a mindennapjaikban, a fiatalokat tanulmányaikban és újra felkeltik az érdeklődést az űrkutatás és az űrhajózás iránt. Mi is ebből a célből csináljuk a blogot, hogy minél több emberhez eljuthassanak ezek a nagyszerű projektek és küldetések!

Szólj hozzá!