Raketa Terran 1 od firmy Relativity Space se 23. března našeho času stala první 3D tištěnou raketou, která vyrazila vstříc oběžné dráze. Kvůli závadě na druhém stupni však oběžné dráhy nedosáhla a to mimo jiné znamená, že stále čekáme na první raketu spalující metan, která dosáhne oběžné dráhy. 12. dubna firma představila první bližší informace o neúspěšném letu pojmenovaném Good Luck, Have Fun a také se podělila o plány týkající se dalšího vývoje. Aktuálně se zdá, že by se pozornost společnosti měla zaměřit na novou raketu pojmenovanou Terran-R.

V první části tohoto článku najdete překlad devítistránkového dokumentu, ve kterém firma Relativity Space představila aktuální poznatky, které jim první let Terranu 1 přinesl.

Design, vývoj, produkce, zkoušky a start Terranu-1 potvrdily hlavní myšlenku, na které stojí obchodní model Relativity Space: 3D tištěné rakety jsou strukturálně funkční a schopné odolat maximálnímu namáhání během letu. Cesta ke startu Terranu-1 demonstrovala naši schopnost navrhnout, analyzovat, vyvinout, dokončit certifikaci, projít certifikačními programy a nakonec i vypustil orbitální 3D tištěnou raketu. Zkušenosti, poznatky a data nasbíraná během tohoto programu jsou důležitým krokem vstříc vývoji naší velké znovupoužitelné rakety, Terranu-R.

Hlavní milníky dosažené 22. března 2023

• Terran 1 se stal celkově první 3D tištěnou raketou, která kdy odstartovala.
• Poprvé se v praxi potvrdilo, že 3D tištěná raketa je strukturálně dostatečně odolná v rámci stanovených letových parametrů včetně fáze největšího dynamického namáhání při Max-Q.
• Terran 1 dosáhl kosmického prostoru, protože překonal Kármánovu hranici ve výšce 100 kilometrů. Stal se tak první „západní“ raketou na metan, která dosáhla kosmického prostoru.
• První stupeň podle dostupných dat pracoval správně. Druhý stupeň by dosáhl oběžné dráhy, pokud by pracoval správně.
• Nasbíraná nedocenitelná telemetrie z tisíců datových kanálů na prvním i druhém stupni ze všech fází letu (včetně vstupu 2. stupně do atmosféry) bude využita k ukotvení dosavadních odhadů a podpoří následné modely pro návrh naší velké znovupoužitlené rakety, Terranu-R.
• Poznatky z těchto letových dat zlepší a urychlí budoucí návrhové, testovací i startovní fáze dalších produktů. Jde třeba o chování raket na zkapalněný metan, tepelné podmínky, navigační a řídící algoritmy, aerodynamiku, strukturální dynamiku, vibroakustiku a moha dalších.

Předstartovní operace 22. března

• Demonstrovali jsme hlavní činnosti spojení s pozemním vybavením i procesem startu, pohonné látky i další komodity byly naplněny do rakety a mířili jsme ke startu v T+0 ve 22:00 východního času.
• Odpočet byl zastaven kvůli výškovému větru, který překračoval limitní hodnoty, což jsme aktivně sledovali meteorologickými balóny, ale také kvůli několika lodím, které vpluly do uzavřené oblasti.

Devět motorů Aeon 1 při startu rakety Terran 1
Zdroj: Relativity Space

Vzlet a chování 1. stupně

• V čase T-70 sekund začaly pozemní systémy i systémy v raketě dokončovat automatické kontroly a konfiguraci pro start.
• Našich devět 3DF tištěných metaloxových regenerativně chlazených motorů Aeon 1 se zažehlo několik sekund před okamžikem T-0 a na plný celkový tah 94 tun naběhlo nominálním procesem před uvolněním rakety v čase T-0.
• V čase T-0 byla raketa uvolněna a její odlet byl úspěšný. Tento proces vyžadoval přesné načasování otevření hydraulických svorek, přídržných podpěr i pohyb podpůrné konstrukce. Naší firmou vyvinuté rychlospojky přívodního palivového potrubí se podle plánu rozpojily a raketa během vzestupu opustila rampu.
• Data naznačují nominální chování 3D tištěných struktur v průběhu celé mise, což je ve shodě s předkvalifikačními strukturálními testy provedenými na pozemních střediscích při testech Terranu 1.
• Metanové a kyslíkové autogenní tlakovací systémy udržovaly v nádržích požadovaný tlak po celou dobu práce prvního stupně.
• Stroj demonstroval mimořádné vlastnosti při vzestupné fázi během Max-Q a prokázal skvělé chování řídících a navigačních systémů při vzletu i celé práci prvního stupně a poradil si i se silným výškovým větrem v blízkosti Max-Q.
• Po vypnutí motoru na prvním stupni v čase T+163 sekund při rychlosti zhruba 7450 km/h se podle očekávání aktivoval náš vlastní oddělovací systém, který provedl separaci prvního a druhého stupně.

Anomálie 2. stupně a její dopady

• Po separaci v čase T+163 sekund byl v čase T+166 sekund vydán příkaz k aktivaci ventilů zážehového systému na druhém stupni, přičemž chování zapalovače se zdá nominální.
• Přibližně 168 sekund po startu se telemetrie z motoru Aeon Vac začala odchylovat od očekávání a motor nedosáhl plného tahu. Stále probíhá vyšetřování a zde jsou předběžné poznatky o příčinách.
  • Když byl vydán příkaz k otevření hlavních ventilů, bylo jejich otevření pomalejší, než se očekávalo. To ovlivnilo tlak v systému a také načasování okamžiku, kdy se při náběhové sekvenci dostalo palivo do spalovací komory a plynového generátoru.
  • Když došlo k roztočení turbín, začalo palivové čerpadlo podle očekávání generovat tlak. Ovšem to nebyl případ kyslíkového čerpadla, což také ovlivnilo tlak a načasování okamžiku, kdy se při náběhové sekvenci dostalo palivo do spalovací komory a plynového generátoru. Data z kyslíkového čerpadla jsou v souladu s případem bubliny odpařeného kyslíku, která se objevila v přívodu k čerpadlu.
  • Vzhledem k hodnotám tlaku a načasování přesunu pohonných látek nedošlo k zážehu v plynovém generátoru a motor tak nenaběhl na plný výkon.
• Ačkoliv motor nedosáhl plného tahu, bylo demonstrováno efektivní vektorování tahu pomocí naklánění motoru i s využitím reakčních trysek.
• V čase T+191 sekund dosáhl druhý stupeň kosmického prostoru, když překonal Kármánovu hranici ve výšce 100 kilometrů. Nabírání výšky pokračovalo až do 135 kilometrů.
• Když zhruba v čase T+170 sekund nedošlo k zážehu druhého stupně, byl vyhlášen mimořádný stav. Řídící středisko vyslalo v čase T+415 sekund pokyn k autodestrukci, který splnil svůj úkol podle stanovených předpisů. První stupeň dopadl do vyhrazené oblasti, kde skončil i stupeň druhý. Nedošlo k žádnému zranění, nebyla ohrožena bezpečnost veřejnosti a nejsou hlášeny ani škody na majetku.

Reakce a vyšetřování

• Firma Relativity Space vytvořila krátce po nehodě interní vyšetřovací tým, který se začal pravidelně scházet a zapojil se do analýz dat. Za dohledu úřadu FAA byly postupně zužovány okruhy původních příčin.
• I vzhledem ke vztahům s externími účastníky (včetně FAA) firma relativity Space plánuje vydání zevrubné oficiální zprávy o výsledcích vyšetřování. Zpráva shrne klíčové poznatky o selhání, které postihlo motor Aeon Vac, ale i další související informace.

Dodatečné poznatky z programu Terranu 1

• Exemplář motoru Aeon Vac použitý na druhém stupni při misi Good Luck, Have Fun před startem úspěšně prošel třemi kompletními statickými zážehy typu MDC (Mission Duty Cycle), které trvají tak dlouho, jako při skutečném letu. Ve dvou případech šlo o test samotného motoru, jednou pak byl motor připojen k druhému stupni při předletové kvalifikační demonstraci.
• Celkově motory Aeon 1 během celého programu nasbíraly více než 10 900 sekund (lehce přes 3 hodiny) celkového chodu během 190 statických zážehů.
• Program Terran 1 umožnil firmě demonstrovat její schopnost vyvinout kvalitní testovací i startovní programy. S využitím sofistikovaného vývojového přístupu Terran 1 prokázal schopnost firmy simultánně vyvíjet inovativní technologie a zároveň plánovat a provádět vývoj, testy a povoz spojené s nosnou raketou o komplexnosti, která je srovnatelná s většími raketami. Firma prokázala kvality vlastní infrastruktury a postupů během robustní testovací kampaně. Tím, že si firma záměrně zvolila ambicióznější a pokročilejší přístup už na začátku své existence, získala zkušenosti potřebné pro raketu Terran-R.
• Zpřesnili jsme své schopnosti vyvinout a otestovat hranice možného s využitím aditivních výrobních metod. Během vývoje rakety Terran 1 firma Relativity Space vytvořila čtyři generace kovových 3D tiskáren Stargate, přičemž jejich první tři generace vytvořily značnou část struktur pro Terran 1 na misi Good Luck, Have Fun.
• Prokázali jsme klíčové schopnosti, které využijeme při návrhu znovupoužitelného stroje. Hlavní části rakety Terran 1 včetně motorů a nádrží byly navrženy, kvalifikovány a zkontrolovány při desítkách cyklů, které obnášel kompletní testovací program. Všechny tyto díly byly významně namáhány a přesto úspěšně přečkaly celou očekávanou službu. Náš inovativní přístup k výrobě vyžadoval, abychom vytvořili příslušné inspekční standardy a analýzy k určení servisní životnosti a sledování skutečného strukturálního stavu po celou dobu fungování.

Pohled vpřed

• S využitím setrvačnosti z vývoje a letu Teranu 1 nyní firma Relativity Space přesouvá svou pozornost na návrh, vývoj a výrobu své rakety nové generace, Terranu-R – znovupoužitelné rakety na hranici středně silných až silných nosičů, která má naplnit požadavky zákazníků.

Terran-R ve srovnání s Timem Ellisem, šéfem Relativity Space.
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

Tolik tedy oficiální zpráva od firmy Relativity Space, která kulantně říká, že mise Good Luck, Have Fun byla prvním a také posledním startem Terranu-1. Jen pár desítek minut po zveřejnění tweetů s výše uvedenou zprávou se na Twitteru firmy objevilo několik novinek, které se týkají zmíněné rakety Terran-R. Zatímco některé informace už byly známy dříve, jiné jsou nové, případně aktualizované. Půjde o dvoustupňový nosič o výšce 82 metrů a průměru 5,4 metru. V aerodynamickém krytu o průměru 5 metrů budou moci být náklady mířící na různé dráhy – od LEO, přes MEO, GEO až po únikové dráhy. Nosnost na LEO (bez upřesnění) s přistáním prvního stupně v dráze letu má činit 23 500 kg. Při letu na dráhu přechodovou ke dráze geostacionární (GTO) s přistáním prvního stupně v dráze letu má nosnost činit 5 500 kg. Maximální nosnost na LEO bez záchrany prvního stupně by měla činit 33 500 kilogramů.

Pohon prvního stupně rakety Terran-R obstará celých 13 raketových motorů Aeon-R. Každý z nich vyvine u hladiny moře tah 117 tun, takže celkový tah prvního stupně bude činit 1 521 tun. Na druhém stupni najdeme jeden 3D tištěný motor Aeon Vac s tahem ve vakuu 126,5 tuny. Tyto motory budou vysokotlaké s otevřeným pracovním cyklem. Terran-R využije infrastrukturu po celých Spojených státech. Výroba bude probíhat v kalifornském Long Beach, testy na Stennisově středisku ve státě Mississippi, starty pak z rampy číslo 16 na floridském Mysu Canaveral. Díly se budou převážet lodí přes Panamský průplav na Stennisovo středisko k testům a na Floridu ke startu.

Motor Aeon-R.
Zdroj: https://pbs.twimg.com

Přeloženo z:
https://twitter.com/
https://twitter.com/

Zdroje obrázků:
https://i0.wp.com/spacenews.com/wp-content/uploads/2023/02/terran1-onpad.jpg
https://images.squarespace-cdn.com/…/image-asset.jpeg
https://pbs.twimg.com/media/FthRWrhWAAMdAiK?format=jpg&name=4096×4096
https://pbs.twimg.com/media/FthQ8lMXwAIStCf?format=jpg&name=large