Vehículo de lanzamiento pequeño de dos etapas, 200-300 kg a LEO
Electron es un vehículo de lanzamiento orbital de dos etapas parcialmente reutilizable desarrollado por Rocket Lab , una empresa aeroespacial estadounidense con una filial de propiedad total en Nueva Zelanda. [15] [16] Electron fue desarrollado para dar servicio al mercado de lanzamiento de satélites pequeños comerciales . [17] Sus motores Rutherford son el primer motor alimentado por bomba eléctrica que impulsa un cohete de clase orbital. [18] Electron a menudo vuela con una etapa de apoyo o con la nave espacial Photon de Rocket Lab . Aunque el cohete fue diseñado para ser prescindible , Rocket Lab ha recuperado la primera etapa dos veces y está trabajando para lograr la capacidad de reutilizar el propulsor. [19] El propulsor del Vuelo 26 (F26) ha presentado el primer intento de recuperación de captura de helicóptero.
En diciembre de 2016, Electron completó la calificación de vuelo . El primer cohete se lanzó el 25 de mayo de 2017 en un vuelo llamado "Es una prueba", [20] alcanzó el espacio pero no alcanzó la órbita debido a una falla en el equipo de comunicación en tierra. [21] [22] Durante su segundo vuelo el 21 de enero de 2018, Electron alcanzó la órbita y desplegó tres CubeSats , en una misión llamada "Still Testing". [23] El primer lanzamiento comercial de Electron, y el tercer lanzamiento en general, se produjo el 11 de noviembre de 2018, en una misión denominada "It's Business Time". [24] Desde entonces, Electron se ha lanzado con éxito 41 veces, con 4 fracasos adicionales, para un total de 45 lanzamientos.
Diseño
Electron utiliza dos etapas con el mismo diámetro (1,2 m (3 pies 11 pulgadas)) llenas con propulsor RP-1 / LOX . El cuerpo principal del cohete está construido con un material compuesto de carbono liviano . [25]
Ambas etapas utilizan el motor cohete Rutherford , el primer motor alimentado por bomba eléctrica que impulsa un cohete orbital. [18] Las bombas eléctricas funcionan con baterías de polímero de litio . La segunda etapa utiliza tres baterías que se "cambian en caliente", dos de las baterías se desechan una vez agotadas para perder masa. [26] Hay nueve motores Rutherford en la primera etapa y una versión optimizada para vacío en la segunda etapa. [27] [28] [29] Los motores de la primera etapa entregan 162 kN (36.000 lb f ) de empuje y la segunda etapa entrega 22 kN (4.900 lb f ) de empuje. Casi todas las piezas de los motores se imprimen en 3D para ahorrar tiempo y dinero en el proceso de fabricación. [18] [25]
Rocket Lab también ha desarrollado una tercera etapa opcional, conocida como "etapa de patada", diseñada para circular las órbitas de sus cargas útiles satelitales. El escenario también coloca los satélites en una órbita más precisa en menos tiempo. La etapa de patada de electrones está equipada con un único motor Curie que es capaz de realizar múltiples quemaduras, utiliza un bipropulsor "verde" no especificado y está impreso en 3D. Se utilizó por primera vez durante el segundo vuelo de Electron. [30] La plataforma de apoyo puede transportar hasta 150 kg (330 lb) de carga útil. [31]
Rocket Lab también ha desarrollado una nave espacial derivada de la etapa de patada, Photon , que está destinada a su uso en misiones lunares e interplanetarias. Photon será capaz de entregar pequeñas cargas útiles de hasta 30 kg (66 lb) a la órbita lunar. [32] [33]
El carenado de carga útil Electron tiene 2,5 m (8 pies y 2,4 pulgadas) de largo con un diámetro de 1,2 m (3 pies y 11,2 pulgadas) y una masa total de 44 kg (97 lbm).
Producción
La fabricación de los componentes compuestos de carbono de la estructura principal del vuelo ha requerido tradicionalmente 400 horas, con mucho trabajo manual en el proceso. A finales de 2019, Rocket Lab puso en línea una nueva capacidad de fabricación robótica para producir todas las piezas compuestas de un Electron en solo 12 horas. El robot fue apodado "Rosie the Robot", en honor al personaje de Los Supersónicos . El proceso puede fabricar todas las estructuras de fibra de carbono, así como realizar cortes, perforaciones y lijados para que las piezas estén listas para el ensamblaje final. El objetivo de la empresa a partir de noviembre de 2019 es reducir el ciclo general de fabricación de electrones a solo siete días. [34] [35]
La producción de motores Rutherford hace un uso extensivo de la fabricación aditiva y lo ha hecho desde los primeros vuelos de Electron. Esto permite la capacidad de escalar la producción de una manera relativamente sencilla al aumentar el número y la capacidad de las impresoras 3D. [34]
Reutilizabilidad
Fases de retorno de electrones de Rocket Lab
El 6 de agosto de 2019, Rocket Lab anunció planes de recuperación y re-vuelo para la primera etapa de Electron, aunque los planes habían comenzado internamente desde finales de 2018. [36] Electron no fue diseñado originalmente para ser un vehículo de lanzamiento reutilizable , ya que es un lanzamiento de pequeña elevación. vehículo , pero se siguió adelante debido a una mayor comprensión del desempeño de Electron basada en el análisis de vuelos anteriores a través de sensores en el vehículo. Además, se buscó la reutilización para satisfacer las demandas de lanzamiento. [37] [38] Para contrarrestar la disminución de la capacidad de carga útil causada por la masa agregada de hardware de recuperación, se esperan mejoras de rendimiento en Electrons. [38]
Las primeras fases de recuperación incluyeron la recopilación de datos y la supervivencia al reingreso atmosférico, también conocido como "El Muro". [36] [39] La siguiente fase requerirá un despliegue exitoso de un desacelerador aerodinámico o ballute para frenar el propulsor seguido del despliegue de un parafoil concluido con un aterrizaje en el océano. Después de un aterrizaje exitoso en el océano, el escenario se trasladaría a un barco para su remodelación y vuelo. [40] Rocket Lab no ha publicado información sobre el desacelerador aerodinámico que sería necesario para frenar el propulsor después de su reentrada en la atmósfera. [37] Las últimas fases de la reutilización de electrones implicarían el uso de un parafoil y la recuperación en el aire mediante un helicóptero. Después de una recuperación exitosa en el aire, el helicóptero llevaría el Electron a un barco que llevaría el escenario al sitio de lanzamiento para su remodelación y lanzamiento. [36] [41] Más tarde, Rocket Lab abandonó el plan de subir al escenario con un helicóptero y, en su lugar, utilizará el aterrizaje en el océano. Un motor Rutherford recuperado pasó cinco pruebas de fuego en caliente de duración completa y se declara listo para volar nuevamente. [42] La misión número 40 Electron de Rocket Lab reutilizó con éxito un motor Rutherford reacondicionado de un vuelo anterior. [43] [44]
Decelerador aerotérmico
Rocket Lab, mientras investigaba la reutilización, decidió que no buscarán recuperación propulsora como SpaceX . En su lugar, utilizarán la atmósfera para frenar el propulsor en lo que se conoce como tecnología de "desacelerador aerotérmico". Los métodos exactos utilizados son patentados, pero pueden incluir mantener la orientación adecuada al reingresar a la atmósfera y otras tecnologías. [39] [45]
Historial de modificaciones del vehículo
El Electron inicialmente tenía una capacidad de carga útil de 150 a 225 kg (331 a 496 lb) en una órbita heliosincrónica de 500 km (310 mi) . [8] [46]
En busca de la reutilización, Rocket Lab ha realizado cambios en Electron. Los vuelos 6 y 7 ("Eso es un cactus de aspecto divertido" y "Haz que llueva") tenían instrumentos en la primera etapa necesarios para recopilar datos que ayudaran con el programa de vuelo. El vuelo 8 ("Look Ma No Hands") tenía Brutus, un instrumento que recopiló datos de la primera etapa para estudiar la reentrada y fue diseñado para poder sobrevivir a un amerizaje en el océano. [36] [40]
El vuelo 10 ("Quedarse sin dedos") tuvo una actualización de bloque en la primera etapa del Electron para permitir el primer reingreso guiado del propulsor de la primera etapa. Las actualizaciones incluyeron hardware adicional para orientación y navegación; ordenadores de vuelo a bordo; y telemetría de banda S para recopilar y transmitir en vivo los datos recopilados durante el reingreso. La primera etapa también contaba con un sistema de control de reacción (RCS) para orientar el propulsor. [47] [48] Después de la separación de la etapa, la primera etapa que usaba el nuevo hardware instalado se giró 180° para prepararse para el reingreso. A lo largo del reingreso, la etapa fue guiada a través de la atmósfera de manera que tenga la orientación y el ángulo de ataque correctos para que el escudo térmico de la base proteja el propulsor de la destrucción mediante RCS y computadoras a bordo. [39] [49] El propulsor sobrevivió con éxito a su reentrada guiada a pesar de no tener hardware de desaceleración a bordo y amerizó destructivamente en el océano a 900 km/h (250 m/s; 560 mph) como estaba planeado si la reentrada era exitosa. [39] [50] Rocket Lab no tenía planes de recuperar el escenario y, en cambio, quería demostrar la capacidad de volver a ingresar con éxito. [49] El vuelo 11 ("Birds of a Feather") demostró un éxito similar. [51] [52] No se esperan más pruebas de reentrada atmosférica similares a los vuelos 10 y 11. [53]
Tras el vuelo 11 ("Birds of a Feather"), a mediados de febrero de 2020, se realizaron pruebas a baja altitud para probar los paracaídas. En abril de 2020, Rocket Lab compartió la demostración exitosa de recuperación en el aire realizada en marzo de 2020. Un helicóptero lanzó un artículo de prueba de Electron y desplegó sus paracaídas. Un helicóptero que llevaba un brazo largo enganchó una línea de frenado del paracaídas a 1.500 m (4.900 pies), lo que demuestra una recuperación exitosa. Después de la captura, el artículo de prueba fue devuelto a tierra. [53] [54]
El vuelo 16 ("Return to Sender"), fue el primero en recuperar el propulsor de la primera etapa, con un amerizaje en el Océano Pacífico . [54] [55] El cohete también elevó treinta cargas útiles a una órbita sincrónica con el sol , incluido un simulador de masa de titanio con la forma del gnomo de jardín "Gnome Chompski" del videojuego Half-Life 2 . [56] [57]
En agosto de 2020, Rocket Lab anunció un aumento de la carga útil de Electron a 225 a 300 kg (496 a 661 lb). El aumento de la capacidad de carga útil se debió principalmente a los avances en la batería. La mayor capacidad de carga útil permite compensar la masa agregada mediante la tecnología de recuperación. Además, se podría volar más masa de carga útil en misiones interplanetarias y otras cuando se gasta Electron. [32]
carenados
Rocket Lab también anunció varios carenados personalizados, entre los que se incluyen un carenado expandido (1,2x estándar), un carenado expandido normal, un carenado extendido y un carenado de doble pila. El carenado estándar tiene un diámetro útil de 1,07 m (3,51 pies), mientras que un carenado ampliado tiene un diámetro de 1,56 m (5,12 pies). [58] [59] [60] La misión StriX-α para Synspective en diciembre de 2020 utilizó un carenado extendido. [61]
Sistemas autónomos de terminación de vuelos
Rocket Lab desarrolló su propio AFTS para lanzamientos desde Nueva Zelanda a partir de diciembre de 2019, [62] pero para el primer lanzamiento desde EE. UU. utilizaron la Unidad de Terminación de Vuelo Autónoma de la NASA. [63]
Aplicaciones
Electron está diseñado para lanzar una carga útil de 200 a 300 kg (440 a 660 lb) a una órbita heliosincrónica de 500 km (310 mi) , adecuada para CubeSats y otras cargas útiles pequeñas . [11] En octubre de 2018, Rocket Lab abrió una fábrica lo suficientemente grande como para producir más de 50 cohetes por año, según la compañía. [64] Los clientes pueden optar por encapsular su nave espacial en carenados de carga útil proporcionados por la empresa, que se pueden acoplar fácilmente al cohete poco antes del lanzamiento. [65] El precio inicial para entregar cargas útiles a la órbita es de aproximadamente 7,5 millones de dólares estadounidenses por lanzamiento, lo que ofrece el único servicio dedicado a este precio. [6] [7]
Moon Express contrató a Rocket Lab para lanzar módulos de aterrizaje lunares (se contrataron múltiples lanzamientos, algunos planeados para las operaciones de Moon Express después del GLXP) en un Electron para competir por el Premio Google Lunar X (GLXP). [66] Ninguno de los contendientes cumplió con la fecha límite del premio y el concurso se cerró sin un ganador. [67] Durante algún tiempo después del cierre de GLXP, los lanzamientos de Moon Express Electron siguieron programados, pero antes de febrero de 2020, todos los lanzamientos de Moon Express utilizando Electron fueron cancelados. [68]
Lanzamientos suborbitales
En abril de 2023, Rocket Lab anunció un vehículo derivado de electrones llamado HASTE ( Electrón de prueba suborbital del acelerador hipersónico ) capaz de entregar 700 kg en una trayectoria suborbital. Entre sus clientes se incluye Dynetics, que utiliza el cohete para lanzar vehículos de prueba en el marco del programa MACH-TB. [69] El primer lanzamiento, DYNAMO-A, se produjo el 18 de junio de 2023 desde el Complejo de Lanzamiento-2 (LP-0C) en el Puerto Espacial Regional del Atlántico Medio . [70]
El cohete se lanza desde el Complejo de Lanzamiento 1 de Rocket Lab en la Península de Māhia , Nueva Zelanda. [25] La ubicación remota y escasamente poblada de la plataforma de lanzamiento tiene como objetivo permitir una alta frecuencia de lanzamientos. [25] Tanto el cohete como la plataforma de lanzamiento fueron financiados con fondos privados, siendo la primera vez que todas las partes de una operación de lanzamiento orbital fueron administradas íntegramente por el sector privado (otras compañías privadas de vuelos espaciales alquilan instalaciones de lanzamiento a agencias gubernamentales o solo lanzan cohetes suborbitales ). [25] [46]
Se lanzó con éxito una carga útil de la Oficina Nacional de Reconocimiento (NRO) a bordo de un cohete Rocket Lab Electron desde el Complejo de Lanzamiento-1.
El Electron ha volado 45 veces desde mayo de 2017, con un total de 41 éxitos y 4 fracasos. El vuelo de prueba inicial, llamado "It's a Test", falló debido a un fallo en el equipo de comunicación en tierra, pero las misiones de seguimiento, llamadas "Still Testing", "It's Business Time" y "This One's For Pickering", entregó múltiples cargas útiles pequeñas a la órbita terrestre baja. [76] [77] En agosto de 2019, una misión llamada "Look Ma, No Hands" entregó con éxito cuatro satélites a la órbita, [78] y en octubre de 2019, la misión llamada "As the Crow Flies" se lanzó con éxito desde Māhia LC- 1 , desplegando un pequeño satélite y su etapa inicial en una órbita de estacionamiento de 400 km. [79] En julio de 2020, el decimotercer lanzamiento del cohete Electron falló con cargas útiles de clientes a bordo, el primer fracaso después del vuelo inaugural. [80] En mayo de 2021, el vigésimo lanzamiento también fracasó. [81]
Lanzamientos notables
"Still Testing", el primer lanzamiento exitoso de Electron [82]
ELaNa-19 "This One's For Pickering ", el primer lanzamiento de Electron patrocinado por la NASA [83]
NROL-151, "Birds of a Feather", el primer lanzamiento patrocinado por NRO de Electron [84]
"Return to Sender", la primera recuperación oceánica de la primera etapa de Electron [85]
"Es un pequeño Chile aquí arriba", el primer lanzamiento de Electron del Programa de Pruebas Espaciales.
CAPSTONE , el primer lanzamiento de Electron a la Luna.
Falcon 1 : sistema de lanzamiento prescindible de SpaceX
Firefly Alpha : cohete orbital operativo de dos etapas, aproximadamente 1.070 kg a LEO
Miura 5 – Cohete recuperable orbital europeo de la empresa PLD Space
Vector-R : vehículo de lanzamiento de dos etapas, carga útil de 60 kg a LEO
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enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Electron (cohete) .
Sitio web de electrones en RocketLabUSA.com
Guía del usuario de carga útil de electrones en RocketLabUSA.com
Simulación por computadora del lanzamiento de Electron en YouTube
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