Ngày 22/12, một sự kiện đã diễn ra có thể đi vào lịch sử du hành vũ trụ thế giới. Công ty SpaceX của Mỹ đã tiến hành một vụ phóng thành công khác của phương tiện phóng Falcon 9 với trọng tải dưới dạng một số tàu vũ trụ, sau đó chặng đầu tiên của nó quay trở lại trái đất và hạ cánh thường xuyên. Do đó, lần đầu tiên trong lịch sử của chương trình Falcon, người ta không chỉ có thể đưa một trọng tải lên quỹ đạo mà còn có thể hạ cánh thành công giai đoạn đầu tiên của một phương tiện phóng. Dự kiến trong tương lai điều này sẽ giảm đáng kể chi phí phóng hàng hóa lên quỹ đạo và từ đó mang lại một cuộc cách mạng thực sự trong lĩnh vực vũ trụ.
Vụ phóng tên lửa Falcon 9, sửa đổi v1.2, diễn ra vào ngày 22 tháng 12 lúc 01:29 GMT từ bệ phóng SLC-40 của sân bay vũ trụ Cape Canaveral. Tên lửa mang theo 11 vệ tinh thuộc dòng Orbcomm-G2. Theo báo cáo, vụ phóng diễn ra ở chế độ bình thường. Giai đoạn đầu tiên đưa tên lửa lên độ cao định trước, sau đó nó tách ra và quay trở lại vị trí tương ứng của vũ trụ. Giai đoạn thứ hai sau đó đưa trọng tải lên quỹ đạo có độ cao 620x640 km. Cần lưu ý rằng việc phóng thành công tên lửa Falcon 9 có tải trọng, kể cả ở dạng mô phỏng, đã được thực hiện từ năm 2010, nhưng đây là lần đầu tiên người ta có thể thực hiện một chuyến bay theo một chương trình đầy đủ đáp ứng các yêu cầu ban đầu của dự án. Mục đích chính của vụ phóng là đưa giai đoạn đầu trở lại mặt đất, sau đó nó dự kiến được sử dụng để chế tạo một phương tiện phóng mới.
140 giây sau khi phóng, giai đoạn đầu nâng tên lửa tàu sân bay lên độ cao khoảng 72 km, đồng thời tốc độ bay đạt 6000 km / h. Sau đó, các động cơ ở giai đoạn đầu bị tắt và ngắt kết nối với các đơn vị tên lửa còn lại. Vào phút thứ tư của chuyến bay, khẩu lệnh chuyển sang phần bắt đầu cơ động trước khi quay trở lại mặt đất. Ba động cơ cung cấp một giai đoạn chuyển sang quỹ đạo mong muốn. Vào phút thứ chín của chuyến bay, giai đoạn bắt đầu đi vào các lớp dày đặc của khí quyển, sau đó bắt đầu phanh với sự hỗ trợ của động cơ. Ngay trước khi hạ cánh, động cơ khởi động trở lại ở chế độ phanh, trong khi các thanh đỡ hạ cánh được nhả ra. Sau 9 phút 44 giây sau khi phóng, chặng đầu tiên xe phóng đã hạ cánh thành công xuống bệ hạ cánh số 1 của sân bay vũ trụ tại Mũi Canaveral.
Chuẩn bị trước khi phóng xe phóng Falcon 9 v1.2, ngày 21 tháng 12
Xin nhắc lại rằng phương tiện phóng Falcon 9 v1.2 là bản sửa đổi mới nhất của gia đình, khác với những người tiền nhiệm của nó ở một số cải tiến. Mục tiêu chính của dự án là đảm bảo quay trở lại của giai đoạn đầu đã sử dụng khi phóng tải trọng vào bất kỳ quỹ đạo nào. Những thay đổi ảnh hưởng đến thiết kế và dung tích của thùng nhiên liệu, các yếu tố sức mạnh của giai đoạn đầu được tăng cường, v.v. Sự gia tăng hiệu suất đã dẫn đến sự gia tăng về kích thước và trọng lượng của tên lửa. Khối lượng phóng của nó tăng lên 541,3 tấn, và chiều dài của nó tăng lên 70 m. Khối lượng trọng tải được giữ nguyên.
Cải tiến quan trọng nhất của dự án Tập 1,2 là việc sử dụng động cơ Merlin 1D hiện đại hóa, khác với động cơ tiền nhiệm của chúng với lực đẩy tăng lên. Đáng chú ý là phiên bản động cơ này phát huy hết lực đẩy mà thiết kế cho phép. Trong trường hợp của các động cơ trước đó, có một giới hạn lực đẩy có chủ ý. Trong cấu hình mới, chín động cơ cấp một cung cấp lực đẩy 6806 kN ở mực nước biển, trong khi một động cơ cấp hai duy nhất cung cấp lực đẩy khoảng 930 kN. Bằng cách thay đổi lực đẩy, thời gian hoạt động của động cơ giai đoạn một giảm xuống còn 162 s, thời gian hoạt động tối đa của động cơ giai đoạn hai là 397 s.
Trong những năm qua, SpaceX đã nghiên cứu các thuật toán quay trở lại và hạ cánh ở giai đoạn đầu. Ban đầu, các cuộc đổ bộ mô phỏng trên mặt nước được thực hiện, sau đó có thể bắt đầu các cuộc thử nghiệm chính thức với việc hạ cánh trên các bãi đất liền hoặc tàu biển đặc biệt. Một số vụ phóng cho phép đưa trọng tải lên quỹ đạo đã không kết thúc bằng việc hạ cánh thành công: giai đoạn đầu của các phương tiện phóng thường xuyên bị hư hỏng hoặc phá hủy. Chỉ đến ngày 22 tháng 12 năm 2015, nó mới có thể thực hiện phanh, hạ độ cao và hạ cánh mà không gặp bất kỳ sự cố nào. Giai đoạn chạy lại đã hoàn thành thành công tất cả các thao tác cần thiết và hạ cánh nhẹ nhàng tại địa điểm được giao.
Công ty phát triển tên lửa Falcon 9 rất vui mừng với thành công của nó. Việc khởi động gần đây đã kết thúc với việc hoàn thành xuất sắc tất cả các nhiệm vụ đặt ra và xác nhận khả năng cơ bản của việc thực hiện các kế hoạch hiện có. SpaceX dự định không chỉ tạo ra một dự án mà còn bắt đầu vận hành toàn bộ một phương tiện phóng mới. Cách đây khá lâu, các chuyên gia của công ty phát triển đã nói về những ưu điểm của kiến trúc tên lửa được đề xuất và những ưu điểm của giai đoạn đầu có thể phục hồi. Bằng cách quay trở lại mặt đất giai đoạn đầu, được trang bị 9 động cơ khá phức tạp và đắt tiền của gia đình Merlin, nó được lên kế hoạch để giảm đáng kể chi phí phóng tên lửa và do đó giảm chi phí vận chuyển hàng hóa lên quỹ đạo.
SpaceX hiện đang nghiên cứu giai đoạn đầu tiên được phục hồi. Kết quả của nghiên cứu này phải là một đánh giá về hoạt động của các thiết bị và xác định khả năng tái sử dụng chúng. Do đó, cần phải thực hiện một lần phóng khác, điều này sẽ giúp chứng minh khả năng sử dụng lại một giai đoạn đã bay. Thời gian chính xác của việc khởi chạy lại vẫn chưa được xác định. Vụ phóng tiếp theo của tên lửa Falcon 9 được lên kế hoạch vào tháng Giêng năm sau, nhưng liệu nó có sử dụng giai đoạn đầu đã được thử nghiệm hay không thì vẫn chưa rõ.
Công ty phát triển tuyên bố rằng việc sử dụng các giai đoạn đầu có thể tái sử dụng sẽ giúp giảm đáng kể chi phí khởi động. Khả năng hoạt động như vậy vẫn chưa được xác nhận bằng các cuộc thử nghiệm, nhưng các tác giả của dự án rất lạc quan về tương lai. Hơn nữa, lịch trình phóng gần đúng của tên lửa Falcon 9 với một hoặc một trọng tải khác đã được xác định trong vài năm tới. Đồng thời với các đợt khởi động thực tế, nhiều nghiên cứu khác nhau sẽ được thực hiện nhằm đạt được các mục tiêu đã đề ra.
Phóng tên lửa, ngày 22 tháng 12 (ngày 21 tháng 12 theo giờ địa phương)
Như bạn có thể thấy, vẫn còn lâu mới bắt đầu hoạt động chính thức của các phương tiện phóng với các giai đoạn đầu tiên có thể tái sử dụng. Tuy nhiên, bước thực sự đầu tiên để đạt được mục tiêu này đã được thực hiện. Rất khó để nói toàn bộ quá trình làm chủ công nghệ mới sẽ mất bao lâu. Có thể, kết quả thực sự sẽ đạt được vào cuối thập kỷ này. Do đó, trong tương lai rất gần, một cuộc cách mạng thực sự có thể diễn ra trong lĩnh vực du hành vũ trụ.
Phương tiện phóng Falcon 9 v1.2 cho đến nay mới chỉ giải quyết được một phần nhiệm vụ: chỉ hoàn thành một lần phóng thành công với việc quay trở lại và hạ cánh bình thường của giai đoạn đầu. Tuy nhiên, với tốc độ phát triển và thực hiện dự án, cần phải đưa ra các dự báo cho tương lai và cố gắng dự đoán kết quả của sự xuất hiện của một hệ thống tên lửa có thể tái sử dụng đầy đủ chức năng sẽ mang lại cho du học vũ trụ thế giới. Có thể cho rằng việc hoàn thành dự án Falcon 9 cũng có thể ảnh hưởng đến chương trình vũ trụ của Nga, một trong những chương trình hàng đầu trên thế giới.
Ở cấu hình hiện tại, xe phóng Falcon 9 có khả năng phóng vật nặng lên tới 13, 15 tấn vào quỹ đạo tham chiếu thấp, đối với quỹ đạo chuyển địa, thông số này là 4,85 tấn. Như vậy, xét về thông số cơ bản, các phương tiện phóng mới nhất của nước ngoài không thua kém các phương tiện hiện có của Nga, các hệ thống cùng loại hoặc thậm chí vượt trội hơn chúng. Với việc giảm chi phí phóng như đã hứa, dự án Falcon 9 có thể gây ra mối đe dọa cho tương lai của họ tên lửa Soyuz-2 và các phiên bản hạng nhẹ của Angara.
Do đó, trong tương lai gần, các phương tiện phóng chính của Nga, bao gồm cả những phương tiện mới nhất, sẽ có thể duy trì vị trí của mình trên thị trường phóng tàu vũ trụ vào quỹ đạo với các thông số khác nhau. Trong trường hợp có viễn cảnh xa hơn, tình hình có thể tệ hơn. Với những đặc điểm hiện có và khả năng giảm chi phí phóng, tên lửa Falcon 9 trong các phiên bản hiện tại hoặc mới đều có thể giành lại một thị phần nhất định, đẩy lùi các đối thủ Nga và nước ngoài. Rất có thể ở một giai đoạn nào đó, khối lượng phóng tên lửa như vậy sẽ chỉ bị giới hạn bởi khả năng sản xuất của công ty phát triển.
Tuy nhiên, các nhà du hành vũ trụ Nga có khả năng duy trì một số lĩnh vực thị trường đã phát triển, cũng như tăng cường sự hiện diện của mình trong các lĩnh vực đó. Hiện nước ta có tàu sân bay hạng nặng "Proton-M", có khả năng chuyển tải tới 23 tấn hàng cho LEO và khoảng 6, 75 tấn cho GPO. Ngoài ra, một dự án mới "Angara-A5" đang được phát triển. Một tên lửa đầy hứa hẹn sẽ có thể nâng ít nhất 24 tấn lên quỹ đạo tham chiếu thấp và 5,4 tấn lên quỹ đạo chuyển địa - tối đa 12 tấn.
SpaceX, song song với công việc chế tạo phương tiện phóng Falcon 9 hạng trung, đang thiết kế một hệ thống Falcon Heavy với hiệu suất tăng lên. Có ý kiến cho rằng tên lửa này sẽ có thể đưa khoảng 53 tấn hàng hóa lên quỹ đạo tham chiếu thấp và lên tới 21,2 tấn đối với quỹ đạo chuyển địa lý. Sự phát triển của dự án Falcon Heavy được công bố vào năm 2011, và lần phóng đầu tiên ban đầu được lên kế hoạch vào ngày 13. Trong tương lai, thời điểm ra mắt lần đầu tiên cũng như chi phí đã nhiều lần được điều chỉnh. Hiện tại, đợt ra mắt đầu tiên dự kiến vào tháng 5 năm 2016. Việc phóng khối lượng 6, 4 tấn vào quỹ đạo chuyển giao địa lý ước tính khoảng 90 triệu đô la Mỹ.
Trong dự án về một tên lửa hạng nặng, nó được cho là sử dụng những phát triển trên Falcon 9, cụ thể là, các phần tử cấu trúc quay trở lại mặt đất. Do đó, người ta đề xuất giảm chi phí phóng và đưa các loại hàng hóa khác nhau vào những quỹ đạo nhất định.
Trong khuôn khổ dự án Falcon Heavy, người ta đã lên kế hoạch tạo ra một phương tiện phóng với các đặc tính cao độc đáo, nhưng cho đến nay đây mới chỉ là những dự định, không được hỗ trợ bởi các kết quả thực tế. Nguyên mẫu đầu tiên của một tên lửa đầy hứa hẹn sẽ cất cánh không sớm hơn cuối mùa xuân năm sau, sau đó sẽ mất một thời gian để tìm ra các yếu tố khác nhau của dự án. Do đó, thời điểm nhận được thực tế các đặc tính tối đa đã được công bố vẫn chưa được xác định. Hơn nữa, chúng có thể dịch chuyển sang phải đáng kể do các vấn đề ở giai đoạn này hay giai đoạn khác liên quan đến nhu cầu trả lại một số mô-đun tên lửa.
Có thể giả định rằng triển vọng tương lai của chương trình Falcon do SpaceX thực hiện trông không hoàn toàn rõ ràng mà nhìn chung là tích cực. Tên lửa tầm trung Falcon 9 hiện tại đã vận chuyển thành công hàng hóa lên quỹ đạo, mặc dù nó không thành công lắm trong việc đưa giai đoạn đầu đã sử dụng trở lại mặt đất. Trong số một số chuyến bay trong chương trình cung cấp thủ tục này, chỉ có một chuyến bay thành công. Liệu có thể lặp lại thành công này trong tương lai gần hay không vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng. Tuy nhiên, chúng ta đã có thể nói về sự xuất hiện của một phương tiện khởi động cạnh tranh mới, có thể loại bỏ các hệ thống khác và chiếm vị trí của nó trên thị trường.
Hạ cánh chặng đầu tiên sau chuyến bay
Đối với dự án Falcon Heavy, triển vọng của nó vẫn còn rất mơ hồ. Nếu các kế hoạch hiện có được thực hiện, hệ thống này thực sự có khả năng giành thị phần đáng kể và nhận đơn đặt hàng từ các cơ quan vũ trụ của các quốc gia khác. Tuy nhiên, việc phát triển dự án này vẫn chưa hoàn thành và dường như cô đang gặp phải những khó khăn nhất định. Do đó, ngày phóng của một tên lửa như vậy đã bị dịch chuyển nhiều lần, và công việc tiếp theo sẽ phức tạp cả về tính năng thiết kế của phương tiện phóng hạng nặng và các yêu cầu về việc tái sử dụng các đơn vị sau đó.
Về triển vọng của ngành công nghiệp vũ trụ trong nước dưới những thành tựu của SpaceX, tình hình trong lĩnh vực này có thể liên quan đến một số vấn đề nhất định. Một đối thủ đầy hứa hẹn đã xuất hiện trên thị trường vận chuyển hàng hóa vũ trụ, có khả năng giành được một phần đáng kể khách hàng trong lĩnh vực tàu vũ trụ hạng nhẹ và trọng lượng trung bình. Ngoài ra, đối thủ cạnh tranh này dự định có được một vị trí trong lĩnh vực nặng, nơi mà họ đang phát triển một tên lửa tương ứng.
May mắn thay cho các công ty trong và ngoài nước trong ngành vũ trụ, trong cuộc tranh giành thị trường, SpaceX sẽ phải đối đầu với nhiều đối thủ khi đối mặt với các công ty dẫn đầu thị trường được công nhận từ Nga, Mỹ và Châu Âu. Do đó, cuộc tranh giành thị trường khó có thể đơn giản, và điều này sẽ áp dụng cho cả nhóm ngành vừa và nặng. Ngoài ra, không nên quên rằng không phải tất cả các vấn đề lớn đã được giải quyết, đó là lý do tại sao chương trình Falcon vẫn chưa có được những lợi thế theo kế hoạch so với các đối thủ cạnh tranh của nó.
Tuy nhiên, bất chấp mọi nghi vấn về việc phân chia thị trường, phải thừa nhận rằng vụ phóng gần đây thực sự là một sự kiện mang tính bước ngoặt trong lịch sử du hành vũ trụ thế giới. Nó cho thấy rằng các công ty tư nhân trong ngành vũ trụ thực sự có khả năng không chỉ trong việc chế tạo thiết bị mới mà còn giải quyết một số vấn đề, đi trước các nhà lãnh đạo được công nhận trong vấn đề này, chẳng hạn như các cơ quan chính phủ và các cơ cấu khác. Vào ngày 22 tháng 12, một công ty tư nhân đã quản lý không chỉ để đưa hàng hóa vào quỹ đạo mà còn đảm bảo đưa giai đoạn đầu của phương tiện phóng trở lại bãi đáp. Mặc dù triển vọng tương lai của tên lửa và thị trường vẫn có thể là chủ đề tranh cãi, nhưng hầu như không ai có thể đồng ý với thực tế rằng một kỷ nguyên mới đang bắt đầu trong lịch sử ngành công nghiệp vũ trụ.
