Электрон (ракета-носитель)

У этого термина существуют и другие значения, см. Electron (значения).

«Электрон» (англ. Electron) — ракета-носитель сверхлёгкого класса, разработанная новозеландским подразделением американской частной аэрокосмической компании Rocket Lab.

Electron
Общие сведения
Страна	Новая Зеландия
Назначение	ракета-носитель
Разработчик	Rocket Lab
Изготовитель	Rocket Lab
Стоимость запуска	(4,9-6,6 млн долл.)
Основные характеристики
Количество ступеней	2
Длина (с ГЧ)	17 м
Диаметр	1,2 м
Стартовая масса	12 550 кг
Масса полезной нагрузки
• на НОО	250 кг
• на ССО (500 км)	150 кг
История запусков
Состояние	эксплуатируется
Места запуска	(Махия, LC-1A)
Число запусков	26
• успешных	23
• неудачных	3
Первый запуск	25 мая 2017
Последний запуск	02 мая 2022
Первая ступень
Маршевые двигатели	9 × «(Резерфорд)»
Тяга	162 кН (уровень моря) 192 кН (вакуум)
Удельный импульс	303 с
Горючее	керосин
Окислитель	жидкий кислород
Вторая ступень
Маршевый двигатель	«(Резерфорд)» (версия для вакуума)
Тяга	22 кН (вакуум)
Удельный импульс	333 с
Горючее	керосин
Окислитель	жидкий кислород
Медиафайлы на Викискладе

Предназначена для коммерческих запусков микро- и наноспутников, позволяет вывести полезную нагрузку массой до 150 кг на солнечно-синхронную орбиту высотой 500 км или до 250 кг на низкую околоземную орбиту. Стоимость запуска ракеты-носителя составляет от 4,9 до 6,6 млн долларов США. Её двигатели (Резерфорд) — первые практически используемые двигатели с электрическими насосами топлива и окислителя. Ракета эксплуатируется часто вместе с собственными разгонным блоком или платформой «Фотон». Хотя изначально ракета была одноразовой, компания работает над созданием многоразовой модификации и уже дважды смогла приводнить первую ступень в океане.

Начало эксплуатации

Квалификационные огневые тесты обеих ступеней завершены в конце 2016 года. Первый испытательный полёт (неудачный: ракета достигла космоса, но не вышла на орбиту) состоялся 25 мая 2017 года.

В свой второй полёт 21 января 2018 Электрон успешно вывел три кубсата. Первый оплаченный полёт (третий по счёту) состоялся 11 ноября 2018 г.

Начиная со второго квартала 2017 года, в компании намерены с помощью ракеты-носителя производить ежеквартальные коммерческие запуски кубсатов на солнечно-синхронную орбиту, стандартный полёт будет вмещать два 12U, четыре 6U, десять 3U и четыре 1U-кубсата с суммарной стоимостью запуска около 6,5 млн долларов.

Конструкция

Основные конструктивные элементы ракеты-носителя, несущий цилиндрический корпус и топливные баки обеих ступеней выполнены из углепластика и производятся компанией Rocket Lab на собственном заводе в Окленде, Новая Зеландия. Двигатели и авионика производятся в Калифорнии, США. Применение композиционных материалов позволило существенно снизить вес конструкции. Обе ступени ракеты-носителя используют в качестве компонентов топлива керосин (горючее) и жидкий кислород (окислитель)..

Первая ступень

Внешние видеофайлы
	Огневое испытание первой ступени

Высота ступени составляет 12,1 м, диаметр — 1,2 м, сухая масса — 950 кг. Вмещает до 9250 кг топлива.

Первая ступень оборудована девятью жидкостными ракетными двигателями «(Резерфорд)», схема расположения двигателей подобна первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 — один центральный двигатель и 8 расположенных вокруг него.

Резерфорд — двигатель собственного производства Rocket Lab, все основные детали которого создаются способом 3D-печати. Насосный агрегат приводится двумя электродвигателями, питающимися от установленных на ступени 13 литий-полимерных аккумуляторов. Используются вентильные двигатели постоянного тока, каждый из которых развивает мощность около 37 кВт при скорости вращения 40 000 оборотов в минуту, что позволяет повышать давление в топливной магистрали от 0,2—0,3 МПа до 10—20 МПа.

Тяга ступени на старте составляет 162 кН и повышается до 192 кН в вакууме. Удельный импульс — 303 с. Время работы ступени — около 155 секунд..

Управление вектором тяги осуществляется одновременным отклонением всех 9 двигателей от центральной оси.

Отстыковка ступени производится с помощью пневматических механизмов, приводимых в действие с помощью сжатого гелия, который используется также для наддува баков.

Возвращение первой ступени

Внешние видеофайлы
	Презентация

Схема возвращения первой ступени с помощью вертолёта

Компания работает над многоразовой моделью Электрона с 2018 года, и впервые объявила о своих планах 6 августа 2019. Как небольшое и недорогое средство вывода, Электрон не планировался многоразовым, однако, такие планы возникли после анализа информации с датчиков внутри носителя. Кроме того, многоразовость сможет позволить более частые запуски, используя уже летавшие экземпляры. Для компенсации дополнительной массы оборудования посадки мощность ракеты рассчитывали со временем увеличить. Поначалу задача заключалась в сборе данных и успешном прохождении плотных слоёв атмосферы, прозванных в компании «стеной». В целом, после прохождения «стены» планируется применить аэродинамический тормоз (о нём мало известно и компания не предоставляет подробную информацию), затем парашют-крыло (парафойл) до приводнения в океане. Начиная с десятого запуска запланировано использование обновлённой первой ступени с изменениями, направленными на возврат ступени. Изначально она будет опускаться на воду, в дальнейшем планируется её перехват в воздухе с использованием вертолёта.

После 11 полёта («Birds of a Feather») в середине февраля 2020 прошли испытания парашютов на небольшой высоте. В апреле 2020 компания опубликовала материалы успешного перехвата спускающейся ступени с помощью вертолёта, произведённого еще в марте. Опытный образец был поднят в воздух вертолётом, после чего в свободном падении раскрыл парашюты и был подхвачен вертолётом, несущим длинный крюк, на высоте 1500 м, а затем доставлен на землю.

В 16 полёте («Return to Sender») 20 ноября 2020 г. впервые удалось довести ступень целой до приводнения в Тихом океане. 

В полёте 32 («Catch Me If You Can») 4 ноября 2022 г. ракета была снабжена системой возвращения, задействовала её, однако вертолёт не смог приблизиться для захвата из-за потери телеметрии.

Модификации первой ступени

Изначально Электрон выводил максимальную нагрузку в 150—225 кг на 500-км солнечно-синхронную орбиту. К августу 2020 Rocket Lab анонсировала увеличение полезной нагрузки Электрона до 225—300 кг, что объясняется увеличившейся ёмкостью электрических батарей; такое увеличение компенсирует дополнительную массу добавившихся посадочных устройств, или позволяет выводить большую нагрузку в межпланетных миссиях, если ракета-носитель расходуется, а не возвращается. Также были заявлены расширенные отсеки полезной нагрузки: диаметром 1,8 м (шире самой ракеты) и длиной 2,5 м.

Для достижения же многоразовости в конструкцию были внесены изменения:

• полёты 6 («That’s a Funny Looking Cactus») и 7 («Make it Rain») несли датчики для сбора информации при подготовке многоразовости;
• полёт 8 («Look Ma No Hands») имел на борту инструментарий сбора данных Брутус (Brutus), способный выдержать приводнение;
• полёт 10 («Running out of Fingers», декабрь 2019) был произведён на модернизированной ступени, которой можно было управлять при снижении, она содержала аппаратуру навигации, компьютеры управления полётом и антенны связи через спутники в C-диапазоне для передачи данных прямо во время спуска, а также реактивную систему управления для управления ориентацией ступени. После разделения ступеней первая ступень была развернута на 180°. На протяжении всего спуска её направление и угол атаки управлялись для оптимальной защиты тепловым щитом в её основании. Ступень успешно преодолела вход в атмосферу, несмотря на полное отсутствие замедляющих механизмов, и приводнилась в океан с частичным разрушением на скорости 900 км/ч (250 м/с), как и планировалось (для компании было важно не сохранить ступень целой, а испытать прохождение атмосферы).
• в полёте 11 («Birds of a Feather») была выполнена аналогичная посадка. Других таких тестов пока не планируется.

На 2023 г. rомпания модифицировала первую ступень ракеты для повторного использования, улучшив водонепроницаемость первой ступени (которая после использования опускается на парашюте в воду, откуда ее вылавливает корабль), также изменен способ подъёма ступени на судно и облегчена конструкция парашюта

Вторая ступень

Внешние видеофайлы
	Огневое испытание второй ступени

Длина составляет 2,4 м, диаметр — 1,2 м, сухая масса — 250 кг. Вмещает до 2150 кг топлива.

Вторая ступень использует один двигатель Rutherford, оптимизированный для максимально эффективной работы в вакууме и оборудованный увеличенным неохлаждаемым сопловым насадком. Тяга двигателя в вакууме составляет 22 кН, удельный импульс — 333 с.

Ступень оборудована тремя литий-ионными батареями для питания электропривода топливного насоса двигателя, 2 из них сбрасываются после исчерпания, позволяя снизить сухую массу ступени.

Контроль вектора тяги по тангажу и рысканию производится за счёт отклонения двигателя, контроль вращения и управление положением ступени осуществляется с помощью системы реактивных газовых сопел.

Вторая ступень оборудована приборным отсеком, в котором расположены системы управления ракеты-носителя, которые разработаны и произведены компанией Rocket Lab.

Головной обтекатель

Ракета оборудована композитным обтекателем длиной 2,5 м, диаметром 1,2 м и массой около 50 кг.

Отличительной концепцией Rocket Lab является отделение процесса монтажа полезной нагрузки внутри обтекателя от сборки остальной ракеты. Это даёт возможность заказчикам, собственникам спутников, осуществлять интеграцию полезной нагрузки с адаптером и инкапсуляцию в обтекателе на своих предприятиях самостоятельно, а затем доставлять этот модуль в собранном виде к стартовой площадке, где он будет быстро интегрирован с ракетой.

Третья ступень и «Фотон»

Основная статья: Rocket Lab § Космическая платформа Photon (Фотон)

Компанией разработана опциональная третья ступень, разгонный блок (kick stage, KS), необходимый для выведения на круговые орбиты. Кроме того, ступень повышает точность выведения и делает это за меньшее время. Ступень содержит один двигатель «Кюри» (Curie) со способностью к многократному пуску, который использует не раскрытое «зелёное» топливо, и также изготавливается с помощью 3D-печати. Впервые такая ступень была применена на втором полёте Электрона. Она способна нести до 150 кг полезной нагрузки.

Компания разработала следующую версию третьей ступени — космическую платформу «Фотон» (Photon), ориентированную на лунные и межпланетные запуски. Такая версия способна нести до 30  кг на лунную орбиту.

Стартовая площадка

Rocket Lab LC-1

Основная статья: (Rocket Lab LC-1)

Изначально стартовый комплекс планировали разместить недалеко от новозеландского города Крайстчерч на Южном острове. Однако по экологическим требованиям место для площадки было перенесено на Северный остров.

Запуски ракеты-носителя Electron производятся со стартового комплекса англ. Rocket Lab Launch Complex 1, построенного на ^[англ.], находящегося на восточном побережье Северного острова Новой Зеландии.

2 сентября 2016 года в 4:37 утра примерно в 100 км севернее стартовой площадки произошло землетрясение магнитудой 7,1. Стартовые сооружения и 50-тонная стартовая платформа не пострадали, что подтвердила пресс-секретарь компании Rocket Lab англ. Catherine Moreau Hammond.

Официальное открытие комплекса состоялось 26 сентября 2016 года. Лицензия на пусковую деятельность выдана на 30 лет и предполагает возможность запуска каждые 72 часа. Расположение комплекса позволяет выводить полезную нагрузку на орбиты с разным наклонением, в диапазоне от 39 до 98°.

Центр управления полётами расположен примерно в 500 км северо-западнее стартового комплекса в городе Окленд. Оборудование центра позволяет отслеживать 25 000 каналов данных передаваемых в реальном времени со стартового комплекса, ракеты-носителя и полезной нагрузки.

В декабре 2019 года начались работы по постройке второй стартовой площадки (Pad B) на стартовой комплексе LC-1, недалеко от первой площадки. Окончание работ ожидается в конце 2020 года.

Rocket Lab LC-2

В октябре 2018 года компания сообщила, что выбрала для постройки своего второго стартового комплекса Среднеатлантический региональный космопорт в полётном центре Уоллопс, штат Виргиния, США. Стартовый комплекс был официально открыт в декабре 2019 года, первый запуск запланирован на 2020 год.

Запуски

Основная статья: (Список запусков ракеты-носителя Электрон)

По результатам миссии

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

•   Неудача
•   Успех
•   Запланировано

По стартовым площадкам

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

•   (Махия, LC-1A)
•   (Махия, LC-1B)
•   MARS LC-2

Сравнение с аналогами

Название	Организация-разработчик	Страна	Максимальная полезная нагрузка, кг	Орбита	Стоимость пуска, млн $ (год оценки)	Количество пусков
Электрон	Rocket Lab	США  Новая Зеландия	150	ССО	4,9—6,6	44 (02.2024)
Пегас	Orbital Sciences Corporation	США	443	НОО	40 (2014)	45 (2021)
^[англ.]	Гавайский университет Сандийские национальные лаборатории Aerojet Rocketdyne	США	250	ССО	—	1 (2015)
SS-520-4	IHI Aerospace	Япония	4	НОО	3,5 (2017)	2 (2018)
LauncherOne	Virgin Orbit	США	300	ССО	—	3 (2021)
Vector-R	^[англ.]	США	30—45	ССО	1,5—2	0 (2018)
Vector-H			125		3—3,5	0 (2018)
Куайчжоу-1A	^[англ.]	Китай	250	ССО (500 км)	—	13 (2023)
			200	ССО (700 км)
(Цзелун-1)	^[англ.]	Китай	200	ССО (500 км)	—	1 (2019)
			150	ССО (700 км)
(Falcon 1)	SpaceX	США	420	НОО	7	5 (2009)
(Falcon 1e)			1010		10,9	0
(Rocket 3)	(Astra Space)	США	20-40	ССО (500 км)	2,5	7 (2022)
			600	НОО	—	0 (2024)
Alpha	Firefly Aerospace	США	1030	НОО	—	4 (2023)
(Касед)	КСИР	Иран	50	НОО	—	3 (2023)
(Каем-100)	КСИР	Иран	80	НОО (500 км)	—	3, в т.ч. 1 суборбитальный (2024)

См. также

• (Нейтрон (ракета))

Примечания

1. И. Черный. «Что ж вы так волнуетесь? Это ж испытание!» (рус.) // Новости космонавтики : журнал. — ФГУП ЦНИИмаш, 2017. — Т. 27, № 07 (414).
2. Чёрный И, 2017.
3. A 3D-Printed, Battery-Powered Rocket Engine (амер. англ.). Popular Science (14 апреля 2015). Дата обращения: 16 августа 2021. 7 октября 2021 года.
4. Rocket Lab declares Electron ready for test flights (англ.). Space News (13 декабря 2016).
5. Rocket Lab Completes Major Technical Milestone Ahead of Test Launches (англ.). Rocket Lab (13 декабря 2016). Дата обращения: 17 января 2017. 20 декабря 2016 года.
6. Blast off! Rocket Lab successfully reaches orbit on second attempt (нз. англ.). NZ Herald. Дата обращения: 16 августа 2021. 14 мая 2021 года.
7. It's Business Time Launch - 11/11/2018 (рус.). Дата обращения: 16 августа 2021. 16 ноября 2021 года.
8. Electron (англ.). Spaceflight101. Дата обращения: 17 января 2017. 22 февраля 2018 года.
9. Rocket Lab selects Wallops as first U.S. launch site, readies Electron for November launch (англ.). NASASpaceFlight (17 октября 2018). Дата обращения: 14 июня 2020. 26 октября 2018 года.
10. Rocket Lab moves headquarters from Los Angeles to Huntington Beach (англ.). Los Angeles Times (21 марта 2017). Дата обращения: 14 июня 2020. 29 марта 2019 года.
11. Rocket Lab unveils world's first battery rocket engine (англ.). New Zeland Herald (15 апреля 2015). Дата обращения: 17 января 2017. 2 декабря 2017 года.
12. Rocket Lab Unveils Battery-Powered Turbomachinery (англ.). Aviation Week (14 апреля 2015). Дата обращения: 17 января 2017. 4 марта 2016 года.
13. Chris Gebhardt. Rocket Lab’s Electron conducts inaugural flight from New Zealand (англ.). NASAspaceflight.com (24 мая 2017). Дата обращения: 15 июля 2017. 15 июля 2017 года.
14. Updates (англ.). Rocket Lab. Дата обращения: 16 августа 2021. 31 июля 2020 года.
15. Eric Berger. Here’s why Rocket Lab changed its mind on reusable launch (амер. англ.). Ars Technica (7 августа 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. 11 июля 2021 года.
16. Rocket Lab to attempt to reuse Electron first stage (амер. англ.). SpaceNews (6 августа 2019). Дата обращения: 16 августа 2021.
17. Michael Sheetz. Rocket Lab 'punched through the wall,' CEO says, passing key milestone in effort to reuse rockets (англ.). CNBC (6 декабря 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. 7 декабря 2019 года.
18. Rocket Lab to begin booster recovery experiments later this year (англ.). Spaceflight Now (6 августа 2019). Дата обращения: 17 августа 2019. 14 августа 2019 года.
19. Rocket Lab to attempt to reuse Electron first stage (англ.). SpaceNews (6 августа 2019).
20. Loren Grush. Small satellite launcher Rocket Lab unveils plans to recover its rockets midair with helicopters (англ.). The Verge (6 августа 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. 22 марта 2021 года.
21. Colin Fletcher. Rocket Lab launches 12th Electron, continues work on future plans (амер. англ.). NASASpaceFlight.com (12 июня 2020). Дата обращения: 16 августа 2021. 12 августа 2021 года.
22. Stephen Clark. Rocket Lab reports recovery test success – Spaceflight Now (амер. англ.). Дата обращения: 16 августа 2021. 17 сентября 2021 года.
23. Rocket Lab launches Electron in test of booster recovery (амер. англ.). SpaceNews (20 ноября 2020). Дата обращения: 16 августа 2021. 1 октября 2021 года.
24. Rocket Lab - Catch Me If You Can Launch (рус.). Дата обращения: 6 ноября 2022. 5 ноября 2022 года.
25.  (англ.). Rocket Lab. Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано из оригинала 7 мая 2021 года.
26. Calla Cofield 26 September 2016. Rocket Lab Opens Private Orbital Launch Site in New Zealand (англ.). Space.com (26 сентября 2016). Дата обращения: 16 августа 2021. 16 августа 2021 года.
27. Rocket Lab. Launch Payload: User's Guide (англ.) // Сайт компании : pdf. — 2020. — Август. 12 марта 2021 года.
28. Rocket Lab ready to attempt Electron booster recovery (амер. англ.). SpaceNews (11 августа 2020). Дата обращения: 16 августа 2021.
29. Ian Atkinson. Rocket Lab launches Electron flight 8. Company previews first stage recovery (амер. англ.). NASASpaceFlight.com (19 августа 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. 16 мая 2022 года.
30. Electron launches smallsats in test of rocket reusability (амер. англ.). SpaceNews (6 декабря 2019). Дата обращения: 16 августа 2021.
31. Rocket Lab successfully flight tests re-entry of rocket booster (брит. англ.). Aerospace Testing International (9 декабря 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. 18 сентября 2021 года.
32. Stephen Clark. Rocket Lab’s 10th launch tests booster recovery technology – Spaceflight Now (амер. англ.). Дата обращения: 16 августа 2021. 23 июня 2021 года.
33. Stephen Clark. Rocket Lab successfully launches NRO satellite – Spaceflight Now (амер. англ.). Дата обращения: 16 августа 2021. 5 мая 2020 года.
34. Rocket Lab модифицировала ступень Electron для повторного использования от 14 июля 2023 на Wayback Machine // SpaceNews, 14 июля 2023
35. Rocket Lab launch also tested new kick stage (амер. англ.). SpaceNews (23 января 2018). Дата обращения: 16 августа 2021.
36. Eric Berger. Rocket Lab—yep, Rocket Lab—has a plan to deliver satellites to the Moon (амер. англ.). Ars Technica (21 октября 2019). Дата обращения: 16 августа 2021. 22 октября 2019 года.
37. Jeff Foust. Rocket Lab plans Electron test launches this year (англ.). Spacenews.com (14 апреля 2016). Дата обращения: 13 июля 2017.
38. Jeff Foust. Rocket Lab launch site not damaged in New Zealand earthquake (англ.). Spacenews.com (2 сентября 2016). Дата обращения: 15 июля 2017.
39. Rocket Lab Opens Private Orbital Launch Site in New Zealand (англ.). Space (26 сентября 2016). Дата обращения: 17 января 2017. 1 марта 2017 года.
40. Rocket Lab to build second launch pad in New Zealand (англ.). SpaceNews (18 декабря 2019).
41. Rocket Lab inaugurates U.S. launch site (англ.). SpaceNews (12 декабря 2019).
42. barberd. Pegasus Users Guide (англ.) (PDF). orbitalatk.com (30 октября 2015). Дата обращения: 26 ноября 2016. 24 марта 2016 года.
43. Krebs, Gunter   (неопр.). Gunter's Space Page. Дата обращения: 20 января 2012. Архивировано из оригинала 2 августа 2012 года.
44.  (англ.). IHI Aerospace. Дата обращения: 19 июля 2017. Архивировано из оригинала 20 января 2017 года.
45. SS-520 4号機実験の実施について (яп.). JAXA (8 декабря 2016). 8 декабря 2016 года.
46. Рыжков, 2017, с. 36.
47.  (англ.). Virgin Orbit. Дата обращения: 19 июля 2017. Архивировано из оригинала 5 апреля 2018 года.
48. Vector Space completes first test flight, aims for small sat market expansion (англ.). NASA Spaceflight (9 мая 2017). Дата обращения: 19 июля 2017. 2 июня 2017 года.
49. "Kuai Zhou (Fast Vessel)". China Space Report (англ.). 2016-05-22. 11 марта 2018. Дата обращения: 22 июля 2017.
50. Launch Services | Astra (амер. англ.). astra.com (24 октября 2022). Дата обращения: 19 февраля 2024.
51. Alpha Launch Vehicle (амер. англ.). Firefly Aerospace. Дата обращения: 19 февраля 2024.
52. Richard M. Harrison, Peter A. Garretson. Iranian Space Capabilies // The Next Space Race: A Blueprint for American Primacy. — Bloomsbury Publishing USA, 2023. — P. 248.
53. Iran Missile Milestones: 1984-2023 (англ.). Iran Watch. Дата обращения: 22 января 2024.

Литература

• Чёрный И. Electron готовится к первому пуску // Новости космонавтики : журнал. — ФГУП ЦНИИмаш, 2017. — Май (т. 27, № 5 (412)). — С. 45.
• Рыжков Е. Провал японского «нано-лоунчера» // Новости космонавтики : журнал. — ФГУП ЦНИИмаш, 2017. — Март (т. 27, № 3 (410)). — С. 35—36.

Ссылки

• Electron (англ.). Rocket Lab.
• Космосу нужен свой устав. Астрономы разозлились на запустившую в космос блестящий шар компанию // НГ, 30.01.2018
• Запуск РН Electron 25 мая 2017 года на YouTube
• Запуск РН Electron 25 мая 2017 года: бортовая камера на YouTube
• Запуск РН Electron 25 мая 2017 года: вид с нулевой отметки на YouTube
• Запуск РН Electron 21 января 2018 года на YouTube