KENNEDY SPACE CENTER, FL - De gedurfde droom van SpaceX-oprichter Elon Musk over het recyclen en hergebruik van raketten komt elke dag dichter bij de realiteit. Na een adembenemende reeks experimentele vliegproeven gericht op het veilig landen, brachten de firma's de Falcon 9 de eerste etappes over land en op zee door in het afgelopen half jaar. De gedurfde inspanning bereikte opnieuw een belangrijke mijlpaal door het voltooien van de eerste volledige testduur van een van de gelande boosters.
Op donderdag 28 juli voerden SpaceX-ingenieurs met succes een statische motortest voor de volledige duur uit van de 156 voet hoge (47 meter) herstelde Falcon 9 eerste trapbooster terwijl ze op een teststand werden gehouden in de testfaciliteit voor raketontwikkeling van het bedrijf in McGregor, Texas. De motoren gingen ongeveer twee en een halve minuut aan.
Het SpaceX-team heeft de landingstechnieken geperfectioneerd door lessen over te nemen die zijn geleerd na elke poging tot een landingscampagne.
Wat zijn de lessen die tot dusver zijn getrokken uit de eerste fase van de landingen en vooral de harde landingen? Worden er wijzigingen aangebracht in de boosterstructuur? Hoe goed presteerde het landingsbrandscenario?
Tijdens SpaceX's recente CRS-9 lancering van campagnemediabriefings in NASA's Kennedy Space Center op 18 juli, vroeg ik SpaceX VP Hans Koenigsmann om enig inzicht.
"We hebben veel geleerd ... van de landingen," vertelde Hans Koenigsmann, vice-president van SpaceX van Flight Reliability, aan Space Magazine tijdens de recente media-briefings over de lancering van de bevoorrading van SpaceX CRS-9 op 18 juli.
'Allereerst zijn er geen structurele veranderingen.'
'Het belangrijkste is om de motoren te beschermen', legde Koenigsmann uit, terwijl ze in de vlucht zijn en 'tijdens de terugkeer'.
De eerste trap van de SpaceX Falcon 9 is uitgerust met vier landingspoten aan de basis en vier roostervinnen aan de bovenkant om de landingspogingen uit te voeren.
"Over het algemeen denk ik dat het landingsconcept met de benen, en het aantal brandwonden en de manier waarop we die uitvoeren OK lijkt te werken", vertelde Koenigsmann aan Space Magazine.
Na het scheiden van de tweede fase met hypersonische snelheden tot ongeveer 4000 mph, worden de motoren van de eerste fase opnieuw ontstoken om de koers om te keren en het terugbranden naar de landingsplaats te stimuleren en de raket te vertragen voor een zachte landing, via supersonische retropulsie.
Een goede motorprestatie is van cruciaal belang voor een succesvolle landing.
"Het belangrijkste is om de motoren te beschermen - en ervoor te zorgen dat ze goed starten [in de ruimte tijdens terugkeer]," legde Koenigsmann uit. "En in het bijzonder het hete traject, om zo te zeggen, zoals het traject dat binnenkomt na een snel laadvermogen, zoals het geotransfer-laadvermogen eigenlijk."
'Die motoren moeten worden beschermd, zodat ze op de juiste manier kunnen starten. Dat is iets dat we hebben geleerd. "
Het doel van Elon Musk is om de kosten van het lanceren van raketten en de toegang tot de ruimte via hergebruik van raketten drastisch te verlagen - op een manier die op een dag zal leiden tot zijn visie op een 'Stad op Mars'.
SpaceX hoopt later dit jaar, ergens in de herfst, een ooit gevlogen booster opnieuw te gebruiken, met behulp van de oceaan landde Falcon van NASA's CRS-8 ruimtestationmissie die in april werd gelanceerd, zegt Koenigsmann.
Maar het bedrijf moet eerst bewijzen dat het gebruikte voertuig de extreme en meedogenloze stress van de gewelddadige ruimtevluchtomgeving kan overleven voordat ze het opnieuw kunnen lanceren.
De testvuur van 28 juli maakt deel uit van die duurzaamheidstests met lange levensuur en omvatte het ontsteken van alle negen gebruikte eerste fase Merlin 1D-motoren die aan de basis van een gebruikte landingsraket waren ondergebracht.
De eerste trap van Falcon 9 genereert meer dan 1,71 miljoen pond stuwkracht wanneer alle negen Merlin-motoren gedurende maximaal drie minuten op de testbank branden - hetzelfde als voor een daadwerkelijke lancering.
Bekijk de motortest in deze SpaceX-video:
Videobijschrift: Falcon 9 eerste fase van mei 2016 De JCSAT-missie werd gedurende 28 juli 2016 volledig getest in de raketontwikkelingsfaciliteit van SpaceX in McGregor, Texas. Credit: SpaceX
De gebruikte Falcon-booster van 15 verdiepingen had met succes een intacte zachte landing op een oceaanplatform uitgevoerd na de lancering van een Japanse commerciële telecommunicatiesatelliet slechts twee maanden geleden op 6 mei van dit jaar.
Slechts 10 minuten na de lancering van de JCSAT-14 telecom-satelliet naar een Geostationary Transfer Orbit (GTO), herstelde de gebruikte eerste trap een eerste trap Merlin 1D-motor.
Het voerde een reeks van drie herstelbrandwonden uit om de raket naar een aangewezen landingsplaats op zee of op het land te manoeuvreren en snel af te remmen van supersonische snelheden voor een voortstuwende zachte landing, intact en rechtop, met behulp van een kwartet landingspoten die in de laatste momenten worden ingezet voor een lage snelheid touchdown.
Hoewel de landing echter rechtop en intact was, werd deze specifieke landing ook geclassificeerd als een 'harde landing' omdat de booster met een hogere snelheid landde en Merlin 1D-motoren van de eerste trap zware schade opliepen, zoals te zien in close-up foto's en erkend door Musk .
“De meest recente raket liep maximale schade op door een hoge instelsnelheid. Zal onze levensleider zijn voor grondtesten om te bevestigen dat anderen goed zijn, 'tweette Musk destijds.
Desalniettemin verliep het allemaal spectaculair en dit was de eerste die werd hersteld van het veeleisendere traject met hoge snelheid dat een satelliet aan GTO leverde.
Voorafgaand aan de lancering had Musk inderdaad openlijk getwijfeld aan een succesvol landingsresultaat, aangezien deze eerste fase sneller en op grotere hoogte vloog op het moment van scheiding van de tweede fase en dus veel moeilijker was om te vertragen en terug te manoeuvreren naar de oceaan gebaseerd platform vergeleken met bijvoorbeeld ISS-missies.
Dus hoewel deze niet kan worden herontdekt, dient het nog steeds een geweldig doel voor ingenieurs die de levensduur van de booster en zijn verschillende componenten willen bepalen - zoals nu gedurfd wordt aangetoond door het afvuren van de motortestbank van 28 juli.
"We hebben veel geleerd, zelfs op de missies waar het misgaat met de landing, alles gaat natuurlijk goed op de hoofdmissie", aldus Koenigsmann.
Alles bij elkaar heeft SpaceX met succes zacht geland en vijf van hun Falcon 9-boosters in de eerste fase intact en rechtop teruggehaald sinds de geschiedenis van het maken van de allereerste landingslanding slechts zeven maanden geleden in december 2015 op Cape Canaveral Air Force Station in Florida.
De meest recente lancering en landing vond vorige week plaats op 18 juli 2016 tijdens de dramatische middernachtelijke ontploffing van de SpaceX CRS-9 commerciële bevoorradingsmissie naar het International Space Station (ISS) onder contract voor NASA.
Bekijk de verbazingwekkende gebeurtenissen die zich in close-up foto's en video's hierin afspelen.
Na elke Falcon 9-lancering en landingspoging beoordelen SpaceX-ingenieurs de omvangrijke en onschatbare gegevens die zijn verzameld, analyseren ze het resultaat en nemen ze de geleerde lessen over.
CRS-9 markeert pas de tweede keer dat SpaceX heeft geprobeerd een landingslanding te maken van de 15 verdiepingen hoge booster van de eerste trap terug op Cape Canaveral Air Force Station - op de locatie genaamd Landing Zone 1 (LZ 1).
Bekijk deze voortreffelijk gedetailleerde video van dichtbij die de eerste trap van de CRS-9 laat zien die landt op LZ 1, zoals geschoten door ruimtecollega Jeff Seibert vanaf de ITL-verhoogde weg bij CCAFS - die dramatisch eindigde met meerdere schokkende luide knallen die over de Space Coast en ver daarbuiten schoten. en hordes slapers wakker maken:
Videobijschrift: Dit was de tweede terrestrische landing van een SpaceX Falcon 9-booster op 18 juli 2016. Het had zojuist de CRS9 Dragon-missie naar het ISS gelanceerd. De landing vond plaats op LZ1, voorheen bekend als Pad 13, gelegen op CCAFS en veroorzaakte een drievoudige sonische dreun die op 80 km afstand te horen was. Krediet: Jeff Seibert
De geschiedenis die de allereerste grondlanding ooit succesvol maakte, vond plaats op Landing Zone 1 (LZ 1) op 22 december 2015 als onderdeel van de ORBCOMM-2-missie. Landing Zone 1 is gebouwd op de voormalige locatie van Space Launch Complex 13, een raket- en rakettestbereik van de Amerikaanse luchtmacht.
SpaceX heeft dit jaar ook de eerste fasen drie keer op rij op zee hersteld op een zeegaande droneschip met behulp van OCISLY Autonomous Spaceport Drone Ship (ASDS) van het bedrijf op 8 april, 6 mei en 27 mei.
OCISLY is over het algemeen gestationeerd op ongeveer 650 kilometer uit de kust en ten oosten van Cape Canaveral, Florida in de Atlantische Oceaan. Het schip komt enkele dagen na de landing terug in de haven van Port Canaveral, afhankelijk van vele factoren zoals het weer, toestemming van de haven en de staat van de raket.
Maar terwijl hij probeerde de touchdown-reeks tot 4 op rij uit te breiden tijdens de laatste landingspoging van het droneschip na de lancering van Eutelsat-telecom op 15 juni in GTO, crashte de booster in feite omdat hij te snel daalde vanwege onvoldoende stuwkracht van de Merlin-afdalingsmotoren.
De raket had blijkbaar geen vloeibare zuurstof meer in de laatste momenten voor de landing, sloeg hard, kantelde en pankelde op het dek.
"Het lijkt erop dat de vroege uitputting van vloeibare zuurstof de motor net boven het dek uitschakelde", legde Musk destijds uit via Twitter.
“Het lijkt erop dat de stuwkracht laag was op 1 van de 3 landingsmotoren. Hoge landingen v gevoelig voor alle motoren die draaien op max. ”
"We hebben veel geleerd, zelfs op de missie waar het misgaat met de landing", legt Koenigsmann uit. "Alles gaat natuurlijk goed op de hoofdmissie."
"Dat is eigenlijk iets waar je met succes bent ingezet en de landing niet helemaal werkt - en toch is het de landing die alle aandacht krijgt."
'Maar zelfs op die landingen hebben we veel geleerd. Vooral bij de laatste landing [vanaf de lancering van Eutelsat] hebben we veel geleerd. ”
"We denken dat we een manier hebben gevonden om deze motoren operationeel te beschermen en het veiliger te maken om ze op te starten - en om op volle kracht te komen en op volle kracht te blijven."
Wat betekent "bescherming van de motoren" precies "tijdens de vlucht"?
'Ja, ik bedoel de motoren beschermen tijdens terugkeer,' vertelde Koenigsmann me.
'Dan worden de motoren heet. We komen binnen met de motoren in de richting van de stroom. Dus het zijn in feite de motoren die direct worden blootgesteld aan de hete stroom. En dat is wanneer u de motoren en de gassen en vloeistoffen in de motoren moet beschermen. Om er zeker van te zijn dat niets kookt en grappige dingen doet. '
"Al met al zijn deze series landingen van droneschepen uiterst succesvol geweest, zelfs als we niet alle eerste fasen [volledig intact] hebben hersteld."
Kijk uit voor Ken's voortdurende SpaceX- en CRS-9-missiedekking, waar hij ter plaatse rechtstreeks vanuit het Kennedy Space Center en Cape Canaveral Air Force Station, Florida rapporteerde.
Blijf hier op de hoogte voor Ken's voortdurende nieuws over aarde en planetaire wetenschap en bemande ruimtevaart.
Bekijk mijn lanceerplatformvideo van de CRS-9-lancering:
Videobijschrift: SpaceX Falcon 9 stijgt op met Dragon CRS-9-bevoorradingsschip op weg naar het internationale ruimtestation op 18 juli 2016 om 12:45 uur EDT vanaf Space Launch Complex 40 op Cape Canaveral Air Force Station, Fl, zoals te zien in dit van dichtbij video van Mobius externe camera gepositioneerd op pad. Krediet: Ken Kremer / kenkremer.com
Bekijk deze CRS-9 lancerings- en landingsvideo-compilatie van ruimtecollega Mike Wagner:
Videobijschrift: SpaceX CRS-9 Launch and Landing-compilatie op 18-07-2016. Lokale kranten meldden 911-oproepen voor een luide explosie tot 75 mijl verderop. Deze sonische boom leek luider dan de eerste landing op de Kaap in december 2015. Credit: USLaunchReport
