Interplanetärt transportsystem (SpaceX)

MTKS ITS

Starta från startplattan LC-39A
(rendering)
Allmän information
Land  USA
Ändamål booster
Utvecklaren SpaceX
Tillverkare SpaceX
Huvuddragen
Antal steg 2
Längd (med MS) 122 m
Diameter 12 m
startvikt 10 500 t
Lastmassa
 • på  LEO 300 000 kg
 • till  Mars 420 000 kg (tankning till LEO )
Starthistorik
stat utvecklingen stoppades till förmån för Starship
Lanseringsplatser cape canaveral
Antal lanseringar 0
Första stadiet
Torrvikt 275 t
startvikt 6 975 t
Marscherande motorer 42× Raptor
sticka Havsnivå: 128 MN
vakuum: 138 MN
Specifik impuls Havsnivå: 334 s
Bränsle flytande metan
Oxidationsmedel flytande syre
Andra etappen - MTKK ITS
Torrvikt 150 t
startvikt 2 100 t
Marscherande motorer 9 × Raptor
sticka vakuum: 31 MN
Specifik impuls vakuum: 6 X 382 s , 3 X 361 s
Bränsle flytande metan
Oxidationsmedel flytande syre
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Interplanetary Transport System (  ITS ) är ett projekt av det amerikanska privata företaget SpaceX , som innebär skapandet av en återanvändbar rymdtransport för att leverera människor till Mars , med syftet att skapa en självförsörjande koloni där i framtiden .

Projektdetaljer presenteras av SpaceX-grundaren Elon Musk den 27 september 2016 vid den 67:e internationella astronautiska kongressen i Guadalajara , Mexiko.

De huvudsakliga strukturella komponenterna i systemet kommer att vara ett returfordon för uppskjutning från jorden, den faktiska ITS interplanetära rymdfarkosten för transport av last och människor, samt dess tankfartygsmodifiering för tankning av rymdfarkosten i omloppsbana efter uppskjutning från jorden eller efter uppskjutning från jorden ytan på andra stora himlakroppar i solsystemen .

Den mest optimistiska tidslinjen antar den första flygningen till Mars 2022 (leverans av last), den första besättningen förväntades 2024, med ankomsten till Mars 2025 [1] .

Den 29 september 2017, som en del av den 68:e årliga internationella astronautiska kongressen, tillkännagav I. Musk planer på att utveckla ett optimerat interplanetärt transportsystem, kodnamnet BFR , som är planerat att ersätta alla befintliga SpaceX-raketer och rymdfarkoster i framtiden [2] .

Nyckelelement i systemet

Beskrivning

Transportens totala höjd är 122 m , uppskjutningsvikten är 10 500 ton och uppskjutningskraften är 128 MN . Massan av nyttolasten som placeras i låg jordbana är 550 ton i en engångsversion och 300 ton när boostern återvänder till startrampen. Alla primära delar var planerade att vara gjorda av kolfiber [3] .

Starta fordon

Externt är det en betydligt förstorad version av det första steget av den operativa Falcon 9 bärraketen .

Höjden på acceleratorn är 77,5 m, diametern är 12 m, och torrvikten är 275 ton [3] .

Massan av det inneslutna bränslet är 6700 ton, cirka 7% av den totala mängden kommer att användas för att återvända och landa direkt vid uppskjutningsplatsen. Användningen av tre gitterroder säkerställer maximal landningsnoggrannhet.

Raketen var planerad att utrustas med 42 Raptor flytande raketmotorer , placerade i tre cirklar runt den centrala motorn (1-6-14-21). Sju motorer i den centrala sektionen kan avvika från den centrala axeln, vilket ger dragkraftsvektorkontroll, de återstående motorerna kommer att fixeras orörligt. Varje motor kommer att ha en dragkraft på 3050 kN vid havsnivå, med en specifik impuls på 334 s . Den totala dragkraften för motorer vid havsnivån är 128 000 kN, i vakuum - 138 000 kN [3] .

Det var planerat att raketen skulle kunna återanvändas upp till 1000 gånger.

Interplanetära rymdfarkoster

Fartyget är uppdelat i separata sektioner: motorer och bränsletankar är placerade i den nedre delen, ett fack för last är placerat ovanför dem och passagerare placeras i den övre delen av fartyget. På den yttre ytan, i separata utskjutande fack, finns det mekanismer för att förlänga landningsbenen, som kommer att användas vid landning både på Mars och på jorden.

Fartygets höjd är 49,5 m, maximal diameter är 17 meter, torrvikten är 150 ton, bränslemassan är 1950 ton [3] .

Det var planerat att installera 9 Raptor- motorer på fartyget :

Strömförsörjningen tillhandahålls av 2 fällbara vingar av solbatterier, med en total kapacitet på upp till 200 kW.

Den tredje generationens ablativa PICA termiska barriärbeläggning skulle kunna motstå höga temperaturer under inträde i Mars atmosfär, såväl som i jordens atmosfär på vägen tillbaka [3] .

Fartyget var tänkt att leverera upp till 300 ton last till LEO och upp till 450 ton nyttolast till Mars (med förbehåll för omlastning i omloppsbana). I framtiden var fartyget tänkt att kunna ta emot 100 eller fler passagerare för en flygning till Mars [3] .

Det interplanetära fartyget kan användas för upprepade flygningar upp till 12 gånger.

Tanker

Upprepar det allmänna designschemat med ett interplanetärt fartyg för att minska kostnaderna för utveckling och konstruktion. Last- och passagerarsektionerna var tänkta att ersättas av bränsletankar för att tanka huvudfartyget i omloppsbana under flera nystarter.

Frånvaron av ytterligare utrustning minskar tankfartygets torrvikt till 90 ton, bränslekapaciteten kommer att öka till 2500 ton. På en gång kommer fartyget att kunna leverera upp till 380 ton bränsle för tankning [3] .

Tankfartyget förväntades återanvändas upp till 100 gånger.

Bränsle

En av nyckeldelarna i systemet är valet av bränsle, på grund av behovet av att producera det med hjälp av Mars resurser. Detta, förutom andra faktorer (storleken på bränsletankarna, kostnaden för bränslet, dess enkelhet att lagra, påverkan på återanvändning av utrustning) avgjorde valet av ett kryogent bränslepar av flytande metan ( bränsle ) och flytande syre ( oxidationsmedel ) för både boostern och rymdfarkosten. Båda dessa komponenter kan brytas på Mars från koldioxid och vatten med hjälp av Sabatier-reaktionen [3] . Dessutom kommer möjligheten att använda gasformig metan för att skapa och upprätthålla högt tryck i bränsletankar och för pneumatiska drivningar av olika raketsystem att göra det möjligt att överge användningen av komprimerat helium. Dessutom kommer komprimerad metan att användas i orienteringssystemet som en arbetsgas för en uppsättning gasmunstycken, vilket kommer att eliminera användningen av komprimerat kväve [4] .

Start/landningsområde

Den ursprungliga planen kräver byggandet av ett uppskjutnings- och landningskomplex inom ramen för LC-39A-komplexet som för närvarande används av SpaceX vid Kennedy Space Center i Cape Canaveral . I framtiden kan det bli nödvändigt att bygga andra komplex [4] .

Planerat flygmönster

Uppskjutningsfarkosten accelererar rymdfarkosten som är fäst vid den till en hastighet av 8650 km/h och återvänder efter lossning till jorden. Efter att ha lossnat från bärraketen fortsätter fartyget, som fungerar som det andra steget och använder alla 9 motorer, att flyga tills det når parkeringsbanan och, efter att ha använt nästan allt bränsle, väntar på tankfartyget. Med hjälp av en kran på startrampen installeras tankfartyget på den återlämnade bärraketen och sjösätts för att docka med huvudfartyget och tanka det. Tankfartyget återvänder sedan till startrampen för att upprepa processen. Totalt krävs upp till 5 tankningar. En fullbränsled interplanetär farkost pulserar vakuumpropeller i 6 km/s för att komma in i en snabb, semi-elliptisk bana[ specificera ] till Mars, följt av en flygning som varar i genomsnitt 115 dagar. När fartyget når Mars (inflygningshastighet 8,5 km/s ) utnyttjar fartyget planetens atmosfär maximalt för bromsning, varefter de med hjälp av 3 centrala motorer kommer att släcka resthastigheten på 1-1,5 km/s och vertikalt. landa på ytan. Den maximala överbelastningen för passagerare kommer att vara 4-6 g . Efter att ha fyllt tankarna med bränsle som producerats på Mars, kan skeppet starta till jorden med endast sina egna motorer, utan bärraket, på grund av den relativt låga utrymningshastigheten för denna planet [3] .

Kostnad

Accelerator tankfartyg Fartyg
Produktionskostnad (i miljoner $) 230 130 200
Återanvändning (gånger) 1000 100 12
Lanseras i ett uppdrag 6 5 ett
Genomsnittlig underhållskostnad per lansering (i miljoner USD) 0,2 0,5 tio
Total kostnad per uppdrag (i miljoner USD) elva åtta 43

Bränslekostnad - $168 per ton
Lanseringskomplex - $200 000 per lansering
Total uppdragskostnad - $62 miljoner
Levererad last - 450 ton
Kostnad för att leverera ett ton last till Mars: <$140 000 [3] (bild 41) .

Andra uppdrag

Enligt utvecklarna kan fartyget göra en autonom landning på vilken fast yta som helst i solsystemet. Under presentationen presenterades möjligheten att utföra rymdskeppsuppdrag till månarna Jupiter och Saturnus , till föremålen i Kuiperbältet och Oortmolnet , med förbehåll för att ytterligare bränsledepåer skapas i rymden [4] .

Anteckningar

  1. ↑ SpaceXs Elon Musk tillkännager en vision för kolonisering av Mars  . Rymdfärd nu (27 september 2016). Hämtad 28 september 2016. Arkiverad från originalet 3 februari 2021.
  2. ↑ Att bli en multiplanetart  . SpaceX . YouTube (29 september 2017). Tillträdesdatum: 16 januari 2018. Arkiverad från originalet 9 mars 2018.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Presentation av det interplanetära transportsystemet  (engelska)  (otillgänglig länk) . SpaceX . Arkiverad från originalet den 28 september 2016.
  4. ↑ 1 2 3 SpaceX avslöjar ITS Mars game changer via  koloniseringsplan . NASA rymdfärd (27 september 2016). Hämtad 28 september 2016. Arkiverad från originalet 28 september 2016.
 Tunga och supertunga bärraketer _
USA
Sovjetunionen / Ryssland
Kina
Europeiska unionen ( ESA )
Japan
Indien
  • ULV-HLV/SHLV *
(ST) - supertunga bärraketer; * - under utveckling;     kursiv stil  - inte utnyttjad;     fetstil - för närvarande i drift.