Американская космическая компания Relativity Space осуществила первый запуск своей ракеты-носителя (РН) Terran 1 (русс. «Землянин-1»), 85% деталей которой изготовлены с применением технологии 3D-печати. Увы, хоть и первая ступень успешно отработала и отделались, в работе второй произошёл сбой. Также это одна из первых в мире ракет, использующая метан в качестве топлива.

Несмотря на аварию, многие поздравляют Relativity Space и называют пуск хоть и не полным успехом, но отличным результатом. Но о причинах такого мнения ниже.

Запуск РН Terran 1. Отрывок с трансляции. Credit: Relativity Space/VideoFromSpace.

Запуск РН Terran 1, получивший обозначение «Good Luck, Have Fun» (русс. «Удачи, веселитесь»; сейчас фаза часто используется в сетевых видеоиграх с целью пожелать другим игрокам удачи и весёлой игры) был произведён 23 марта в 06:25 по московскому времени со стартовой площадки LC-16 Космического центра Кеннеди (космодром на мысе Канаверал). На борту Terran 1 отсутствовала полезная нагрузка, так как это её первый тестовый пуск.

Первая попытка запустить Terran 1 была осуществлена 8 марта, но менее чем за 2 минуты пуск был отменён из-за выхода температуры топлива второй ступени за допустимые пределы. Вторая попытка запустить РН 11 марта тоже не состоялась: обратный отчёт несколько раз приостанавливался, а после долгожданного зажигания система автоматически прервала пуск. Но специалисты решили попробовать запустить ракету ещё раз через несколько часов, но за полминуты до пуска он был отменён специалистами. Но и сегодня обратный отчёт несколько раз приостанавливался.

РН Terran 1 на стартовом столе. На первой ступени можно заметить фирменный рисунок, однако после заправки топливом и окислителем его не видно из-за инея. Credit: Relativity Space.

Terran 1 — одноразовая двухступенчатая РН лёгкого класса, разрабатываемая компанией Relativity Space с 2017 года. Она способна вывести до 1250 кг на низкую околоземную орбиту и 900 кг на солнечно-синхронную орбиту. Конкретное значение, как и у других РН, зависит от типа орбиты и её высоты: чем она выше, тем больше требуется энергии и тем меньшую массу полезной нагрузки ракета может взять.

Первая ступень успешно отработала, в том числе и в момент прохождения Max Q — это точка максимального динамического сопротивления, и успешно отделилась. Двигатель второй ступени успешно запустился, но через некоторое время отключился. Это произошло через 3 минуты после пуска РН, но Terran 1 успела преодолеть линию Кармана — условную границу между космосом и Землёй, которая находится на высоте 100 км. По плану РН должна была достигнуть орбиты высотой 200-210 км.

Увы, Relativity Space столкнулась с «проблемой верхних ступеней», когда именно в их работе происходит сбой. Обычно это связано с тем, что новые РН в собранном виде перед пуском проходят огневые испытания, во время которых инициируют работу первой ступени. Это позволяет выявить и устранить все проблемы в её работе, однако провести аналогичные испытания верхних ступеней в собранной РН невозможно.

РН Terran 1 во время сборки и транспортировки к стартовому столу. На первой ступени можно заметить фирменный рисунок, однако после заправки топливом и окислителем его не видно из-за инея. Credit: Relativity Space.

Обе ступени работают на перспективной топливной паре «жидкий кислород — жидкий метан», и это одна из первых в мире ракета, использующая метан в качестве топлива. Так как в Terran 1 применяется криогенное топливо (т. е. оно находится при температуре ниже 120 К (−153 °C)), конструкторы решили применить автогенный наддув. Наддув необходим для безкавитационной работы турбонасосов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), чаще всего для этого используется газ наддува (азот или гелий), который находится в специальных баках, что утяжеляет РН. При автогенном наддуве используется один из компонентов топливной пары, который нагревается до газообразного состояния и закачивается в баки. На первой ступени Terran 1 установлено 9 ЖРД собственной разработки Aeon 1, на второй ступени установлен один AeonVac, оптимизированный для работы в разреженной среде. Ступени разделены промежуточным сегментом.

ЖРД Aeon 1 во время стендовых огневых испытаний. Credit: Relativity Space.

Двигатели Aeon 1 на первой ступени РН Terran 1 во время сборки. Credit: Relativity Space.

Использование 3D-печати позволяет сократить стоимость создания Terran 1 и уменьшить конечную цену запуска. Нужно отметить, что использование 3D-печати в РН — не новость, ибо разработчики вынуждены стараться применить различные методы удешевления стоимости РН, чтоб их детища смогли быть конкурентноспособными на стремительно растущем рынке космических запусков. Однако Relativity Space смогла побить все рекорды по применению 3D-печати, создав 85% деталей Terran 1. Компания использует сплавы собственной разработки и крупнейшие в мире металлические 3D-принтеры Stargate, а процессы создания деталей и контроля качества максимально автоматизированы. Это также позволяет значительно уменьшить число деталей, так как технология 3D-печати позволяет создавать сложные монолитные компоненты, в то время как при классическом производстве их приходится собирать из множества деталей. В Terran 1 меньше 1000 деталей, в то время как в обычных РН их может и больше 100 000! Также это позволяет использовать более простые цепочки поставок и уменьшает время создания одной РН. Также Relativity Space предполагает, что при серийном производстве на создание одной РН Terran 1 с нуля будет уходить не более 60 дней.

Компания Relativity Space работает и над более мощной ракетой Terran R. Это будет частично многоразовая РН среднего класса, большая часть которой также будет напечатана на 3D-принтере.

3D-принтер Stargate печатает один из баков РН Terran 1. Credit: Relativity Space.

Как было упомянуто ранее, многие специалисты уже успели назвать первый пуск Terran 1 хоть и не полным успехом, но отличным результатом. Причин тут несколько:

успешная работа первой ступени доказала, что 3D-печать может использоваться в ракетостроении, причём в значительно большем объёме, чем эту технологию применяли ранее;
многие космические агентства и компании пока лишь планируют использовать метан в качестве топлива, но Relativity Space в успешной работе первой ступени доказала, что уже может его успешно применять;
у Terran 1 есть ещё все шансы стать первой успешно запущенной РН на метане.

Увы, это не отменяет факта аварии, но мало у кого с первого раза удаётся успешно запустить ракету в космос, тем более такую необычную. Пожелаем Relativity Space успеха!