WikiSort.ru - Космос

Ракета-носитель

Внешне представляет собой существенно увеличенную версию первой ступени действующей ракеты-носителя Falcon 9.

Высота ускорителя — 77,5 м, диаметр — 12 м, сухая масса составит 275 т^[3].

Масса вмещаемого топлива — 6700 т, около 7 % от общего количества будет использовано для возвращения и посадки непосредственно на место запуска. Использование трёх решётчатых рулей обеспечит максимальную точность приземления.

Ракету планировалось оборудовать 42 жидкостными ракетными двигателями Raptor, расположенными по трём окружностям вокруг центрального двигателя (1-6-14-21). Семь двигателей центральной секции могут отклоняться от центральной оси, обеспечивая контроль вектора тяги, остальные двигатели будут закреплены неподвижно. Каждый двигатель будет способен развивать тягу в 3050 кН на уровне моря, с удельным импульсом 334 с. Суммарная тяга двигателей на уровне моря составляет 128 000 кН, в вакууме — 138 000 кН^[3].

Планировалось, что ракета может быть использована повторно до 1000 раз.

Межпланетный космический корабль

Корабль разделяется на отдельные секции: в нижней части расположены двигатели и топливные баки, над ними — отсек для груза, в верхней части корабля размещаются пассажиры. На внешней поверхности в отдельных выступающих отсеках расположены механизмы выдвижения посадочных стоек, которые будут использоваться при посадке как на Марсе, так и на Земле.

Высота корабля составляет 49,5 м, максимальный диаметр — 17 метров, сухая масса — 150 т, масса топлива — 1950 т^[3].

На корабле планировалось установить 9 двигателей Raptor:

• по окружности расположены 6 двигателей для максимально эффективной работе в вакууме, с увеличенным соплом (коэффициент расширения сопла — 200), производящие 3500 кН тяги с удельным импульсом 382 с.
• в центре размещены 3 двигателя со стандартным соплом, которые будут использоваться при посадке^[3].

Электроснабжение обеспечивают 2 раскладывающихся крыла солнечных батарей, общей производительностью до 200 кВт.

Абляционное теплозащитное покрытие PICA третьего поколения должно было позволять выдерживать высокую температуру при входе в атмосферу Марса, а также в атмосферу Земли на обратном пути^[3].

В корабле предполагалось доставлять на НОО до 300 т груза, а на Марс  — до 450 т полезного груза (при условии дозагрузки на орбите). В перспективе корабль должен был способен вместить 100 и более пассажиров для полёта на Марс^[3].

Межпланетный корабль может быть использован для повторных полётов до 12 раз.

Заправщик

Повторяет общую схему конструкции с межпланетным кораблём для снижения стоимости разработки и постройки. Секции для груза и пассажиров предполагалось заменить топливными баками для дозаправки основного корабля на орбите в ходе нескольких повторных запусков.

Отсутствие дополнительного оборудования уменьшает сухую массу заправщика до 90 т, вместимость топлива увеличится до 2500 т. За один раз корабль сможет доставить до 380 т топлива для дозаправки^[3].

Ожидалось повторное использование заправщика до 100 раз.

Топливо

Одним из ключевых элементов системы является выбор топлива, в связи с необходимостью его производства используя ресурсы Марса. Это, в сумме с другими факторами (величина топливных баков, стоимость топлива, удобство его в хранении, влияние на повторное использование оборудования) определило выбор криогенной топливной пары жидкий метан (топливо) и жидкий кислород (окислитель) как для ускорителя, так и для корабля. Оба эти компонента можно добывать на Марсе из углекислого газа и воды с помощью реакции Сабатье^[3]. Кроме того, возможность использования газообразного метана для создания и поддержания высокого давления в топливных баках и для пневматических приводов различных систем ракеты позволит отказаться от использования сжатого гелия. Также, сжатый метан будет использован в системе ориентации в качестве рабочего газа для набора газовых сопел, что позволит отказаться от использования сжатого азота^[4].

Стартовая/посадочная площадка

Изначальный план предусматривает постройку старто-посадочного комплекса в рамках ныне используемого компанией SpaceX комплекса LC-39A на территории Космического центра Кеннеди на мысе Канаверал. В дальнейшем может потребоваться постройка и других комплексов^[4].

Планируемая схема полёта

Ракета-носитель разгоняет закреплённый на ней космический корабль до скорости 8650 км/ч, и после отстыковки возвращается на Землю. После отстыковки от ракеты-носителя, корабль, выполняя роль второй ступени и используя все 9 двигателей, продолжает полёт до достижения парковочной орбиты, и, израсходовав почти всё топливо, дожидается корабля-заправщика. С помощью крана на стартовой площадке корабль-заправщик устанавливается на вернувшуюся ракету-носитель и запускается для стыковки с главным кораблём и его дозаправки. После этого заправщик возвращается на стартовую площадку для повторения процесса. Всего требуется до 5 дозаправок. Полностью заправленный межпланетный корабль совершает импульс вакуумными двигателями в 6 км/с для выхода на быструю, полуэллиптическую траекторию^{[уточнить]} к Марсу, после чего последует полёт длительностью в среднем 115 дней. При достижении Марса (скорость подлета 8,5 км/с), корабль максимально использует атмосферу планеты для торможения, после чего, с помощью 3 центральных двигателей, осуществяет гашение остаточной скорости в 1-1,5 км/с и вертикальную посадку на поверхность. Максимальные испытываемые пассажирами перегрузки составяют 4-6 g. После заполнения баков произведённым на Марсе топливом, корабль может стартовать к Земле используя только собственные двигатели, без ракеты-носителя, из-за сравнительно низкой величины второй космической скорости для этой планеты^[3].

Стоимость

Стоимость топлива — $168 за тонну
Стартовый комплекс — $200 000 за запуск
Общая стоимость миссии — $62 млн.
Доставляемый груз — 450 т.
Стоимость доставки тонны груза на Марс: <$140 000^[3].