«Электрон»^[1] (англ. Electron) — ракета-носитель сверхлёгкого класса, разрабатываемая новозеландским подразделением американской частной аэрокосмической компании Rocket Lab^[en].

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^[2]. Стоимость запуска ракеты-носителя начинается от 4,9 до 6,6 млн долларов США^[2].

Квалификационные огневые тесты обеих ступеней завершены в конце 2016 года^[3][4]. Первый испытательный полёт (неудачный: ракета достигла космоса, но не вышла на орбиту) состоялся 25 мая 2017 года^[1].

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^[5][2].

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. Применение композиционных материалов позволило существенно снизить вес конструкции. Обе ступени ракеты-носителя используют в качеств компонентов топлива керосин (горючее) и жидкий кислород (окислитель)^[2].^[5].

Первая ступень

Высота ступени составляет 12,1 м, диаметр — 1,2 м, сухая масса — 950 кг. Вмещает до 9250 кг топлива^[5].

Первая ступень оборудована девятью жидкостными ракетными двигателями Rutherford^[en]*, схема расположения двигателей подобна первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 — один центральный двигатель и 8 расположенных по его окружности^[5].

Rutherford — двигатель собственного производства Rocket Lab, все основные детали которого создаются способом 3D-печати^[6]. Использует для нагнетания компонентов топлива в камеру сгорания насосный агрегат, который приводится в действие двумя электродвигателями, питающимися от установленных на ступени 13 литий-ионных аккумуляторных батарей. Батареи вмонтированы возле двигателей, в нижней части несущей конструкции ступени и продуцируют более 1 МВт электроэнергии за время полёта^[7][5]. Скорость вращения электрического центробежного насоса 40 000 оборотов в минуту, что позволяет повышать давление в топливной магистрали от 0,2—0,3 мПа до 10—20 мПа (от 29 —до 44 фунтов на квадратный дюйм до 1500—2900). Насос приводится в движение бесщёточным электродвигателем переменного тока, который запитывается через инвертор от аккумулятора, дающего постоянный ток^[8].

Тяга ступени на старте составляет 162 кН и повышается до 192 кН в вакууме. Удельный импульс — 303 с. Время работы ступени — около 155 секунд^[2].^[5].

Управление вектором тяги осуществляется одновременным отклонением всех 9 двигателей от центральной оси^[5].

Отстыковка ступени производится с помощью пневматических механизмов, приводимых в действие с помощью сжатого гелия, который используется также для создания в топливных баках рабочего давления^[5].

Вторая ступень

Длина составляет 2,4 м, диаметр — 1,2 м, сухая масса — 250 кг. Вмещает до 2150 кг топлива^[5].

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^[5][2].

Ступень оборудована тремя литий-ионными батареями для питания электропривода топливного насоса двигателя, 2 из них сбрасываются после исчерпания, позволяя снизить сухую массу ступени^[5][2].

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^[5].

Вторая ступень оборудована приборным отсеком в которм расположены системы управления ракеты-носителя, которые разработаны и произведены компанией Rocket Lab^[2].

Головной обтекатель

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

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^[5][2].

Стартовая площадка

Изначально стартовую площадку планировали разместить не далеко от новозеландского города Крайстчерч на Южном острове. Однако по экологическим требованиям место для площадки было перенесено на Северный остров^[9].

Запуски ракеты-носителя Electron производятся со стартового комплекса англ. Rocket Lab Launch Complex 1, построенного на полуострове Махия^[en], 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 балла. Стартовые сооружения и 50-тонная стартовая платформа не пострадали, что подтвердила пресс-секретарь компании Rocket Lab англ. Catherine Moreau Hammond^[10].

Официальное открытие комплекса состоялось 26 сентября 2016 года^[11]. Лицензия на пусковую деятельность выдана на 30 лет и предполагает возможность запуска каждые 72 часа^[11]. Расположение комплекса позволяет выводить полезную нагрузку на орбиты с разным наклонением, в диапазоне от 39 до 98°^[5].

Стандартный запуск предусматривает вывод на орбиту нескольких вариантов полезной нагрузки: два кубсата 12U, четыре кубсата 6U, десять 3U и четырёх 1U^[2].

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^[8].

Тестовые запуски

В феврале 2017 ракета-носитель для первого испытательного запуска прибыла с производственного завода в Окленде на стартовый комплекс. Планируется выполнить 3 испытательных запуска до старта коммерческих запусков в 2017 году. В дебютном полёте ракета не будет нести полезной нагрузки, только дополнительное измерительное оборудование^[12].

Запуски

Сравнение с аналогами

В настоящее время действующих носителей сверхлёгкого класса не существует. Наиболее близким по характеристикам является воздушно-космический комплекс на базе крылатой ракеты «Пегас», формально относящийся к лёгкому классу. Среди остальных проектов часть, как и «Электрон», прошли первые лётные испытания (все неудачно), другие готовятся к первым стартам в 2017—2018 годах^[1].

Примечания