Что происходит со второй ступенью Falcon 9 после отделения полезной нагрузки?

На самом деле может произойти несколько результатов второго этапа (и несколько интересных историй, связанных с ними), но, как упомянул geoffc, повторное использование второго этапа больше не планируется для Falcon, поскольку Маск считает, что ресурсы для его разработки лучше потратить. в другом месте . Это не непреодолимая техническая проблема.

Преднамеренное отклонение от орбиты

Это делается для миссий, в которых у верхней ступени достаточно оставшихся запасов топлива, чтобы обеспечить безопасный преднамеренный распад. Это делалось в каждой миссии LEO , начиная с CRS-3 (включая Orbcomm OG2), и обычно приводило к выводу ступени с орбиты к юго-юго-западу от Австралии в Индийском океане (недалеко от района, где был потерян MH370). Мы знаем это, потому что время от времени SpaceX публикует NOTAM, объявляя зону небезопасной в течение определенного времени. Вот, например, НОТАМ CRS-3:

Остался в GTO, чтобы разлагаться

До сих пор это была стандартная операционная процедура для всех 4 разгонных блоков Falcon 9, доставивших на GTO спутники связи . В настоящее время ни один из них не остается на орбите, поскольку перицентр каждого из них настолько низок (~ 200–300 км), что они распадаются в течение 2–6 месяцев. Никакого профиля спуска с орбиты не предпринималось, поскольку он несет ответственность за SpaceX, если ступень решит взорваться, разбрасывая обломки в GTO (кроме того, если остается недостаточно топлива, они также не могут безопасно покинуть орбиту).

Стандартный апоцентр для GTO составляет около 35 000 км, но для первых двух миссий GTO (SES-8 и Thaicom 6) они были введены на так называемую «сверхсинхронную орбиту» с апоапсисом за пределами 35 000 км. В последнем пробег превысил 90 000 км. Он был запущен 6 января и сошел на нет 28 мая .

Вы также ожидаете, что сцена разрушится при повторном входе в атмосферу, не так ли? Не всегда! Верхняя ступень AsiaSat 6 снова вошла в атмосферу над Бразилией, и ее части были найдены разбросанными по открытому полю . Однако при входе в атмосферу он устроил настоящий фейерверк:

Некоторыми из самых крупных предметов, найденных нетронутыми, были сосуды высокого давления с композитной оболочкой (COPV), в которых хранился гелий.

Оставленный на LEO для распада

Это относится к полетам 4 и 5 Falcon 1, которые по сей день остаются на почти экваториальной НОО, а также к первым 5 полетам Falcon 9, из которых COTS1 выполнил необъявленный перезапуск верхней ступени , выводя его на орбиту 290x10 700 км. & CASSIOPE, который попытался перезапустить верхнюю ступень «вбок», но не смог, застряв на 900-километровой полярной орбите.

Солнечная (гелиоцентрическая орбита)

Этого еще не произошло, но следующая миссия, запускающая DSCOVR (в настоящее время запланированная на 29 января, вероятно, будет отложена), увидит, что верхняя ступень поместит 570-килограммовую полезную нагрузку в L1 Земля-Солнце, прежде чем выйти на солнечную орбиту, став первым часть оборудования SpaceX, чтобы покинуть орбиту Земли.

Это зависит от траектории.

Миссия на НОО, очевидно, покидает второй этап на совсем другой орбите, чем миссия на ГЕО, где, возможно, они разгоняются до какой-то странной орбиты 80 000X 250M, где спутниковая шина скорректирует орбиту после того, как это будет сделано со вторым этапом.

SpaceX хотела бы восстановить вторую ступень, которую они планировали. Но, похоже, они отказались от этого.

Стенограмма — Илон Маск на мероприятии Aero/Astro Centennial в Массачусетском технологическом институте (часть 1 из 6)

[А как насчет второго этапа?] Транспортные средства следующего поколения после архитектуры Falcon будут спроектированы с возможностью полного повторного использования. Я не ожидаю, что у Falcon 9 будет многоразовая верхняя ступень, просто потому, что с системой на основе керосина удельный импульс недостаточно высок для этого, и многие миссии, которые мы выполняем для коммерческих спутников, развертывание - это геостационарные миссии. Итак, мы действительно заходим очень далеко. Это миссии с высокой дельта-скоростью, поэтому попытаться получить что-то от этого действительно сложно.

Реальность укусила их сильнее, чем ожидалось, и они сосредоточились на следующем ускорителе (BFR — Big F-ing Rocket, использующем двигатели Raptor) и его второй ступени для повторного использования.

Вторую ступень, оставшуюся на НОО-орбите, очень легко вывести с орбиты, и, скорее всего, она довольно быстро уйдет сама по себе.

Второй этап, оставшийся в GTO (GEO Transfer Orbit), — это другой котелок с рыбой. Если его оставить на высокоэллиптической переходной орбите, у него обычно довольно низкий перигей, а это означает, что незначительные изменения в нижней точке могут привести к повторному входу в атмосферу.

На Reddit есть страница, на которой отслеживается текущее местоположение различных вторых ступеней, оставшихся на орбите после запусков GTO. Таблица вторых стадий

Вторые ступени SpaceX, вероятно, всегда достигают орбиты. Обычно они делают запись после развертывания, чтобы вывести сцену с орбиты, хотя они не всегда делают это. Я знаю, что большинство / все миссии LEO выполняются таким образом, я не уверен насчет миссий GEO. По сути, если они могут увести его с орбиты преднамеренно, они это сделают.