Grasshopper

Grasshopper (tõlkes 'rohutirts') ja korduvkasutatavad katseraketid Falcon 9 (F9R Dev) olid eksperimentaalsed korduvkasutatavad kanderaketid, mis loodi püstise õhkutõusu ja maandumise (inglise keeles vertical takeoff, vertical landing; VTVL) tehnoloogia demonstreerimiseks. Projekti raames, mida rahastas ettevõte SpaceX ilma USA valitsuse kaasabita, ehitati kaks korduvkasutatava raketiastme prototüüpi. Grasshopper kuulutati välja aastal 2011 ja esimesi madala lennukõrguse ja -kiirusega katseid alustati aastal 2012. Esimene Grasshopper oli 32 m pikkune ja tegi enne mahakandmist aastatel 2012–2013 kaheksa õnnestunud katselendu. Teine, Falcon 9 v1.1 järgi tehtud Grasshopperi katserakett oli suurem ja võimekam. Seda katsetati kõrgemal ja ülehelikiiruse juures, sekka toimus ka madalama lennukõrgusega katselende. Rakett F9R Dev1 ehitati aastatel 2013–2014 ja selle esimene lend toimus 17. aprillil 2014. F9R Dev1 hävis ettevõtte McGregoris Texases asuval katsepolügoonil 22. augustil 2014; see juhtus katse ajal, milles kasutati astmel kolme rakettmootorit. Rakettide Grasshopper ja F9R Dev katsetused olid korduvkasutatavate rakettide Falcon 9 ja Falcon Heavy arenduses määrava tähtsusega; arenduse eesmärgiks oli luua püstiseks maandumiseks võimeline kanderaketi terviklik – kütusepaakide ja mootoritega – esimene aste. Grasshopperi ja F9R Dev-iga tehtud katsed panid aluse kanderaketi Falcon 9 esimese astme maandumiskatsetele suurelt kiiruselt ja kõrguselt, mida tehti osadel Falcon 9 missioonidel alates 2013. aasta septembrist. 21. detsembril 2015 toimunud katsetusel õnnestus kanderakett lõpuks edukalt maandada. Avalikkus sai Grasshopperi katseraketist teada 2011. aasta kolmandas kvartalis, kui kosmoseteemadel kirjutavad ajakirjanikud, kes olid uurinud Ameerika Ühendriikide Föderaalse Lennuameti (FAA) poolt välja antud lennulubasid, sellest esimest korda kirjutasid.  Peatselt kinnitas SpaceX katseraketi arendusprogrammi olemasolu ja teatas kavatsusest alustada katselendudega aastal 2012. 2011. aastal SpaceX-i poolt jagatud avaliku info kohaselt pidid katsed toimuma McGregori linnas Texases kolmes järgus; need pidid olema allahelikiirusel, maksimaalsel lennukõrgusel 200–3510 meetrit, kestusega 45–160 sekundit. SpaceX plaanis katsete kestuseks kolm aastat ja FAA esialgne luba võimaldas ettevõttel korraldada kuni 70 suborbitaalset raketistarti aastas. Katselendude tarbeks ehitas ettevõte 0,2-hektarilise betoonist stardiplatvormi. 2012. aasta septembris teatas SpaceX, et on esitanud FAA-le taotluse suurendada osade esialgsete katsete lennukõrgust. SpaceX-i tegevjuht Elon Musk sõnas 2012. aasta novembris: "Järgmiste kuude jooksul hakkame järk-järgult suurendama katsete kiirust ja kõrgust... Arvan, et saame sel teel mõnd kraatrit näha; meil veaks kõvasti, kui kraatreid ei tuleks. Püstine maandumine on laiaulatusliku ja kiire korduskasutuse jaoks erakordselt tähtis läbimurre." Kanderaketi Falcon 9 v1.0 esimese astme baasil ehitatud VTVL-lennuseade Grasshopper tegi 2012. aasta septembrist kuni 2013.aasta oktoobrini kokku kaheksa katselendu. Kõik kaheksa katselendu toimusid McGregoris Texases. Grasshopperi esimene katselend toimus 2012. aasta septembris ja kestis kolm sekundit. 2012. aasta novembris tegi Grasshopper pikema, kaheksasekundilise "hüppe" ja kerkis umbes 5,4 meetri kõrgusele. Kolmanda lennu ajal 2012. aasta detsembris hõljus Grasshopper rakettmootorite toel kokku juba 29 sekundit, tõusis kõrgusele 40 meetrit ja tegi kontrollitud püstise maandumise. Grasshopperi kaheksas ja viimane katselend toimus 7. oktoobril 2013. Rakett tõusis 744 meetri kõrgusele ja maandus kaheksandat korda püstises asendis. Praeguseks on katserakett Grasshopper kasutusest välja arvatud. Texase katsetsoonis oli lennukõrgus FAA esialgse loaga piiratud 760 meetriga. Grasshopper oli võimeline maanduma helikopteri täpsusega. SpaceX saavutas 2014. aasta lõpuks kõik avalikult välja hõigatud verstapostid. 2012. aasta veebruaris andis SpaceX teada, et planeerib samal aastal mitut VTVL-katselendu; 2012. aasta juunis kinnitas ettevõte, et neil on jätkuvalt plaan teha esimene katselend paari lähema kuu jooksul. Korduvkasutatav katserakett Falcon 9 (F9R Dev) kuulutati välja oktoobris 2012. Alates 2012. aasta lõpust kuni varase 2014. aastani kandis see nime Grasshopper v1.1. Musk ütles 2013. aasta märtsis, et SpaceX loodab jõuda ülehelikiirusel toimuvate katseteni enne 2013. aasta lõppu. Samal kuul teatas SpaceX, et järgmine Grasshopper-klassi suborbitaalne rakett ehitatakse raketi Falcon 9 v1.1 esimese astme baasil, mida kasutati kvalifikatsioonitestides SpaceX-i Texases asuvas rakettide väljatöötamise ja testimise rajatises. 2014. aastal andis FAA loa katsetada raketti F9R Dev McGregori katsetsoonis kuni 3000 meetri kõrgustel lendudel; Grasshopperi lennukõrgus oli piiratud 760 meetriga. Katserakett F9R Dev1 ehitati võrreldes Grasshopperiga märksa pikema Falcon 9 v1.1 esimese astme baasil ja sellel olid sissetõmmatavad maandumisjalad. SpaceX viis 28. märtsil 2014 McGregori testimisrajatises läbi raketi F9R Dev1 lühiaegse maapealse katse (inglise keeles static test – 'staatiline test'); uue katseraketi esimene lend toimus sama aasta 17. aprillil ja lennukõrguseks oli 250 meetrit. 22. augustil 2014 toimus katseraketi F9R Dev1 viies ja viimane lend. Tõusu ajal tekkinud anomaalia anduriandmetes käivitas raketi lennukatkestussüsteemi, mis omakorda põhjustas F9R Dev1-e hävinemise. Ükski inimene kannatada ei saanud; katselennu ajal viibis kohal ka FAA esindaja. Õnnetusest avaldas video telejaam CBS ja sotsiaalmeediasse postitati juhtunust pilte. 2013. aasta mais teatas SpaceX, et Grasshopperi katseprogrammi suuremal kõrgusel ja suurema lennukiirusega katsed tehakse Spaceport America kosmodroomil Las Crucesi lähedal New Mexicos ja mitte White Sandsi raketibaasis, nagu eelnevalt oli plaanitud. SpaceX sõlmis kolmeaastase liisingulepingu maa ja rajatiste liisimiseks hiljuti avatud kosmodroomil. 2013. aasta mais teatas ettevõte, et nad ei tea veel, kui palju töökohti kolitakse Texasest New Mexicosse. SpaceX alustas 30 m × 30 m suuruse stardiplatvormi ehitamist Spaceport Americas mais 2013; stardiplatvormi ehitati kosmodroomi põhikompleksist seitsme kilomeetri kaugusele. Liisingumakse olnuks 6600 dollarit kuus pluss 25 000 dollarit iga katselennu kohta. Kolmandat katseraketti nimega F9R Dev2 plaaniti algselt katsetada vaid Spaceport America katsetsoonis ja kuni 91 000 meetri kõrgustel lendudel. Kui katserakett nr 2, F9R Dev1 2014. aasta septembris hävis, siis muutis ettevõte plaane ja kavatses kasutada katseraketti F9R Dev2 esmalt McGregori katsepolügoonil madala lennukõrgusega katsetes. FAA algne luba Falcon 9 korduvkasutatavate arendusrakettide programmile kehtis kuni 2015. aasta veebruarini. 2015. aasta mais kirjutati kosmoselendudele spetsialiseerunud veebiportaali NASASpaceFlight.com artiklis, et kuna merele ja autonoomsele ujuvale kosmodroomile (inglise keeles autonomous spaceport drone ship, ASDS) toimunud maandumiskatsed olid tehniliselt edukad, siis kavatseb SpaceX kasutada New Mexico katsepaika tagasi toodud raketiastmete katsetamiseks. 19. veebruaril 2015 teatas SpaceX, et katseraketi F9R Dev2 programm jäetakse pooleli. 2015. aasta aprillis viis SpaceX Vanderbergi õhujõudude baasi kosmodroomil läbi kütusetankimise katsetused lennu kestel toimuva stardikatkestustesti (inglise keeles in-flight abort test) raketi peal. Kuna antud raketil oli vaid kolm Merlin 1D rakettmootorit ja New Mexico katsepaika kavatsetakse kasutada tagasi toodud raketiastmete katsetamiseks, siis oletati, et stardikatkestustesti rakett oli pooleli jäänud F9R Dev2 katseprogrammi kuulunud katserakett. Grasshopper koosnes kanderaketi Falcon 9 v1.0 esimesest astmest ja rakettmootorist, selle kogupikkus oli 32 m. Maandumisjalad olid raketi külge liikumatult fikseeritud. Raketil oli üksainus keskel asuv Merlin 1D rakettmootor; samas asukohas ja sama tüüpi mootorit kavatsetakse tootmisversiooni Falcon 9 rakettidel kasutada laskumise aeglustamise viimases etapis ja püstisel maandamisel. F9R Dev1 ehitati kanderaketi Falcon 9 v1.1 kasutatud esimesest astmest, see oli 49 meetri pikkune, ligi 50% pikem kui esimene Grasshopperi rakett. Maandumisjalad olid ehituselt sissetõmmatavad A-kujulise raami külge kinnitatud teleskoopkolvid. Nelja maandumisjala kogusiruulatus oli umbes 18 meetrit ja kaal vähem kui 2100 kg. Jalgade välja sirutamiseks kasutati kõrgrõhu all olevat heeliumi. Jalad kaalusid vähem kui esimese Grasshopperi jalad. Katseraketi F9R Dev1 mootorikamber oli esimese Grasshopperi omast erinev. Raketil F9R Dev1 oli õhku tõusmiseks ja kiirendamiseks kolm rakettmootorit, sest katserakett ei vaja täie võimsusega tõukejõudu, nagu seda vajab Maa-lähedasele orbiidile kasulikku lasti toimetav rakett Falcon 9. Laskumine ja maandumine toimus vaid ühe rakettmootori abil. 2013. aastal liikus SpaceX edasi ja hakkas lisaks katserakettidega toimuvatele katselendudele VTVL-katsetes kasutama ka oma tootmisversiooni Falcon 9 kanderakette. Märtsis 2013 teatas SpaceX, et alates Falcon 9 kanderaketi pikendatud versiooni esimesest lennust – kanderaketi Falcon 9 kuuendast lennust (mida tol hetkel arvati toimuvat 2013. aasta suvel) – saavad kõigi kanderakettide esimesed astmed olema kontrollitud laskumise katsesõidukite varustuse ja võimekusega. SpaceX üritas mitmeid vee kohal toimunud maandumisi. Prooviti ookeani kohal toimunud maandumisi ja saavutati mitu "pehmet maandumist" vette. Autonoomsetele ujuvatele kosmodroomidele ehk spetsiaalselt maandumiseks loodud pargastele maandumistest polnud ükski täiesti edukas. Lõpuks saatis SpaceX-i püüdlusi edu ja 2015. aasta lõpus õnnestus ettevõttel püstiselt maandada tootmisversiooni kanderakett. See oli ühtlasi esimene katse maandada kanderaketi Falcon 9 esimest astet maapinnale ja see toimus kanderaketi Falcon 9 lennu nr 20 ajal 21. detsembril 2015. Maandumine oli edukas ja kanderaketi Falcon 9 v1.1 Full Thrust esimene aste saadi tervena tagasi. Mohney, Doug (26.09.2011). "SpaceX Plans to Test Reusable Suborbital VTVL Rocket in Texas". Satellite Spotlight. Vaadatud 30.12.2012. Shotwell, Gwynne (4. juuni 2014). Discussion with Gwynne Shotwell, President and COO, SpaceX. Atlantic Council. Sündmuse toimumise aeg 22:35–26:20. Vaadatud 9. juuni 2014. Seda tehnoloogiaelementi [korduvkasutatava kanderaketi tehnoloogiat] arendab SpaceX üksi, mitte keegi ei maksa meile selle eest. Valitsus on väga huvitatud andmetest, mida me katseseeria käigus kogume. [...] See on asi, mida ettevõtjapoolsed investeeringud ja uued tegijad/innovaatorid saavad valdkonna edendamiseks teha: rahastada ise parendusi, nii programmi kvaliteedi, riistvara, kui ka [raketistardi]operatsioonide kiiruse ja sageduse osas. Simberg, Rand (08.02.2012). "Elon Musk on SpaceX's Reusable Rocket Plans". Popular Mechanics. Vaadatud 07.02.2012. Lindsey, Clark (12.10.2011). "Grasshopper news". RLV and Space Transport News. Originaali arhiivikoopia seisuga 18.11.2011. Vaadatud 23.11.2011. Elon Musk (22. august 2014). "Three engine F9R Dev1 vehicle auto-terminated during test flight". Twitter. "Reusable rocket prototype almost ready for first liftoff". Spaceflight Now. 09.07.2012. Vaadatud 13.07.2012. SpaceX on McGregoris ehitanud 0,2-hektarilise betoonist raketistardirajatise ja nelja putukajalga meenutava hõbedase maandumisjalaga varustatud Grasshopperi rakett seisab juba stardiplatvormil. "Draft Environmental Assessment for Issuing an Experimental Permit to SpaceX for Operation of the Grasshopper Vehicle at the McGregor Test Site, Texas" (PDF). Federal Aviation Administration. 2011. Vaadatud 24.11.2011. Lindsey, Clark (17.09.2012). "SpaceX Grasshopper tests aim to quickly move up in altitude". NewSpace Watch. Originaali arhiivikoopia seisuga 28.09.2014. Vaadatud 17.09.2012. Coppinger, Rod (23.11.2012). "Huge Mars Colony Eyed by SpaceX Founder Elon Musk". Space.com. Vaadatud 25.11.2012. ' Klotz, Irene (17.10.2013). "SpaceX Retires Grasshopper, New Test Rig To Fly in December". Space News. Originaali arhiivikoopia seisuga 21. oktoober 2013. Vaadatud 21.10.2013. Boyle, Alan (24.12.2012). "SpaceX launches its Grasshopper rocket on 12-story-high hop in Texas". MSNBC Cosmic Log. Originaali arhiivikoopia seisuga 3. märts 2016. Vaadatud 30.12.2012. "Grasshopper flies to its highest height to date". Social media information release. SpaceX. 12. oktoober 2013. Vaadatud 14. oktoober 2013. VAATA: Grasshopper tegi Texase taevas oma seni kõrgeima lennu – 744 m (2441 jalga). http://youtu.be/9ZDkItO-0a4 See oli Grasshopperi katseseadme viimane kavas olnud katse; järgmiseks tulevad arendussõiduki Falcon 9 Reusable (F9R) madalakõrguselised katsed, millele järgnevad katsed suurtel kõrgustel New Mexicos. Abbott, Joseph (08.05.2013). "SpaceX's Grasshopper leaping to NM spaceport". Waco Tribune. Vaadatud 25.10.2013. Clark, Stephen (24.09.2012). "SpaceX's reusable rocket testbed takes first hop". Spaceflightnow. Vaadatud 25.09.2012. Lindsey, Clark (22.09.2012). "SpaceX Grasshopper vertical takeoff/vertical landing rocket first test". NewSpace Watch. Originaali arhiivikoopia seisuga 10.06.2020. Vaadatud 23.09.2012. "Grasshopper Two-Story Hop 11/1/12". SpaceX. 5. november 2012. Vaadatud 6. november 2012. "Grasshopper hops ever higher". NewSpace Journal. 24. detsember 2012. Vaadatud 25. detsember 2012. "FAA Permitted Launches". Federal Aviation Administration. 8. märts 2013. Vaadatud 9. märts 2013. "More on Grasshopper's "Johnny Cash hover slam" test". NewSpace Journal. 9. märts 2013. Vaadatud 9. märts 2013. "GRASSHOPPER COMPLETES HIGHEST LEAP TO DATE". 10. märts 2013. Originaali arhiivikoopia seisuga 29. aprill 2013. Vaadatud 30. detsembril 2015. Lindsey, Clark (13.04.2013). "SpaceX Grasshopper reaches 250 meters". NewSpace Watch. Originaali arhiivikoopia seisuga 29.04.2013. Vaadatud 23.04.2013. "Elon Musk's twitter". 22. aprill 2013. Bergin, Chris (14. juuni 2013). "Testing times for SpaceX's new Falcon 9 v.1.1". NASASpaceFlight (not affiliated with NASA). Vaadatud 15. juuni 2013. Bergin, Chris (20. juuni 2013). "Reducing risk via ground testing is a recipe for SpaceX success". NASASpaceFlight (not affiliated with NASA). Vaadatud 21. juuni 2013. SpaceNews Launch Report, accessed 15 July 2013.[alaline kõdulink] Boyle, Alan (14.08.2013). "SpaceX's Grasshopper test rocket flies sideways successfully". NBC News. Vaadatud 15.08.2013. "SpaceX's Grasshopper flight on 10/07". "Grasshopper 744m Test – Single Camera (Hexacopter)". SpaceX Youtube channel. 12.10.2013. "Grasshopper Completes Half-Mile Flight in Last Test". Originaali arhiivikoopia seisuga 9. juuni 2015. Vaadatud 30. detsembril 2015. "Musk's Space Talk Wows Crowd at South by Southwest". Moon and Back. 11.03.2013. Originaali arhiivikoopia seisuga 13. märts 2013. Vaadatud 11.03.2013. Bergin, Chris (22.04.2014). "Rockets that return home – SpaceX pushing the boundaries". NASAspaceflight.com. Vaadatud 23.04.2014. Lindsey, Clark (09.03.2013). "Elon Musk debuted video of latest Grasshopper flight at SXSW". NewSpace Watch. Originaali arhiivikoopia seisuga 10.06.2020. Vaadatud 14.03.2013. "Spacex May try to "land / recover" the first stage of it next Falcon 9 v1.1 launch this summer". Next Big Future. 23.03.2013. Vaadatud 06.04.2013. Norris, Guy (28.04.2014). "SpaceX Plans For Multiple Reusable Booster Tests: Controlled water landing marks a major stride toward SpaceX's Falcon rapid-reusability goal". Aviation Week. Vaadatud 26.04.2014. 17. aprillil toimunud katseraketi F9R Dev 1 alla minuti kestnud lend oli esimene Falcon 9 v1.1 tootmisversiooniga samaväärse esimese astme püstise maandumise katse. 18. aprillil toimunud kaubalend ISS-i juurde oli ettevõtte jaoks esimeseks võimaluseks hinnata kokkuvolditavate jalgade ja raketi tõusu esimese etapi ajal astet suunavate täiustatud põtkurite toimimist. Malik, Tariq (14.04.2014). "SpaceX to Attempt Daring Reusable Rocket Test During Dragon Launch Today". SpaceNews. Vaadatud 15.04.2014. Abbott, Joseph (17.04.2014). "Grasshopper's successor flies at SpaceX's McGregor site". Waco Tribune. Vaadatud 18.04.2014. Foust, Jeff (23.08.2014). "Falcon 9 test vehicle destroyed in accident". NewSpace Journal. Vaadatud 23.08.2014. Stephen Clark (22.08.2014). "SpaceX rocket prototype explodes in test flight". Spaceflight Now. Vaadatud 23.08.2014. Abbott, Joseph (01.05.2014). "SpaceX's Grasshopper successor flies again". Waco Tribune. Vaadatud 02.05.2014. SpaceX (2. mai 2014). "F9R Flight Test – 1,000m". YouTube. 1000m Fin Flight | Rocket Cam and Wide Shot "Commercial Space Data – Launches". Federal Aviation Administration. Dates of Grasshopper launches Harwood, William (22. august 2014). "SpaceX rocket explodes during test flight in Texas". CBS News. Dean, James (03.08.2014). "SpaceX targeting Saturday launch from Cape". Florida Today. Vaadatud 03.08.2014. Lindsey, Clark (07.05.2013). "SpaceX to test Grasshopper reusable booster at Spaceport America in NM". NewSpace Watch. Originaali arhiivikoopia seisuga 18.01.2015. Vaadatud 07.05.2013. "Reusable rocket prototype almost ready for first liftoff". spaceflightnow.com. 2012. Vaadatud 12.05.2012. Abbot, Joseph (07.05.2013). "SpaceX moving Grasshopper testing to New Mexico". Waco Tribune. Vaadatud 08.05.2013. Leone, Dan (13.05.2013). "SpaceX Leases Pad in New Mexico for Next Grasshopper Tests". SpaceNews. Originaali arhiivikoopia seisuga 24. september 2020. Vaadatud 03.08.2013. "Commercial Space Data / Active Permits". FAA Data & Research. U.S. Federal Aviation Administration. Vaadatud 23.04.2014. Permit no. EP 14-010, Company: Space Exploration Technologies Corporation, Vehicle: Falcon 9-R, Location: Texas, Expiration: Feb 26, 2015 Bergin, Chris (19.03.2015). "Spaceport America set for SpaceX reusability testing". nasaspaceflight.com. Vaadatud 12.05.2015. Abbott, Joseph (12.09.2014). "SpaceX updates: Launch moved to Sept. 20; new test rocket may arrive in 2 months". Waco Tribune. Vaadatud 13.09.2014. Klotz, Irene (19.02.2015). "SpaceX bypassing replacement for lost Falcon 9R landing test vehicle". Portal To The Universe. Originaali arhiivikoopia seisuga 25.12.2015. Vaadatud 24.12.2015. Bergin, Chris (10.04.2015). "SpaceX conducts tanking test on In-Flight Abort Falcon 9". nasaspaceflight.com. Vaadatud 10.05.2015. "A 2nd-gen Grasshopper + A new video of first hop". NewSpace Watch. 02.10.2012. Originaali arhiivikoopia seisuga 15.03.2020. Vaadatud 04.11.2012. Lindsey, Clark (02.05.2013). "SpaceX shows a leg for the "F-niner"". Originaali arhiivikoopia seisuga 31.10.2014. Vaadatud 02.05.2013. F9R (hääldub inglise keeles nagu 'F-niner') näitab säärt. Ehituseks on kokkukäiv A-kujulise raamiga teleskoopkolb... Kõrgrõhu all olev heelium. See peab olema ülikerge. Lindsey, Clark (28.03.2013). "SpaceX moving quickly towards fly-back first stage". NewSpace Watch. Originaali arhiivikoopia seisuga 16.04.2013. Vaadatud 29.03.2013. SpaceX on Twitter: "The Falcon 9 first stage landing is confirmed. Second stage continuing nominally. https://t.co/RX2QKSl0z7" Wow! SpaceX Lands Orbital Rocket Successfully in Historic First de Selding, Peter B. (16.10.2015). "SpaceX Changes its Falcon 9 Return-to-flight Plans". SpaceNews. Vaadatud 8. november 2015.