Методика оценивания времени подготовки возвращаемой ступени ракеты космического назначения к повторному пуску на примере ракеты-носителя FALCON 9 FT

Целью исследования является предложение методики оценивания времени подготовки возвращаемой ступени ракеты космического назначения к повторному пуску на основе t-распределения Стьюдента с использованием гамма-функции Эйлера.

Методы. Статистический анализ динамики повторных пусков первой ступени ракеты носителя (РН) Falcon 9 показал, что первый повторный пуск возвращаемой ступени В 1046.2 осуществлен 7 августа 2018 г. через 88 дней после ее посадки на морскую платформу OCISLY. Всего в период с 2018 по 2020 гг. состоялось 3 повторных пуска этой ступени. Средний интервал времени, требуемый на подготовку данной ступени к последующему пуску, составил 205 дней. Ступень В 1058, впервые стартовавшая в мае 2020 г, запускалась повторно 6 раза (последний раз - в марте 2021 г.). Средний интервал времени, требуемый на подготовку данной ступени к последующему пуску, составил 50 дней. Анализ имеющихся данных показывает, что с момента первого повторного пуска ступени в августе 2018 г. по настоящее время - среднее время подготовки возвращаемых ступеней к следующему пуску сократилось в четыре раза - с 205 дней до 45-50 дней.

Результаты. Применение предлагаемой методики к выборке интервалов времени подготовки к повторному пуску ступеней В1056, В1058, В1059, В1060 в период с 2019 по 2021 гг, позволяет получить следующие значения времени подготовки возвращаемой ступени ракеты космического назначения к повторному пуску: t = 55±10 суток, т. е. t е (45; 65) суток, что подтверждается анализом представленных статистических данных. Расхождение результатов расчетов с реальными данными находится в пределах статистической погрешности.

Заключение. Представленная методика позволяет оценивать среднее время, необходимое для подготовки возвращаемых ступеней РН к последующим пускам, а следовательно, спрогнозировать возможности участников космической деятельности, имеющих в своем распоряжении многоразовые космические системы по наращиванию их орбитальных группировок. Следовательно, предложенная методика может быть использована при разработке алгоритмов, моделей, методов оценки времени подготовки возвращаемых ступеней к повторным пускам РН, а также для оценки эффективности применения многоразовых (частично спасаемых) РН различных классов по предназначению.

1. Ганиев Т. А., Карякин В. В. Космическая политика мировых и региональных держав: монография. М.: Архонт, 2020. 175 с.

2. Карбовская В. В. Перспективы развития международного космического рынка средств выведения тяжелого класса // Циолковский. Проблемы и будущее российской науки и техники: материалы LII научных чтений памяти К. Э. Циолковского. Калуга: Эйдос, 2017. С. 477-478.

3. Медведев А. А. Предложения по повышению конкурентноспособности ракет-носителей среднего и тяжелого классов за счет применения многоразовых элементов в отечественных средствах выведения // Космонавтика и ракетостроение. 2018. № 3 (102). С. 111-121.

4. Эффективность использования и проблемы спасения первых ступеней ракет- носителей / А. С. Коротеев, В. М. Нестеров, И. О. Елисеев, А. В. Балашова // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2018. № 2. С. 3-11.

5. Горевич Б. Н. Анализ новых направлений развития ПРО США в свете принятой американской стратегии ПРО // Вестник воздушно-космической обороны. 2019. № 2 (22). С. 117-126.

6. SpaceX. URL: http://spacex.com (дата обращения: 25.05.2021).

7. Blue Origin. URL: http://blueorigin.com (дата обращения: 25.05.2021).

8. Rocket Lab. URL: http://rocketlabusa.com (дата обращения: 25.05.2021).

9. Компания «Space-X» и программа коммерческих пилотируемых полётов США / B. П. Краснослободцев, Ю. Н. Кузьмин, А. В. Раскин, И. В. Тарасов, В. А. Байкин // Двойные технологии. 2020. № 3 (92). С. 16-19.

10. Оценка энергетических потерь ракеты-носителя типа «фолкон» при различных вариантах реализации ракетодинамической системы спасения первой ступени / И. И. Кузнецов, Ю. Л. Кузнецов, М. Ж. Мухамеджанов, Д. С. Украинцев, Г. В. Шохов // Космонавтика и ракетостроение. 2016. № 3 (88). С. 83-92.

11. Пат. 2340864 C2 Российская Федерация. Способ управления полётом многоступенчатой ракеты-носителя и многоступенчатая ракета носитель / Данилкин В. А., Могиленко В. И., Панов Ю. П. № 2006135022/02; заявл. 03.10.06; опубл. 10.12.08.

12. List of Falcon 9 and Falcon Heavy launches. URL: http://nasa.fandom.com (дата обращения: 25.05.2021).

13. Рахман Р. М., Богатова О. А., Королев Д. А. Сравнение эффективности ракетоносителей // Новая наука: Теоретический и практический взгляд. 2016. № 6-2 (87). C. 122-126.

14. Савельева М. В., Горидько Н. П. Россия на мировом рынке космических пусковых услуг: конкурентноспособность и экономическая безопасность // Друкеровский вестник. 2018. № 3 (23). С. 163-175.

15. Селиверстов А. И., Шевченко И. В. Методические подходы к созданию динамической модели ракеты-носителя тяжелого класса // Технология машиностроения. 2014. № 4. С. 44-47.

16. Тяпкин С. А., Мухин И. Е., Коптев Д. С. Метод совместного применения показателя структуры вибросигнала и известных результатов идентификационных измерений в задачах превентивного обнаружения неисправностей авиационных двигателей // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2020. Т. 10, № 2. С. 57-67.

17. К обоснованию выбора способа спасения блоков ракет носителей / А. С. Кретов, В. Н. Чижухин, М. М. Ковалевский, Ю. Г. Мехоношин // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2021. № 1. С. 3-11.

18. Кузнецов Ю. Л., Украинцев Д. С. Анализ влияния схемы полёта ступени с ракетно-динамической системой спасения на энергетические характеристики двухступенчатой ракеты-носителя среднего класса // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королёва (национального исследовательского университета). 2016. Т. 15, № 1. С. 73-80.

19. Пирогов С. Ю., Прокопенко Е. А. Методика энергомассового анализа двухступенчатой ракеты-носителя, оборудованной системой спасения ступеней // Труды Военно-космической академии имени А. Ф. Можайского. 2018. № 665. С. 231-236.

20. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М.: КНОРУС, 2010. 664 с.