Vào ngày 29 tháng 8 năm 2021, "Rocket 3.3" của Astra đã được phóng tại Cảng vũ trụ Thái Bình Dương ở Alaska. Sau khi đánh lửa, một trong năm động cơ của tên lửa tầng đầu tiên bị trục trặc, dẫn đến lực đẩy mất cân bằng. Đầu tiên, tên lửa di chuyển ngang trên bệ phóng, sau đó bay lên cao, nhưng do lỗi tư thế nghiêm trọng nên bộ điều khiển phóng đã phải dừng chuyến bay và cuối cùng tên lửa rơi xuống Thái Bình Dương.
Astra, công ty hiện đang nghiên cứu phát triển một loại tên lửa phản ứng nhanh cỡ nhỏ cho Cơ quan các dự án nghiên cứu tiên tiến quốc phòng Hoa Kỳ, có lẽ là ví dụ điển hình nhất về cuộc đấu tranh giữa chi phí và hiệu suất của các công ty tên lửa nhỏ.
Tên lửa "Rocket" của Astra chủ yếu nhằm cung cấp cho quân đội một tên lửa phản ứng nhanh, nhỏ có thể phóng vệ tinh trong trường hợp khẩn cấp theo nhu cầu chiến trường. Khả năng phóng của nó có thể đưa tải trọng khoảng 150 kg lên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp ở độ cao 500 km. Astra được thành lập vào tháng 10 năm 2016 và phóng tên lửa đầu tiên vào tháng 3 năm 2018, nghe có vẻ khá nhanh.
Công ty này rất lười biếng khi đặt tên cho tên lửa của mình và chỉ gọi đơn giản là "Rocket". Mô hình đầu tiên được gọi là "Rocket One". Tuy nhiên, "Rocket One" này không thể phóng vệ tinh vào quỹ đạo. Nó chỉ được sử dụng để thử nghiệm động cơ tên lửa giai đoạn đầu "Delphin", có nghĩa là "Cá heo" trong tiếng Đức. Động cơ giai đoạn thứ hai, được gọi là "Ether", vẫn chưa được phát triển nên chỉ sử dụng một vật đối trọng.
Vào tháng 7 năm 2018, "Rocket One" đã được ra mắt. Tuy nhiên, có thông tin cho rằng từ tháng 3 đến tháng 7, Astra đã nhiều lần thử phóng tên lửa nhưng đều thất bại. Vụ phóng ngày 20 tháng 7 cũng không thành công. "Rocket One" cất cánh từ bãi phóng ở Alaska, nhưng nó chỉ bay được 27 giây trước khi xảy ra sự cố bất thường và rơi trở lại mặt đất. Điểm rơi không vượt quá hàng rào của địa điểm phóng. Tuy nhiên, chủ tịch Astra chia sẻ với các phóng viên rằng khách hàng rất hài lòng với kết quả của đợt ra mắt.
Bốn tháng sau, Astra lại tổ chức một đợt phóng khác. Tên lửa bay trong 30 giây trước khi hỏng và rơi xuống đất. Công ty khẳng định vụ phóng đã thành công.
Việc phóng tên lửa Astra 1.0 và 2.0 có thể được coi là thành công vì chỉ có một tên lửa giai đoạn đầu và nó chỉ được phóng thẳng đứng lên bầu trời chứ không cần phải đi vào quỹ đạo, do đó nhiệm vụ này không quá khó khăn. Nhưng đến giai đoạn 3.0, Astra phải phát triển một tên lửa đẩy có khả năng đi vào quỹ đạo, nên độ khó của bài toán lập tức tăng theo cấp số nhân.
Dù sao thì cũng không thể vào đúng hướng
Phiên bản thứ ba của tên lửa là mô hình thực sự sẽ bay vào quỹ đạo và được đánh số theo định dạng 3.x. Cái đầu tiên được gọi là "Rocket 3.0". Tên lửa này được sử dụng để thực hiện nhiệm vụ phóng chính thức cho Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng Hoa Kỳ. Ban đầu, ngày 2 tháng 3 năm 2020 là thời điểm phóng cuối cùng cho Rocket 3.0, nhưng thời điểm này đã bị bỏ lỡ vì công tác chuẩn bị trên mặt đất chưa hoàn tất. Tuy nhiên, Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng Hoa Kỳ vẫn không rút lại sự hỗ trợ cho Astra và yêu cầu công ty này tiếp tục thực hiện các nhiệm vụ phóng.
Vào ngày 23 tháng 3, Rocket 3.0 cuối cùng đã sẵn sàng để phóng tiếp, nhưng nó đã bốc cháy trong quá trình chuẩn bị phóng. Vào thời điểm đó, các kỹ thuật viên mặt đất đã hoàn thành một cuộc tập trận, nhưng không rõ lý do, tên lửa đã bốc cháy và thiêu rụi hoàn toàn toàn bộ tên lửa. Người ta cho rằng vào thời điểm đó, trên tên lửa không có vệ tinh nên không xảy ra tình trạng mất tải trọng.
Sau khi Rocket 3.0 bị phá hủy, Astra tiếp tục thách thức tốc độ vũ trụ đầu tiên. Ngày 31 tháng 8 năm 2020, Rocket 3.1 đã được dựng lên trên bệ phóng, nhưng do thời tiết xấu nên vụ phóng đã phải hoãn lại. Vào ngày 12 tháng 9, tên lửa 3.1 cuối cùng đã được phóng đi, nhưng nhanh chóng rơi xuống đất và phát nổ trên một cánh đồng trống. Các quan chức của Astra cho biết chuyến bay không chở hàng hóa nên sự cố này sẽ không gây ra thiệt hại đáng kể.
Tên lửa tiếp theo là 3.2. Vào ngày 15 tháng 12 năm 2020, Rocket 3.2 đã cất cánh từ Alaska. Lần này có vẻ như đã gần thành công rồi. Tên lửa đã vượt qua đường Karman thành công và đạt tới độ cao 390 km. Đây là quỹ đạo mà vệ tinh được cho là sẽ được triển khai, nhưng do sự cố trộn nhiên liệu ở động cơ tầng trên nên tải trọng mô phỏng không đạt được tốc độ vũ trụ đầu tiên. Nhưng Astra tuyên bố rằng nhiệm vụ đã thành công, vì mục tiêu thử nghiệm của họ là đạt được mục tiêu tắt máy ở giai đoạn đầu tiên và tách biệt giai đoạn đầu tiên với giai đoạn thứ hai. Chỉ cần họ có thể làm được điều này thì nhiệm vụ được coi là thành công, vì vậy mọi người chỉ cần lắng nghe.
Tên lửa 3.3 bay ngang Vào ngày 29 tháng 8 năm 2021, Tên lửa 3.3 đã được phóng tại Cảng vũ trụ Thái Bình Dương ở Alaska, nhưng lại thất bại một lần nữa. Kịch bản lỗi được mô tả ở phần đầu của bài viết này. Trong cuộc họp báo qua điện thoại được tổ chức khoảng 90 phút sau sự cố, nhà đồng sáng lập kiêm giám đốc điều hành công ty Kemp cho biết một trong năm động cơ của tên lửa tầng đầu tiên đã hỏng chưa đầy một giây sau khi cất cánh mà không rõ lý do, dẫn đến việc phóng thất bại.
Bạn có thể hỏi, nếu động cơ tên lửa bị hỏng, thì tên lửa có phát nổ không? Tại sao tên lửa Astra lại “kiên cường” đến mức phải vật lộn một hồi rồi mới bay lên được? Điều này phải bắt đầu với nguyên lý bay của tên lửa.
Chúng ta biết rằng nếu một tên lửa muốn đạt được tốc độ bay lên cao thì lực đẩy của động cơ tên lửa phải lớn hơn trọng lượng của tên lửa. Trong ngành có một thuật ngữ đặc biệt dành cho chỉ số này, gọi là "tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng". Theo thông tin do Astra công bố, tên lửa phóng lần này sử dụng nhiên liệu oxy lỏng và dầu hỏa, dài 11,6 mét và đường kính 1,32 mét. Nó được thiết kế để phù hợp với container hàng hóa tiêu chuẩn. Sức chứa quỹ đạo đồng bộ mặt trời được thiết kế là 25 kg và sức chứa quỹ đạo thấp là 100 kg. Tầng đầu tiên của tên lửa được trang bị năm động cơ "Dolphin" được dẫn động bằng bơm điện, với tổng lực đẩy khoảng 140 kilonewton; Giai đoạn thứ hai được trang bị một động cơ "Ether" duy nhất có lực đẩy chân không khoảng 3,1 kilonewton.
Trong lần phóng này, tên lửa có thể giữ nguyên vị trí mà không rơi xuống đất và di chuyển ngang trên mặt đất mặc dù một trong các động cơ của nó không hoạt động, điều này cho thấy lực đẩy do bốn động cơ còn lại vẫn đang hoạt động tạo ra có độ lớn bằng đúng trọng lượng của tên lửa. Lúc này, tên lửa không thể đạt được gia tốc để bay lên cao. Nhưng khi động cơ tên lửa tiếp tục tiêu thụ nhiên liệu, tổng khối lượng của tên lửa sẽ tiếp tục giảm. Khi nhiên liệu được tiêu thụ đến một mức độ nhất định, tên lửa sẽ tiếp tục tăng tốc hướng lên và bắt đầu bay lên cao lần nữa.
Bạn có thể có một câu hỏi khác, đó là, tại sao tên lửa không nổi tại chỗ mà lại dịch chuyển sang ngang?
Điều này có nghĩa là động cơ bị trục trặc trên tên lửa không được đặt ở giữa năm động cơ mà nằm ở một bên. Trong trường hợp này, lực đẩy của tên lửa không cân bằng và về mặt lý thuyết, tên lửa phải rơi xuống đất, nhưng tại sao nó lại không rơi xuống đất? Điều này là nhờ hệ thống kiểm soát tư thế của tên lửa.
Chúng ta biết rằng các phương tiện phóng tên lửa nói chung đều có hệ thống dẫn đường và điều khiển. Hệ thống dẫn đường có nhiệm vụ chỉ dẫn cho tên lửa khi nào cần rẽ, rẽ lớn như thế nào và trong điều kiện nào thì tắt động cơ tên lửa. Thực hiện theo hướng dẫn của hệ thống dẫn đường, tên lửa đẩy cuối cùng sẽ đạt tới quỹ đạo đã định trước.
Vậy ai là người chỉ đạo chuyển hướng động cơ và điều khiển tên lửa thực hiện theo hướng dẫn của hệ thống dẫn đường? Đó là hệ thống kiểm soát tư thế của tên lửa.
Hệ thống kiểm soát tư thế phải luôn cảm nhận được tư thế hiện tại của tên lửa và điều chỉnh hướng lệch của động cơ để đưa tên lửa trở lại vị trí do hệ thống dẫn đường chỉ định. Trong giai đoạn này, tư thế của tên lửa chắc chắn sẽ phải chịu nhiều nhiễu loạn khác nhau và hệ thống kiểm soát tư thế phải khắc phục những nhiễu loạn này và kiểm soát tư thế của tên lửa.
Khi tên lửa được phóng đi, hệ thống dẫn đường thường đưa ra lệnh bay thẳng đứng theo góc 90 độ hướng lên trên. Khi động cơ lắp ở một bên tên lửa Astra bị trục trặc và ngừng hoạt động, trọng tâm của tên lửa cao hơn nhiều so với vị trí mà lực đẩy của động cơ tác động. Để duy trì sự cân bằng của tên lửa, hệ thống điều khiển tư thế tên lửa phải điều khiển động cơ quay sang phía bên kia để tạo ra mô-men đẩy ngược lại và giữ cho tư thế của tên lửa thẳng đứng nhất có thể. Nhưng điều này cũng sẽ tạo ra một tác dụng phụ khác, đó là tên lửa sẽ chịu một lực ngang, đẩy tên lửa bay sang một bên.
Dữ liệu đo từ xa cho thấy tên lửa đạt độ cao khoảng 50 km so với bề mặt Trái Đất khi bộ điều khiển mặt đất tắt động cơ. Do đó, Astra vẫn còn một chặng đường dài để có thể ra mắt thành công.
Bất chấp nhiều lần thất bại, tham vọng vẫn không thay đổi. Mặc dù vụ phóng lại thất bại nhưng có vẻ điều đó không ảnh hưởng đến tham vọng giành chiến thắng của Astra. Theo họ, mặc dù ba chuyến bay quỹ đạo gần nhất đều thất bại, nhưng mỗi chuyến đều tiến gần hơn đến mục tiêu thành công cuối cùng, đó là đi vào quỹ đạo Trái Đất tầm thấp.
Người đứng đầu công ty đã tự hào trên Twitter rằng ông vô cùng tự hào về nhóm và việc chinh phục không gian có thể khó khăn, nhưng giống như tên lửa này, chúng tôi sẽ không bỏ cuộc. Những lời nói táo bạo như vậy nghe có vẻ rất cảm động, nhưng điều thực sự khiến anh không bỏ cuộc là khoản đầu tư khoảng 100 triệu đô la Mỹ mà anh đã nhận được. Với số tiền lớn như vậy làm nguồn tài trợ, cộng với hợp đồng bán trước từ Cơ quan các dự án nghiên cứu tiên tiến quốc phòng Hoa Kỳ, công ty chắc chắn có thể tiếp tục thúc đẩy công tác thử nghiệm của mình.
