Вы находитесь здесь по. ⇡ Проснёмся ли мы завтра в новом мире? ⇡ Разбор полётов

30 марта в 22:27 UTC, когда в Москве было почти полвторого ночи 31 марта, с исторического пускового комплекса LC-39A Космического центра имени Кеннеди на мысе Канаверал во Флориде, откуда в своё время улетали к Луне «Аполлоны», стартовал носитель Falcon-9 FT. В его составе впервые в истории мировой космонавтики ракетная ступень с жидкостными двигателями отправилась в космическую миссию повторно (первый полёт CRS-8 с грузовым кораблём Dragon состоялся 8 апреля 2016 года). Ракета компании SpaceX успешно вывела на орбиту спутник связи SES-10, а первая ступень — «ветеран» — совершила мягкую посадку на автоматическую баржу «Of Course I Still Love You».

⇡ Страхи, страховка и запуск

Оценить «эпохальность» события можно было по той реакции, которую выказывали электронные и печатные СМИ. Ещё бы! «Маск планирует (а по мнению многих, и совершает) революцию в деле осуществления космических транспортных операций: он повторно использует в составе ракеты-носителя ступень, которая уже один раз выполнила свою задачу по запуску спутника, благополучно вернулась на землю, была спасена и восстановлена».

Официально основной задачей миссии объявлялось выведение на геостационарную орбиту спутника связи SES-10. Однако все понимали, что этим полётом SpaceX планировал продемонстрировать возможность многократного применения первой ступени после возвращения из космоса. Вспомогательной задачей считалась посадка ступени (после выполнения основной задачи) на телеуправляемую баржу, находящуюся в море по траектории пуска. В качестве бонуса планировалась попытка спасения створок головного обтекателя.

Ветераны ракетно-космической техники утверждали, что «заказчик запуска ни за что на свете не пойдёт на повторное использование б/у матчасти, тем более на самом напряженном участке выведения». Однако же SES S.A. — глобальный спутниковый оператор со штаб-квартирой в Люксембурге — не только пошёл, но и своей поддержкой позволил компании SpaceX выполнить первый повторный пуск ракеты с реальной («живой») полезной нагрузкой, а не с макетом, как предлагали некоторые.

«Будучи первым коммерческим оператором спутниковой связи, осуществившим миссию с компанией SpaceX ещё в 2013 году, мы рады вновь стать первыми в повторном полёте в космос, — заявил технический директор SES Мартин Халливелл (Martin Halliwell). — Мы считаем, что многоразовые ракеты откроют новую эру космических полётов, сделав их более доступными и менее затратными».

После триумфального возвращения ракетной ступени с бортовым номером 1021 почти год назад, специалисты SpaceX провели подробный анализ состояния данного ракетного блока. Больше всего их волновали двигатели — восемь «Мерлинов-1D», собранных по кольцу вокруг девятого, центрального. Для повторного использования ступени были важно иметь 100%-ную уверенность в их исправности после нескольких циклов работы, а также из-за влияния термодинамических нагрузок в ходе возвращения в атмосферу с траектории выведения.

За всю свою жизнь — вплоть до сегодняшней ночи — первая ступень №1021 «проверялась огнём» неоднократно и в итоге до второго пуска наработала шесть включений-выключений двигательной установки (из них три — в первом полёте).

«Мы не ремонтировали эти двигатели, мы хотели лишь поменять некоторые прокладки… — сообщили техники в конце января 2017 года перед огневыми испытаниями на стенде SpaceX в МакГрегоре, штат Техас. — Но конкретно эти двигатели мы просто сняли, протестировали, поставили обратно и прямо сейчас прожигаем».

Следует отметить, что представители SES участвовали в подготовке к данному пуску в течение последних нескольких месяцев. По словам Халливелла, «SpaceX дал инженерам SES… «полную прозрачность» в своих действиях, позволил заглянуть в процесс подготовки двигателей и бортовой радиоэлектроники, а также ознакомиться с результатами испытаний».

Удивляло и то, что страховая премия для первого полёта «использованной» ступени не была повышена, словно все понимали, что внимание к этому пуску особенное и SpaceX ставит на карту многое. Вследствие этого уровень подготовки миссии будет беспрецедентно высоким. По мнению наблюдателей, «по расчётной надежности носитель не будет сильно ниже предшествующих».

Что же касается роста страховки, то «можно говорить о сотых долях процента, — отметил Халливелл. — По сути, никаких изменений в страховой премии не произошло».

Итак, огромную — 70 м высотой — «макаронину» Falcon 9 FT установили в пусковое устройство вечером накануне пуска. Длительность стартового окна составляла 150 минут. Под головным обтекателем ракеты находился SES 10 — спутник связи, изготовленный европейским консорциумом Airbus Defense and Space для трансляции телевизионных программ и передачи данных с геостационарной орбиты по всей Латинской Америке.

Таймлайн, указанный ниже, описывает расчётную циклограмму запуска для первой миссии SpaceX с ранее уже летавшей, спасённой и восстановленной первой ступенью ракеты.

Девять двигателей первой ступени ракеты включились за пару секунд до старта для проведения автоматической проверки работоспособности. После теста удерживающие зажимы отпустили ракету, и Falcon 9 поднялся с площадки LC-39А и лёг на траекторию полёта.

Вскоре были последовательно пройдены звуковой барьер и зона максимального аэродинамического давления. Отработав положенные 158 секунд, двигатели первой ступени выключились, и через три секунды ступени разделились.

После включения единственного двигателя второй ступени, когда носитель уже вышел из плотных слоёв атмосферы, был сброшен огромный углепластиковый головной обтекатель диаметром 5,2 м.

Когда двигатель второй ступени ещё работал, первая ступень выполнила «кувырок», раскрыла решетчатые аэродинамические рули в передней части и на 20 секунд включила три из девяти двигателей на торможение, чтобы замедлить скорость входа в атмосферу и создать вокруг хвостовой части газодинамический «колокол».

Последнее включение центрального двигателя для мягкой посадки произошло непосредственно перед приземлением: ступень шла на баржу, находящуюся в Атлантическом океане примерно в 340 милях (550 км) к востоку от мыса Канаверал. В этот момент телетрансляция прервалась, но зал управления взорвался овацией, когда на экране возникла ступень, стоящая на «ножках» на палубе судна-дрона.

В это самое время вторая ступень завершала достижение промежуточной низкой орбиты. Двигатель выключился, и начался короткий 18-минутный пассивный участок траектории («баллистическая пауза»).

После этого последовало короткое включение Илона Маска, который рассказал о «гигантской революции в космических полётах» и поздравил коллег с победой, которую все так долго ждали.

Затем Merlin 1D Vacuum заработал вновь и перевёл ракету на высокоэллиптическую орбиту с апогеем вблизи геостационара. Спутник отделился от второй ступени через 32 минуты после старта.


⇡ Разбор полётов

Насколько исторически значимым событием стал повторный полёт ракетной ступени? Мнения по этому вопросу разделились ещё до миссии. Кто-то считал это прорывом в средствах выведения, который кардинально снизит стоимость доступа в космос. Кто-то думал по-другому, называя эксперименты SpaceX «шоу и цирком», не имеющим ничего общего с технической и экономической целесообразностью.

Но объективный взгляд предполагает взвешенность. В истории космонавтики на практике была подтверждена техническая реализуемость многократного использования твердотопливных стартовых ускорителей в орбитальных запусках (Space Shuttle) и жидкостных ракетных блоков в суборбитальных полётах (New Shepard компании Blue Origin). Маск первым решил техническую задачу повторного применения жидкостной ступени орбитального носителя, осложнённую используемыми компонентами топлива (при сжигании керосина в жидком кислороде в агрегатах двигателя выпадает сажа, причиняющая множество серьёзнейших неприятностей). Это значительное достижение с технической точки зрения.

Однако многоразовость нужна для снижения затрат. А здесь всё не так однозначно. На ремонт, восстановление и тестирование уже летавшей ступени SpaceX затратил не менее четырёх месяцев и неизвестную сумму денег. И повторное использование имеет смысл, если затраты на «межполётное обслуживание» не превысят экономии на изготовлении новой ступени. Говорят, заказчику запуска SES-10 обошёлся примерно в $ 40 млн — на треть меньше стандартного ценника. Это специальная цена с учётом возможных рисков. Сможет ли Маск удержаться на таком показателе при повторном использовании первых ступеней в регулярной эксплуатации - большой вопрос. Осторожные эксперты предсказывают возможное снижение прайса процентов на десять. А это не те цифры, которые «кардинально» снизят стоимость космических запусков. Иными словами, Маск доказал техническую возможность повторного использования ракетной техники, а доказать экономическую целесообразность ещё предстоит.

Тем не менее Халливелл заранее сообщил, что если данный запуск будет успешным, в конце этого года его компания сможет запустить ещё два спутника — SES 14 и SES 16 — на ранее использованных ускорителях. «Следующий аппарат, назначенный компании SpaceX, — SES 11 — полетит этим летом на недавно запущенной ракете», — сказал он.

Кроме того, по его словам, переход к многоразовым ракетам вряд ли будет отменён даже в случае аварии.

⇡ Сравнение

Чтобы точнее понять, каких же новых высот достиг Маск, подробнее разберемся с возможными вариантами спасения нижних (первых) ступеней ракет-носителей. К настоящему времени довольно детально изучено три основных способа:

1. Вертикальное парашютирование (в случае необходимости — с применением ракетных двигателей мягкой посадки на последнем этапе).
2. Горизонтальное планирование с использованием крыльев или планирующих парашютов.
3. Вертикальная реактивная посадка на основных или вспомогательных ракетных двигателях.

Основным достоинством указанных способов можно считать то, что они позволяют создать систему (нижнюю ступень) с многократным использованием материальной части в составе ракетно-космического комплекса, а это в два-три раза (в зависимости от кратности применения) снижает затраты на запуск полезной нагрузки.

Основные недостатки способов сводятся к усложнению и удорожанию разработки, изготовления, испытания и эксплуатации ступени, увеличению её «пассивной» массы, что в результате может привести не к падению, а к росту удельной стоимости запуска полезной нагрузки.

⇡ Парашютная и парашютно-реактивная посадка

К настоящему времени успешно реализована только в системе Space Shuttle для возвращения стартовых твердотопливных ускорителей при посадке на воду, а также рассматривалась для спасения боковых блоков первой ступени ракеты-носителя «Энергия» (до практической реализации не доведена). Попытки спасения первых ступеней ракеты-носителя Falcon-1 с помощью парашюта оказались неудачными. Следует также вспомнить отдельные эксперименты по спасению ускорителей ракеты-носителя Ariane-5. Теоретически изучался способ вертолётного подхвата парашютирующих блоков ракеты-носителя «Ангара».

Достоинства парашютной посадки:

1. позволяет использовать земную атмосферу для гашения остаточной скорости после разделения первой и второй ступеней;
2. относительная простота реализации для прочных и устойчивых систем типа твердотопливных ускорителей;
3. сравнительно небольшие затраты массы для них же.

Недостатки:

1. большие площади куполов, штатное раскрытие которых превращается в трудно решаемую проблему при массе возвращаемых грузов (в данном случае — отработавших ступеней) свыше 20-30 т;
2. невозможность обеспечить точную посадку из-за воздействия ветра и других атмосферных возмущений, а также отсутствия органов активного управления приземлением (для дисковых и купольных парашютов);
3. сравнительно большие затраты массы для непрочных жидкостных ракетных блоков из-за необходимости установки дополнительных средств (двигатели мягкой посадки, посадочные опоры, элементы повышения жесткости) для гашения скорости и перегрузки на последнем этапе приземления. Так, для блока А ракеты-носителя «Энергия» масса средств спасения и посадки составляла значительную часть конечной массы, что приводило к росту стоимости разработки и постройки системы. Блок А в одноразовом варианте без средств спасения имел массу на 60% меньше, кроме того, стоимость многоразового блока А в 1990 году составляла 18 млн. руб в то время как пуск ракеты-носителя «Зенит», включающей одноразовый аналог блока А, стоил не дороже 6 млн руб;
4. высокие перегрузки при торможении в атмосфере, в момент ввода в действие парашютной системы и в момент касания поверхности (при отсутствии двигателей мягкой посадки);
5. отсутствие гарантий сохранности конструкции (особенно жидкостных блоков) при посадке из-за невозможности (или крайней сложности) обеспечения нулевой вертикальной и горизонтальной скорости и, соответственно, наличия ударных нагрузок;
6. при посадке непосредственно в воду - сравнительно большие ударные нагрузки и высокий риск коррозии элементов конструкции;
7. большие трудности транспортировки крупногабаритных длинномерных ступеней с места посадки на ремонтный завод или космодром.

⇡ Планирующая посадка по-самолётному

В настоящее время горизонтальная планирующая посадка на аэродром с использованием сравнительно высокого аэродинамического качества реализована на крылатой орбитальной ступени Space Shuttle, на орбитальном корабле «Буран» и на экспериментальном ракетоплане Х-37. В многочисленных проектах 1960-2000-х годов данный способ рассматривался как основной.

Достоинства:

1. позволяет использовать атмосферу не только для гашения остаточных скоростей, но и для маневрирования (в определённых пределах) по продольной и боковой дальности для выбора места посадки при минимальных затратах топлива;
2. в идеале возможно возвращение и посадка в районе старта, чем снижаются затраты на проведение поисково-спасательных и транспортных операций;
3. высокая точность приземления (в пределах взлетно-посадочной полосы) из-за наличия органов аэродинамического управления;
4. низкие перегрузки во время торможения в атмосфере (примерно 1,5-2 единицы);
5. низкие ударные нагрузки при посадке (вертикальная скорость около 3 м/с может быть погашена амортизаторами шасси).

Недостатки:

1. высокая сложность и стоимость разработки, производства, испытания и эксплуатации из-за наличия самолётных систем и агрегатов (крыло, оперение, шасси, вспомогательные двигатели, аэродинамические органы управления, сложная гидросистема и т. п.)
2. большая громоздкость и высокие затраты массы из-за наличия самолётных систем (до 25-30% от конечной массы спасаемого блока);
3. возможны ограничения на эксплуатацию (лимиты на программу изменения углов атаки при старте и на атмосферном участке выведения, а также исключительно точное соблюдение параметров входа в атмосферу и ограничения на скорость ветра по маршруту возвращения и в месте посадки);
4. невозможность захода на второй круг горизонтальной посадки (для реализации такого шанса требуется оснастить возвращаемый блок вспомогательной двигательной установкой и запасом топлива, что ещё более увеличивает «инертную» массу);
5. необходимость упрочнения баков и других отсеков (ведёт к увеличению конечной массы блока), связанная с высокими поперечными нагрузками, не характерными для одноразовой ракетной техники.

⇡ Вертикальная реактивная посадка

К настоящему времени реактивная посадка в достаточной степени отработана на первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 (компании SpaceX) и суборбитальной системе NewShepard (Blue Origin), а также на посадочных аппаратах межпланетных (в основном лунных) зондов и экспериментальных летательных аппаратов типа DC-X и Grasshopper. Реактивная посадка на вспомогательных турбореактивных двигателях рассматривалась в проекте многоразовой ракетно-космической системы «Подъём» предприятия, которое сейчас называется Ракетно-космическим центром (РКЦ) «Прогресс», г. Самара.

Достоинства:

1. сравнительно небольшая стоимость разработки и производства, т. к. основные затраты массы приходятся на самый дешёвый компонент системы - ракетное топливо;
2. возможность ограничения перегрузок при торможении в атмосфере;
3. возможность точной посадки, в т. ч. в районе старта (снижение стоимости поисково-спасательных и транспортных операций);
4. низкие нагрузки при посадке (околонулевая скорость) и низкие поперечные нагрузки при спуске в атмосфере;
5. невысокие потери в массе полезного груза при посадке в районе штатного падения блока (или на посадочную платформу в океане) - от 5 до 15%;
6. возможность использования ракетного блока как в многоразовом, так и в одноразовом исполнении (расширение гибкости эксплуатации).

Недостатки:

1. слабое использование земной атмосферы для гашения остаточных скоростей;
2. повышенные требования к системе управления (фактически использованы технологии, более свойственные современному высокоточному оружию, чем ракетно-космическим комплексам);
3. усложнение ракетного блока из-за установки дополнительных систем (вспомогательные ракетные сопла или двигатели, аэродинамические органы управления, посадочные опоры);
4. высокие потери массы полезного груза при возвращении ступени к месту старта (до 30-50%);
5. ограничения на эксплуатацию (прежде всего, скорость и направление ветра по трассе спуска и в месте посадки);
6. ужесточение требований к двигательной установке (необходимость быстрого многократного автоматического запуска в полёте и возможность глубокого дросселирования тяги при посадке).

⇡ Проснёмся ли мы завтра в новом мире?

В настоящее время после впечатляющих успехов SpaceX и Blue Origin по мнению ряда экспертов, с точки зрения затрат на эксплуатацию всей системы предпочтительнее выглядит вертикальная реактивная посадка. Однако выбор надо делать на основе многократно подтверждённых примеров, подкреплённых реальными цифрами стоимости.

Например, успех данного способа, продемонстрированный компанией Илона Маска, во многом обусловлен возможностью простой, быстрой и дешёвой доставки севшей ступени самоходным судном к прибрежному американскому космодрому: объявленные минимальные потери в массе полезного груза сочетаются с минимальными расходами на поисково-спасательные и транспортные операции. В условиях «континентальных» космодромов (Восточный, Байконур, Плесецк) посадка ступени в тайге или в пустыне в отсутствие транспортной инфраструктуры может оказаться неприемлемой, и единственно возможным может стать возвращение к месту старта. В этом случае более выгодной (из-за меньших потерь в массе полезного груза) может стать самолётный способ.

При пусках ракет с континентальных космодромов посадка многоразовой ступени на пересечённой местности неприемлема

Возможны (и широко рассматриваются) комбинированные способы возвращения, включающие, например, использование аэродинамического качества всей ступени на участке торможения в атмосфере в сочетании с парашютно-реактивной посадкой отделённого от баковых отсеков блока с самым дорогим и сложным оборудованием — маршевыми двигателями и системой управления.

В любом случае следует отметить, что существующие на сегодня критерии разработки одноразовых ракет-носителей, по всей видимости, неприемлемы (или требуют значительной корректировки) при создании многоразовых ракетно-космических систем, даже включающих одну (первую) ступень с вертикальной реактивной посадкой.

Всего лишь десять лет назад, 28 сентября 2008 года, компания SpaceX впервые смогла отправить спутник на орбиту - с помощью ракеты легкого класса Falcon 1. С этого момента компания разработала тяжелые носители Falcon 9 и Falcon Heavy и захватила с их помощью половину мирового рынка коммерческих запусков, строит гигантскую ракету BFR, а еще через десять лет рассчитывает иметь собственную обитаемую базу на Марсе. Фантастические успехи компании вызывают массу вопросов: как случилось, что «частник» смог за ничтожный срок обойти даже некоторые заслуженные космические державы? И какова цена обещаниям Илона Маска добраться до Луны и Марса? Редакция N + 1 попросила экспертов - директора Института космической политики Ивана Моисеева и редактора журнала «Новости космонавтики» Игоря Афанасьева объяснить стремительное развитие SpaceX и оценить ее планы на будущее.

Грузовой космический корабль Dragon во время стыковки с МКС

«Маскофобы» объясняют успех SpaceX тем, что компания получила финансирование и технологии от NASA. В этом все дело?

Иван Моисеев : NASA заплатила за ракету Falcon 9, как говорят, «на корню». Это означает, что ракета еще не была построена, а американское космическое агентство уже начало выплачивать деньги компании SpaceX - в рамках контрактов на доставку грузов на борт Международной космической станции. SpaceX удалось эти деньги эффективно использовать и расширить свою деятельность - получить заказы на запуски спутников от других стран, от американских военных и от телекоммуникационных компаний.

Конечно, эти успехи не были бы возможны без того технологического капитала, который был собран в США на данный момент. И задача NASA и тогда, и сейчас как раз и состояла в том, чтобы внедрять ту интеллектуальную собственность, которая концентрируется у агентства. Это был очень большой вклад в успех SpaceX.

Игорь Афанасьев : Несомненно, внешнее финансирование от NASA и других госструктур (в частности, от DARPA) на ранних (но не на первых) этапах разработки ракет-носителей и космических кораблей в значительной мере повлияло на успех SpaceX.

Однако нельзя сбрасывать со счетов и то, что Маск начинал работу на деньги компании (можно сказать, на свои собственные) и/или на средства, которые ему удавалось привлечь путем из внешних источников и венчурных фондов. И эти суммы измерялись шести-семизначными цифрами и росли от этапа к этапу. В частности, при разработке легкой ракеты Falcon 1 Маск понимал, что его собственных сбережений едва хватит на создание небольшого, сравнительно простого носителя, и с самого момента образования SpaceX необходимо наладить хорошие отношения с государственными ведомствами - NASA и Пентагоном - в наибольшей степени заинтересованными в исследовании и освоении космоса.

Сделав первую ракету и продемонстрировав потенциальным заказчикам возможности своей компании, Маск заручился господдержкой и получил возможность построить на ее базе мощную Falcon 9. Вслед за этим SpaceX, вооруженная новым носителем, стала не только еще одним игроком на рынке пусковых услуг, но и мощным драйвером развития ракетно-космической техники в США и во всем мире.

Доли компаний и стран на рынке коммерческих запусков

Tim Hughes, SpaceX

То же можно сказать и об интеллектуальной собственности. Причем здесь речь идет, скорее, не о получении технологий, принадлежащих NASA, а в конкретных людях, имеющих большой опыт работы в ракетно-космической индустрии. Именно таких людей Маск стремился заполучить любыми способами, именно они составили интеллектуальный костяк SpaceX.

Впрочем, существуют и конспирологические точки зрения, например, что Маска «взрастило и вскормило» NASA (самостоятельно или при поддержке Пентагона) создавая конкурента крупнейшим аэрокосмическим гигантам сегодняшнего дня Boeing и Lockheed Martin, которые, с точки зрения ряда экспертов, «зажрались и откусывают от бюджетного пирога слишком жирные куски, неадекватные приносимой пользе».

Первый запуск сверхтяжелой ракеты Falcon Heavy

Каково главное техническое достижение разработчиков ракет Falcon?

Иван Моисеев : Я бы обозначил два главных достижения, они немного разноплановые.

Первое - это то, что они еще на этапе разработки будущей ракеты Falcon 9 адаптировали ее под требования рынка. В частности, они применили простые двигатели с открытой схемой . В них генераторный газ, который вращает турбонасосы, просто сбрасывается, а не подается в камеру сгорания, где он мог бы создавать дополнительную тягу.

Такие двигатели считаются устаревшими, они менее эффективны, чем с закрытой схемой. Но, поскольку они оказались дешевле, проще, SpaceX на этом здорово выиграла.

Во-вторых, они разработали возвращаемую ступень. Это уже собственная инициатива SpaceX, это делалось не за счет средств от контрактов с NASA, но это позволяет компании достаточно здорово экономить на запусках - до 20-25 процентов.

Игорь Афанасьев : Реальных достижений несколько.

Первое: создание, серийное производство и эксплуатация двухступенчатой ракеты-носителя среднего/тяжелого класса с высочайшими на сегодня показателями эффективности конструкции без применения кислородно-водородного топлива. По числу ступеней и соотношению массы полезного груза к стартовой массе Falcon 9 эффективнее таких ракет-носителей аналогичного класса, как Ariane-5, «Чанчжэн-5», «Зенит», «Протон» и тому подобных.

Второе: отработка технологии посадки и первых этапов многократного использования самого дорогого и обычно утрачиваемого элемента ракетно-космической транспортной системы - многодвигательной первой ступени. В случае подтверждения заявленных характеристик это может стать трендом в современной ракетно-космической технике.

Третье: исключительно высокий темп пусков (не характерный для американских ракет-носителей 2010-х годов) и хорошие стоимостные показатели, позволившие завоевать значительную долю рынка запусков, выжав с него (или значительно умерив пыл) традиционных игроков с их средствами выведения, созданными по технологиям 1960–1980-х годов.

Посадка боковых ускорителей Falcon Heavy

Станет ли многократное использование первых ступеней ракет SpaceX действительно экономически выгодным?

Иван Моисеев : Мне кажутся весьма сомнительными обещания, что использованные первые ступени смогут после возвращения сразу, почти без подготовки, снова отправиться в космос. Серьезные проверки, тесты, подготовка к новому пуску все равно будут нужны. SpaceX может, конечно, сокращать затраты на это, но есть принципиальные вещи которые не сократишь.

Но дело в том, что сокращение стоимости пуска даже на 25 процентов для ракетной отрасли это очень много, это очень хороший показатель. Если удастся, скажем, снизить цену на один процент - это уже серьезные деньги, потому что запуски стоят миллионы долларов, а тут сразу 25. И Илон Маск совершил революцию в некотором смысле, потому что инерция мышления разработчиков заставляла делать максимально эффективные двигатели и не очень заботиться о судьбе ступени. А он сделал все наоборот и добился результата.

Игорь Афанасьев : Многократное использование первых ступеней наладить уже получилось. Правда, пока это процесс сводится к двукратному применению ракетных блоков (но уже скоро нам обещают нечто большее, с помощью самого свежего варианта носителя Falcon 9 Block 5). Привело ли это к реальному снижению затрат? Сказать трудно - компания (как и большинство пусковых провайдеров) не дает конкретных «ценников», приходится либо верить Маску на слово, либо «прикидывать на пальцах», оперируя пропорциями, указанными ранее официальными представителями SpaceX .

Если считать, что первая ступень стоит 60-80 процентов всей двухступенчатой ракеты Falcon 9, то при двукратном ее применении (без учета межполетного обслуживания) расходы на пуск составляют 60-70 процентов от стоимости аналогичной одноразовой ракеты, при трехкратном - 47-60 процентов. Цель инженеров Маска - снизить расходы на порядки. Сделать это будет крайне сложно с учетом неизбежного появления при многократных пусках упомянутых выше расходов на межпусковые операции, включающих ремонт изношенных механизмов, восстановление потерянных в процессе входа в атмосферу участков теплозащиты, очистку от копоти двигательных установок и т.п. К слову сказать, в процессе эксплуатации системы Space Shuttle эти расходы оказались значительно выше, чем предполагали разработчики...

Предполагаемый облик сверхтяжелой ракеты BFR

Насколько реалистично выглядит проект ракеты BFR грузоподъемностью 150 тонн?

Иван Моисеев : Это ракета останется на бумаге, как и предыдущий проект - марсианский транспортер. Дело в том, что на нее нет заказчика. Разработка ракеты такого класса, класса сверхтяжелой лунной ракеты Saturn V, стоит десятки миллиардов долларов даже если очень сильно экономить. На создание ее аналога, ракеты SLS, уже затрачено 30 миллиардов долларов.

У SpaceX таких денег нет, и другого заказчика на эту ракету нет, потому что NASA в своих межпланетных проектах ориентируется на использование своей собственной ракеты SLS. Нет заказчика - нет ракеты.

Игорь Афанасьев : Проект BFR по габаритам не больше летавшей полвека Saturn V, а по стартовой массе - легче оставшегося на бумаге советского носителя «Вулкан», который предполагалось создать на базе «Энергии». Кислородно-метановые двигатели Raptor для BFR по габаритам близки к стоявшим на советской лунной ракете Н-1 кузнецовским НК-33. Аналитики отмечают, что финансовая сторона проекта уже не так безнадежна, как раньше и не вызывает стойкого отторжения у потенциальных инвесторов. Не исключено, что при определённом раскладе проектом заинтересуется NASA, ведь одна из целей BFR - замена корабля Dragon, обслуживающего МКС.

Оставив в стороне экономику проекта, можно сказать, что в целом особых сомнений в реализуемости BFR нет (как показывает практика, решить можно едва ли не любую инженерно сформулированную задачу, не противоречащую законам механики). Но остается множество вопросов как ко всей концепции в общем, так и к деталям в частности. По-прежнему трудно достичь заложенных показателей совершенства ступеней. Неизвестно, как быть с акустическими нагрузками, которые для первой ступени BFR почти вдвое выше, чем было на «Сатурне». Повышенная акустика заставляет усиливать конструкцию, сильно утяжеляя ее. Скептики отмечают утопичность идеи «универсальной системы, способной совершать посадку на Землю, Луну и Марс, а также на все остальные небесные тела», как декларирует Маск. Очень большие сомнения в возможности проведения «конвейерных пусков» - а для будущей колонизации Марса необходимы тысячи стартов в год!

Много вопросов вызывает плановая эксплуатация системы, предусматривающая минимум ремонтно-восстановительных работ после полётов BFR, либо полный отказ от них и даже от технического обслуживания. Между тем, до сих пор необслуживаемую технику (кувалды, топоры и прочий инвентарь не рассматриваем) никому реализовать не удалось - даже автомашины (не говоря уже о самолетах) проходят регулярные техобслуживания. Абсолютно непонятно, как создать неремонтируемый ракетный летательный аппарат, подверженный куда более высоким нагрузкам?

Неясно, как решается вопрос аварийного спасения экипажа и пассажиров BFR при нештатном запуске. Маск сводит все к аналогии с пассажирской авиацией, где ни экипаж, ни пассажиры не имеют средств спасения в аварийных и катастрофических ситуациях. При желании в этих рассуждениях можно найти рациональное зерно, но надо учесть, что «история авиации написанная кровью», насчитывает более 100 лет, тогда как ни одного межпланетного пассажирского полета еще выполнено не было (на Луну летали профессионалы, и для них риск был повседневным явлением), посему распространение авиационного опыта и критериев на дальние космические полеты кажется малообоснованным.

Иван Моисеев : Это чистая фантастика. Во-первых, кто будет заказчиком этого проекта? У этого заказчика должны быть деньги не только на сверхтяжелую ракету, но и на корабль, и на всю инфраструктуру, на постоянное снабжение этой базы. Для того, чтобы высадить всего лишь двух астронавтов на Марс и вернуть их обратно (а Маск, напомню, планирует отправить сотни людей), нужно, по некоторым оценкам, 500 миллиардов долларов. Самый крупный заказчик в этой области - NASA, его бюджет составляет 20 миллиардов долларов в год. То есть если NASA будет заниматься только Марсом и ничем больше, то нужно 25 лет, чтобы этот проект осуществить.

Поэтому все эти разговоры про Марс разговорами и останутся. Как только начинают считать деньги и спрашивать «кто будет платить?», сразу выясняется, что платить некому. Кроме того, автоматы работают достаточно хорошо, передают очень много информации с Марса, поэтому и в научном плане пилотируемая экспедиция не оправдается. Какой смысл в обитаемой базе, если ровер может годами ездить и собирать информацию?

Игорь Афанасьев : Здесь слишком много «если»... Если проект BFR «завяжется», если Маск найдёт необходимые деньги, если летные испытания ракеты пойдут в намеченном темпе, и так далее. Но, судя по тому, насколько затягиваются сроки реализации обширной программы SpaceX по сравнению с ранее опубликованными планами, скорее всего - нет.

Но это закономерно: в космонавтике каждый последующий шаг дается гораздо тяжелее предыдущего, как будто карабкаешься по лестнице со все возрастающей крутизной. Создание гигантской ракеты размерами с BFR - большой шаг, отправка людей к Марсу - грандиозный шаг, а постройка базы, да еще к концу следующего десятилетия вообще кажется утопией. Кроме того, все основные успехи SpaceX последних десяти лет так или иначе связаны с решением задач в интересах государственных учреждений. Но высадить людей на Марс NASA планирует (во всяком случае, в настоящее время) самостоятельно, хотя нельзя полностью исключить возможность подключения «частников» (считай - SpaceX и, возможно, Blue Origin) на каком-то этапе реализации программы. Большинство технических аспектов проблемы представляется реализуемыми, хотя масштабы разработок поражают.

Беседовал Григорий Копиев

© CC0

Вот когда полетит их Falcon 1, тогда поговорим.

Вот когда будет контракт с NASA, тогда поговорим.

Вот когда построят свой корабль, тогда поговорим.

Вот когда придумают, как сажать ракеты, тогда поговорим.

Вот когда посадят на баржу, тогда поговорим.

Вы находитесь здесь.

Но «здесь», конечно, ни о чем не говорит. Давайте кратко опишем это место.

Вы находитесь на улице Тридцатой Иркутской дивизии, дом 8, квартира 219.

В вашем доме расположен магазин «Магнолия», в него позавчера завезли якобы марокканские мандарины, но по вкусу они даже не абхазские. Вы на минуту даже задумались, где можно было вырастить такую кислятину, но версий у вас нет.

Сосед сверху постоянно что-то сверлит, соседка снизу стучит по батарее. Сначала вы думали, что у вас слишком громко работает телевизор, когда вы смотрите сериалы, но потом соседка разбудила вас, постучав по батарее в три часа утра, и как-то отлегло.

По телевизору всерьез обсуждается, должен ли священник отвечать за неудачный запуск ракеты. До этого так же всерьез обсуждали, какие фильмы можно снимать про царя, но вы не помните, к какому выводу они пришли. Судя по тому, что мавзолей и станция «Войковская» все еще с нами, наверное, любые.

Вы находитесь здесь, где деньги на лечение тяжелобольных нужно собирать всем миром, а потом лечить этих больных в другой стране, потому что здесь, на улице Тридцатой Иркутской дивизии, деньги ничего не гарантируют.

Где выборы президента настолько бессмысленны, что кандидаты говорят об этом открыто.

Где ваши пенсионные накопления за несколько лет заморожены (и вы не понимаете, что это такое, но чувствуете, что хорошую вещь заморозкой не назовут), а у полковника в квартире нашли 8,5 млрд рублей.

Вы тоже вчера нашли деньги, двести рублей в кармане зимней куртки. Сначала очень радовались, а потом прочитали про полковника.

Вы находитесь здесь, где город, чтобы поехать, должен пойти. И удивительное дело — после того, как в центре сузили проезжую часть, пробок стало больше, кто бы мог подумать.

Где пельмени стоят шестьсот рублей, в конце концов. Да, собственно, эта цена тоже ничего не гарантирует, кроме, конечно, того, что после покупки пельменей у вас будет на шестьсот рублей меньше.

Ну, то есть, с учетом того, что вы нашли двести, то у вас после покупки пельменей будет минус четыреста рублей. Здесь эта арифметика не кажется странной, здесь законы истории, математики и физики ведут себя иначе.

У здесь, которое досталось вам, кажется, немножко истек срок годности, и в нем возможно все, особенно если это все как-то вам гадит.

Утром вы смотрите на себя в зеркало и видите над собой огненные буквы «гарантийному ремонту не подлежит».

Наверняка, конечно, здесь и есть что-то хорошее. Но вы, в любом случае, находитесь здесь. Не в этом списке выше, а здесь. В список вы так зашли, в гости, помечтать.

Что касается хорошего, вы должны добавить его сами. Поэтому вечером вы завариваете крепкий кофе, долго смотрите сериалы в наушниках, заедая их варениками в соусе барбекю — даже так они не очень похожи на пельмени.

В 2.45 вы встаете с кресла. В голове от недосыпа и сериалов все смешалось, Флэш опять спас планету и поужинал псевдо-пельменями.

Вы берете в руки молоток и подходите к батарее. Сначала вы стучите редко, дожидаясь, пока эхо затихнет, потом все чаще и чаще. Соседка снизу откликается первой, но постепенно к ней подключаются остальные. К трем утра поет весь дом.

Вы откладываете молоток в сторону и подходите к розетке.

— Вы находитесь здесь, — кричите вы в розетку.

— Мы находимся здесь, — кричите вы в вентиляцию.

— Я здесь! — кричите вы в открытую форточку, чтобы в соседнем доме тоже зажглись окна.

Вот когда запустят аппарат к Луне, тогда поговорим.

Вот когда он сядет на Марс, тогда поговорим.