Ty jsi tenhle. ⇡ Přistání na padácích a tryskách. Výhody přistání na padáku

© CC0

Tehdy létá jejich Falcon 1, pak si promluvme.

Až bude smlouva s NASA, pak si promluvíme.

Až postaví svou loď, pak si promluvíme.

Až přijdou na to, jak přistát rakety, pak si promluvíme.

Až je položí na člun, pak si promluvíme.

Jsi tady.

Ale "tady" samozřejmě nic neznamená. Pojďme si toto místo stručně popsat.

Jste na ulici třiceti Irkutské divize, dům 8, byt 219.

Ve vašem domě je obchod s názvem "Magnolia", údajně do něj byly předevčírem přivezeny marocké mandarinky, které ale nejsou ani abcházské na chuť. Dokonce jste na minutu přemýšleli, kde je možné pěstovat takovou kyselost, ale nemáte žádné verze.

Soused shora neustále něco vrtá, soused zdola klepe na baterii. Nejprve jste si mysleli, že je vaše televize při sledování seriálu příliš hlasitá, ale pak vás ve tři ráno vzbudil soused klepáním na baterii a nějak se mu ulevilo.

V televizi se vážně diskutuje, zda by za selhání odpalu rakety měl být zodpovědný kněz. Předtím se také vážně diskutovalo o tom, jaké filmy lze natočit o králi, ale už si nepamatujete, k jakému závěru došli. Soudě podle toho, že mauzoleum a stanice Voykovskaya jsou stále s námi, pravděpodobně jakékoli.

Jste tady, kde celý svět potřebuje vybrat peníze na léčbu vážně nemocných pacientů a tyto pacienty pak léčit v jiné zemi, protože tady, na ulici Třiceti Irkutské divize, peníze nic nezaručují.

Kde jsou prezidentské volby tak nesmyslné, že o nich kandidáti mluví otevřeně.

Kde jsou vaše penzijní úspory na několik let zmrazeny (a vy nechápete, co to je, ale máte pocit, že dobrá věc se zmrazením nebude nazývat) a v bytě plukovníka se našlo 8,5 miliardy rublů.

Včera jsi také našel peníze, dvě stě rublů v kapse zimní bundy. Nejprve byli velmi šťastní a pak si přečetli o plukovníkovi.

Jste zde, kam město musí jít, aby mohlo cestovat. A úžasná věc - po zúžení centra vozovka, je tam více dopravních zácp, kdo by to byl řekl.

Tam, kde knedlíky stojí šest set rublů. Ano, vlastně ani tato cena nic nezaručuje, samozřejmě kromě toho, že po nákupu knedlíků budete mít o šest set rublů méně.

To znamená, že když vezmete v úvahu skutečnost, že jste našli dvě stě, pak po nákupu knedlíků budete mít mínus čtyři sta rublů. Zde tato aritmetika nepůsobí divně, zde se historické zákony, matematika a fyzika chovají jinak.

Tady, co máš, zdá se, už trochu vypršelo a je v něm možné všechno, zvlášť když ti to všechno tak nějak vadí.

Ráno se na sebe podíváte do zrcadla a vidíte nad sebou ohnivá písmena „nevztahuje se na záruční opravu“.

Jistě, samozřejmě, je zde něco dobrého. Ale stejně jsi tady. Ne v tomto seznamu výše, ale zde. Vstoupil jsi do seznamu takhle, navštívit, snít.

Pokud jde o dobré věci, musíte je přidat sami. Večer si proto uvaříte silnou kávu, se sluchátky se dlouho díváte na televizní pořady, zabavíte je knedlíky v barbecue omáčce – i tak se knedlíkům příliš nepodobají.

Ve 2.45 vstáváte ze židle. Všechno se mi v hlavě popletlo z nedostatku spánku a televizních pořadů, Flash zase zachránil planetu a povečeřel pseudoknedlíky.

Sebereš kladivo a jdeš k baterii. Nejprve klepete zřídka, čekáte, až ozvěna utichne, pak stále častěji. Nejdřív reaguje soused zespodu, ale postupně se na něj napojuje zbytek. Ve tři ráno zpívá celý dům.

Kladivo odložíte a jdete do zásuvky.

"Jste tady," křičíte do zásuvky.

"Jsme tady," křičíte do ventilace.

- Jsem tu! - křičíš otevřeným oknem, aby se rozsvítila i okna ve vedlejším domě.

Až bude zařízení vypuštěno na Měsíc, pak si promluvíme.

Až přistane na Marsu, pak si promluvíme.

30. března ve 22:27 UTC, když bylo 31. března v Moskvě téměř půl druhé ráno, odstartovala z historického startovacího komplexu LC-39A Kennedyho vesmírného střediska na mysu Canaveral na Floridě nosná raketa Falcon. odkud létaly Apolloes najednou na Měsíc 9 FT. Ve svém složení se poprvé v historii světové kosmonautiky opět vydal raketový stupeň s motory na kapalná paliva na vesmírnou misi (první let CRS-8 s nákladní loď Dragon se konal 8. dubna 2016). Raketa SpaceX úspěšně vynesla na oběžnou dráhu komunikační satelit SES-10 a první stupeň – „veterán“ – jemně přistál na automatickém člunu „Of Course I Still Love You“.

⇡ Strach, pojištění a start

„Epochální“ událost lze hodnotit podle reakcí elektronických a tištěných médií. Ještě by! „Musk plánuje (a podle mnohých i dělá) revoluci v provádění operací vesmírné dopravy: znovu používá stupeň v nosné raketě, která již dokončila svou misi, aby jednou vypustila satelit, bezpečně se vrátila na Zemi, byl zachráněn a obnoven“.

Oficiálně bylo hlavním úkolem mise vynést komunikační družici SES-10 na geostacionární dráhu. Všichni však pochopili, že tímto letem SpaceX plánovalo demonstrovat možnost opakovaného použití prvního stupně po návratu z vesmíru. Za pomocný úkol bylo považováno přistání stupně (po splnění hlavního úkolu) na dálkově ovládanou bárku, která byla na moři po startovací trajektorii. Jako bonus byl plánován pokus o záchranu klapek kapotáže hlavy.

Veteráni raketových a kosmických technologií tvrdili, že "zákazník startu by nikdy nesouhlasil s opětovným použitím použitého materiálu, zvláště na nejintenzivnějším místě startu." Společnost SES S.A. – globální satelitní operátor se sídlem v Lucembursku – nejenže šel, ale také díky své podpoře umožnil SpaceX provést první opětovné spuštění rakety se skutečným („živým“) nákladem, a nikoli s maketou, jak někteří navrhl.

„Jako první komerční satelitní operátor, který dokončil misi se SpaceX v roce 2013, jsme potěšeni, že můžeme být první, kdo znovu odletí do vesmíru,“ řekl Martin Halliwell, CTO společnosti SES. "Věříme, že znovupoužitelné rakety zahájí novou éru cestování vesmírem, díky čemuž budou dostupnější a levnější."

Po triumfálním návratu raketového stupně z ocasní číslo 1021 téměř před rokem provedli specialisté SpaceX podrobnou analýzu stavu této raketové jednotky. Nejvíc ze všeho měli starost o motory – osm „Merlinů-1D“, sestavených do prstence kolem devátého, centrálního. Pro opětovné použití stupňů bylo důležité mít 100% jistotu v jejich provozuschopnost po několika cyklech provozu a také vlivem termodynamického zatížení při návratu do atmosféry z trajektorie startu.

První stupeň # 1021 byl po celou dobu svého života - až do této noci - opakovaně „testován ohněm“ a v důsledku toho před druhým startem fungovalo šest vypínačů pohonného systému (tři z nich byly v první let).

"Tyto motory jsme neopravovali, jen jsme chtěli vyměnit některá těsnění... - řekli technici na konci ledna 2017 před požárními testy na stánku SpaceX v McGregor v Texasu." "Ale právě jsme tyto motory odstranili, otestovali, nasadili zpět a právě teď je pálíme."

Je třeba poznamenat, že zástupci SES se v posledních několika měsících podíleli na přípravách tohoto spuštění. Podle Halliwella „SpaceX poskytl inženýrům SES...“ plnou transparentnost „v jejich akcích, umožnil nahlédnout do procesu přípravy motorů a palubní elektroniky a také se seznámit s výsledky testů.“

Překvapivé bylo i to, že nebylo navýšeno pojistné za první let „ojetého“ stupně, jako by každý pochopil, že pozornost tomuto startu je mimořádná a SpaceX dává hodně do sázky. V důsledku toho bude úroveň přípravy mise nebývale vysoká. Podle pozorovatelů „z hlediska spolehlivosti konstrukce nebude nosič o moc nižší než ty předchozí“.

Pokud jde o růst pojištění, pak „můžeme mluvit o setinkách procenta,“ řekl Halliwell. "Ve skutečnosti nedošlo k žádným změnám v pojistném."

Takže večer v předvečer startu byla do odpalovacího zařízení instalována obrovská - 70 m vysoká - "těstovinová" Falcon 9 FT. Startovní okno trvalo 150 minut. Pod nosním kuželem rakety byl SES 10, komunikační satelit vyrobený evropským konsorciem Airbus Defense and Space pro vysílání televizních programů a přenos dat z geostacionární oběžné dráhy po celé Latinské Americe.

Níže uvedená časová osa popisuje odhadovanou sekvenci startu pro první misi SpaceX s dříve zalétanou, zachráněnou a přestavěnou raketou prvního stupně.

Devět motorů prvního stupně rakety bylo zapnuto několik sekund před startem pro automatickou kontrolu provozuschopnosti. Po testu přidržovací svorky uvolnily raketu a Falcon 9 se zvedl z podložky LC-39A a ležel na své letové dráze.

Brzy byla postupně překonána zvuková bariéra a zóna maximálního aerodynamického tlaku. Po práci předepsaných 158 sekund se motory prvního stupně vypnuly ​​a po třech sekundách se stupně rozdělily.

Po zapnutí jediného motoru druhého stupně, kdy už nosič opustil husté vrstvy atmosféry, spadla obrovská kapotáž hlavy z uhlíkových vláken o průměru 5,2 m.

Zatímco motor druhého stupně ještě běžel, první stupeň provedl „sault“, otevřel příhradová aerodynamická kormidla v přídi a zapnul tři z devíti motorů k brzdění na 20 sekund, aby zpomalil nájezdovou rychlost a vytvořil plynový dynamický „zvonek“ kolem ocasní části.

Poslední aktivace centrálního motoru pro měkké přistání nastala bezprostředně před přistáním: schod šel na člun umístěný v Atlantický oceán přibližně 340 mil (550 km) východně od Cape Canaveral. V tu chvíli bylo televizní vysílání přerušeno, ale velín explodoval s ovacemi, když se na obrazovce objevil schod, stojící na „nohách“ na palubě dronové lodi.

Právě v této době druhý stupeň dokončoval dosažení středně nízké oběžné dráhy. Motor se vypnul a začala krátká 18minutová pasivní etapa („balistická pauza“).

Následovalo krátké zapnutí Elona Muska, který promluvil o „obří revoluci v kosmických letech“ a poblahopřál svým kolegům k vítězství, na které všichni čekali.

Poté se Merlin 1D Vacuum znovu spustilo a přeneslo raketu na vysoce eliptickou dráhu s apogeem blízko geostacionáře. Družice se oddělila od druhého stupně 32 minut po startu.

⇡ Debriefing

Jak historicky významný se stal opětovný let raketového stupně? Názory na tuto otázku byly již před misí rozděleny. Někdo to považoval za průlom v nosných raketách, který by drasticky snížil náklady na přístup do vesmíru. Někdo to myslel jinak a experimenty SpaceX nazval „show and cirkus“, což nemá nic společného s technickou a ekonomickou proveditelností.

Objektivní pohled ale předpokládá rovnováhu. V historii kosmonautiky se v praxi potvrdila technická proveditelnost mnohonásobného použití urychlovačů startů na tuhá paliva při orbitálních startech (Space Shuttle) a raketových jednotek na kapalná paliva při suborbitálních letech (New Shepard of Blue Origin). Musk jako první vyřešil technický problém opětovného použití kapalného stupně orbitálního nosiče, komplikovaný použitými palivovými složkami (při spalování petroleje v kapalném kyslíku vypadávají saze v motorových jednotkách, což způsobuje mnoho vážných problémů). Jedná se o významný technický úspěch.

K udržení nízkých nákladů je však nutná opětovná použitelnost. A tady není všechno tak jednoduché. SpaceX vynaložila nejméně čtyři měsíce a neznámé množství peněz na opravu, restaurování a testování již zalétnutého stupně. A opětovné použití má smysl, pokud náklady na „letovou službu“ nepřevýší úspory při výrobě nového stupně. Říká se, že zákazník na spuštění SES-10 stál asi 40 milionů dolarů - o třetinu méně než standardní cenovka. Jedná se o speciální cenu na základě možných rizik. Zda se Muskovi podaří takový ukazatel udržet při opětovném použití prvních stupňů v běžném provozu, je velkou otázkou. Opatrní odborníci předpovídají možný pokles ceny o deset procent. A to nejsou čísla, která „dramaticky“ sníží náklady na starty do vesmíru. Jinými slovy, Musk prokázal technickou proveditelnost opětovného použití raketové technologie a ekonomická proveditelnost musí být ještě prokázána.

Halliwell však předem uvedl, že pokud bude start úspěšný, bude jeho společnost moci koncem letošního roku vypustit další dva satelity - SES 14 a SES 16 na dříve používaných urychlovačích. "Další určená kosmická loď SpaceX, SES 11, poletí letos v létě na nedávno vypuštěné raketě," řekl.

Přechod na opakovaně použitelné střely se navíc podle něj pravděpodobně nezruší ani v případě havárie.

⇡ Srovnání

Abychom přesněji pochopili, jakých nových výšin Musk dosáhl, pojďme se na to blíže podívat možné možnosti záchrana spodních (prvních) stupňů nosných raket. K dnešnímu dni byly podrobně studovány tři hlavní metody:

1. Vertikální parašutismus (v případě potřeby s použitím raketových motorů s měkkým přistáním v poslední fázi).
2. Horizontální klouzání pomocí křídel nebo klouzavých padáků.
3. Vertikální proudové přistání na hlavní nebo pomocné raketové motory.

Za hlavní výhodu těchto metod lze považovat to, že umožňují vytvořit systém (nižší stupeň) s opakovaným použitím materiálové části jako součásti raketo-vesmírného komplexu, a to dvakrát až třikrát (v závislosti na frekvenci použití ) snižuje náklady na spuštění užitečného zatížení.

Hlavní nevýhody metod jsou omezeny na komplikaci a zvýšení nákladů na vývoj, výrobu, testování a provoz jeviště, zvýšení jeho "pasivní" hmoty, což v důsledku může vést k neklesání, ale ke zvýšení jednotkových nákladů na vypuštění užitečného zatížení.

⇡ Přistání padákem a padákem

Doposud byla úspěšně implementována pouze do systému Space Shuttle pro návrat startovacích posilovačů na tuhé pohonné hmoty při přistání na vodě a uvažovalo se i o záchraně bočních bloků prvního stupně nosné rakety Energia (není byla uvedena do praktické realizace). Pokusy o záchranu prvních stupňů nosné rakety Falcon-1 pomocí padáku byly neúspěšné. Za připomenutí stojí i jednotlivé experimenty na záchranu boosterů nosné rakety Ariane-5. Teoreticky byl studován způsob vrtulníkového vyzvednutí parašutistických bloků nosné rakety "Angara".

Výhody přistání na padáku:

1. umožňuje využití zemské atmosféry pro tlumení zbytkové rychlosti po oddělení prvního a druhého stupně;
2. relativní snadnost implementace pro robustní a stabilní systémy, jako jsou posilovače na tuhá paliva;
3. relativně malé náklady na hmotu pro ně.

nedostatky:

1. velké plochy kopulí, jejichž standardní otevírání se mění v obtížně řešitelný problém, když hmotnost vráceného zboží (v tomto případě vyčerpané etapy) přesáhne 20–30 tun;
2. neschopnost zajistit přesné přistání v důsledku účinků větru a jiných atmosférických poruch, stejně jako absence aktivních kontrol přistání (u diskových a kupolových padáků);
3. relativně vysoké náklady na hmotnost křehkých raketových bloků na kapalná paliva kvůli nutnosti instalace dodatečné finanční prostředky(motory pro měkké přistání, přistávací podpěry, výztužné prvky) pro tlumení rychlosti a přetížení v poslední fázi přistání. Pro blok A nosné rakety Energia tedy hmotnost záchranného a přistávacího zařízení tvořila významnou část konečné hmotnosti, což vedlo ke zvýšení nákladů na vývoj a stavbu systému. Blok A v jednorázové verzi bez záchranných prostředků měl o 60 % menší hmotnost, navíc náklady na opakovaně použitelný blok A v roce 1990 byly 18 milionů rublů, zatímco start nosné rakety Zenit, včetně jednorázové analogové bloku A, nestál dražší než 6 milionů rublů;
4. vysoká přetížení při brzdění v atmosféře, v okamžiku uvedení padákového systému do provozu a v okamžiku dotyku s povrchem (při absenci motorů pro měkké přistání);
5. nedostatek záruk bezpečnosti konstrukce (zejména tekutinových bloků) během přistání kvůli nemožnosti (nebo extrémní obtížnosti) zajištění nulové vertikální a horizontální rychlosti, a tedy přítomnosti rázového zatížení;
6. při přistání přímo do vody - poměrně velké rázové zatížení a vysoké riziko koroze konstrukčních prvků;
7. velké potíže při přepravě velkých dlouhých schodů z místa přistání do opravárenského závodu nebo na kosmodrom.

⇡ Plánované přistání letadla

V současné době je na okřídleném orbitálním stupni Space Shuttle, na orbitální lodi Buran a na experimentálním raketovém letounu Kh-37 realizováno horizontální klouzavé přistání na letišti s relativně vysokou aerodynamickou kvalitou. V mnoha projektech z let 1960-2000 byla tato metoda považována za hlavní.

výhody:

1. umožňuje využít atmosféru nejen pro tlumení zbytkové rychlosti, ale také pro manévrování (v určitých mezích) podél podélného a příčného rozsahu pro výběr místa přistání s minimální spotřebou paliva;
2. v ideálním případě je možné se vrátit a přistát v prostoru startu, čímž se sníží náklady na provádění pátracích a záchranných a přepravních operací;
3. vysoká přesnost přistání (v rámci dráhy) díky přítomnosti aerodynamických ovládacích prvků;
4. nízké přetížení při brzdění v atmosféře (přibližně 1,5-2 jednotek);
5. nízké rázové zatížení při přistání (vertikální rychlost cca 3 m/s může být absorbována tlumiči podvozku).

nedostatky:

1. vysoká složitost a náklady na vývoj, výrobu, testování a provoz díky přítomnosti leteckých systémů a sestav (křídlo, ocasní plocha, podvozek, pomocné motory, aerodynamické ovládací prvky, složitý hydraulický systém atd.)
2. velká objemnost a velká spotřeba hmoty díky přítomnosti systémů letadla (až 25-30 % konečné hmotnosti zachraňované jednotky);
3. omezení provozu jsou možná (omezení programu pro změnu úhlů náběhu při startu a v místě atmosférického startu, dále mimořádně přesné dodržování parametrů vstupu do atmosféry a omezení rychlosti větru na trase návratu a v místě přistání);
4. nemožnost provedení průletu pro horizontální přistání (k realizaci takové šance je nutné vybavit vrácenou jednotku pomocným pohonným systémem a zásobou paliva, což dále zvyšuje „inertní“ hmotu);
5. potřeba posílení nádrží a dalších oddílů (vede ke zvýšení konečné hmotnosti bloku), spojená s vysokým bočním zatížením, které není typické pro jednorázovou raketovou technologii.

⇡ Vertikální přistání tryskáče

Tryskové přistání bylo dosud dostatečně vyvinuto na prvním stupni nosné rakety Falcon 9 (společnost SpaceX) a suborbitálním systému NewShepard (Blue Origin), stejně jako na přistávacích člunech meziplanetárních (hlavně lunárních) sond a experimentálních DC. -Letadlo typu X. a Grasshopper. Proudové přistání na pomocných proudových motorech bylo uvažováno v projektu opakovaně použitelného raketového a vesmírného systému „Rise“ podniku, který se nyní nazývá Rocket and Space Center (RSC) „Progress“, Samara.

výhody:

1. relativně nízké náklady na vývoj a výrobu, protože hlavní hromadné výdaje jsou vynaloženy na nejlevnější součást systému - raketové palivo;
2. schopnost omezit přetížení při brzdění v atmosféře;
3. schopnost přesně přistát, a to i v oblasti startu (snížení nákladů na pátrací a záchranné a přepravní operace);
4. nízké zatížení při přistání (blízko nulové rychlosti) a nízké boční zatížení během sestupu do atmosféry;
5. nízké ztráty v hmotnosti užitečného zatížení během přistání v oblasti normálního pádu bloku (nebo na přistávací plošině v oceánu) - od 5 do 15%;
6. možnost použití raketové jednotky v opakovaně použitelné i jednorázové verzi (rozšíření flexibility provozu).

nedostatky:

1. špatné využití zemské atmosféry pro tlumení zbytkových rychlostí;
2. zvýšené požadavky na řídicí systém (ve skutečnosti byly použity technologie, které jsou charakteristické spíše pro moderní vysoce přesné zbraně než raketové a vesmírné komplexy);
3. komplikace raketové jednotky v důsledku instalace dalších systémů (pomocné raketové trysky nebo motory, aerodynamické ovládací prvky, přistávací podpěry);
4. vysoká ztráta hmotnosti užitečného zatížení při návratu stupně na místo startu (až 30–50 %);
5. provozní omezení (především rychlost a směr větru podél trasy sestupu a v místě přistání);
6. přísnější požadavky na pohonný systém (nutnost rychlého vícenásobného automatického spouštění za letu a možnost hlubokého přiškrcení tahu při přistání).

⇡ Probudíme se zítra v novém světě?

V současné době, po působivých úspěších SpaceX a Blue Origin, je podle několika odborníků z hlediska provozních nákladů celého systému výhodnější vertikální přistání tryskáčem. Volba však musí být provedena na základě mnohokrát potvrzených příkladů podložených reálnými údaji o nákladech.

Například úspěch této metody, kterou předvedla společnost Elon Musk, je z velké části způsoben možností jednoduchého, rychlého a levného dodání mrtvého stupně samohybným plavidlem na americký pobřežní kosmodrom: deklarované minimální ztráty v hmotnosti užitečného zatížení jsou kombinovány s minimálními náklady na pátrací a záchranné a přepravní operace. V podmínkách „kontinentálních“ kosmodromů (Vostochnyj, Bajkonur, Pleseck) se přistání stupně v tajze nebo v poušti při absenci dopravní infrastruktury může ukázat jako nepřijatelné a jediný možný návrat na místo startu může být . V tomto případě se metoda letadla může stát ziskovější (kvůli nižším ztrátám hmotnosti užitečného zatížení).

Při odpalování raket z kontinentálních kosmodromů je přistání opakovaně použitelného stupně na nerovném terénu nepřijatelné

Možné (a široce zvažované) jsou kombinované způsoby návratu, včetně např. využití aerodynamické kvality celého stupně v brzdné sekci v atmosféře v kombinaci s přistáním parašutistů jednotky oddělené od prostorů nádrže s nejdražší a nejsložitější zařízení - pohonné motory a řídicí systém.

V každém případě je třeba poznamenat, že stávající kritéria pro vývoj jednorázových nosných raket jsou zjevně nepřijatelná (nebo vyžadují významnou úpravu) při vytváření opakovaně použitelných raketových a kosmických systémů, a to i včetně jednoho (prvního) stupně s vertikálním tryskovým přistáním.

Právě před deseti lety, 28. září 2008, se SpaceX podařilo poprvé vyslat na oběžnou dráhu satelit – pomocí rakety lehké třídy Falcon 1. Od té doby společnost vyvinula těžké nosné rakety Falcon 9 a Falcon Heavy a zachytil s jejich pomocí polovinu globálního trhu komerčních startů. , staví obří raketu BFR a za dalších deset let očekává, že bude mít vlastní obydlenou základnu na Marsu. Fantastické úspěchy společnosti vyvolávají spoustu otázek: jak se stalo, že „soukromý obchodník“ dokázal v zanedbatelném čase obejít i některé zasloužené vesmírné velmoci? A jaká je cena za sliby Elona Muska dostat se na Měsíc a Mars? Redakce N + 1 požádali odborníky – ředitele Institutu vesmírné politiky Ivana Moiseeva a redaktora časopisu Novosti Cosmonautics Igora Afanasjeva, aby vysvětlili rychlý vývoj SpaceX a zhodnotili její plány do budoucna.

Nákladní kosmická loď Dragon během připojování k ISS

„Maskofobové“ připisují úspěch SpaceX tomu, že společnost získala finance a technologie od NASA. O to jde?

Ivan Moiseev : NASA zaplatila za raketu Falcon 9, jak se říká, „na révě“. To znamená, že raketa ještě není postavena a americká vesmírná agentura již začala vyplácet peníze společnosti SpaceX – v rámci smluv o dodání nákladu na palubu Mezinárodní vesmírné stanice. SpaceX se podařilo tyto peníze efektivně využít a rozšířit své aktivity – přijímat objednávky na starty satelitů z jiných zemí, od americké armády i od telekomunikačních společností.

Tyto úspěchy by samozřejmě nebyly možné bez technologického kapitálu, který byl ve Spojených státech shromážděn tento moment... A úkolem NASA, tehdy i dnes, bylo právě představit duševní vlastnictví, které je v agentuře soustředěno. To bylo velkým přispěvatelem k úspěchu SpaceX.

Igor AfanasjevÚspěch SpaceX nepochybně významně ovlivnilo externí financování od NASA a dalších vládních agentur (zejména od DARPA) v raných (ale ne v raných) fázích vývoje nosných raket a kosmických lodí.

Nelze však pominout skutečnost, že Musk začal pracovat na penězích společnosti (dalo by se říci, že na vlastní pěst) a/nebo na fondech, které se mu podařilo získat prostřednictvím externích zdrojů a fondů rizikového kapitálu. A tyto částky byly měřeny v šesti-sedmimístných číslech a rostly od fáze k fázi. Zejména při vývoji lehké rakety Falcon 1 si Musk uvědomil, že jeho vlastní úspory sotva vystačí na vytvoření malé, relativně jednoduché nosné rakety, a od samého počátku SpaceX bylo nutné navázat dobré vztahy s vládními resorty - NASA a Pentagon – největší zájem o výzkum a průzkum vesmíru.

Poté, co Musk vyrobil první raketu a předvedl potenciálním zákazníkům schopnosti své společnosti, zajistil si státní podporu a mohl na jejím základě postavit výkonný Falcon 9. Poté se SpaceX, vyzbrojená novou nosnou raketou, stala nejen dalším hráčem. na trhu služeb startu, ale také mocným hnacím motorem vývoje raketových a vesmírných technologií ve Spojených státech a po celém světě.

Podíly společností a zemí na trhu komerčních startů

Tim Hughes, SpaceX

Totéž lze říci o duševním vlastnictví. A tady se nebavíme spíše o získávání technologií patřících NASA, ale o konkrétních lidech s bohatými zkušenostmi v raketovém a vesmírném průmyslu. Právě tyto lidi se Musk snažil jakýmkoli způsobem získat, byli to oni, kdo tvořili intelektuální páteř SpaceX.

Existují však i konspirační úhly pohledu, například že Muska „vychovala a živila“ NASA (nezávisle nebo s podporou Pentagonu), čímž vytvořila konkurenci největších leteckých gigantů současnosti Boeing a Lockheed Martin, které , z pohledu řady odborníků, "opil se a ukousl budgetový koláč jsou příliš mastné kousky, neadekvátní k přinášeným výhodám."

První start supertěžké rakety Falcon Heavy

Jaký je hlavní technický úspěch vývojářů raket Falcon?

Ivan Moiseev : Nastínil bych dva hlavní úspěchy, jsou trochu různorodé.

První je, že ve fázi vývoje budoucí rakety Falcon 9 ji přizpůsobili požadavkům trhu. Používali zejména jednoduché motory s otevřeným okruhem. V nich je generátorový plyn, který otáčí turbočerpadla, jednoduše vypuštěn a není přiváděn do spalovací komory, kde by mohl vytvářet další tah.

Tyto motory jsou považovány za zastaralé a méně účinné než motory s uzavřeným okruhem. Ale jelikož se ukázaly jako levnější, jednodušší, SpaceX na tomhle hodně vyhrálo.

Zadruhé vyvinuli fázi návratu. Jedná se o vlastní iniciativu SpaceX, nebylo to provedeno s využitím prostředků ze smluv s NASA, ale to společnosti umožňuje ušetřit poměrně hodně na startech - až 20-25 procent.

Igor Afanasjev: Existuje několik skutečných úspěchů.

Za prvé: tvorba, masová produkce a provoz dvoustupňové střední / těžké nosné rakety s dosud nejvyšší konstrukční účinností bez použití kyslíkovo-vodíkového paliva. Z hlediska počtu stupňů a poměru užitečného zatížení k hmotnosti startu je Falcon 9 efektivnější než takové nosné rakety podobné třídy jako Ariane-5, Changzheng-5, Zenit, Proton a podobně.

Za druhé: vypracování přistávací technologie a prvních fází mnohonásobného použití nejdražšího a obvykle ztraceného prvku raketového a vesmírného dopravního systému – vícemotorového prvního stupně. Pokud se potvrdí deklarované vlastnosti, může se to stát trendem v moderní raketové a kosmické technice.

Zatřetí: výjimečně vysoká míra startů (netypická pro americké nosné rakety z 10. nosné rakety založené na letech 1960-1980.

Přistání bočních posilovačů Falcon Heavy

Bude opětovné použití prvních stupňů raket SpaceX skutečně nákladově efektivní?

Ivan Moiseev : Zdá se mi velmi pochybné o příslibech, že použité první stupně budou schopny po návratu okamžitě, téměř bez přípravy, vrátit se zpět do vesmíru. Stále budou potřeba seriózní kontroly, testy, příprava na nový start. SpaceX to samozřejmě může zlevnit, ale jsou zásadní věci, které snížit nejdou.

Faktem ale je, že snížení nákladů na start dokonce o 25 procent pro raketový průmysl je hodně, to je velmi dobrý ukazatel. Pokud je možné, řekněme, snížit cenu o jedno procento – to už jsou vážné peníze, protože starty stojí miliony dolarů a pak hned 25. A Elon Musk udělal v jistém smyslu revoluci, protože setrvačnost vývojářů myšlení je nutilo vyrábět co nejúčinnější motory a nestarat se příliš o osud kroku. A udělal opak a dosáhl výsledku.

Igor Afanasjev: Vícenásobné použití prvních kroků již bylo stanoveno. Pravda, zatím je tento proces zredukován na dvojnásobné použití raketových bloků (brzy je nám ale slíbeno něco víc, s pomocí nejnovější verze nosiče Falcon 9 Block 5). Vedlo to ke skutečným úsporám nákladů? Těžko říct – společnost (stejně jako většina poskytovatelů startů) neuvádí konkrétní „cenovky“, musíte buď vzít Muskovo slovo, nebo „na to přijít“ pomocí proporcí, které dříve naznačovali představitelé SpaceX.

Pokud předpokládáme, že první stupeň stojí 60-80 procent celé dvoustupňové rakety Falcon 9, pak při jejím dvojím použití (bez meziletové služby) jsou náklady na start 60-70 procent nákladů na podobnou raketu. jednorázová raketa, s trojnásobkem - 47-60 procent. Cílem Muskových inženýrů je řádově snížit náklady. Bude to extrémně obtížné, vezmeme-li v úvahu nevyhnutelný výskyt výše uvedených nákladů na meziodpalové operace při vícenásobném spouštění, včetně opravy opotřebovaných mechanismů, obnovy sekcí tepelné ochrany ztracených při vstupu do ovzduší, odstraňování sazí z pohonných systémů atd. Mimochodem, během provozu systému Space Shuttle se tyto náklady ukázaly být mnohem vyšší, než vývojáři očekávali ...

Údajný vzhled supertěžké rakety BFR

Jak realistický je projekt 150tunové rakety BFR?

Ivan Moiseev : Tato raketa zůstane na papíře, stejně jako předchozí projekt – marťanský transportér. Faktem je, že pro to není žádný zákazník. Vývoj rakety této třídy, třídy supertěžké lunární rakety Saturn V, stojí desítky miliard dolarů, i když jsou úspory velmi velké. Vytvoření jeho protějšku, střely SLS, již utratilo 30 miliard dolarů.

SpaceX takové peníze nemá a pro tuto raketu neexistuje žádný jiný zákazník, protože NASA se ve svých meziplanetárních projektech řídí použitím vlastní rakety SLS. Žádný zákazník – žádná raketa.

Igor Afanasjev: Projekt BFR není větší než půlstoletí létající Saturn V a co do hmotnosti startu je lehčí než sovětská nosná raketa Vulcan, která měla být vytvořena na bázi Energia. Kyslíko-metanové motory Raptor pro BFR se velikostí blíží raketě Kuzněcov NK-33 Kuzněcovskij namontované na sovětské lunární raketě N-1. Analytici poznamenávají, že finanční stránka projektu již není tak beznadějná jako dříve a nezpůsobuje trvalé odmítání ze strany potenciálních investorů. Je možné, že v určitém scénáři bude mít o projekt zájem NASA, protože jedním z cílů BFR je nahradit kosmickou loď Dragon obsluhující ISS.

Ponecháme-li stranou ekonomiku projektu, můžeme říci, že obecně neexistují žádné zvláštní pochybnosti o proveditelnosti BFR (jak ukazuje praxe, lze vyřešit téměř jakýkoli formulovaný inženýrský problém, který neodporuje zákonům mechaniky). Zůstává však mnoho otázek, jak k celému konceptu obecně, tak k detailům zvláště. Stále je obtížné dosáhnout základních ukazatelů dokonalosti kroků. Není známo, co dělat s akustickým zatížením, které je pro první stupeň BFR téměř dvakrát vyšší než na Saturnu. Zvýšená akustika nutí konstrukci zpevnit, čímž je těžší. Skeptici berou na vědomí utopickou povahu myšlenky „univerzálního systému schopného přistát na Zemi, Měsíci a Marsu, stejně jako na všech ostatních. nebeská těla“, Jak prohlašuje Musk. O možnosti uskutečnit „starty dopravníků“ jsou velmi velké pochybnosti – a pro budoucí kolonizaci Marsu jsou potřeba tisíce startů ročně!

Mnoho otázek vyvolává plánovaný provoz systému, který počítá s minimálními opravnými a restaurátorskými pracemi po letech BFR, nebo s jejich úplným odmítnutím a dokonce i z údržby. Mezitím se až doteď bezobslužnou techniku ​​(perlíky, sekery a další vybavení nepočítá) se nikomu nepodařilo prodat - i auta (o letadlech nemluvě) procházejí pravidelnou údržbou. Je zcela nejasné, jak vytvořit neopravitelnou raketu letadlo podléhají mnohem vyššímu zatížení?

Není jasné, jak je vyřešena otázka nouzové záchrany posádky BFR a cestujících při abnormálním startu. Musk vše redukuje na analogii s osobním letectvím, kde ani posádka, ani cestující nemají prostředky k záchraně v případě nouze a katastrofální situace... Pokud je to žádoucí, lze v těchto argumentech najít racionální zrno, ale je třeba vzít v úvahu, že „historie letectví psaná krví“ je stará více než 100 let, přičemž dosud nebyl proveden jediný meziplanetární let pasažérů (profesionálové létali na Měsíc a pro ně bylo riziko každodenním jevem), proto se šíření leteckých zkušeností a kritérií pro dálkové lety do vesmíru jeví jako neopodstatněné.

Ivan Moiseev : Tohle je čistá fantazie. Za prvé, kdo bude zákazníkem tohoto projektu? Tento zákazník by měl mít peníze nejen na supertěžkou raketu, ale i na loď, a na celou infrastrukturu, na neustálé zásobování této základny. Aby bylo možné na Marsu přistát pouze dva astronauty a vrátit je zpět (a Musk, abych vám připomněl, plánuje poslat stovky lidí), je podle některých odhadů potřeba 500 miliard dolarů. Největším zákazníkem v této oblasti je NASA s rozpočtem 20 miliard dolarů ročně. To znamená, že pokud se NASA bude zabývat pouze Marsem a ničím jiným, pak bude realizace tohoto projektu trvat 25 let.

Proto všechny ty řeči o Marsu zůstanou jen řečmi. Jakmile začnou počítat peníze a ptají se „kdo to zaplatí?“, okamžitě je jasné, že nemá kdo platit. Navíc automaty fungují docela dobře, přenášejí spoustu informací z Marsu, takže z vědeckého hlediska nebude expedice s posádkou opodstatněná. Jaký má smysl obyvatelná základna, když rover může řídit a sbírat informace roky?

Igor Afanasjev: Je zde příliš mnoho „kdyby“... Pokud se projekt BFR zasekne, pokud Musk najde potřebné peníze, pokud letové testy rakety budou pokračovat zamýšleným tempem a tak dále. Ale soudě podle toho, jak dlouho se rozsáhlý program SpaceX protahuje ve srovnání s dříve zveřejněnými plány, s největší pravděpodobností ne.

Ale to je přirozené: v kosmonautice je každý další krok mnohem těžší než ten předchozí, jako by se šplhalo po schodišti se stále větší strmostí. Postavit obří raketu o velikosti BFR je velký krok, poslat lidi na Mars obrovský krok a vybudovat základnu, a to i do konce příští dekády, se zdá jako utopie. Navíc všechny hlavní úspěchy SpaceX za posledních deset let tak či onak souvisí s řešením problémů v zájmu vládních agentur. NASA ale plánuje vysadit lidi na Mars (alespoň v současné době) sama, i když možnost připojení „soukromých obchodníků“ (počítáme - SpaceX a případně Blue Origin) v určité fázi programu nelze zcela vyloučit. ven. Většina technických aspektů problému se zdá být proveditelná, ačkoli rozsah vývoje je ohromující.

Rozhovor s Grigory Kopiev