شما اینجا هستید ⇡ آیا فردا در دنیای جدیدی از خواب بیدار خواهیم شد؟ ⇡ تشریح

در 30 مارس ساعت 22:27 UTC، زمانی که تقریباً یک و نیم بامداد در مسکو در 31 مارس بود، پرتاب کننده فالکون از مجموعه پرتاب تاریخی LC-39A مرکز فضایی کندی در کیپ کاناورال در فلوریدا به فضا پرتاب شد. از جایی که آپولوها در یک زمان به ماه پرواز کردند. در ترکیب خود، برای اولین بار در تاریخ کیهان‌نوردی جهان، یک مرحله موشک با موتورهای سوخت مایع دوباره به یک مأموریت فضایی رفت (اولین پرواز CRS-8 با کشتی باری Dragon در 8 آوریل 2016 اتفاق افتاد). موشک SpaceX با موفقیت ماهواره ارتباطی SES-10 را به مدار زمین پرتاب کرد و مرحله اول - "کهنه سرباز" - فرود نرمی بر روی بارج خودکار "البته من هنوز هم تو را دوست دارم" انجام داد.

⇡ ترس ها، بیمه و راه اندازی

«دوران‌سازی» این رویداد را می‌توان با واکنشی که رسانه‌های الکترونیکی و مکتوب نشان دادند ارزیابی کرد. هنوز هم می خواهد! ماسک در حال برنامه‌ریزی (و به گفته بسیاری، در حال ایجاد) انقلابی در اجرای عملیات حمل‌ونقل فضایی است: او از مرحله‌ای در وسیله نقلیه پرتابی استفاده می‌کند که قبلاً ماموریت خود را برای پرتاب یک ماهواره به پایان رسانده و سالم به زمین بازگشته است. نجات یافت و بازسازی شد».

رسماً، وظیفه اصلی این مأموریت پرتاب ماهواره ارتباطی SES-10 به مدار زمین ثابت بود. با این حال، همه متوجه شدند که اسپیس ایکس با این پرواز قصد دارد امکان استفاده مکرر از مرحله اول را پس از بازگشت از فضا به نمایش بگذارد. یک وظیفه کمکی فرود یک مرحله (پس از تکمیل کار اصلی) بر روی یک بارج کنترل از راه دور که در امتداد مسیر پرتاب در دریا بود در نظر گرفته شد. به عنوان یک امتیاز، تلاشی برای نجات فلپ های فیرینگ سر برنامه ریزی شد.

پیشکسوتان فناوری موشکی و فضایی استدلال می‌کردند که «مشتری پرتاب هرگز با استفاده مجدد از مواد مستعمل، به‌ویژه در شدیدترین محل پرتاب موافقت نمی‌کند». با این حال، SES S.A. - یک اپراتور ماهواره ای جهانی که مقر آن در لوکزامبورگ است - نه تنها رفت، بلکه با پشتیبانی آن به اسپیس ایکس اجازه داد تا اولین پرتاب مجدد موشک را با محموله واقعی ("زنده") انجام دهد و نه با ماکت، همانطور که برخی پیشنهادی.

مارتین هالیول، CTO در SES گفت: "به عنوان اولین اپراتور ماهواره ای تجاری که در سال 2013 ماموریتی را با اسپیس ایکس انجام داد، ما خوشحالیم که اولین نفری هستیم که دوباره به فضا پرواز می کنیم." ما بر این باوریم که موشک‌های قابل استفاده مجدد، عصر جدیدی از سفرهای فضایی را آغاز می‌کنند و آنها را مقرون به صرفه‌تر و ارزان‌تر می‌کنند.»

پس از بازگشت پیروزمندانه مرحله موشک از شماره دم 1021 تقریبا یک سال پیش، متخصصان SpaceX تجزیه و تحلیل دقیقی از وضعیت این واحد موشکی انجام دادند. بیشتر از همه آنها نگران موتورها بودند - هشت "Merlins-1D" که در یک حلقه در اطراف نهم مرکزی مونتاژ شده بودند. برای استفاده مجدد از مراحل، اطمینان 100% به قابلیت سرویس دهی آنها پس از چندین دوره عملیات، و همچنین به دلیل تأثیر بارهای ترمودینامیکی در هنگام بازگشت به جو از مسیر پرتاب، مهم بود.

در طول عمر خود - تا همین شب - مرحله اول شماره 1021 بارها و بارها "آزمایش آتش" شد و در نتیجه قبل از پرتاب دوم شش کلید روشن / خاموش سیستم پیشرانه کار کرد (سه مورد از آنها در اولین پرواز).

تکنسین ها در پایان ژانویه 2017 قبل از آزمایش آتش سوزی در غرفه SpaceX در مک گرگور، تگزاس گفتند: "ما این موتورها را تعمیر نکردیم، فقط می خواستیم برخی از واشرها را تغییر دهیم ...". اما ما فقط این موتورها را حذف کردیم، آنها را آزمایش کردیم، دوباره در آن قرار دادیم و در حال حاضر آنها را می سوزانیم.

لازم به ذکر است که نمایندگان SES در چند ماه گذشته درگیر آماده سازی این راه اندازی بوده اند. به گفته هالیول، "SpaceX به مهندسان SES..." شفافیت کامل "در اقدامات آنها، اجازه داد نگاهی اجمالی به فرآیند آماده سازی موتورها و تجهیزات الکترونیکی داخلی و همچنین آشنایی با نتایج آزمایش داشته باشند."

همچنین تعجب آور بود که حق بیمه برای اولین پرواز مرحله "استفاده شده" افزایش نیافته است، گویی همه متوجه شده بودند که توجه به این پرتاب ویژه بوده و اسپیس ایکس در معرض خطر زیادی قرار گرفته است. در نتیجه، سطح آمادگی ماموریت به طور بی سابقه ای بالا خواهد بود. به گفته ناظران، "از نظر قابلیت اطمینان طراحی، حامل بسیار پایین تر از موارد قبلی نخواهد بود."

هالیول گفت: در مورد رشد بیمه، پس می توانیم در مورد صدم درصد صحبت کنیم. در واقع هیچ تغییری در حق بیمه صورت نگرفته است.»

بنابراین ، یک "ماکارونی" عظیم - 70 متری - Falcon 9 FT در عصر در آستانه پرتاب در دستگاه پرتاب نصب شد. مدت زمان پنجره شروع 150 دقیقه بود. در زیر مخروط دماغه موشک، ماهواره ارتباطی SES 10 قرار داشت که توسط کنسرسیوم اروپایی دفاع و فضایی ایرباس برای پخش برنامه های تلویزیونی و انتقال داده ها از مدار زمین ثابت در سرتاسر آمریکای لاتین ساخته شده بود.

جدول زمانی زیر، توالی پرتاب تخمین زده شده برای اولین ماموریت اسپیس ایکس را با موشکی که قبلاً پرواز کرده، نجات داده و بازسازی شده بود، توصیف می کند.

9 موتور مرحله اول موشک چند ثانیه قبل از پرتاب برای بررسی خودکار عملکرد روشن شدند. پس از آزمایش، گیره های نگهدارنده موشک را آزاد کردند و فالکون 9 از پد LC-39A بلند شد و در مسیر پرواز خود قرار گرفت.

به زودی، دیوار صوتی و منطقه حداکثر فشار آیرودینامیکی به طور متوالی رد شد. پس از 158 ثانیه کارکرد، موتورهای مرحله اول خاموش شدند و پس از سه ثانیه مراحل از هم جدا شدند.

پس از روشن کردن تنها موتور مرحله دوم، زمانی که حامل قبلاً لایه های متراکم جو را ترک کرده بود، یک سر فیبر کربن عظیم با قطر 5.2 متر رها شد.

در حالی که موتور مرحله دوم هنوز کار می کرد، مرحله اول یک "سالتو" انجام داد، سکان های آیرودینامیکی مشبک را در قسمت جلو باز کرد و سه موتور از 9 موتور را برای 20 ثانیه روشن کرد تا سرعت ورودی کاهش یابد و ایجاد شود. یک "زنگ" دینامیک گاز در اطراف بخش دم.

آخرین فعال سازی موتور مرکزی برای فرود نرم بلافاصله قبل از فرود اتفاق افتاد: مرحله به بارج واقع در اقیانوس اطلستقریباً 340 مایل (550 کیلومتر) شرق کیپ کاناورال. در آن لحظه، پخش تلویزیونی قطع شد، اما اتاق کنترل با تشویق منفجر شد، زمانی که یک پله روی صفحه ظاهر شد که روی "پاها" روی عرشه کشتی پهپاد ایستاده بود.

در همین زمان، مرحله دوم تکمیل دستیابی به یک مدار پایین متوسط ​​بود. موتور خاموش شد و یک پای غیرفعال کوتاه 18 دقیقه ای ("مکث بالستیک") شروع شد.

به دنبال آن، ایلان ماسک، در مورد "انقلاب غول پیکر در پرواز فضایی" صحبت کرد و به همکاران خود به خاطر پیروزی که همه منتظر آن بودند، تبریک گفت.

سپس Merlin 1D Vacuum دوباره شروع به کار کرد و موشک را به مداری بسیار بیضوی با اوج نزدیک به geostationary منتقل کرد. ماهواره 32 دقیقه پس از پرتاب از مرحله دوم جدا شد.

⇡ تشریح

پرواز مجدد مرحله موشک از نظر تاریخی چقدر اهمیت داشته است؟ نظرات در مورد این موضوع حتی قبل از ماموریت تقسیم شده بود. کسی این را پیشرفتی در وسایل پرتاب می‌داند که هزینه دسترسی به فضا را به شدت کاهش می‌دهد. شخصی متفاوت فکر می‌کرد و آزمایش‌های SpaceX را «نمایش و سیرک» نامید که هیچ ربطی به امکان‌سنجی فنی و اقتصادی ندارد.

اما دیدگاه عینی مستلزم تعادل است. در تاریخ فضانوردی، امکان‌سنجی فنی استفاده چندگانه از شتاب‌دهنده‌های پرتاب سوخت جامد در پرتاب‌های مداری (Space Shuttle) و واحدهای موشک پیشران مایع در پروازهای زیرمداری (New Shepard of Blue Origin) در عمل تایید شده است. ماسک اولین کسی بود که مشکل فنی استفاده مجدد از مرحله مایع حامل مداری را حل کرد، که با اجزای سوخت استفاده شده پیچیده شده بود (زمانی که نفت سفید در اکسیژن مایع سوزانده می شود، دوده در واحدهای موتور می ریزد و باعث مشکلات جدی بسیاری می شود). این یک دستاورد فنی قابل توجه است.

با این حال، استفاده مجدد برای پایین نگه داشتن هزینه ها مورد نیاز است. و اینجا همه چیز خیلی ساده نیست. اسپیس ایکس حداقل چهار ماه و مبلغ نامعلومی را صرف تعمیر، بازسازی و آزمایش مرحله پرواز کرده است. و تا زمانی که هزینه "سرویس پرواز" از صرفه جویی در ساخت مرحله جدید فراتر نرود، استفاده مجدد منطقی است. آنها می گویند که مشتری برای راه اندازی SES-10 حدود 40 میلیون دلار هزینه دارد - یک سوم کمتر از برچسب قیمت استاندارد. این یک قیمت ویژه بر اساس ریسک های احتمالی است. اینکه آیا ماسک می‌تواند چنین شاخصی را هنگام استفاده مجدد از اولین مراحل در عملیات عادی حفظ کند یا خیر، یک سوال بزرگ است. کارشناسان محتاط احتمال کاهش ده درصدی قیمت را پیش بینی می کنند. و اینها ارقامی نیستند که هزینه پرتاب های فضایی را "به طور چشمگیری" کاهش دهند. به عبارت دیگر، ماسک امکان فنی استفاده مجدد از فناوری موشک را ثابت کرده است و امکان اقتصادی آن هنوز ثابت نشده است.

با این حال، هالیول پیش از این گفته بود که در صورت موفقیت آمیز بودن پرتاب، شرکت او می تواند دو ماهواره دیگر - SES 14 و SES 16 - را در پایان سال جاری بر روی شتاب دهنده هایی که قبلا استفاده شده بود، پرتاب کند. او گفت: فضاپیمای تعیین‌شده بعدی اسپیس ایکس، SES 11، تابستان امسال با موشکی که اخیراً پرتاب شده است، پرواز خواهد کرد.

علاوه بر این، به گفته وی، انتقال به موشک های قابل استفاده مجدد حتی در صورت بروز حادثه نیز بعید است لغو شود.

⇡ مقایسه

برای درک دقیق‌تر اینکه ماسک به چه ارتفاعات جدیدی رسیده است، اجازه دهید نگاهی دقیق‌تر به آن بیندازیم گزینه های ممکننجات مراحل پایین (اولین) وسایل نقلیه پرتاب. تا به امروز، سه روش اصلی با جزئیات مورد مطالعه قرار گرفته است:

1. چتربازی عمودی (در صورت لزوم با استفاده از موتورهای موشک فرود نرم در آخرین مرحله).
2. سر خوردن افقی با استفاده از بال یا چتر نجات.
3. عمودی فرود جتدر موتورهای اصلی یا کمکی موشک.

مزیت اصلی این روش ها این است که به شما امکان می دهد یک سیستم (مرحله پایین) با استفاده مکرر از قسمت مادی به عنوان بخشی از مجموعه موشک-فضا ایجاد کنید و این دو تا سه بار (بسته به دفعات استفاده) ) هزینه راه اندازی محموله را کاهش می دهد.

معایب اصلی روش ها به پیچیدگی و افزایش هزینه های توسعه، ساخت، آزمایش و بهره برداری از مرحله کاهش می یابد، افزایش جرم "غیرفعال" آن، که در نتیجه می تواند منجر به سقوط نشود. اما به افزایش هزینه واحد راه اندازی محموله.

⇡ فرود چتر نجات و چتر نجات

تا به امروز، تنها در سیستم شاتل فضایی برای بازگشت تقویت‌کننده‌های سوخت جامد در هنگام فرود بر روی آب با موفقیت اجرا شده است، و همچنین برای نجات بلوک‌های کناری مرحله اول پرتاب انرژی انرجیا در نظر گرفته شده است. به اجرای عملی آورده شده است). تلاش برای نجات مراحل اولیه پرتاب فالکون-1 با استفاده از چتر نجات ناموفق بود. همچنین ارزش یادآوری آزمایش های فردی برای نجات تقویت کننده های وسیله نقلیه پرتاب آریان-5 را دارد. روش هلیکوپتر وانت بلوک های چتربازی پرتابگر "آنگارا" به صورت تئوری مورد مطالعه قرار گرفت.

مزایای فرود چتر نجات:

1. اجازه می دهد تا از جو زمین برای کاهش سرعت باقیمانده پس از جداسازی مرحله اول و دوم استفاده شود.
2. سهولت نسبی اجرا برای سیستم های قوی و پایدار مانند تقویت کننده های سوخت جامد.
3. هزینه های جرم نسبتاً کمی برای آنها.

معایب:

1. مناطق وسیعی از گنبدها، که باز کردن استاندارد آنها زمانی که جرم کالاهای برگشتی (در این مورد، مراحل صرف شده) از 20 تا 30 تن فراتر رود، به مشکلی دشوار تبدیل می شود.
2. ناتوانی در اطمینان از فرود دقیق به دلیل اثرات باد و سایر اختلالات جوی، و همچنین عدم وجود کنترل های فرود فعال (برای چترهای دیسکی و گنبدی).
3. به دلیل نیاز به نصب، هزینه‌های نسبتاً زیاد جرم برای بلوک‌های موشک سوخت مایع شکننده وجوه اضافی(موتورهای فرود نرم، پایه های فرود، عناصر سفت کننده) برای کاهش سرعت و اضافه بار در آخرین مرحله فرود. بنابراین، برای بلوک A موشک حامل Energia، جرم تجهیزات نجات و فرود بخش قابل توجهی از جرم نهایی را تشکیل می داد که منجر به افزایش هزینه توسعه و ساخت سیستم شد. بلوک A در نسخه یکبار مصرف بدون ابزار نجات 60٪ جرم کمتری داشت، علاوه بر این، هزینه بلوک قابل استفاده مجدد A در سال 1990 18 میلیون روبل بود، در حالی که راه اندازی وسیله نقلیه پرتاب زنیت، از جمله یک آنالوگ یک بار مصرف. بلوک A گرانتر از 6 میلیون روبل نبود.
4. اضافه بار زیاد هنگام ترمزگیری در جو، در لحظه راه اندازی سیستم چتر نجات و در لحظه لمس سطح (در صورت عدم وجود موتورهای فرود نرم).
5. عدم وجود تضمین برای ایمنی سازه (به ویژه بلوک های سیال) در هنگام فرود به دلیل عدم امکان (یا سختی شدید) اطمینان از صفر بودن سرعت عمودی و افقی و بر این اساس، وجود بارهای شوک.
6. هنگام فرود مستقیم در آب - بارهای شوک نسبتاً بزرگ و خطر بالای خوردگی عناصر ساختاری.
7. مشکلات بزرگ در حمل و نقل پله های بلند با اندازه بزرگ از محل فرود به یک کارخانه تعمیر یا یک فضاپیمایی.

⇡ فرود برنامه ریزی شده هواپیما

در حال حاضر، یک فرود افقی در یک فرودگاه با استفاده از کیفیت آیرودینامیکی نسبتاً بالا در صحنه مداری بالدار شاتل فضایی، در فضاپیمای مداری بوران و در هواپیمای آزمایشی موشک Kh-37 اجرا شده است. در پروژه های متعدد دهه 1960-2000، این روش به عنوان اصلی ترین روش در نظر گرفته شد.

مزایای:

1. به شما امکان می دهد از جو نه تنها برای میرایی سرعت های باقیمانده، بلکه برای مانور (در محدوده معین) در امتداد محدوده طولی و جانبی برای انتخاب محل فرود با حداقل مصرف سوخت استفاده کنید.
2. در حالت ایده آل، امکان بازگشت و فرود در منطقه پرتاب وجود دارد و در نتیجه هزینه انجام عملیات جستجو و نجات و حمل و نقل کاهش می یابد.
3. دقت فرود بالا (داخل باند) به دلیل وجود کنترل های آیرودینامیکی؛
4. اضافه بار کم در هنگام ترمزگیری در جو (تقریباً 1.5-2 واحد)؛
5. بارهای ضربه کم در هنگام فرود (سرعت عمودی حدود 3 متر بر ثانیه توسط کمک فنرهای شاسی قابل جذب است).

معایب:

1. پیچیدگی و هزینه بالای توسعه، تولید، آزمایش و بهره برداری به دلیل وجود سیستم ها و مجموعه های هواپیما (بال، خروجی، ارابه فرود، موتورهای کمکی، کنترل های آیرودینامیکی، سیستم پیچیده هیدرولیک و غیره)
2. حجم زیاد و مصرف انبوه بالا به دلیل وجود سیستم های هواپیما (تا 25-30٪ از جرم نهایی واحد نجات).
3. محدودیت در عملیات امکان پذیر است (محدودیت در برنامه تغییر زوایای حمله در هنگام پرتاب و در محل پرتاب اتمسفر، و همچنین انطباق فوق العاده دقیق با پارامترهای ورود به جو و محدودیت در سرعت باد در طول مسیر بازگشت و در محل فرود)؛
4. عدم امکان دور زدن برای فرود افقی (برای تحقق چنین شانسی، لازم است واحد برگشتی را به یک سیستم محرکه کمکی و یک منبع سوخت مجهز کنید که باعث افزایش بیشتر جرم "بی اثر" می شود).
5. نیاز به تقویت مخازن و سایر محفظه ها (به افزایش جرم نهایی بلوک منجر می شود)، همراه با بارهای جانبی بالا، که برای فناوری موشک های یکبار مصرف معمولی نیستند.

⇡ فرود جت عمودی

تا به امروز، فرود جت به اندازه کافی در مرحله اول پرتاب فالکون 9 (شرکت اسپیس ایکس) و سیستم زیرمداری نیوشپرد (بلو اورجین)، و همچنین در فرود کاوشگرهای بین سیاره ای (عمدتا قمری) و آزمایشی DC توسعه یافته است. هواپیماهای نوع X و Grasshopper. فرود جت بر روی موتورهای توربوجت کمکی در پروژه موشک و سیستم فضایی قابل استفاده مجدد "Rise" این شرکت در نظر گرفته شد که اکنون مرکز موشک و فضایی (RSC) "پیشرفت"، سامارا نامیده می شود.

مزایای:

1. هزینه نسبتاً کم توسعه و تولید، زیرا هزینه های انبوه اصلی صرف ارزان ترین جزء سیستم - سوخت موشک می شود.
2. توانایی محدود کردن اضافه بار هنگام ترمزگیری در جو؛
3. توانایی فرود دقیق، از جمله در منطقه پرتاب (کاهش هزینه عملیات جستجو و نجات و حمل و نقل).
4. بارهای فرود کم (سرعت نزدیک به صفر) و بارهای جانبی کم در هنگام فرود به اتمسفر؛
5. تلفات کم در جرم محموله در هنگام فرود در منطقه سقوط معمولی بلوک (یا روی سکوی فرود در اقیانوس) - از 5 تا 15٪؛
6. امکان استفاده از واحد موشک در دو نسخه قابل استفاده مجدد و یکبار مصرف (افزایش انعطاف پذیری عملیات).

معایب:

1. استفاده ضعیف از جو زمین برای کاهش سرعت های باقیمانده
2. افزایش الزامات برای سیستم کنترل (در واقع از فناوری هایی استفاده شد که بیشتر از موشک ها و مجتمع های فضایی برای سلاح های مدرن با دقت بالا مشخص می شود).
3. عارضه واحد موشک به دلیل نصب سیستم های اضافی (نازل یا موتور کمکی موشک، کنترل های آیرودینامیکی، پشتیبانی فرود).
4. از دست دادن زیاد توده بار هنگام بازگشت مرحله به محل پرتاب (تا 30-50٪).
5. محدودیت های عملیاتی (اول از همه، سرعت و جهت باد در طول مسیر فرود و در محل فرود).
6. الزامات سختگیرانه تر برای سیستم رانش (نیاز به راه اندازی سریع چندگانه خودکار در پرواز و امکان دریچه گاز عمیق تراست در هنگام فرود).

⇡ آیا فردا در دنیای جدیدی از خواب بیدار خواهیم شد؟

در حال حاضر، پس از موفقیت های چشمگیر اسپیس ایکس و بلو اوریجین، به گفته چندین متخصص، فرود عمودی جت از نظر هزینه های عملیاتی برای کل سیستم ارجحیت دارد. با این حال، انتخاب باید بر اساس نمونه های بارها تایید شده، با ارقام هزینه واقعی پشتیبانی شود.

به عنوان مثال، موفقیت این روش که توسط شرکت ایلان ماسک نشان داده شده است، تا حد زیادی به دلیل امکان تحویل ساده، سریع و ارزان یک مرحله مرده توسط یک کشتی خودکششی به فرودگاه فضایی ساحلی آمریکا است: حداقل تلفات اعلام شده. در جرم محموله با حداقل هزینه برای عملیات جستجو و نجات و حمل و نقل ترکیب می شود. در شرایط کیهان‌های «قاره‌ای» (Vostochny، Baikonur، Plesetsk)، فرود آمدن یک مرحله در تایگا یا در صحرا در غیاب زیرساخت‌های حمل‌ونقل ممکن است غیرقابل قبول باشد و تنها بازگشت ممکن به محل پرتاب ممکن است باشد. . در این حالت، روش هواپیما ممکن است سودآورتر شود (به دلیل تلفات کمتر در جرم محموله).

هنگام پرتاب موشک از فضاپیماهای قاره ای، فرود یک مرحله قابل استفاده مجدد در زمین ناهموار غیرقابل قبول است.

روش های بازگشت ترکیبی ممکن است (و به طور گسترده مورد توجه قرار گیرد)، از جمله، به عنوان مثال، استفاده از کیفیت آیرودینامیکی کل مرحله در بخش ترمز در جو در ترکیب با فرود جت چتر نجات یک واحد جدا شده از محفظه مخزن با گران ترین و پیچیده ترین تجهیزات - موتورهای محرکه و یک سیستم کنترل.

در هر صورت، باید توجه داشت که معیارهای موجود برای توسعه وسایل پرتاب یکبارمصرف ظاهراً غیرقابل قبول هستند (یا نیاز به تنظیم قابل توجهی دارند) هنگام ایجاد سیستم های موشکی و فضایی قابل استفاده مجدد، حتی شامل یک مرحله (اول) با فرود عمودی جت.

تنها ده سال پیش، در 28 سپتامبر 2008، اسپیس ایکس توانست برای اولین بار ماهواره ای را با استفاده از موشک کلاس سبک فالکون 1 به مدار بفرستد. از آن زمان، این شرکت خودروهای پرتاب سنگین فالکون 9 و فالکون هوی را توسعه داد. و با کمک آنها نیمی از بازار پرتاب تجاری جهانی را به تصرف خود درآورده است. ، در حال ساخت یک موشک غول پیکر BFR است و تا ده سال دیگر انتظار دارد پایگاه مسکونی خود را در مریخ داشته باشد. موفقیت‌های خارق‌العاده این شرکت سؤالات زیادی را ایجاد می‌کند: چگونه اتفاق افتاد که «تاجر خصوصی» توانست حتی برخی از قدرت‌های فضایی شایسته را در زمانی ناچیز دور بزند؟ و بهای وعده های ایلان ماسک برای رسیدن به ماه و مریخ چقدر است؟ تحریریه N + 1از کارشناسان - مدیر موسسه سیاست فضایی ایوان مویسف و سردبیر مجله کیهان‌نوردی نووستی، ایگور آفاناسیف، خواستند تا توسعه سریع اسپیس ایکس را توضیح دهند و برنامه‌های آن را برای آینده ارزیابی کنند.

فضاپیمای باری دراگون در حین اتصال به ایستگاه فضایی بین‌المللی

"Maskophobes" موفقیت اسپیس ایکس را به این واقعیت نسبت می دهند که این شرکت بودجه و فناوری را از ناسا دریافت کرده است. این نکته است؟

ایوان موسیف : ناسا هزینه موشک فالکون 9 را به قول خودشان «روی تاک» پرداخت کرده است. این به این معنی است که موشک هنوز ساخته نشده است و آژانس فضایی ایالات متحده پرداخت پول به SpaceX را به عنوان بخشی از قراردادهای تحویل محموله در ایستگاه فضایی بین‌المللی آغاز کرده است. اسپیس ایکس توانست به طور موثر از این پول استفاده کند و فعالیت های خود را گسترش دهد - دریافت سفارشات برای پرتاب ماهواره از کشورهای دیگر، از ارتش ایالات متحده و از شرکت های مخابراتی.

البته این موفقیت ها بدون سرمایه تکنولوژیکی که در آمریکا برای آن جمع آوری شده بود امکان پذیر نبود این لحظه... و وظیفه ناسا، چه در آن زمان و چه در حال حاضر، دقیقاً معرفی مالکیت معنوی متمرکز در آژانس بود. این نقش مهمی در موفقیت اسپیس ایکس داشته است.

ایگور آفاناسیفبدون شک، کمک های مالی خارجی ناسا و سایر سازمان های دولتی (به ویژه از دارپا) در مراحل اولیه (اما نه در مراحل اولیه) توسعه وسایل پرتاب و فضاپیماها به طور قابل توجهی بر موفقیت اسپیس ایکس تأثیر گذاشته است.

با این حال، نمی توان این واقعیت را نادیده گرفت که ماسک شروع به کار بر روی پول شرکت (ممکن است بگوییم، به تنهایی) و / یا بر روی وجوهی که از طریق منابع خارجی و صندوق های سرمایه گذاری خطرپذیر جذب می کرد، کرد. و این مقادیر در اعداد شش رقمی و هفت رقمی اندازه گیری شد و مرحله به مرحله رشد کرد. به ویژه، ماسک هنگام توسعه موشک سبک فالکون 1 متوجه شد که پس انداز خود به سختی برای ایجاد یک پرتابگر کوچک و نسبتاً ساده کافی است و از همان آغاز SpaceX، لازم بود روابط خوبی با ادارات دولتی برقرار کند. ناسا و پنتاگون - بیشتر علاقه مند به تحقیق و اکتشاف فضایی هستند.

ماسک پس از ساخت اولین موشک و نشان دادن قابلیت‌های شرکت خود به مشتریان بالقوه، از حمایت دولتی برخوردار شد و توانست بر اساس آن یک فالکون 9 قدرتمند بسازد. پس از آن، اسپیس ایکس، مجهز به یک پرتابگر جدید، نه تنها به یک بازیکن دیگر تبدیل شد. در بازار خدمات پرتاب، بلکه یک محرک قدرتمند برای توسعه موشک و فناوری فضایی در ایالات متحده و سراسر جهان است.

سهام شرکت ها و کشورها در بازار راه اندازی های تجاری

تیم هیوز، اسپیس ایکس

همین امر را می توان در مورد مالکیت معنوی نیز گفت. و در اینجا ما نه در مورد به دست آوردن فناوری های متعلق به ناسا، بلکه در مورد افراد خاص با تجربه گسترده در صنعت موشک و فضا صحبت می کنیم. این افراد بودند که ماسک به هر وسیله ای به دنبال بدست آوردن آنها بود، آنها بودند که ستون فقرات فکری SpaceX را تشکیل دادند.

با این حال، دیدگاه‌های توطئه‌ای نیز وجود دارد، به عنوان مثال، اینکه ماسک توسط ناسا (به طور مستقل یا با حمایت پنتاگون) "پرورش و تغذیه شد" و رقیبی برای بزرگترین غول‌های هوافضای امروزی بوئینگ و لاکهید مارتین ایجاد کرد. از دیدگاه تعدادی از کارشناسان، "مست و گاز گرفتن پای بودجه، تکه های بسیار چرب، ناکافی به مزایای آورده است."

اولین پرتاب موشک فوق سنگین فالکون هوی

دستاورد فنی اصلی توسعه دهندگان موشک فالکون چیست؟

ایوان موسیف : من دو دستاورد اصلی را بیان می کنم، آنها کمی متنوع هستند.

اولین مورد این است که آنها در مرحله توسعه موشک فالکون 9 آینده، آن را با نیازهای بازار تطبیق دادند. به ویژه از موتورهای مدار باز ساده استفاده کردند. در آنها، گاز ژنراتور که پمپ های توربو را می چرخاند، به سادگی تخلیه می شود، و به محفظه احتراق وارد نمی شود، جایی که می تواند نیروی رانش اضافی ایجاد کند.

این موتورها منسوخ شده و کارایی کمتری نسبت به موتورهای دارای مدار بسته دارند. اما از آنجایی که آنها ارزان تر و ساده تر بودند، SpaceX در این مورد برنده شد.

دوم، آنها مرحله بازگشت را توسعه دادند. این ابتکار عمل خود SpaceX است، با استفاده از سرمایه قرارداد با ناسا انجام نشده است، اما این به شرکت اجازه می دهد تا مقدار زیادی در پرتاب ها - تا 20 تا 25 درصد - صرفه جویی کند.

ایگور آفاناسیف: چندین دستاورد واقعی وجود دارد.

اول: خلقت، تولید انبوهو بهره برداری از یک خودروی پرتاب متوسط ​​/ سنگین دو مرحله ای با بالاترین راندمان طراحی تا به امروز بدون استفاده از سوخت اکسیژن-هیدروژن. از نظر تعداد مراحل و نسبت بار محموله به جرم پرتاب، فالکون 9 کارآمدتر از پرتابگرهای کلاس مشابه آریان-5، چانگ ژنگ-5، زنیت، پروتون و امثال آن است.

دوم: کار بر روی فناوری فرود و اولین مراحل استفاده چندگانه از گرانترین و معمولاً گمشده ترین عنصر سیستم حمل و نقل موشکی و فضایی - مرحله اول چند موتوره. اگر مشخصات اعلام شده تأیید شود، این ممکن است به یک روند در فناوری موشکی و فضایی مدرن تبدیل شود.

سوم: نرخ پرتاب فوق‌العاده بالا (معمولی برای وسایل نقلیه پرتاب آمریکایی در دهه 2010) و شاخص‌های هزینه خوب، که به آنها اجازه می‌دهد تا سهم قابل توجهی از بازار پرتاب را با فشردن (یا کاهش قابل توجهی از شور و شوق آنها) بازیکنان سنتی با فناوری خود تسخیر کنند. وسایل نقلیه پرتاب مبتنی بر 1960-1980.

فرود تقویت کننده های جانبی فالکون هوی

آیا استفاده مجدد از اولین مراحل موشک های اسپیس ایکس واقعا مقرون به صرفه خواهد بود؟

ایوان موسیف : به نظر من این قول بسیار مشکوک به نظر می رسد که اولین مراحل استفاده شده بتوانند، پس از بازگشت، بلافاصله، تقریباً بدون آمادگی، به فضا برگردند. بررسی های جدی، آزمایش ها، آماده سازی برای راه اندازی جدید همچنان مورد نیاز است. البته اسپیس ایکس می تواند هزینه این کار را کاهش دهد، اما چیزهای اساسی وجود دارد که نمی توان آنها را کاهش داد.

اما واقعیت این است که کاهش هزینه پرتاب حتی تا 25 درصد برای صنعت موشک بسیار زیاد است، این یک شاخص بسیار خوب است. اگر ممکن است مثلاً یک درصد قیمت را کاهش دهید - این قبلاً پول جدی است، زیرا راه اندازی میلیون ها دلار هزینه دارد و بلافاصله 25. و ایلان ماسک به یک معنا انقلابی ایجاد کرد، زیرا اینرسی توسعه دهندگان تفکر آنها را مجبور کرد تا کارآمدترین موتورها را بسازند و به سرنوشت پله توجه چندانی نداشته باشند. و برعکس عمل کرد و به نتیجه رسید.

ایگور آفاناسیف: استفاده چندگانه از مراحل اول قبلاً ایجاد شده است. درست است، تا کنون این فرآیند به استفاده دو برابری از بلوک های موشک کاهش یافته است (اما به زودی به ما وعده چیز بیشتری داده می شود، با کمک آخرین نسخه حامل Falcon 9 Block 5). آیا این منجر به صرفه جویی در هزینه واقعی شده است؟ سخت است گفت - این شرکت (مانند بسیاری از ارائه دهندگان پرتاب) "برچسب های قیمت" خاصی را ارائه نمی دهد، یا باید حرف ماسک را برای آن قبول کنید، یا "آن را از نظر نسبت هایی که قبلاً توسط مقامات SpaceX نشان داده شده است" "پیدا کنید".

اگر فرض کنیم که مرحله اول 60 تا 80 درصد کل راکت دو مرحله‌ای فالکون 9 را هزینه می‌کند، در این صورت زمانی که از آن دو مرحله استفاده شود (به استثنای سرویس بین پروازی)، هزینه‌های پرتاب 60 تا 70 درصد هزینه موشک مشابه است. موشک یکبار مصرف، با سه بار - 47-60 درصد. هدف مهندسان ماسک این است که هزینه ها را تا حد زیادی کاهش دهند. انجام این کار بسیار دشوار خواهد بود، با در نظر گرفتن ظاهر اجتناب ناپذیر در هنگام پرتاب های متعدد هزینه های ذکر شده در بالا در عملیات بین پرتاب، از جمله تعمیر مکانیسم های فرسوده، بازسازی بخش های حفاظت حرارتی از دست رفته در هنگام ورود به جو، حذف دوده از سیستم های رانش و غیره. به هر حال، در طول بهره برداری از سیستم شاتل فضایی، این هزینه ها بسیار بیشتر از آن چیزی بود که توسعه دهندگان انتظار داشتند ...

ظاهر ادعایی موشک فوق سنگین BFR

پروژه موشکی 150 تنی BFR چقدر واقع بینانه است؟

ایوان موسیف : این موشک مانند پروژه قبلی - ناقل مریخی - روی کاغذ خواهد ماند. واقعیت این است که مشتری برای آن وجود ندارد. ساخت موشکی از این کلاس، کلاس موشک ماه بسیار سنگین Saturn V، ده ها میلیارد دلار هزینه دارد، حتی اگر صرفه جویی بسیار زیاد باشد. برای ساخت همتای خود، موشک SLS، تاکنون 30 میلیارد دلار هزینه شده است.

SpaceX چنین پولی ندارد و مشتری دیگری برای این موشک وجود ندارد، زیرا ناسا در پروژه های بین سیاره ای خود با استفاده از موشک SLS خود هدایت می شود. بدون مشتری - بدون موشک.

ایگور آفاناسیف: پروژه BFR از Saturn V که نیم قرن پرواز کرده بزرگتر نیست و از نظر وزن پرتاب سبکتر از پرتابگر Vulcan شوروی است که قرار بود بر اساس Energia ساخته شود. موتورهای اکسیژن متان رپتور برای BFR از نظر اندازه نزدیک به موشک Kuznetsov NK-33 Kuznetsovsky نصب شده بر روی موشک قمری N-1 شوروی است. تحلیلگران خاطرنشان می کنند که جنبه مالی پروژه دیگر مانند گذشته ناامیدکننده نیست و باعث طرد مداوم سرمایه گذاران بالقوه نمی شود. این امکان وجود دارد که در یک سناریوی خاص، ناسا به این پروژه علاقه مند شود، زیرا یکی از اهداف BFR جایگزینی فضاپیمای Dragon در خدمت ISS است.

با صرف نظر از اقتصاد پروژه، می توان گفت که به طور کلی، هیچ شک خاصی در مورد امکان سنجی BFR وجود ندارد (همانطور که تمرین نشان می دهد، تقریباً هر مشکل مهندسی فرمول بندی شده ای که با قوانین مکانیک مغایرت نداشته باشد قابل حل است). اما بسیاری از سؤالات، هم در مورد کل مفهوم به طور کلی و هم در مورد جزئیات به طور خاص باقی می ماند. دستیابی به شاخص های ذاتی کمال مراحل هنوز دشوار است. معلوم نیست با بارهای صوتی که برای مرحله اول BFR تقریباً دو برابر زحل هستند، چه باید کرد. آکوستیک افزایش یافته ساختار را مجبور به تقویت می کند و آن را سنگین تر می کند. شکاکان به ماهیت اتوپیایی ایده «سیستم جهانی که قادر به فرود بر روی زمین، ماه و مریخ و همچنین بر روی همه موارد دیگر است، اشاره می کنند. اجرام آسمانیهمانطور که ماسک اعلام می کند. تردیدهای بسیار زیادی در مورد امکان انجام "پرتاب های نوار نقاله" وجود دارد - و برای استعمار آینده مریخ، هزاران پرتاب در سال مورد نیاز است!

بسیاری از سؤالات با عملکرد برنامه ریزی شده سیستم ایجاد می شود که حداقل کار تعمیر و ترمیم را پس از پروازهای BFR یا امتناع کامل از آنها و حتی تعمیر و نگهداری فراهم می کند. در همین حال، تا به حال، تجهیزات بدون مراقبت (پتک، تبر و سایر تجهیزات در نظر گرفته نشده است) کسی موفق به فروش نشده است - حتی خودروها (بدون ذکر هواپیما) تحت تعمیر و نگهداری منظم قرار می گیرند. نحوه ایجاد یک موشک غیرقابل تعمیر کاملاً نامشخص است هواپیماتحت بارهای بسیار بالاتر؟

مشخص نیست که چگونه موضوع نجات اضطراری خدمه و مسافران BFR در حین پرتاب غیرعادی حل شده است. ماسک همه چیز را به قیاس با هواپیمای مسافربری تقلیل می دهد، جایی که نه خدمه و نه مسافران وسیله ای برای نجات در مواقع اضطراری ندارند و موقعیت های فاجعه بار... در صورت تمایل، می توان یک دانه منطقی در این استدلال ها پیدا کرد، اما باید در نظر داشت که "تاریخ هوانوردی به خون نوشته شده" بیش از 100 سال قدمت دارد، در حالی که هنوز یک پرواز مسافری بین سیاره ای انجام نشده است (حرفه ای ها پرواز کردند. به ماه، و برای آنها خطر یک پدیده روزمره بود)، بنابراین، گسترش تجربه هوانوردی و معیارهای پروازهای فضایی از راه دور بی اساس به نظر می رسد.

ایوان موسیف : این فانتزی محض است. اول اینکه مشتری این پروژه چه کسی خواهد بود؟ این مشتری نه تنها برای یک موشک فوق سنگین، بلکه برای یک کشتی و برای کل زیرساخت، برای تامین دائمی این پایگاه باید پول داشته باشد. برای فرود تنها دو فضانورد در مریخ و بازگرداندن آنها (و ماسک، یادآوری کنم، قصد دارد صدها نفر را بفرستد)، طبق برخی برآوردها، 500 میلیارد دلار نیاز است. بزرگترین مشتری در این زمینه ناسا با بودجه 20 میلیارد دلاری در سال است. یعنی اگر ناسا فقط با مریخ سر و کار داشته باشد و نه چیز دیگری، اجرای این پروژه 25 سال طول می کشد.

بنابراین، تمام این صحبت ها در مورد مریخ فقط به عنوان صحبت باقی می ماند. به محض اینکه آنها شروع به شمارش پول می کنند و می پرسند "چه کسی پرداخت می کند؟" ، بلافاصله مشخص می شود که کسی برای پرداخت وجود ندارد. علاوه بر این، خودکارها کاملاً خوب کار می کنند، آنها اطلاعات زیادی را از مریخ منتقل می کنند، بنابراین، از نظر علمی، یک سفر سرنشین دار توجیه نمی شود. اگر مریخ نورد بتواند سال ها رانندگی کند و اطلاعات جمع آوری کند، یک پایگاه قابل سکونت چه فایده ای دارد؟

ایگور آفاناسیف: در اینجا "اگر"های زیادی وجود دارد ... اگر پروژه BFR گیر کند، اگر ماسک پول لازم را پیدا کند، اگر آزمایش های پروازی موشک با سرعت مورد نظر ادامه یابد و غیره. اما با قضاوت بر اساس مدت زمانی که برنامه گسترده اسپیس ایکس در مقایسه با برنامه های منتشر شده قبلی طولانی شده است، به احتمال زیاد نه.

اما این طبیعی است: در فضانوردی، هر مرحله بعدی بسیار سخت تر از مرحله قبلی انجام می شود، گویی از یک پله با شیب روزافزون بالا می رود. ساخت یک موشک غول پیکر به اندازه یک BFR گام بزرگی است، فرستادن مردم به مریخ گام بزرگی است، و ساختن یک پایگاه، و حتی تا پایان دهه آینده، مانند یک مدینه فاضله به نظر می رسد. علاوه بر این، تمام موفقیت های اصلی اسپیس ایکس در ده سال گذشته به نوعی به حل مشکلات در راستای منافع سازمان های دولتی مربوط می شود. اما ناسا قصد دارد افراد را (حداقل در حال حاضر) به تنهایی روی مریخ فرود آورد، اگرچه امکان اتصال "تجار خصوصی" (شمارش - SpaceX و احتمالاً Blue Origin) در برخی از مراحل برنامه را نمی توان به طور کامل رد کرد. بیرون بسیاری از جنبه های فنی این مشکل امکان پذیر به نظر می رسد، اگرچه مقیاس توسعه خیره کننده است.

مصاحبه گریگوری کوپیف

© CC0

آن وقت است که فالکون 1 آنها پرواز می کند، پس بیایید صحبت کنیم.

وقتی با ناسا قرارداد بسته شد، آن وقت صحبت می کنیم.

وقتی کشتی خود را بسازند، آن وقت با هم صحبت می کنیم.

وقتی آنها متوجه شدند که چگونه موشک ها را فرود بیاورند، آن وقت صحبت می کنیم.

وقتی آنها را روی بارج سوار کردند، آن وقت با هم صحبت می کنیم.

تو اینجایی.

اما "اینجا" البته معنایی ندارد. بیایید به طور خلاصه این مکان را توصیف کنیم.

شما در خیابان بخش سی ایرکوتسک، خانه 8، آپارتمان 219 هستید.

در خانه شما فروشگاهی به نام "Magnolia" وجود دارد، ظاهراً پریروز نارنگی مراکشی وارد آن شده است، اما آنها حتی طعم آبخازی ندارند. شما حتی برای یک دقیقه فکر کردید که کجا می توان چنین ترشی را رشد داد، اما نسخه ای ندارید.

همسایه از بالا مدام در حال سوراخ کردن چیزی است، همسایه از پایین در حال ضربه زدن به باتری است. در ابتدا فکر می کردید که صدای تلویزیون شما در هنگام تماشای سریال زیاد است، اما بعد یکی از همسایه ها با زدن باتری ساعت سه صبح شما را از خواب بیدار کرد و به نوعی خیالتان راحت شد.

در تلویزیون بحث جدی وجود دارد که آیا کشیش باید مسئول شکست پرتاب موشک باشد. قبل از آن هم به طور جدی بحث می کردند که چه فیلم هایی درباره شاه می توان ساخت، اما یادتان نیست به چه نتیجه ای رسیدند. با قضاوت بر اساس این واقعیت که مقبره و ایستگاه Voykovskaya هنوز با ما هستند، احتمالاً.

شما اینجا هستید، جایی که تمام دنیا باید برای معالجه بیماران شدیداً بیمار پول جمع کنند و سپس این بیماران را در کشور دیگری درمان کنند، زیرا اینجا، در خیابان بخش سی ایرکوتسک، پول هیچ تضمینی ندارد.

جایی که انتخابات ریاست جمهوری آنقدر بیهوده است که نامزدها آشکارا در مورد آن صحبت می کنند.

جایی که پس انداز بازنشستگی شما چندین سال منجمد شده است (و متوجه نمی شوید که چیست، اما احساس می کنید که یک چیز خوب انجماد نامیده نمی شود) و 8.5 میلیارد روبل در آپارتمان سرهنگ پیدا شد.

دیروز هم پولی پیدا کردی، دویست روبل در جیب کاپشن زمستانی ات. اول خیلی خوشحال شدند و بعد در مورد سرهنگ خواندند.

شما اینجا هستید، جایی که یک شهر باید به آن سفر کند. و یک چیز شگفت انگیز - پس از اینکه مرکز باریک شد جاده، چه کسی فکرش را می کرد ترافیک بیشتری وجود دارد.

به هر حال، جایی که کوفته ها ششصد روبل قیمت دارند. بله، در واقع، این قیمت نیز چیزی را تضمین نمی کند، به جز، البته، که پس از خرید کوفته ششصد روبل کمتر خواهید داشت.

خوب ، یعنی با در نظر گرفتن این واقعیت که دویست روبل پیدا کرده اید ، پس از خرید کوفته ها منهای چهارصد روبل خواهید داشت. در اینجا این حساب عجیب به نظر نمی رسد، در اینجا قوانین تاریخ، ریاضیات و فیزیک متفاوت رفتار می کنند.

به نظر می رسد اینجا، که شما به دست آورده اید، کمی منقضی شده است، و همه چیز در آن امکان پذیر است، به خصوص اگر همه چیز به نوعی برای شما مزخرف باشد.

صبح در آینه به خود نگاه می‌کنید و حروف آتشین را بالای سرتان می‌بینید که «مشمول تعمیرات گارانتی نیست».

مطمئنا، البته، یک چیز خوب در اینجا وجود دارد. اما به هر حال تو اینجایی در این لیست بالا نیست، اما اینجا. اینجوری وارد لیست شدی، دیدن، رویا.

در مورد چیزهای خوب، باید خودتان آن را اضافه کنید. بنابراین، در عصر قهوه قوی درست می کنید، برنامه های تلویزیونی را برای مدت طولانی با هدفون تماشا می کنید، آنها را با کوفته هایی در سس باربیکیو می گیرید - حتی در این صورت، آنها خیلی شبیه کوفته ها نیستند.

ساعت 2:45 بامداد از صندلی بلند می شوید. همه چیز در سرم از کمبود خواب و برنامه های تلویزیونی گیج شده بود، فلش دوباره سیاره را نجات داد و با کوفته های کاذب شام خورد.

چکش را برمی دارید و به سمت باتری می روید. در ابتدا به ندرت در می زنید، منتظر می مانید تا اکو خاموش شود، سپس بیشتر و بیشتر. همسایه از پایین ابتدا پاسخ می دهد، اما به تدریج بقیه به آن متصل می شوند. ساعت سه صبح تمام خانه در حال آواز خواندن است.

چکش را کنار می گذارید و به پریز می روید.

در پریز فریاد میزنی: «تو اینجا هستی».

در تهویه فریاد می زنید: «ما اینجا هستیم».

- من اینجا هستم! - از پنجره باز فریاد می زنید تا پنجره های خانه بعدی هم روشن شود.

وقتی دستگاه به ماه پرتاب شد، آن وقت صحبت خواهیم کرد.

وقتی او روی مریخ فرود آمد، آن وقت با هم صحبت می کنیم.