ti si ovo. ⇡ Padobransko i padobransko-mlazno slijetanje. Prednosti padobranskog slijetanja

© CC0

Tad im proleti Falcon 1, onda ćemo razgovarati.

Tada će biti ugovor s NASA-om, onda ćemo razgovarati.

Tada oni sagrade svoj brod, onda ćemo razgovarati.

Tada shvate kako spustiti rakete, onda ćemo razgovarati.

Tad kad dignu teglenicu, onda ćemo razgovarati.

Ti si ovdje.

Ali "ovdje", naravno, ne znači ništa. Opišimo ukratko ovo mjesto.

Nalazite se u ulici 30. Irkutske divizije, zgrada 8, stan 219.

U vašoj kući je dućan Magnolije, prekjučer su donijeli navodno marokanske mandarine, ali nemaju ni abhazijski okus. Čak ste na trenutak pomislili gdje bi se moglo uzgajati tako kiselo meso, ali nemate inačice.

Susjed gore stalno nešto buši, susjed dolje lupa po bateriji. U početku ste mislili da vam je TV preglasan dok gledate TV emisije, ali onda vas je susjed probudio kuckanjem po radijatoru u tri ujutro i nekako vam je bilo bolje.

Na TV-u se vodi ozbiljna rasprava o tome treba li svećenik snositi odgovornost za neuspjelo lansiranje rakete. Prije toga su također ozbiljno raspravljali o tome koji se filmovi mogu snimati o kralju, ali se ne sjećate do kakvog su zaključka došli. Sudeći po činjenici da su mauzolej i postaja Voykovskaya još uvijek s nama, vjerojatno bilo koji.

Vi ste ovdje, gdje novac za liječenje teških bolesnika mora skupljati cijeli svijet, a onda te bolesnike treba liječiti u drugoj državi, jer ovdje, na ulici Tridesete Irkutske divizije, novac ne jamči ništa.

Gdje su predsjednički izbori toliko besmisleni da kandidati o tome otvoreno govore.

Gdje je vaša mirovinska štednja zamrznuta nekoliko godina (i ne razumijete što je to, ali smatrate da se dobra stvar neće nazvati zamrzavanjem), a u pukovnikovom stanu pronađeno je 8,5 milijardi rubalja.

Jučer ste također našli novac, dvjesto rubalja u džepu zimske jakne. U početku su bili jako sretni, a onda su čitali o pukovniku.

Ovdje ste gdje grad za putovanje mora ići. I nevjerojatna stvar - nakon što su ga suzili u centru kolovoz, više su gužve, tko bi pomislio.

Gdje knedle ipak koštaju šest stotina rubalja. Da, zapravo, ova cijena također ne jamči ništa, osim, naravno, da ćete nakon kupnje knedli imati šest stotina rubalja manje.

Pa, to jest, uzimajući u obzir činjenicu da ste pronašli dvije stotine, tada ćete nakon kupnje knedli imati minus četiri stotine rubalja. Ovdje se ova aritmetika ne čini čudnom, ovdje se zakoni povijesti, matematike i fizike ponašaju drugačije.

Evo, što ste dobili, izgleda da vam je malo istekao rok trajanja, a u njemu je sve moguće, pogotovo ako vas sve to nekako zajebava.

Ujutro se pogledate u ogledalo i vidite iznad sebe vatrena slova "ne podliježu jamstvenom popravku".

Naravno, tu ima nečeg dobrog. Ali svejedno si ovdje. Ne na ovom popisu iznad, ali ovdje. Ušao si tako na listu, posjetiti, sanjati.

Što se tiče dobrog, morate ga sami dodati. Stoga, navečer skuhate jaku kavu, dugo gledate TV emisije na slušalicama, jedući ih s okruglicama u umaku za roštilj - čak i tako, ne nalikuju baš knedle.

U 2.45 ustajete sa stolice. Sve mi se pomiješalo u glavi od nespavanja i serijala, Flash je opet spasio planet i večerao s pseudo knedlama.

Uzimaš čekić i prilaziš bateriji. U početku rijetko kucaš, čekajući da jeka utihne, a onda sve češće. Susjed odozdo prvi odgovara, ali ostali se postupno povezuju s njim. Do tri ujutro cijela kuća pjeva.

Stavite čekić na stranu i odete do utičnice.

"Ti si ovdje", vičeš u utičnicu.

"Ovdje smo", vičete u ventilaciju.

- Tu sam! - vičeš kroz otvoren prozor da se i na susjednoj kući zasvijetle prozori.

Tada lansiraju aparat na Mjesec, onda ćemo razgovarati.

Tada sjedne na Mars, onda ćemo razgovarati.

Dana 30. ožujka u 22:27 UTC, kada je 31. ožujka u Moskvi bilo skoro pola tri, Falcon- 9ft. Prvi put u povijesti svjetske kozmonautike, raketna pozornica s tekućim motorima ponovno je krenula u svemirsku misiju, prvi put u povijesti svjetske kozmonautike (prvi let CRS-8 s teretni brod Dragon se održao 8. travnja 2016.). Raketa SpaceX uspješno je lansirala komunikacijski satelit SES-10 u orbitu, a prva faza, "veteran", meko je sletjela na automatsku teglenicu "Naravno da te još volim".

⇡ Strahovi, osiguranje i lansiranje

"Epohalnost" događaja mogla bi se ocijeniti po reakciji elektroničkih i tiskanih medija. Ipak bi! “Musk planira (i, prema mnogima, pravi) revoluciju u provedbi operacija svemirskog transporta: ponovno koristi pozornicu u lansirnoj raketi koja je već završila svoju misiju lansiranja satelita jednom, sigurno vraćena na Zemlju, bila spašena i obnovljena“.

Službeno, glavni cilj misije bio je lansiranje komunikacijskog satelita SES-10 u geostacionarnu orbitu. No, svi su shvatili da je ovim letom SpaceX planirao demonstrirati mogućnost višestruke uporabe prvog stupnja nakon povratka iz svemira. Pomoćnom zadaćom smatralo se slijetanje pozornice (nakon završetka glavnog zadatka) na teglenicu na daljinsko upravljanje koja se nalazi u moru duž putanje lansiranja. Kao bonus, pokušano je spasiti klapne za glavu.

Veterani raketne i svemirske tehnologije tvrdili su da "korisnik lansiranja nikada ne bi otišao na ponovnu upotrebu korištenog materijala, posebno na najstresnijem mjestu lansiranja." Međutim, SES S.A. - globalni satelitski operater sa sjedištem u Luksemburgu - ne samo da je otišao, već je i svojom podrškom omogućio SpaceX-u da izvrši prvo ponovno lansiranje rakete sa stvarnim ("živim") teretom, a ne s maketom, kako su neki sugerirali.

"Kao prvi komercijalni satelitski operater koji je 2013. letio u misiju sa SpaceX-om, oduševljeni smo što smo ponovno prvi letjeli u svemir", rekao je SES-ov CTO Martin Halliwell. “Vjerujemo da će rakete za višekratnu upotrebu uvesti novu eru svemirskih letova, čineći ih pristupačnijim i jeftinijim.”

Nakon trijumfalnog povratka raketne pozornice iz broj repa 1021 prije gotovo godinu dana stručnjaci SpaceX-a proveli su detaljnu analizu stanja ove raketne jedinice. Njihova glavna briga bili su motori, osam Merlin-1D, okupljenih u prsten oko devetog, središnjeg. Za ponovnu uporabu stupnjeva bilo je važno 100% povjerenje u njihovu upotrebljivost nakon nekoliko ciklusa rada, a također i zbog utjecaja termodinamičkih opterećenja tijekom ponovnog ulaska s putanje uspona.

Tijekom svog životnog vijeka - sve do ove noći - prvi stepen br. 1021 bio je više puta "testiran vatrom", te je kao rezultat toga, prije drugog lansiranja, imao šest uključivanja-isključenja pogonskog sustava (od toga tri - u prvi let).

"Nismo popravljali ove motore, samo smo htjeli promijeniti neke brtve...", izvijestili su tehničari krajem siječnja 2017. prije testiranja na požar na štandu SpaceX-a u McGregoru u Teksasu. "Ali samo smo uklonili ove motore, testirali ih, vratili ih i upravo ih spaljujemo."

Valja napomenuti da su predstavnici SES-a bili uključeni u pripreme za ovo lansiranje proteklih nekoliko mjeseci. Prema Halliwellu, "SpaceX je inženjerima SES-a dao ... 'potpunu transparentnost' u njihovim operacijama, dajući im uvid u proces pripreme motora i avionike, kao i rezultate testiranja."

Iznenađujuće je bilo i to što premija osiguranja za prvi let "rabljene" faze nije povećana, kao da su svi shvaćali da je pažnja ovom lansiranju posebna i da je SpaceX mnogo stavio na kocku. Kao rezultat toga, razina pripremljenosti misije bit će bez presedana. Prema promatračima, "u smislu pouzdanosti dizajna, nosač neće biti puno niži od prethodnih."

Što se tiče rasta osiguranja, "možemo govoriti o stotinkama postotka", rekao je Halliwell. "Zapravo, nije došlo do promjene u premiji osiguranja."

Dakle, ogromna - visoka 70 m - "tjestenina" Falcon 9 FT ugrađena je u lanser večer prije lansiranja. Početni prozor trajao je 150 minuta. Ispod nosnog oklopa rakete nalazio se SES 10, komunikacijski satelit koji proizvodi europski konzorcij Airbus Defense and Space za emitiranje televizijskih programa i prijenos podataka iz geostacionarne orbite diljem Latinske Amerike.

Vremenska traka u nastavku opisuje procijenjeni slijed lansiranja za prvu SpaceX misiju s prvim stupnjem rakete koja je već poletjela, spašena i oporavljena.

Devet motora prvog stupnja rakete uključilo se nekoliko sekundi prije lansiranja radi automatske provjere performansi. Nakon testa, držači su oslobodili raketu, a Falcon 9 je podigao podlogu LC-39A i legao na putanju leta.

Ubrzo je uzastopno prošla zvučna barijera i zona maksimalnog aerodinamičkog tlaka. Nakon rada propisanih 158 sekundi, motori prvog stupnja su se ugasili, a nakon tri sekunde stupnjevi su se razdvojili.

Nakon uključivanja jedinog motora drugog stupnja, kada je nosač već napustio guste slojeve atmosfere, pala je ogromna maska ​​od karbonskih vlakana promjera 5,2 m.

Dok je motor drugog stupnja još uvijek radio, prvi stupanj se prevrnuo, aktivirao aerodinamička peraja rešetke sprijeda i kočio tri od devet motora na 20 sekundi kako bi usporio ponovni ulazak i stvorio plinskodinamično "zvono" oko repa.

Posljednje aktiviranje središnjeg motora za meko slijetanje dogodilo se neposredno prije slijetanja: faza je otišla do teglenice koja je bila u Atlantik oko 340 milja (550 km) istočno od rta Canaveral. U tom trenutku televizijski prijenos je prekinut, ali je kontrolna soba prasnula u aplauz kada se na ekranu pojavio korak koji stoji na “nogama” na palubi dronova.

U isto vrijeme, druga faza je završavala svoju međunisku orbitu. Motor se ugasio i započela je kratka 18-minutna pasivna dionica putanje ("balistička pauza").

Uslijedilo je kratko uključivanje Elona Muska koji je govorio o "gigantskoj revoluciji u svemirskim letovima" te čestitao kolegama na pobjedi koju su svi čekali.

Zatim se Merlin 1D Vacuum ponovno pokrenuo i stavio raketu u visoko eliptičnu orbitu s apogejem u blizini geostacionarne stanice. Satelit se odvojio od drugog stupnja 32 minute nakon lansiranja.

⇡ Ispitivanje

Koliko je povijesno značajan ponovni let raketne pozornice? Mišljenja o ovom pitanju bila su podijeljena i prije misije. Netko je ovo smatrao iskorak u lansirnim vozilima, što bi drastično smanjilo cijenu pristupa svemiru. Netko je mislio drugačije, nazvavši SpaceX eksperimente "predstavom i cirkusom" koji nemaju nikakve veze s tehničkom i ekonomskom izvedivom.

Ali objektivan pogled pretpostavlja ravnotežu. U povijesti astronautike u praksi je potvrđena tehnička izvedivost višestruke uporabe lansirnih pojačivača na kruto gorivo u orbitalnim lansiranjima (Space Shuttle) i raketnih jedinica na tekuće gorivo u suborbitalnim letovima (New Shepard by Blue Origin). Musk je bio prvi koji je riješio tehnički problem ponovne uporabe tekućeg stupnja orbitalnog nosača, kompliciran komponentama goriva koje se koriste (prilikom sagorijevanja kerozina u tekućem kisiku, čađa ispada u jedinicama motora, uzrokujući mnoge ozbiljne probleme). Ovo je značajno postignuće s tehničkog stajališta.

Međutim, za smanjenje troškova potrebna je ponovna upotreba. Ali ovdje sve nije tako jasno. SpaceX je potrošio najmanje četiri mjeseca i nepoznatu količinu novca da popravi, obnovi i testira već leteću pozornicu. I ponovna uporaba ima smisla ako trošak "održavanja među letovima" ne premašuje uštede u proizvodnji nove faze. Kažu da je početni kupac SES-10 koštao oko 40 milijuna dolara - trećinu manje od standardne cijene. Ovo je posebna cijena uzimajući u obzir moguće rizike. Hoće li Musk uspjeti zadržati ovu brojku dok ponovno koristi prve faze u redovnom radu, veliko je pitanje. Oprezni stručnjaci predviđaju moguće smanjenje cijene za deset posto. I to nisu brojke koje će "drastično" smanjiti troškove svemirskih lansiranja. Drugim riječima, Musk je dokazao tehničku izvedivost ponovne upotrebe raketne tehnologije, ali ekonomska izvedivost tek treba biti dokazana.

Ipak, Halliwell je unaprijed rekao da će, ako ovo lansiranje bude uspješno, njegova tvrtka moći lansirati još dva satelita - SES 14 i SES 16 - na prethodno korištenim pojačivačima kasnije ove godine. "Sljedeće vozilo dodijeljeno SpaceX-u, SES 11, letjet će ovog ljeta na nedavno lansiranoj raketi", rekao je.

Osim toga, prema njegovim riječima, malo je vjerojatno da će prijelaz na višekratne rakete biti otkazan čak ni u slučaju nesreće.

⇡ Usporedba

Da bismo bolje razumjeli koje je nove visine Musk dosegao, pogledajmo ih pobliže moguće opcije spašavanje donjih (prvih) stupnjeva lansirnih vozila. Do danas su detaljno proučene tri glavne metode:

1. Okomito padobranstvo (ako je potrebno, korištenjem raketnih motora mekog slijetanja u posljednjoj fazi).
2. Horizontalno klizanje pomoću krila ili klizećih padobrana.
3. Vertikalno mlazno slijetanje na glavne ili pomoćne raketne motore.

Glavnom prednošću ovih metoda može se smatrati to što vam omogućuju stvaranje sustava (niže faze) s višestrukom upotrebom materijalnog dijela kao dijela raketno-svemirskog kompleksa, a to smanjuje trošak lansiranja tereta za dva do tri puta (ovisno o učestalosti korištenja).

Glavni nedostaci metoda svode se na složenost i trošak razvoja, proizvodnje, testiranja i rada pozornice, povećanje njene "pasivne" mase, što kao rezultat može dovesti ne do pada, već do povećanja jedinične cijene. lansiranja korisnog tereta.

⇡ Padobran i padobransko-mlazni desant

Do danas je uspješno implementiran samo u sustav Space Shuttle za vraćanje startnih pojačivača na čvrsto gorivo tijekom slijetanja na vodu, a smatralo se i za spašavanje bočnih blokova prvog stupnja rakete-nosača Energia (nije doveden u praktičnu provedbu). Pokušaji spašavanja prvih stupnjeva rakete-nosača Falcon-1 pomoću padobrana bili su neuspješni. Valja se prisjetiti i pojedinačnih eksperimenata spašavanja pojačivača rakete-nosača Ariane-5. Teoretski, proučavan je način helikopterskog podizanja padobranskih blokova lansirnog vozila Angara.

Prednosti padobranskog slijetanja:

1. omogućuje korištenje zemljine atmosfere za prigušivanje preostale brzine nakon odvajanja prvog i drugog stupnja;
2. relativna jednostavnost implementacije za robusne i stabilne sustave kao što su pojačivači na čvrsto gorivo;
3. relativno mali masovni troškovi za njih.

nedostaci:

1. velike površine kupola čije se redovito otvaranje pretvara u problem koji je teško riješiti kada je masa vraćenog tereta (u ovom slučaju istrošenih etapa) veća od 20-30 tona;
2. nemogućnost preciznog slijetanja zbog utjecaja vjetra i drugih atmosferskih poremećaja, kao i nedostatak aktivnih kontrola slijetanja (za disk padobrane i padobrane);
3. relativno veliki masovni troškovi za lomljive tekuće raketne blokove zbog potrebe za ugradnjom dodatna sredstva(motori za meko slijetanje, noge za slijetanje, elementi za ukrućenje) za smanjenje brzine i preopterećenja tijekom posljednje faze slijetanja. Tako je za blok A rakete-nosača Energiya masa sredstava za spašavanje i slijetanje bila značajan dio konačne mase, što je dovelo do povećanja troškova razvoja i izgradnje sustava. Blok A u jednokratnoj verziji bez sredstava za spašavanje imao je masu 60% manju, osim toga, trošak bloka A za višekratnu upotrebu 1990. godine iznosio je 18 milijuna rubalja, dok je lansiranje rakete-nosača Zenit, koje je uključivalo jedno- vremenski analog bloka A, ne košta više od 6 milijuna rubalja;
4. velike g-sile tijekom kočenja u atmosferi, u trenutku puštanja padobranskog sustava u rad i u trenutku dodirivanja površine (u nedostatku motora za meko slijetanje);
5. nedostatak jamstava za sigurnost konstrukcije (osobito tekućih blokova) tijekom slijetanja zbog nemogućnosti (ili ekstremnih poteškoća) osiguravanja nulte vertikalne i horizontalne brzine i, sukladno tome, prisutnosti udarnih opterećenja;
6. pri slijetanju izravno u vodu - relativno velika udarna opterećenja i visok rizik od korozije strukturnih elemenata;
7. velike poteškoće u transportu velikih dugih pozornica od mjesta slijetanja do postrojenja za popravak ili svemirske luke.

⇡ Planirano slijetanje

Trenutno je na krilnoj orbitalnoj pozornici Space Shuttlea, na orbitalnom brodu Buran i na eksperimentalnom raketoplanu Kh-37 izvedeno horizontalno klizno slijetanje na uzletište uz relativno visoku aerodinamičku kvalitetu. U brojnim projektima 1960-2000-ih ova se metoda smatrala glavnom.

prednosti:

1. omogućuje vam korištenje atmosfere ne samo za ublažavanje preostale brzine, već i za manevriranje (unutar određenih granica) duž uzdužnog i bočnog raspona kako biste odabrali mjesto slijetanja s minimalnom potrošnjom goriva;
2. idealno, moguće je vratiti se i sletjeti u područje lansiranja, što smanjuje troškove operacija potrage i spašavanja i transporta;
3. visoka točnost slijetanja (unutar uzletno-sletne staze) zbog prisutnosti aerodinamičkih kontrola;
4. mala preopterećenja tijekom kočenja u atmosferi (približno 1,5-2 jedinice);
5. niska udarna opterećenja tijekom slijetanja (okomita brzina od oko 3 m/s može se apsorbirati prigušivačima stajnog trapa).

nedostaci:

1. visoka složenost i cijena razvoja, proizvodnje, ispitivanja i rada zbog prisutnosti zrakoplovnih sustava i jedinica (krilo, rep, stajni trap, pomoćni motori, aerodinamičke kontrole, složeni hidraulički sustav itd.)
2. velika glomaznost i visoki troškovi mase zbog prisutnosti sustava zrakoplova (do 25-30% konačne mase spašene jedinice);
3. moguća su operativna ograničenja (ograničenja programa za promjenu kutova napada tijekom lansiranja i na atmosferskom lansirnom kraku, kao i iznimno precizno poštivanje ulaznih parametara atmosfere i ograničenja brzine vjetra duž povratne rute i na mjestu slijetanja);
4. nemogućnost ulaska u drugi krug horizontalnog slijetanja (za realizaciju takve šanse potrebno je povratnu jedinicu opremiti pomoćnim pogonskim sustavom i dovodom goriva, što dodatno povećava "inercijsku" masu);
5. potreba za jačanjem spremnika i drugih odjeljaka (dovodi do povećanja konačne mase jedinice), povezana s visokim poprečnim opterećenjima, što nije tipično za jednokratnu raketnu opremu.

⇡ Vertikalno slijetanje mlaza

Do danas je mlazno slijetanje dovoljno razrađeno na prvom stupnju rakete-nosača Falcon 9 (SpaceX) i suborbitalnom sustavu NewShepard (Blue Origin), kao i na landerima interplanetarnih (uglavnom lunarnih) sondi i eksperimentalnih zrakoplova DC-X tip i Skakavac. Mlazno slijetanje na pomoćne turbomlazne motore razmatrano je u projektu višekratnog raketno-svemirskog sustava Podyom poduzeća, koji se sada zove Raketno-svemirski centar Progress (RKC), Samara.

prednosti:

1. relativno niska cijena razvoja i proizvodnje, budući da glavni masovni troškovi padaju na najjeftiniji sastavni dio sustava - raketno gorivo;
2. mogućnost ograničavanja preopterećenja tijekom kočenja u atmosferi;
3. mogućnost preciznog slijetanja, uključujući i područje lansiranja (smanjenje troškova operacija potrage i spašavanja i transporta);
4. mala opterećenja pri slijetanju (brzina blizu nule) i mala bočna opterećenja tijekom atmosferskog spuštanja;
5. mali gubici u masi korisnog tereta tijekom slijetanja u području redovitog pada bloka (ili na platformi za slijetanje u oceanu) - od 5 do 15%;
6. mogućnost korištenja raketnog bloka iu verziji za višekratnu i jednokratnu upotrebu (proširivanje fleksibilnosti rada).

nedostaci:

1. loše korištenje zemljine atmosfere za prigušivanje preostalih brzina;
2. povećani zahtjevi za sustavom upravljanja (u stvari, korištene su tehnologije koje su karakterističnije za moderno visokoprecizno oružje nego za raketne i svemirske sustave);
3. kompliciranje raketnog bloka zbog ugradnje dodatnih sustava (pomoćne raketne mlaznice ili motori, aerodinamičke komande, noge za slijetanje);
4. veliki gubitak mase tereta kada se pozornica vrati na mjesto lansiranja (do 30-50%);
5. ograničenja u radu (prije svega, brzina i smjer vjetra duž rute spuštanja i na mjestu slijetanja);
6. pooštravanje zahtjeva za pogonski sustav (potreba brzog višestrukog automatskog pokretanja u letu i mogućnost dubokog prigušivanja potiska tijekom slijetanja).

⇡ Hoćemo li se sutra probuditi u novom svijetu?

Sada, nakon impresivnih uspjeha SpaceX-a i Blue Origin-a, prema nekim stručnjacima, u smislu operativnih troškova cijelog sustava, vertikalno slijetanje mlaza izgleda poželjnije. Međutim, izbor se mora napraviti na temelju više puta potvrđenih primjera, potkrijepljenih brojkama stvarnih troškova.

Primjerice, uspjeh ove metode, koju je demonstrirala tvrtka Elona Muska, uvelike je posljedica mogućnosti jednostavne, brze i jeftine isporuke mrtve faze samohodnim brodom u obalnu američku svemirsku luku: deklarirani minimalni gubitak u masa korisnog tereta kombinirana je s minimalnim troškovima za operacije traganja i spašavanja i transporta. U uvjetima "kontinentalnih" svemirskih luka (Vostočni, Bajkonur, Plesetsk), slijetanje u tajgi ili pustinji u nedostatku prometne infrastrukture može se pokazati neprihvatljivim, a povratak na mjesto lansiranja može biti jedini mogući . U tom slučaju, metoda zrakoplova može postati isplativija (zbog manjih gubitaka u masi korisnog tereta).

Prilikom lansiranja raketa iz kontinentalnih svemirskih luka, neprihvatljivo je slijetanje stupnja za višekratnu upotrebu na neravnom terenu

Moguće su (i široko se razmatraju) kombinirane metode povratka, uključujući, na primjer, korištenje aerodinamičke kvalitete cijele etape u kočionoj sekciji u atmosferi u kombinaciji s padobransko-mlaznim slijetanjem jedinice odvojene od odjeljaka tenkova s najskupljom i najsloženijom opremom – nosačima motora i upravljačkim sustavom.

U svakom slučaju, treba napomenuti da su trenutačno postojeći kriteriji za razvoj jednokratnih lansirnih vozila očito neprihvatljivi (ili zahtijevaju značajnu prilagodbu) pri stvaranju višekratnih raketno-svemirskih sustava, čak i ako uključuje jedan (prvi) stupanj s vertikalnim mlaznim slijetanjem.

Prije samo deset godina, 28. rujna 2008., SpaceX je po prvi put uspio poslati satelit u orbitu, koristeći raketu lake klase Falcon 1. , gradi divovsku raketu BFR, a za sljedećih deset godina očekuje da će imaju svoju nastanjivu bazu na Marsu. Fantastični uspjesi tvrtke otvaraju mnoga pitanja: kako se dogodilo da je “privatni trgovac” uspio zaobići čak i neke zaslužene svemirske moći u zanemarivom vremenu? A kolika je cijena obećanja Elona Muska da će doći na Mjesec i Mars? Uredništvo N+1 zamolili su stručnjake - ravnatelja Instituta za svemirsku politiku Ivana Moisejeva i urednika časopisa "Cosmonautics News" Igora Afanasieva da objasne brzi razvoj SpaceX-a i procijene njegove planove za budućnost.

Teretna svemirska letjelica Dragon tijekom pristajanja s ISS-om

Maskofobi pripisuju uspjeh SpaceX-a činjenici da je tvrtka dobila sredstva i tehnologiju od NASA-e. Je li to ono o čemu se radi?

Ivan Moiseev : NASA je platila raketu Falcon 9, kako kažu, "na lozi". To znači da raketa još nije izgrađena, a američka svemirska agencija već je počela isplaćivati ​​novac SpaceX-u – u sklopu ugovora za isporuku robe na Međunarodnoj svemirskoj postaji. SpaceX je uspio učinkovito iskoristiti taj novac i proširiti svoje aktivnosti – primati narudžbe za lansiranje satelita iz drugih zemalja, od američke vojske i od telekomunikacijskih tvrtki.

Naravno, ovi uspjesi ne bi bili mogući bez tehnološkog kapitala koji je prikupljen u Sjedinjenim Državama ovaj trenutak. A zadatak NASA-e, i tada i sada, bio je upravo uvesti intelektualno vlasništvo koje je koncentrirano u agenciji. Ovo je bio vrlo velik doprinos uspjehu SpaceX-a.

Igor Afanasiev: Nedvojbeno je vanjsko financiranje NASA-e i drugih vladinih agencija (osobito DARPA-e) u ranim (ali ne i ranim) fazama razvoja lansirnih vozila i svemirskih letjelica značajno utjecalo na uspjeh SpaceX-a.

No, ne može se zanemariti činjenica da je Musk počeo raditi na novcu tvrtke (moglo bi se reći, samostalno) i/ili na sredstvima koja je uspio prikupiti putem vanjskih izvora i venture fondova. A ti su se iznosi mjerili sa šest ili sedam znamenki i rasli su iz faze u fazu. Konkretno, kada je razvijao laku raketu Falcon 1, Musk je shvatio da će njegova vlastita ušteđevina jedva biti dovoljna za stvaranje malog, relativno jednostavnog nosača, a od samog trenutka kada je SpaceX formiran, bilo je potrebno uspostaviti dobre odnose s vladinim odjelima - NASA i Pentagon - koji su bili najviše zainteresirani za istraživanje i istraživanje svemira.

Napravivši prvu raketu i demonstrirajući potencijalnim kupcima mogućnosti svoje tvrtke, Musk je osigurao državnu potporu i dobio priliku da na njezinoj osnovi izgradi moćni Falcon 9. Nakon toga, SpaceX, naoružan novim nosačem, postao je ne samo još jedan igrač na tržištu usluga lansiranja, ali i snažan razvojni pokretač raketne i svemirske tehnologije u Sjedinjenim Državama i diljem svijeta.

Udjeli tvrtki i zemalja na tržištu komercijalnog lansiranja

Tim Hughes, SpaceX

Isto se može reći i za intelektualno vlasništvo. I ovdje ne govorimo, radije, o dobivanju tehnologija koje pripadaju NASA-i, već o konkretnim ljudima s velikim iskustvom u raketnoj i svemirskoj industriji. Upravo te ljude Musk je nastojao pridobiti na bilo koji način, oni su bili intelektualna okosnica SpaceXa.

Međutim, postoje i stajališta zavjere, na primjer, da je Musk "podigao i njegovao" NASA-u (sam ili uz potporu Pentagona) stvarajući konkurenta najvećim zrakoplovnim divovima današnjice Boeingu i Lockheed Martinu, koji je, sa stajališta brojnih stručnjaka, “pocekao i odgrizao proračunsku pitu previše masne komade, nedostatne dobrobiti.

Prvo lansiranje superteške rakete Falcon Heavy

Koje je glavno tehničko postignuće konstruktora projektila Falcon?

Ivan Moiseev : Naveo bih dva glavna postignuća, malo su raznolika.

Prvi je da su ga prilagodili zahtjevima tržišta još u fazi razvoja buduće rakete Falcon 9. Konkretno, usvojili su jednostavne motore otvorenog kruga. U njima se generatorski plin koji pokreće turbopumpe jednostavno izbacuje, a ne dovodi u komoru za izgaranje gdje bi mogao stvoriti dodatni potisak.

Takvi se motori smatraju zastarjelima, manje su učinkoviti od onih sa zatvorenim krugom. No, budući da su se pokazali jeftinijim, jednostavnijim, SpaceX je od toga imao velike koristi.

Drugo, razvili su fazu povratka. Ovo je već vlastita inicijativa SpaceX-a, to nije učinjeno na račun ugovora s NASA-om, ali to tvrtki omogućuje dosta uštede na lansiranjima - do 20-25 posto.

Igor Afanasiev: Postoji nekoliko stvarnih postignuća.

Prvo: stvaranje masovna proizvodnja i upravljanje dvostupanjskim srednjim/teškim lansirnim vozilom s najvećom projektiranom učinkovitošću do danas bez upotrebe kisik-vodikovog goriva. Po broju stupnjeva i omjeru mase tereta i lansirne mase, Falcon 9 je učinkovitiji od lansirnih vozila slične klase kao što su Ariane-5, Long March-5, Zenit, Proton i sl. .

Drugo: razvoj tehnologije slijetanja i prve faze ponovne uporabe najskupljeg i obično izgubljenog elementa raketno-svemirskog transportnog sustava - prve faze s više motora. Ako se deklarirane karakteristike potvrde, to bi moglo postati trend u modernoj raketnoj i svemirskoj tehnologiji.

Treće: iznimno visoka stopa lansiranja (što nije tipična za američka lansirna vozila 2010-ih) i dobri pokazatelji troškova, koji su omogućili stjecanje značajnog udjela na tržištu lansiranja, istiskujući (ili značajno umanjujući žar) tradicionalnih igrača sa svojim lansirnim raketama stvorenim korištenjem tehnologija 1960–1980-ih.

Landing Falcon Heavy bočni pojačivači

Hoće li ponovna uporaba prvih stupnjeva raketa SpaceX doista biti isplativa?

Ivan Moiseev : Čini mi se vrlo sumnjivim da će se obećanja da će korištene prve etape moći, nakon povratka, odmah, gotovo bez pripreme, vratiti u svemir. I dalje će biti potrebne ozbiljne provjere, testovi, priprema za novo lansiranje. SpaceX može, naravno, smanjiti troškove za to, ali postoje temeljne stvari koje ne možete smanjiti.

Ali činjenica je da je čak i 25 posto smanjenja troškova lansiranja puno za raketnu industriju, to je jako dobar pokazatelj. Ako uspijete, recimo, smanjiti cijenu za jedan posto, to je već ozbiljan novac, jer lansiranja koštaju milijune dolara, a ovdje je odjednom 25. I Elon Musk je napravio revoluciju u određenom smislu, jer inercija developera ' Razmišljanje ih je natjeralo da naprave najučinkovitije motore i nisu baš marili za sudbinu koraka. Ali on je učinio suprotno i dobio rezultat.

Igor Afanasiev: Ponovljena upotreba prvih koraka je već uspostavljena. Istina, do sada se taj proces svodio na dvostruku upotrebu raketnih blokova (ali uskoro nam se obećava nešto više, uz pomoć najnovije verzije nosača Falcon 9 Block 5). Je li to rezultiralo stvarnim uštedama troškova? Teško je reći - tvrtka (kao i većina dobavljača lansiranja) ne daje konkretne "cijene", morate ili vjerovati Musku na riječ, ili "odgonetnuti na svojim prstima", koristeći proporcije koje su prethodno naveli dužnosnici SpaceX-a .

Ako pretpostavimo da prva faza košta 60-80 posto cjelokupne dvostupanjske rakete Falcon 9, onda uz njezinu dvostupanjsku upotrebu (bez održavanja među letovima) troškovi lansiranja iznose 60-70 posto cijene jedne slična jednokratna raketa, s tri puta - 47-60 posto. Cilj Muskovih inženjera je smanjiti troškove za redove veličine. To će biti iznimno teško učiniti, uzimajući u obzir neizbježnu pojavu tijekom višestrukih lansiranja gore navedenih troškova za operacije međulansiranja, uključujući popravak dotrajalih mehanizama, obnovu dijelova toplinske zaštite izgubljenih prilikom ulaska u atmosferu, čišćenje čađe iz pogonskih sustava itd. Usput, tijekom rada sustava Space Shuttle, ti su se troškovi pokazali mnogo veći nego što su programeri očekivali ...

Procijenjeni izgled superteške rakete BFR

Koliko je realan projekt projektila BFR od 150 tona?

Ivan Moiseev : Ova raketa će ostati na papiru, kao i prethodni projekt - Marsovski transporter. Stvar je u tome što nema kupca. Razvoj rakete ove klase, klase superteške lunarne rakete Saturn V, košta desetke milijardi dolara, čak i ako je vrlo ekonomičan. Njen pandan, SLS raketa, već je koštala 30 milijardi dolara.

SpaceX nema toliko novca, a nema ni drugog kupca za ovu raketu, jer se NASA u svojim međuplanetarnim projektima fokusira na korištenje vlastite SLS rakete. Nema kupca - nema rakete.

Igor Afanasiev: Projekt BFR nije veći od Saturna V koji je letio pola stoljeća, a po lansirnoj težini je lakši od sovjetskog nosača Vulkan koji je ostao na papiru, a koji je trebao nastati na bazi Energie. Kisik-metanski motori Raptor za BFR su po veličini blizu Kuznjecov NK-33 na sovjetskoj lunarnoj raketi N-1. Analitičari napominju da financijska strana projekta više nije tako beznadna kao što je bila i ne izaziva uporno odbijanje potencijalnih investitora. Moguće je da će se u određenom scenariju za projekt zainteresirati NASA, jer je jedan od ciljeva BFR-a zamijeniti letjelicu Dragon koja služi ISS-u.

Ostavljajući po strani ekonomičnost projekta, možemo reći da općenito nema posebnih sumnji u izvedivost BFR-a (kao što praksa pokazuje, gotovo svaki inženjerski problem formuliran koji nije u suprotnosti sa zakonima mehanike može se riješiti). Ali mnoga pitanja ostaju kako za cijeli koncept općenito, tako i za pojedinosti. Još uvijek je teško postići planirane razine izvrsnosti. Ne zna se što učiniti s akustičnim opterećenjima koja su za prvi stupanj BFR gotovo dvostruko veća nego na Saturnu. Povećana akustika prisiljava na jačanje strukture, uvelike je opterećujući. Skeptici primjećuju utopizam ideje o "univerzalnom sustavu sposobnom sletjeti na Zemlju, Mjesec i Mars, kao i na sve druge nebeska tijela“, kako izjavljuje Musk. Vrlo su velike dvojbe oko mogućnosti izvođenja "lansiranja s transportera" - a za buduću kolonizaciju Marsa potrebne su tisuće lansiranja godišnje!

Mnoga pitanja nameće se planiranim radom sustava, koji predviđa minimalne popravke i restauracije nakon BFR letova, ili njihovo potpuno odbacivanje, pa čak i održavanje. U međuvremenu, do sada nitko nije uspio prodati opremu bez nadzora (maleće, sjekire i drugu opremu) - čak i automobili (da ne govorimo o zrakoplovima) redovito se održavaju. Apsolutno je neshvatljivo kako stvoriti projektil koji se ne može popraviti zrakoplov podvrgnuti mnogo većim opterećenjima?

Nije jasno kako se rješava pitanje hitnog spašavanja posade i putnika BFR-a tijekom nenormalnog lansiranja. Musk sve svodi na analogiju s putničkim zrakoplovstvom, gdje ni posada ni putnici nemaju sredstva za bijeg u slučaju nužde i katastrofalne situacije. Ako se želi, u tim se argumentima može pronaći racionalno zrno, ali treba uzeti u obzir da je “krvlju ispisana povijest zrakoplovstva” stara više od 100 godina, a da još nije dovršen niti jedan međuplanetarni putnički let (letjeli su profesionalci na Mjesec, a za njih je rizik bio svakodnevna pojava), stoga se proširenje zrakoplovnog iskustva i kriterija na letove u duboki svemir čini nerazumnim.

Ivan Moiseev O: To je čista fantazija. Prvo, tko će biti kupac ovog projekta? Taj kupac mora imati novca ne samo za supertešku raketu, već i za brod, i za cjelokupnu infrastrukturu, za stalnu opskrbu ove baze. Kako bi sletjeli samo dva astronauta na Mars i vratili ih natrag (a, zapamtite, Musk planira poslati stotine ljudi), prema nekim procjenama, potrebno je 500 milijardi dolara. Najveći kupac na ovom području je NASA, s proračunom od 20 milijardi dolara godišnje. Odnosno, ako će se NASA baviti samo Marsom i ničim drugim, onda će trebati 25 godina za provedbu ovog projekta.

Stoga će sva ova priča o Marsu ostati priča. Čim počnu brojati novac i pitati “tko će platiti?”, odmah se ispostavi da nema tko platiti. Osim toga, strojevi rade prilično dobro, prenose puno informacija s Marsa, stoga, u znanstvenom planu, ekspedicija s ljudskom posadom neće biti opravdana. Koja je svrha imati useljivu bazu ako rover može godinama putovati i prikupljati informacije?

Igor Afanasiev: Ovdje ima previše "ako" ... Ako se "krene" BFR projekt, ako Musk nađe potreban novac, ako letna testiranja rakete prođu predviđenim tempom i tako dalje. No, sudeći po tome koliko se vremenski okvir za SpaceXov golem program oduži u usporedbi s prethodno objavljenim planovima, najvjerojatnije ne.

Ali to je prirodno: u astronautici je svaki sljedeći korak mnogo teži od prethodnog, kao da se penje po ljestvama sa sve većom strminom. Izgradnja divovske rakete veličine BFR-a veliki je korak, slanje ljudi na Mars je ogroman korak, a izgradnja baze, pa čak i do kraja sljedećeg desetljeća, izgleda kao utopija. Osim toga, svi glavni uspjesi SpaceXa u proteklih deset godina nekako su povezani s rješavanjem problema u interesu državnih agencija. Ali NASA planira samostalno spustiti ljude na Mars (barem za sada), iako mogućnost povezivanja "privatnih trgovaca" (uzmite u obzir - SpaceX i, moguće, Blue Origin) u nekoj fazi programa ne može biti potpuno isključeno. Čini se da je većina tehničkih aspekata problema izvediva, iako je razmjer razvoja nevjerojatan.

Razgovarao Grigory Kopiev