SpaceX отчиталась о в основном успешном испытании системы спасения первой ступени своей ракеты Falcon 9, сделав очередной шаг к частично многоразовой ракете Falcon Heavy. Если все получится, космическую отрасль ждет радикальная трансформация — основными игроками в ней могут стать частные компании. Как известно, первый космический полет аппарат, созданный руками человека, совершил ровно 70 лет тому назад, достигнув высоты в 188 км. Однако ни сама «Фау-2», ни выполненные в ее же идеологии носители — то есть все, существующие на сегодняшний день вообще — были неспособны летать в космос по сколько-нибудь приемлемым ценам. Даже самые дешевые на единицу выводимой полезной нагрузки носители современности, то есть одноразовые ракеты России и той же SpaceX, дают многие тысячи долларов на килограмм, доставляемый на околоземную орбиту. Полеты на Луну, Марс и далее намного дороже и в ближайшее время возможны только как сугубо престижные проекты. Такая ситуация сложилась не сегодня: каждый полет американских «Сатурнов» на Луну стоил больше, чем самая крупная из когда-либо построенных человечеством ГЭС, и с экономической точки зрения такие затраты не будут оправданными никогда. Есть ли выход? Безусловно, и основатель SpaceX Элон Маск далеко не первым сформулировал его. Очевидно, что если бы современные самолеты как и ракеты были одноразовыми, никаких массовых авиаперевозок не было. Следовательно, и в космической сфере для выхода на разумные цены нужны корабли, способные летать много раз без дорогостоящего ремонта. Подход не новый, он является ровесником одноразовых ракет, ведущих свою родословную от той же «Фау-2». Немецкий проект «Зильберфогель», разрабатывавшийся Ойгеном Зенгером, конкурентом Вальтера фон Брауна, и положенный под сукно в 1941 г., был первым, предусматривавшим многоразовость. Именно от него ведут свое происхождение американский Dyna-Soar (и более поздний «Шаттл») и советская «Спираль» (позже свернутая в пользу сходного с «Шаттлом» «Бурана»). У всех этих проектов был один и тот же недостаток — многоразовость их была скорее условной. Нагрузки на космический корабль, входящий в атмосферу при возвращении, негативно сказывались на состоянии его обшивки. По современным расчетам, немецкий проект космоплана «Зильберфогель» был вполне реалистичен — кроме того, что такой космический бомбардировщик, которым создатели планировали ударить по Нью-Йорку, должен был расплавиться при заходе в атмосферу. Создатели «Шаттла» в 1970-х считали, что учли эти повышенные тепловые нагрузки. Однако практика показала, что от прогораний тепловой защиты и износа многоразовых двигателей этого корабля погибло 14 астронавтов, в то время как на всех других типах космических кораблей вместе взятых — лишь 6. Наконец, условно-досрочная многоразовость не принесла кораблю дешевизны в использовании — программа обошлась в $150 млрд (в ценах 2008 г.), в пересчете на один полет — $1,5 млрд, то есть примерно тридцать пусков одноразовых советских/российских носителей. Учитывая, что «шаттлы» задумывались как дешевая в силу многоразовости альтернатива одноразовым аналогам, можно констатировать, что вплоть до недавнего свертывания свою ключевую задачу программа выполнить не смогла: по стоимости она почти сравнялась с полетам на Луну (в современных ценах – $170 млрд), с той лишь разницей, что та программа, в отличии от шаттловской, не привела к гибели ни одного астронавта в космосе. В итоге специалистами по всему миру была принята точка зрения, согласно которой создание многоразовых кораблей по типу «Зибльберфогеля» на данном этапе практически нереализуемо. Так что Элон Маск пошел другим путем – вместо многоразового крылатого корабля, тормозящего на входе в атмосферу «об воздух» и гасящего свою кинетическую энергию нагревом об него, он задумал, на первый взгляд, очередную «Фау-2» — классическую ракету-носитель вертикального старта, без крыльев. Чтобы вернуться из космоса на Землю, такой носитель выводит свою нагрузку на орбиту, а затем первая ступень ракеты самостоятельно снижается на поверхность планеты, гася свою скорость в основном не трением о воздух, а буквально струей пламени – то есть сжигая остатки топлива и за счет этого плавно опускаясь к точке, где эту первую ступень должны подобрать для осмотра и повторного использования. Эта концепция радикально отличается как от классической одноразовой («Фау-2» – «Союз»), так и от крылатой многоразовой («Зильберфогель» – «Шаттл»). У нее всего один минус: на возврат отработавшей ступени тратится топливо, которое сначала надо поднять с собой в воздух. Тем не менее, отмечает Элон Маск, топливо, составляющее лишь 0,4% всех издержек, сопровождающих полет Falcon 9 — фактор экономически совершенно незначительный. В то же время первая ступень, благодаря торможению двигателями, не нуждается в тепловой защите – спуск осуществляется в щадящем управляемом режиме и экстремального перегрева оболочки, как на «Шаттле», просто нет. Идея Маска до него нигде даже не предполагалась к воплощению на практике. Многие эксперты были полны скептицизма и в этот раз: отработка нового космического корабля с элементами многоразовости – очень дорогое занятие. Может ли частной компании  быть по силам то, на что американское государство без успеха потратила больше годового ВВП Венгрии? Как оказалась, SpaceX может испытывать многоразовую первую ступень прямо на тех своих носителях, что выводят на орбиту платную нагрузку уже сегодня, за счет топлива, обычно оставляемого в баках на случай различных отказов. Хотя «штатным» повторное использование первой ступени станет только для тяжелой ракеты Falcon Heavy, которая сможет безболезненно резервировать больше топлива для посадки, уже сейчас, на более легкой Falcon-9 R, компания провела ряд удачных экспериментов по спасению первой ступени. Июльский юбилейный десятый пуск носителя Falcon оплачивался ORBCOMM, шесть спутников которой он успешно вывел в заданные позиции на орбите. Однако, как это часто бывает, вес спутников слегка не дотягивал до максимальной нагрузки ракеты, и ее первая ступень сохранила достаточно топлива, чтобы начать спуск с малой скоростью, гася свое падение работой девяти двигателей, стабилизировавших ее в вертикальном положении. Анализ результатов спуска занял у специалистов компании существенное время. Лишь к третьей декаде июля SpaceX было заявлено, что в целом мягкий спуск в море первой ступени удался, и приводнилась она с очень умеренной скоростью. Увы, морские волны после приводнения повредили ее обшивку, и повторное использование без существенного ремонта нереально. Однако такая задача этому тестовому пуску и не ставилась: Элон Маск намерен сажать первую, а в перспективе и вторую ступень своих ракет на космодромы с твердым покрытием, на их штатные опоры, то есть туда, где морские волны угрожать им не будут. Все, что для этого нужно — отработать снижение на умеренной скорости и «мягкое» касание поверхности, и вот в этом отношении, по словам специалистов его компании, прошедшие испытания оказались вполне успешны. В 2015 г. на более мощной Falcon Heavy такой подход планируется продемонстрировать уже в чистом виде, с посадкой на космодром и повторным использование первой ступени на практике. Что будет с космической индустрией в случае успеха непростых начинаний Маска? В целом спрогнозировать ситуацию несложно. Государственные космические агентства США и России исправляют ошибки, допущенные в своей стратегии много лет назад. США после закрытия программы «шаттлов» пытаются разработать что-нибудь, пригодное для вывода на орбиты астронавтом без необходимости платить Роскомосу десятки миллионов долларов за одно пассажирское место. Такой носитель, Space Launch System (SLS) планируется тяжелым, способным доставить от 70 до 130 тонн на низкую околоземную орбиту, и довольно дорогим – не менее $500 млн за пуск. Разумеется он будет одноразовым, в силу уже упоминавшейся позиции специалистов НАСА, согласно которой практичные многоразовые системы в настоящее время нереализуемы. По сути SLS вообще будет иметь хоть малейший смысл только в том случае, если Маску не удастся довести ни многоразовость, ни разработку частной тяжелой Falcon Heavy – дело в том, что последняя, по информации SpaceX, будет доставлять грузы на орбиту за $2,2 тыс. за килограмм, причем c 2015 г., в то время как SLS – по $18 800, и в лучшем случае с 2018 г. Кому будет нужна такая ракеты, остается загадкой: она имела бы смысл, только если НАСА планировало использовать ее для полетов на Луну, на что у организации нет ни денег, ни рациональных мотивов. Поэтому от целого ряда американских экспертов в данной области систематически звучат заявления в стиле «SLS не нужен». Тем более, что SpaceX в настоящее время и так делает самые дешевые запуски в западном мире, в три-четыре раза дешевле других американских игроков. Более тяжелая ракета должна существенно сократить эту цифру. А многоразовая первая ступень, по оценкам Маска, позволит довести стоимость вывода грузов до $1 тыс. за килограмм. В этом случае программа SLS ($35 млрд) станет очередным дорогостоящим провалом НАСА, только выяснится это не через четверть века, как случилось с «Шаттлами», а практически сразу. Аналогичная ситуация в случае успеха частично многоразового Falcon Heavy сложится и для российской космической индустрии, пытающейся наверстать потерянное десятилетие 90-х. Самая современная отечественная ракета — недавно впервые испытанная «Ангара» — даже в перспективе не сможет вывести более 50 тонн на низкую орбиту, а это на три тонны меньше, чем Falcon Heavy сможет уже в 2015 г. Что еще хуже «Ангара» (как и SLS) — классическая одноразовая ракета. Стоимость вывода грузов на низкую орбиту у нее оценить пока сложно, однако даже «Протоны», модернизированные носители полувековой давности, по ценам находятся на уровне ракет SpaceX, и явно будут существенно дороже цен доставки Falcon Heavy. Если у американской компании все получится, догонять ее будет поздно — Маск работает на направлении частичной многоразовости уже много лет, в то время как в России такие работы в последние десятилетия просто не ведутся. Некоторую надежду дает только то, что производственные мощности этой частной фирмы довольно малы, и прямо сейчас она не может запускать более нескольких ракет в год, до поры оставляя определенную долю рынка и конкурентам из России. Единственное преимущество «Роскосмоса» на этом фоне — тот факт, что он уже имеет рабочие пилотируемые корабли, в то время как ракеты Falcon пока выполняют лишь грузовые миссии. В НАСА еще недавно были сильны настроения тех, кто говорил: пилотируемый космический корабль — серьезное дело,  на которое госигроки потратили десятки миллиардов долларов и немало человеческих жизней, сомнительно, что частникам удастся сделать нечто подобное в рамках одной компании, где нет даже 1 тыс. человек персонала. Однако перед лицом реальных успехов команды Маска ситуация изменилась. Программа НАСА Commercial Crew Development предусматривает разработку пилотируемой версии уже летающего космического корабля Dragon (носитель – Falcon 9), на котором сейчас возят грузы на МКС. В середине 2015 г.  SpaceX обещает первый демонстрационный полет в космос на таком корабле (астронавты не будут работниками НАСА), а к концу 2015 г. таким же методом планируется первая доставка человека на МКС. Если эта цель, наряду с многоразовостью и пусками Falcon Heavy, действительно будет достигнута в следующем году, останется лишь признать, что государственные программы развития космической техники по всему миру многие годы шли не в том направлении, а мировой рынок запусков ждет кардинальный передел в пользу частного капитала.

Источник

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.


2 Comments

  • Спасибо за статью!
    Нашёл для себя много полезного, хотя уже давно согласен с тем, что Россия (как это ни печально признавать) ооочень сильно отстала в космической отрасли, и с каждым годом разрыв только увеличивается — ничего удивительного, если по сути разработки эти у нас остановились на уровне 70-80 годов:(…

  • Если бы США и Россия изначально мотивировали частный бизнес на развитие космических программ и создание конечных ракет, то сейчас космическая отрасль была бы развита на порядки больше.
    В статье в очередной раз доказан постулат: государственные предприятия жутко не эффективны, там никто ни в чем не заинтересован, никто не занимается оптимизацией издержек, всем все равно.
    А Илон Маск душу вкладывает. Стив Джобс, царство ему небесное, лишь цветные телефончики делал, а Илон Маск может перевернуть мир.

  • Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

    Сообщить об опечатке

    Текст, который будет отправлен нашим редакторам: