?

Log in

No account? Create an account
reader

March 2018

S M T W T F S
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

Tags

Powered by LiveJournal.com
reader

Эх раз, еще раз, еще много много раз

Еще раз о многоразовости


space.com

Ночью 31 марта компания SpaceX осуществила первый пуск ракеты-носителя Falcon 9 с многоразовой первой ступенью. Для этой ступени запуск коммуникационного спутника SES-10 стал второй космической миссией: год назад она же использовалась при запуске к Международной космической станции грузового корабля Dragon в рамках миссии CRS-8.

В зависимости от точки зрения, Falcon 9 с этого дня можно как считать, так и не считать первой многоразовой ракетой. В 2016 году Blue Origin, другая американская компания, осуществила несколько пусков суборбитальной одноступенчатой ракеты New Shepard. Хотя она в ходе своих полетов достигает формальной границы космоса в 100 км, New Shepard не в состоянии выводить грузы на орбиту Земли и не является ракетой космического назначения.

Другой пример – многоразовый ракетно-космический комплекс Space Shuttle, эксплуатация которого началась в 1981 году и завершилась в 2011. Шаттл является абсолютно уникальной системой: это одновременно и ракета-носитель, и космический корабль, который сам себя «запускает» в космос. При этом он, как и обычные ракеты, являлся средством выведения грузов на орбиту. Таким образом, звание первого многоразового средства выведения все-таки скорее отходит к шаттлу, но Falcon 9, несомненно, становится первой многоразовой ракетой-носителем в истории земной космонавтики. И на данный момент она единственная в своем классе.

Путь к многоразовости занял у компании SpaceX много времени и еще не завершился. Впервые первую ступень Falcon 9 удалось мягко вернуть на Землю в декабре 2015 года. C тех пор ангар SpaceX на мысе Канаверал постепенно заполнялся отлетавшими первыми ступенями, и инженеры тщательно изучали их состояние. Кроме прочего, летом 2016 года состоялся стресс-тест, в ходе которого на одной из вернувшихся ступеней были проведены три прожига подряд в течение нескольких дней. В конце концов SpaceX объявила, что первые ступени Falcon 9 в нынешней версии, известной как FT (Full Thrust, с полной тягой) можно будет использовать повторно до 10 раз «без всяких технических изменений». Увеличить ресурс до большего числа полетов (в конечном итоге – до 100) предполагается с началом эксплуатации финальной версии Falcon 9 Блок 5.

Поскольку Falcon 9 уже с 2018 года должна будет выводить на орбиту пилотируемые корабли, НАСА требует прекратить ползучую модернизацию ракеты уже в текущем году. Ожидается, что «Блок 5» начнет летать в 3-4 квартале этого года. Недавно появились сообщения, что на заводе SpaceX уже началась сборка первой ракеты в этой модификации.

Кроме увеличения ресурса Falcon 9 Блок 5 позволит сократить время межполетного обслуживания ракеты до одних суток. Эта цифра многим обывателям кажется фантастической, но лишь потому, что они неправильно понимают подход SpaceX. Компания не собирается проводить глубокую дефектацию и переборку ракет. Согласно их концепции, сама конструкция ступени должна обеспечивать достаточную надежность, для которой один отдельный пуск является рядовым событием, не оказывающим существенного влияния на ее состояние. Это очень важный момент для понимания: достижение заявленных финансовых целей по многоразовости является чисто инженерной задачей и не определяется финансовым анализом, в котором оценивается стоимость межполетного обслуживания и стоимость производства новой ступени.

По словам Илона Маска, для достижения поставленной цели к концу года нужно преодолеть «миллион мелких сложностей», но для ключевых проблем решения уже найдены. Основным отличием Falcon 9 Блок 5 от Falcon 9 FT станут рулевые «крылья» из титанового сплава (во время предыдущих посадок ступеней они загорались) и улучшенная теплозащита хвостовой части. Она позволит при торможении использовать аэродинамическое качество ступени, что, в свою очередь, снизит потери топлива на ее возврат.

До конца года может быть осуществлено до 5-6 пусков многоразовых ракет, включая полет тяжелой ракеты Falcon Heavy с двумя «б/у» боковыми ускорителями. В следующем году количество полетов таких ракет может увеличиться до 12. На ракеты с повторно используемыми ступенями SpaceX предлагает скидку в 10%. По всей видимости, цена определяется по рыночным принципам, т. е. исходя не из себестоимости, как предлагал г-н Маркс, а из готовности покупателей платить требуемую сумму. Благодаря Falcon 9 даже в одноразовом варианте SpaceX сильно потеснила других операторов космических запусков, и дополнительная скидка в конечном итоге может сделать американскую компанию монополистом. Конечно, для этого ей сначала придется продемонстрировать надежность своей системы.

В среде специалистов существуют различные, но в основном скептические мнения об экономической эффективности многоразовости. Подавляющее большинство этих мнений основано на собственном профессиональном опыте, но не анализе данных и расчетах. Противоположный пример – информация о стоимости межполетного обслуживания суборбитальной ракеты New Shepard. Согласно утверждениям Blue Origin, она не превышает 10 тысяч долларов, что является для ракетной компании абсолютно ничтожной суммой.

Профессиональный опыт же – не очень хорошая основа для таких прогнозов, особенно если это опыт российских специалистов. SpaceX при производстве Falcon 9 использует самые современные производственные технологии и новейшие материалы, о которых в России могли даже не слышать.

Эксперты «старых» компаний ракетно-космической отрасли и космических агентств зачастую являются ангажированными. Кроме того, их мнения очень часто основаны не на глубоком анализе, а исходят их логики «раз этого не делали раньше, значит, оно не работает». Между тем, именно развитие технологий за последние 20-30 лет могло сделать дешевые многоразовые ракеты возможными.

Сейчас остается мало сомнений в том, что в ближайшее время мы увидим больше пусков многоразовых Falcon 9. Судя по уверенности г-на Маска, отказ от сложных проверок вернувшихся ступеней в компании SpaceX не считают проблемой.

Поскольку в SpaceX все-таки работают хорошие инженеры, сложно поверить, что они допустили радикальные ошибки в оценке надежности своей ракеты. Тем не менее, недооценка проблем в эксплуатации многоразовых ракет вполне возможна. Решение этих проблем, а также возможные аварии, могут существенно замедлить, а в случае финансовых проблем – остановить экспансию SpaceX.

Если же специалисты SpaceX окажутся правы, вероятно, компания уже в ближайшие несколько лет станет главным оператором космических запусков в мире и останется монополистом как минимум до начала 2020-х годов, когда Blue Origin введет в строй собственную полностью многоразовую ракету New Glenn.

У New Glenn как у многоразового носителя будет сразу несколько преимуществ перед Falcon 9. На его первой ступени будут использоваться потенциально более надежные при многоразовом использовании кислородно-метановые двигатели BE-4 (на Falcon 9 стоят кислородно-керосиновые Merlin-1D). У Blue Origin уже накопился значительный опыт использования многоразовой суборбитальной ракеты New Shepard. Он, несомненно, ускорит разработку New Glenn. Пока что Blue Origin собирается возвращать на Землю только первую ступень новой ракеты. Верхняя ступень Falcon 9 изначально должна была стать многоразовой, но впоследствии от этой идеи отказались. На пресс-конференции после запуска SES-10 Илон Маск неожиданно объявил, что при запуске ракеты Falcon Heavy в этом году будет предпринята попытка спасти верхнюю ступень, однако шансы на успех он оценил всего в 20%. Кроме этого, хотя у SpaceX есть собственный метановый двигатель Raptor, компания не анонсировала создание новой коммерческой ракеты на замену Falcon 9. Raptor разрабатывается для гипертяжелой космической системы ITS (Interplanetary Transport System, «Межпланетная транспортная система»).

kosmolenta.com

Comments