Что нужно знать о первом пилотируемом полете SpaceX в космос


Что такое МКС?

Международная космическая станция (МКС) — огромная лаборатория для научных исследований, которая находится на относительно безопасной для человека околоземной орбите. Станция является важным испытательным полигоном для преодоления сложностей длительного космического полета. Исследования, проводимые на околоземной орбите, позволяют ученым понять, как развивается жизнь в мире без гравитации. Если выяснить, как реагируют живые организмы на отсутствие гравитации, то вполне можно сделать выводы и о том, как выжить человеку на других планетах.

www.nasa.gov

Как Илон Маск ездил в Москву за ракетами

В октябре 2001 года Илон Маск специально приехал в Москву, для того, чтобы купить несколько баллистических межконтинентальных ракет «Днепр». Ракеты Маск планировал использовать для проведения экспериментов по доставке тяжелых грузов в космос. Запрошенная цена за один «Днепр» в 8 миллионов долларов натолкнула основателя SpaceX на идею собственного производства ракетоносителей. По его расчетам себестоимость изготовления одной такой ракеты составляла на тот момент не более 250 тысяч долларов. А если использовать многоразовые носители, то стоимость одного запуска можно было уменьшить еще на целых 70%.

Полетят ли в космос новые российские ракеты?

Одной из главных ноябрьских новостей для отечественной космонавтики стал расторгнутый «Роскосмосом» контракт на производство ракет «Ангара-1.2», которые должны были вывести в космос спутники связи системы «Гонец». В корпорации приняли решение о том, что доставлять спутники на орбиту будет ракета-носитель «Союз-2». При этом начало серийного производства ракет «Ангара» в очередной раз перенесли, теперь их производство должно начаться в Омске на мощностях производственного объединения «Полёт» в 2023 году.

Ракета «Ангара». 25 лет — прогресса нет

Контракт на строительство ракет «Ангара» общей стоимостью более двух миллиардов рублей, который был подписан между 25 июля 2019 года, расторгли 30 октября, что в некотором роде стало настоящей сенсацией. Ранее российская космическая госкорпорация рассчитывала вывести в космос спутники связи «Гонец-М», запуски должны были состояться в 2021 году с использованием ракеты-носителя «Ангара-1.2». Теперь в «Роскосмосе» говорят о том, что запуски будут выполнены с привлечением ракеты-носителя «Союз-2», данная ракета в полном объеме адаптирована под запуск спутников связи «Гонец», поэтому проблем с их выводом в космос возникнуть не должно.

Ракета «Ангара-1.2ПП» перед запуском

Как сообщает РИА «Новости» со ссылкой на первого заместителя генерального директора Олега Химочко, на хранении у компании находятся в настоящее время 9 спутников связи «Гонец», три из которых в конце текущего года планируется вывести в космос при помощи ракеты «Рокот». Оставшиеся шесть спутников связи будут выводиться на орбиту с использованием адаптированных для их запуска ракет-носителей «Союз-2». При этом до конца неизвестно состоятся запуски в 2020 или 2021 году.

Одной из причин отказа «Роскосмоса» от «Ангары» для проведения указанных запусков специалисты называют хроническое отставание от графика выпуска ракет нового семейства в Омске на мощностях предприятия НПО «Полёт». Официальную причину отказа от заключенного ранее контракта в «Роскосмосе» не назвали, но подтвердили, что по-прежнему заинтересованы в производстве новой российской ракеты, разработка которой с разной степенью интенсивности ведется уже почти четверть века. По планам госкорпорации, развертывание серийного производства универсальных ракетных модулей «Ангара» в Омске по-прежнему остается приоритетной задачей. Согласно пресс-релизу «Роскосмоса» тяжела версия ракеты «Ангара» должна прийти на смену ракете-носителю «Протон-М» в 2024 году.

Данная новость в очередной раз вызывает тревогу за российский проект ракеты модульного типа с новыми кислородно-керосинными двигателями. Работы над семейством ракет «Ангара», способным выводить в космос грузы массой от 2 до 37,5 тонн, начались в России еще в 1995 году. С тех пор прошло практически 25 лет, затраты на проект за всё это время могли достичь трех миллиардов долларов. Оценки стоимости проекта разнятся, но адекватно их подсчитать сложно, в том числе и по причине длительного периода разработки. В итоге ракета, которую уже давно называют «надеждой отечественной космонавтики», летала всего два раза. Первый запуск новой ракеты состоялся 9 июля 2014 года («Ангара-1.2ПП» – первого пуска). Примечательно, что это был испытательный суборбитальный полет легкой версии ракеты. Полет прошел штатно, ракета преодолела 5700 км, достигнув полигона Кура на Камчатке. Второй и последний на данный момент времени полет «Ангары» состоялся 23 декабря 2014 года, он также прошел в штатном режиме. Ракета тяжелого класса «Ангара-5» вывела на геостационарную орбиту высотой 35,8 тысяч километров макет полезной нагрузки массой чуть более двух тонн.

На этом все успехи новой российской модульной ракеты заканчиваются. Для сравнения стоимость разработки прямого конкурента «Ангары» на данном этапе – американской ракеты-носителя Falcon 9 производства частной компании SpaceX, обошлась Илону Маску примерно в 850 миллионов долларов. Из которых, согласно обнародованным в 2014 году компанией SpaceX данным, 450 миллионов долларов составили собственные средства компании, еще 396 миллионов долларов – финансирование проекта со стороны NASA. Любопытным представляется оценка НАСА, сделанная в 2010 году, согласно которой разработка подобной ракеты при осуществлении государственного подряда обошлась бы американским налогоплательщикам в 3,97 миллиарда долларов.

Стоит отметить, что сегодня ракета-носитель Falcon 9, выполненная как в одноразовом, так и частично многоразовом исполнении, активно вытесняет «Роскосмос» с рынка коммерческих космических запусков. Начиная с 2010 года, выполнено уже 74 запуска, только за неполный 2020 год осуществлено 8 успешных запусков ракеты, из которых 7 запусков сопровождались успешной посадкой первой ступени, в последнем пуске посадка ступени не проводилась. До конца 2020 года ракета-носитель Falcon 9 должна отправиться в космос еще 5 раз.

Ракета Falcon 9 компании SpaceX

Проблемы ракеты «Ангара»

Одной из основных проблем ракеты-носителя «Ангара» специалисты называют её моральное устаревание, которое увеличивается с каждым годом. Сказывается длительный период разработки, который ведется с середины 1990-х годов, когда ракетная отрасль сталкивалась с хроническим недофинансированием работ. За это время конструкторская и инженерная мысль ушли очень далеко вперед, что прекрасно демонстрирует пример ракеты Falcon 9, которая получила возвращаемую первую ступень.
Обозреватель газеты «Взгляд» Александр Галкин полагает, что ракета «Ангара» уже «морально устарела», поэтому продолжать попытки её модернизации бессмысленно. По его мнению, от проекта необходимо было отказаться еще 10 лет назад. А лучшим решением было бы сосредоточиться на разработке и выпуске ракеты аналогичного класса «Союз-5». Особенно Галкин отметил отсутствие внятных внутренних задач для новой российской ракеты. По сути, её основным заказчиком становится Минобороны РФ, которое в состоянии закрыть все свои космические потребности более легкими ракетами, наподобие того же «Союза». Для той нагрузки, которую может вывести на орбиту тяжелая версия «Ангары», в России просто нет задач.

При отсутствии задач внутри страны резонно было бы предположить, что ракета могла заинтересовать иностранных покупателей. Но здесь возникает сразу две проблемы – первая это неизвестность и неопределенность. За 25 лет разработки ракета летала всего два раза, никто не готов платить за кота в мешке, не имея статистики налетов и уверенности в том, как именно поведет себя новая ракета. Рисковать запуском многомиллиардных космических аппаратов никто не готов. Вторая проблема – высокая стоимость производства ракеты, которая будет оставаться таковой без улучшения технологичности производства и развертывания серийного производства на уровне 6-7 ракет в год.

Запуск ракеты «Ангара-А5»

Известно, что ракета-носитель «Ангара» рассматривается как замена ракете «Протон-М», что подтверждает и самый последний пресс-релиз «Роскосмоса». В то же время стоимость ракеты остается очень высокой. Юрий Коптев, являющийся главой научно-технического совета «Роскосмоса», 15 апреля 2020 года в интервью российским СМИ отметил, что стоимость первой ракеты «Ангара-А5» составила 3,4 миллиарда рублей, это сопоставимо со стоимостью двух ракет «Протон-М». По планам корпорации комплекс мероприятий, направленный на снижение трудоёмкости производства ракеты и возможность проведения 6-7 запусков в год, поможет снизить стоимость ракеты примерно в 1,5-2 раза, а к 2025 году стоимость запусков ракет «Протон-М» и «Ангара-А5» должны будут сравняться и составить примерно 55-58 миллионов долларов. В любом случае стоимость ракеты удастся снизить только при увеличении объемов производства, но пока в Омске не удается наладить даже выпуск легкой версии ракеты-носителя.

Метановое топливо и возвращаемые ступени

Спасением для российской космической отрасли может стать выход на новый технический уровень. Если верить заявлениям Дмитрия Рогозина (насколько стоит доверять заявлениям Рогозина читатели могут решать самостоятельно), в «Роскосмосе» активно работают над двумя новыми для корпорации концепциями: особой системе по возвращению стартовых ступеней на Землю и новым ракетным двигателем на метановом топливе. Обе технологии сулят вполне осязаемые преимущества, вопрос заключается лишь в том, удастся ли реализовать подобные проекты и когда это произойдет.
В качестве возвращаемой ступени в России рассматривается проект «Крыло-СВ», который является развитием и переосмыслением проекта «Байкал», дебют которого на авиасалоне Ле-Бурже состоялся еще в 2001 году. В 2020 году Фонд перспективных исследований рассказывал о том, что дозвуковой демонстратор технологий в рамках проекта создания возвращаемой ступени ракеты-носителя «Крыло-СВ» будет создан в нашей стране в течение четырех лет. Над проектом работают специалисты АО «ЭМЗ имени В. М. Мясищева». Летные испытания дозвуковой версии аппарата могут начаться уже в 2020 году. В перспективе летательный аппарат размерами 6 метров в длину и 0,8 метра в диаметре сможет совершать полеты на гиперзвуковых скоростях – до 6 Махов. Озвученные размеры подходят для использования возвращаемого ускорителя вместе с ракетами сверхлегкого класса. В перспективе «Крыло-СВ» сможет обеспечить многоразовость использования вариаций ракеты «Ангара 1.1», но для средней и тяжелой версии нужно будет создавать новый блок гораздо больших размеров и массы. В отличие от американской возвращаемой первой ступени компании SpaceX российский проект возвращаемой стартовой ступени-ускорителя сможет совершать посадку на аэродромы «по-самолетному».

Предполагаемый внешний вид проекта «Крыло-СВ», рендер Фонда перспективных исследований

При этом пока что проект крутиться вокруг возвращаемого ускорителя для ракет сверхлегкого класса. Поэтому заявление Дмитрия Рогозина о разработке возвращаемых ступеней для новых российских ракет специалисты рассматривают с изрядной долей скепсиса. То, что в России могут создать подобные устройства, сомнений не вызывает, для этого уже имеется существующий задел. Однако сам процесс создания возвращаемой ступени для ракет-носителей тяжелого класса, той же ракеты «Ангара-А5», если её все-таки удастся отправить в серийное производство, должен будет пройти долгий путь разработки до готового к испытаниям изделия.

Вторым прорывным проектом для космонавтики называют двигатель на метановом топливе. В целом уже в ракете-носителе «Ангара» было заложено несколько очень важных и прорывных для 1990-х годов идей: универсальная модульная структура и использование кислородно-керосинного двигателя. Переход к таким двигателям избавлял российскую космонавтику от использования крайне вредного и опасного топлива – гептила и окислителя амила, которые применяются на ракетах «Протон». Использование подобного топлива требует проведения дорогостоящих работ по деактивации зон падения после аварийных запусков. С учетом того, что ракеты запускаются с космодрома Байконур, который остался на территории Казахстана, это вызывает определенные проблемы. Падение ракеты «Протон-М» в 2007 году в 40 километрах от города Жезказгана привело к серьезному скандалу и выплате компенсаций со стороны России.

В этом плане переход на новые типы топлива представляется оправданным. Но теперь кислородно-керосинные двигатели идут уже не в авангарде технической мысли. Больший интерес представляет другая пара: метан — кислород. Такое топливо безопаснее, экологичнее, а самое главное, позволяет получить больший удельный импульс – примерно 380 секунд (гептил-амил обеспечивал импульс до 330 секунд, керосин и кислород – до 350 секунд). Работы над метановым двигателем ведутся в России с 1997 года, речь идет о ракетном двигателе РД-0162. Если работы по созданию метанового ракетного двигателя удастся успешно завершить, это также может дать серьезный импульс развитию проекта ракет «Ангара» и других отечественных ракетных систем.

Откуда отправляли ракету на Луну

В качестве стартовой площадки для запуска будущего космического транспорта SpaceX был выбран знаменитый космодром на мысе Канаверал, с которого в 1969 году стартовал корабль Аполлон 11 с американской миссией на Луну. Илон Маск посчитал это хорошим знаком и арендовал площадки A и B космического центра Кеннеди на ближайшие 20 лет. Первым делом SpaceX модифицировал стартовую площадку LC-39A, чтобы адаптировать ее к потребностям своих ракетоносителей. Рядом с периметром площадки был построен специальный монтажный кран высотой 70 метров. Он используется для перемещения космического корабля Dragon на вершину ракеты Falcon, которая вертикально стоит на стартовой площадке.

www.nasa.gov

Почему космодромы находятся там, где они находятся?

Что влияет на выбор расположения стартовой площадки для запуска ракет? Кроме вполне очевидных вещей, таких как развитая инфраструктура или отсутствие поблизости густонаселенных районов, важно и то, насколько близко космодром находится от экватора. Причем здесь экватор, спросите вы. Секрет здесь довольно прост. Большинство космических запусков направлены в восточную сторону, чтобы воспользоваться скоростью, передаваемой вращением Земли в этом направлении. Эта скорость наибольшая на экваторе и уменьшается с увеличением широты.

В результате первичных инвестиций в полмиллиарда долларов, и в течение следующих 18 лет, мир получил сразу три вида ракетоносителей под маркой SpaceX — самую легкую Falcon 1, ракету с помощью которой отправили людей в космос — Falcon 9 и тяжеловоз Falcon Heavy, который может отвезти на орбиту 64 тонны груза.

www.nasa.gov

Кто первым испытает космический корабль SpaceX?

«Счастливчиков», которые впервые в истории освоения космоса отправятся на орбиту на ракете и капсуле коммерческой компании, определили еще несколько лет назад. Ими станут астронавты NASA Боб Бенкен и Даг Херли.

«Бобу и мне повезло, что нас выбрали вместе. По мере того, как мы приближаемся к запуску, события в прошлом году на самом деле были довольно напряженными. Мы проводим все больше времени в Калифорнии, потому что именно там выполняется большая часть работы для Crew Dragon», — говорил в сентябре полковник корпуса морской пехоты, 53-летний астронавт NASA Даглас Херли.

Его напарником будет 49-летний бывший пилот ВВС США Роберт Бенкен, который закончил воинскую службу в звании подполковника и с начала 2000-х является астронавтом NASA. У обоих американских астронавтов есть по несколько сотен часов опыта полетов в космосе и нескольких десятков часов пребывания в открытом космосе. Мало того, их жены также являются астронавтками NASA, которые совершили по одному полету к МКС.

Во время длительных подготовок к полету, который к тому же перенесли уже больше чем на полгода, Херли и Бенкен прошли через курс интенсивных тренировок, тестировали чрезвычайные ситуации и несколько раз лично встречались с Илоном Маском.

Даг Херли не понаслышке знает, насколько опасными могут быть пилотируемые полеты в космос: в начале 2000-х он работал в группе NASA по реконструкции катастрофы шаттла Колумбия, в результате которой во время возвращения на Землю с МКС первого февраля 2003-го погибли семь американских астронавтов. Согласно расследованию, шаттл разрушился из-за повреждения левого крыла во время старта.

Астронавты, которые станут первыми, кто полетит на до сих пор«необкатанной» людьми капсуле Crew Dragon, должны будут выполнить свою работу безошибочно и избежать подобных аварийных ситуаций.

Фото: SpaceX

Херли и Бенкен знают друг друга около 20 лет, и это было одной из причин, по которым NASA выбрало из 9 претендентов именно этих астронавтов для полета к МКС на корабле SpaceX. «Я видел как Даг вел себя на моей свадьбе, я видел как он ведет себя в полете, и мы вместе работали над последствиями худшего, что вы можете себе представить, случившегося в нашей карьере. Я могу предсказать его действия и он может предсказать мои», — объяснял Боб Бенкен в интервью несколько месяцев назад.

Вместе с другими астронавтами, Херли и Бенкен были советниками инженеров SpaceX и принимали участие в разработке внутренней части космического корабля, включая расположение всех выключателей элементов управления. Это важно, поскольку в случае отказа автоматики им придется самостоятельно управлять капсулой.

Не стоит забывать и об экстренных ситуациях, из-за которых, собственно, первый пилотируемый полет SpaceX задержали на такой длительный срок: в октябре 2019-го исправная система аварийного отсоединения капсулы позволила российскому космонавту Алексею Овчинину и американскому астронавту Нику Хейгу безопасно вернуться на Землю. Тогда через две минуты после запуска на ракете Союз аварийно отказали двигатели.

Если в том случае ответственность за все неполадки несла госкорпорация Роскосмос, сейчас Илону Маску и его SpaceX придется впервые на весь мир доказать, что они способны безопасно отправлять людей в космос. Ввиду дальнейших планов по отправке на орбиту космических туристов и возможной колонизации Марса, первый пилотируемый полет Crew Dragon станет своего рода рубиконом для калифорнийской компании.

Фото: NASA

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: