ToBapuLLI

Чуть ранее 29 декабря SpaceX провели кратковременный прожиг двигателей.

Твитт

SpaceX и FAA работают над завершением Программной экологической оценки (PEA) для запуска космических кораблей и сверхтяжелых носителей из Бока-Чика, штат Техас, с момента закрытия общественного обсуждения. Было получено более 18 000 комментариев, и SpaceX готовит ответы на эти комментарии. В то время как SpaceX работает над этими комментариями, FAA консультируется и координирует свои действия с местными и национальными агентствами. И то и другое приводит к задержке в окончательного PEA.

SpaceX продолжает работу в Южном Техасе, не смотря на происходящее. Недавно они провели пару криогенных испытаний Super Heavy booster 4, и Starship 20 может провести статические огневые испытания уже сегодня. В промежутках между этими испытаниями продолжаются работы по подготовке стартовой площадки к орбитальным операциям. Кроме того, поступали сообщения о проблемах с резервуарным парком на орбитальной стартовой площадке, и понятно, что SpaceX работает над исправлениями этих проблем.

Хотя эта задержка вызывает разочарование, но SpaceX все равно не готова к попытке запуска на орбиту. Пусковая установка все еще требует внимания, и продолжаются работы над пусковой вышкой и манипуляторами захвата. Super Heavy booster 4 все еще нуждается в статических огневых испытаниях. Да и окончательная PEA - это только начало истории. SpaceX по-прежнему потребуется лицензия на запуск или разрешение на экспериментальный запуск для проведения орбитального запуска.

Источник

Зачем Россия начала создавать «Ангару»?

Разработка этой ракеты формально была запущена указом президента России от 6 января 1995 года — а сроком первого полета был назначен 2005 год. В случае соблюдения этих сроков создание такой ракеты имело бы большой смысл: за счет унификации ее модулей можно было (при условии изготовления многих ракет в год) получить снижение цены даже относительно «Протона».

«Ангара» задумывалась как «лего из карандашей»: универсальные ракетные модули могли составить ракету от легкого (один модуль) до тяжелого (семь модулей) класса. Каждый ракетный «модуль-карандаш» можно было перевозить по железной дороге по отдельности, стыкуя потом на месте. Ведь его длина — всего 25,1 метра, а диаметр — лишь 2,9 метра. В нашей стране, где ракеты традиционно возят именно по железной дороге, это важно: слишком большую ракету по «железке» не перевезти.

В 1994–1995 годах абсолютно все специалисты ракетно-космической отрасли понимали, что осилить новые ракетные двигатели в рамках этого проекта будет невозможно. Отрасль была в тот момент не в том состоянии, чтобы сделать что-то новое и сложное. Поэтому в проекте предусматривалось использование только уже наработанных технологий — кислород-керосиновых двигателей, с которых в нашей стране и началась космонавтика.

Правда, ракетные двигатели на гептиле, типа «Протона», были тоже хорошо проверены на практике, и «по цифрам» их применение было бы эффективнее кислород-керосиновых движков. Однако гептил ядовит, и именно поэтому со времен Королева у нас его не планируют к использованию в пилотируемой космонавтике. Между тем в 1990-е ракеты семейства Р-7 — созданного еще Королевым — были откровенно устаревшими, и считалось, что их надо менять. Создавать отдельную ракету для пилотируемой космонавтики было невозможно: денег не было.

А вот кислород-керосиновая «Ангара» в перспективе могла быть использована для пилотируемых полетов — особенно после того, как полеты ее грузовых версий накопили бы достаточную статистику, чтобы показать большую надежность нового носителя. Это был разумный проект, и он стал бы большим успехом — в случае реализации в заданные сроки.

Но любой, кто хорошо помнит девяностые годы в России, понимает, что в реальности никаких «небумажных» работ по «Ангаре» тогда не могло быть в принципе, и, разумеется, их не было. Реально что-то начали делать только в конце нулевых XXI века, отчего первый полет нового носителя состоялся уже в 2014 году. И кажется, теперь уже поздно.

Слом эпох

Перед Второй мировой множество стран строило вооруженные гигантскими пушками линкоры — и эти линкоры были технически намного сильнее, чем в Первую мировую. Однако в новой войне оказалось, что они, в норме, не могут топить авианосцы, потому что у авианосцев есть возможность отправить линкор на дно еще до того, как они сблизятся с ними на расстояние пушечного выстрела. Новые ударные самолетонесущие корабли изменили ситуацию настолько, что линкорные флоты прошлого перестали решать ход и исход боя.

Похожая история случилась со всеми разработками ракет, запущенными до 2010 года. Они могут быть насколько угодно мощнее, лучше и рациональнее своих предшественников — но в длительной перспективе это уже ни на что не влияет.

Все дело в том, что двадцать лет назад один взбалмошный бизнесмен африканского происхождения хотел сделать небольшую, но красивую пиар-акцию, привлекающую внимание к освоению космоса. Денег у него было мало, поэтому он приехал в Россию и хотел недорого прикупить здесь пуски конверсионных ракет (бывших баллистических). Но российские космические структуры заломили цену выше той, которую ожидал выходец из Африки. На обратном пути в США его команда пила с горя, а Маск щелкал клавишами на ноутбуке. Один из его спутников вспоминает: «Мы [в этот момент] думали: Ёб@ный ботаник. Сейчас-то он чего суетится?» В этот момент ботаник произнес:

«Эй, ребята. Я думаю, мы можем построить эту ракету сами».

Эти слова тридцатилетнего человека перевернули историю мирового ракетостроения, и — если ему повезет — сильно изменят историю нашей планеты. Маск не просто построил ракету сам (именно он принимал и принимает ключевые решения по техническому облику систем SpaceX, часто вопреки мнению своих инженеров), но по пути внес в эту отрасль два очень крупных новшества. Он, впервые для земных условий, применил ракетодинамическую схему посадки первой ступени ракеты на хвост.

Поскольку на такую посадку нужно было некоторое количество топлива, то, чтобы не снижать полезную нагрузку запуска, он ввел новшество №2: заливку в ракетные баки керосина и жидкого кислорода в переохлажденном виде (заметно ниже точки кипения кислорода, например). Плотность таких переохлажденных жидкостей выше, чем у тех, что заливали в ракеты до этого. Поэтому полезную нагрузку удалось удержать в приемлемых рамках даже несмотря на допзатраты топлива на посадку первой ступени после запуска.

За время работы над всем этим Маск не просто лично корпел над учебниками ракетостроения (включая один советский) и лично придумывал описанные выше эволюционные улучшения космических носителей. Он задумался совсем над другим: ракетой, на которой можно колонизировать Марс. Мы о ней уже писали — вот ссылка, чтобы не повторяться, — поэтому перейдем сразу к влиянию Starship на космическую отрасль и российскую «Ангару».

Эффект масштаба

В космонавтике давно известно: вывод килограмма груза в космос легкой и особенно сверхлегкой ракетой обходится намного дороже, чем тяжелой ракетой, типа «Протона» или Falcon 9 от SpaceX. Причины — в простом эффекте масштаба. При условном увеличении длины, ширины и высоты ракеты вдвое площадь ее поверхности растет примерно вчетверо, а объем — примерно в восемь раз. Вес пустой ракеты складывается в основном из ее поверхностей, то есть тоже растет намного медленнее, чем ее внутренний объем. А вот полезная нагрузка ракеты увеличивается примерно пропорционально ее объему.

Именно поэтому в домасковскую эпоху развития космонавтики основной «рабочей лошадкой» были тяжелые «Протоны» — и поэтому же тяжелая «Ангара» (из многих «модулей-карандашей») по размерам была сопоставима с ними. Ракеты делали бы и еще больше, но вот беда: для слишком больших просто не находилось рынка. Коммерческим заказчикам не нужно было выводить в космос спутники в десяток тонн и более, а заказчики правительственные не хотели лететь к Луне и далее. Ведь лунная гонка уже кончилась, а понять, зачем нужны такие полеты, если это вне гонок престижа, типичный политик не может.

Илон Маск и созданная им SpaceX подошли к этому вопросу под совсем неожиданным углом. Бывший африканец понимал, что колонизировать Марс на ракетах размерах «Протона» / Falcon 9 слишком дорого (маловаты они для таких задач), но понимал и то, что создавать носитель без коммерческой ниши он не осилит по деньгам. Поэтому решил: если рынка для сверхбольшого Starship нет, то его надо создать.

Для этого он придумал идею облака из многих тысяч спутников на относительно низких орбитах, раздающих интернет. Все его предшественники раздавали интернет через спутники на 36 тысячах километрах (геостационарная орбита), ограничения скорости света делали задержку сигнала слишком большой для онлайн-игр, и тут действительно была ранее не занятая ниша: низкоорбитальный Starlink от SpaceX давал куда меньшую задержку. И к тому же его выводили в космос куда дешевле (потому что пуски Falcon 9 стоят меньше, чем у конкурентов), чем это могли сделать ракеты любой другой компании. Все это, впервые в истории, делало спутниковый интернет достаточно комфортным для массовой аудитории.

Как только был создан рынок под сверхбольшие носители, все носители меньших размеров автоматически получили сильнейший удар, от которого не смогут оправиться уже никогда. Чтобы понять почему, взглянем на цифры.

Высота масковского Starship — примерно 120 метров, диаметр — 9 метров, масса пустого корабля, совмещенного с носителем, около 300 тонн, масса топлива — 4800 тонн. Полезная нагрузка — не ниже 100 тонн для первого варианта, дальше ее планируется нарастить до 150 тонн.

«Ангара А5», составленная из «карандашей» длиной 25,1 и диаметром 2,9 метра, весит 773 тонны, полезная нагрузка — 24,5 тонны, и ни одна из ступеней не является возвращаемой.

Если ракета №1 имеет массу 5 тысяч тонн и выводит 100 тонн на орбиту, а ракета №2 весит 773 тонны, и выводит на орбиту вчетверо меньше, то кажется, что вторая ракета будет эффективнее. Но это только кажется. Ложное ощущение возникает от того, что ~300 тонн сухой массы обеих ступеней Starship при каждом полете будут возвращаться на Землю, тратя часть топлива. По данным на 2018 год стоимость «Ангары А5» сегодня можно оценить в ~100 миллионов долларов. Значит, каждый килограмм выводимого ею на орбиту груза пока стоит 4 тысячи долларов. Если бы ее выпускали крупной серией, как все еще намеревается делать «Роскосмос», цена эта могла бы упасть в полтора раза. Килограмм груза все равно обходился бы в ~2,5 тысячи долларов.

А вот у Starship стоимость запуска, по самым пессимистичным оценкам, составит 10 миллионов долларов, что дает 100 долларов за килограмм. Сам Маск ожидает в будущем два миллиона долларов за рейс, или 20 долларов за килограмм. Потому что 4800 тонн жидкого кислорода и метана стоят очень и очень немного (900 тысяч долларов с услугами заправки), а очень недешевая первая и вторая ступени при пуске не расходуются. Ожидаемое число циклов их использования крайне велико: метан при горении не оставляет сажи, что отличает его от керосина. Поэтому метановые двигатели Starship без переборок можно будет использовать и для сотни полетов без замены. А вот керосиновые двигатели — как на том же Falcon 9 — позволяют использовать первую ступень без серьезного ремонта не больше десятка раз.

Может ли «Ангара» покрыть разрыв между 2,5 тысячи долларов за килограмм у нее и сотней долларов за килограмм у Starship? Нет. Для этого ее нужно сделать полностью многоразовой, с сотней циклов использования, что технически невозможно. И не только потому, что она — керосиновая ракета, а керосин оставляет (на компонентах ракетного двигателя) сажу при сжигании, затрудняя пуски от десятого и дальше.

Еще важнее то, что в одном «модуле-карандаше» «Ангары» всего один крупный двигатель. Пустая ступень весит очень немного, поэтому, чтобы спуститься на работающем двигателе на Землю (а не начать вместо этого снова подниматься), этой ступени нужна очень малая тяга. А существующие ракетные двигатели нельзя заставить устойчиво работать на одном проценте мощности — и вообще, слабее нескольких десятков процентов от номинала такое для них очень проблематично. Falcon 9 и Starship умеют садиться потому, что у них много двигателей в каждой из ступеней, то есть можно при посадке использовать не все, а только часть из них, при этом не на самой большой мощности.

Для «Ангары» добиться ракетодинамической посадки ступеней на хвост невозможно: для этого нужно изменить всю конструкцию, отказаться от «модулей-карандашей», дать ей двигательную компоновку совсем другого типа. Но даже если бы всю ракету так и переделали, оставив от «Ангары» одно название, это не помогло бы. Эффект масштаба играет за Starship и против всех ракет меньших возможностей.

Даже SpaceX признает, что после начала регулярных полетов своего нового носителя будет вынуждено отказаться от Falcon 9, поскольку те перестанут быть конкурентоспособными с их же собственной новинкой. У «Ангары», в отличие от Falcon 9, нет и, как мы показали выше, не может быть многоразовости даже для первой ступени. Она обречена выводить грузы в десятки раз дороже западного конкурента.

А может, космос просто не для России?

Однажды руководитель «Роскосмоса» произнес такие слова:

«Если в Америке сказали, что можно производить жвачку на Луне, то это вовсе не означает, что к этому надо относиться с серьезной миной и делать то же самое. Не надо делать то же самое, что и они, у нас должен быть свой, очень прагматичный выбор, у нас денег намного меньше, ресурсов меньше, надо тратить их с большим умом».

Слова эти относятся, конечно, совсем не к жвачке, но, напротив, к выбору магистрального пути развития космонавтики. SpaceX нацеливается на сверхбольшие ракеты с предельно низкой ценой доставки груза в космос. «Роскосмос» пока не нацелен на это, потому что такие низкие цены на вывод грузов в космос возможны, только если у вас есть для этого космоса очень большие грузы.

Россия пока не планирует никакого Starlink: это очень крупный проект, многие тысячи спутников нельзя запустить без громадных инвестиций. Малым такой проект делать коммерчески невыгодно: если спутников в нем будут всего сотни, постоянное покрытие сможет охватить лишь небольшие площади планеты. А там, как ни крути, много клиентов не набрать.

Позиция «у нас нет денег на космос» кажется логичной. Конечно, можно возразить, что мы пишем это про страну, которая в период пандемического кризиса 2020–2021 годов увеличила свои валютные резервы на 80 миллиардов долларов. SpaceX за всю свою уже почти двадцатилетнюю историю таких денег и близко не видела.

Но руководство «Роскосмоса» могло бы — в кулуарном, конечно, порядке — справедливо указать на то, что руководство страны не дает на космос в год и десятка миллиардов долларов, поэтому не все ли равно, что у государства образуются огромные излишки денег ежегодно? И это возражение будет верным.

Но лишь отчасти. Потому что ограниченные деньги на космос в нашей стране выделяют не потому, что денег у нее нет, а потому, что наша космическая отрасль не может внятно объяснить руководству страны, зачем, собственно, нам нужно летать в космос в больших масштабах, по-взрослому.

И зачем нам сверхбольшая ракета?

Starship — это «Фау-2» нашего времени, ракета, чье влияние полностью меняет стратегический баланс в мире. Из потомков «Фау-2» в конечном счете получились межконтинентальные баллистические ракеты с ядерными боеголовками — сломавшие существовавший до них военный баланс. Starship может дать космический транспорт, позволяющий сравнительно недорого развернуть в космосе не запрещенные никаким договором лазерные системы мегаваттной мощности.

Как мы уже писали, формально их можно называть противоастероидными, но реально они вполне могут сбивать межконтинентальные баллистические ракеты (МБР). Причем не устаревшие, как действующая сейчас система американской противоракетной обороны, а любой степени современности. От лазерного луча в открытом космосе не убежит никакая ракета, и противоспутниковые ракеты просто не смогут сбить орбитальную лазерную платформу до того, как ее лучи нейтрализуют их самих.

И рано или поздно США обратятся к этой возможности. У них просто нет другого выхода: пока их ракетное вооружение сильно отстает от российского. «Калибры» лучше «Томагавков», а аналогов уже серийных гиперзвуковых «Цирконов» и «Кинжалов» у Штатов пока нет в принципе, и испытания их американских прототипов идут неудачно. Новые боевые части для МБР (типа уже испытанного российского «Авангарда») американские конструкторы пока не начали даже рисовать, не то что строить. Это очень большое отставание, которое можно преодолеть лишь за много лет.

На этом фоне давно предлагаемая в Штатах идея лазерных платформ на орбите, работающих по принципу фазированной антенной решетки — неизбежность. Вопрос не в том, создадут ли ее там, вопрос только в том, когда в Пентагоне захотят это сделать.

Разумеется, мы могли бы дополнить цели сверхбольшой ракеты для России еще и тем, что без нее нельзя будет участвовать в освоении Марса, которое может начаться в ближайшие десятки лет (подробнее — тут). И что тот, кто в нем участвовать не сможет, окажется в крайне невыгодном положении. Но это цель дальняя и пока еще не для всех понятная.

Оптимальной траекторией развития отечественной космонавтики был бы отказ от доведения «до ума» всех ракет, не имеющих значительного опыта серийного производства. Строить одновременно и морально устаревшие «линкоры» из прошлого, и реально эффективные сегодня «авианосцы» могут себе позволить разве что США. Поэтому там делают одновременно и ненужную ракету SLS, и Starship. А вот для России было бы довольно накладно потянуть сразу и нужный «неоСтаршип», и ненужную «Ангару». Лучше сразу сосредоточиться на более осмысленном варианте.

А летать к МКС с Байконура и выводить спутники для военных с Плесецка в ближайшие десять лет можно и с имеющимися ракетными семействами, пусть их история и уходит во времена Королева. За эти же ближайшие десять лет России предстоит создать аналог Starship — и, как ни странно, у нее в этой области местами есть существенные козыри, которых нет у Илона Маска.

Скажем, его сравнительно небольшая компания не может построить для своих ракет завод, где их внутренние части сваривали бы из титановых деталей. Для такой сварки крупных конструкций нужны огромные цеха с чистой аргоновой атмосферой, по которым бродят сварщики, одетые во что-то вроде космических скафандров. Такие цеха были у СССР (для производства гигантских подлодок), и они вполне по силам России — но не SpaceX, находящейся в стране, где ничего подобного вообще никогда не делали. И для «сторазовых и более» космических платформ титан во внутренней части конструкции может быть вполне оправдан экономически. Ведь он заметно легче равнопрочных стальных конструкций, а значит, позволит увеличить полезную нагрузку при той же массе, что и у Starship.

И это просто один из примеров. У того, кто идет по пятам первопроходца (которым Маск, бесспорно, является), часто есть возможность сэкономить силы и средства, избегая уже выявленных его предшественником тупиков. Вопрос только в том, когда руководство нашей страны вполне осознает, что идти этим путем все равно придется.

Источник

В последние годы Россия активно испытывает в космосе разведывательные и наступательные технологии. Военные запускают спутники-инспекторы, которые могут наблюдать или, в перспективе, обслуживать российские аппараты, а могут следить за аппаратами других стран. В частности, в 2020 году астрономы-любители обнаружили на орбите «догонялки» между российскими спутниками «Космос-2542» и «Космос-2543» и американским USA 245.

Тогда в космическом пространстве разразился настоящий триллер. Российский военный спутник, если верить сообщениям астрономов-любителей, гонялся за американским спутником-шпионом. Последний пытался сбежать, но его преследователь не отставал.

Ранее астрономы-любители заметили на орбите испытания, в которых один российский спутник подлетел ко второму и выпустил третий объект, летящий со скоростью более 140–186 метров в секунду.

«Космос-2519» был запущен в июне 2017 года. Изначально его предназначение было неизвестно, но потом выяснилось, что это «спутник-матрешка». В августе он выпустил другой спутник «Космос-2521», а от «Космоса-2521» в октябре отделился «Космос-2523». Все три аппарата использовались для тестирования инспекции отечественных аппаратов на орбите.

После активной фазы работы во второй половине 2017 года «Космос-2519» лишь однажды изменил свою орбиту, понизив апогей с примерно 650 километров до 318, после чего каких-либо новых данных о нем не появлялось. А 23 декабря он сошел с орбиты. Согласно данным Space-track.org (он в свою очередь получает их от Командования воздушно-космической обороны Северной Америки), спутник сошел с орбиты примерно в 03:07:00 в точке с координатами 43 градусов северной широты и 223,7 градуса восточной долготы — над Тихим океаном, примерно в 850 километрах от западного побережья США.

Источник

Про материал:

— Материал ракеты играет огромную роль. Наличие сверхлёгкой углеродной структуры позволяет ей справляться с динамическим нагревом на более поздних этапах полёта и добавить дополнительную прочность конструкции ракеты, что является преимуществом для многоразового использования.

“В итоге всё сводится к массе. Разработать большую ракету проще, чем маленькую, в случае с Electron компания считает каждый грамм её массы”.

Бек отмечает, что на более крупных ракетах одной из основных задач является борьба с короблением баков. Это обычно предотвращается либо стрингерами (продольными усиливающими конструкциями), либо решётчатой конструкцией корпуса. Однако при использовании углеродного волокна в этом нет необходимости, поскольку оно очень жёсткое и лёгкое, и при той же относительной массе можно получить более прочную структуру, чем из стали.

Про конструкцию:

— Хотя Neutron изначально разрабатывался для возможности повторного полёта в течение 24 часов, Бек не думает, что Rocket Lab когда-либо будут повторно использовать ракету в таком режиме. Однако именно для этих целей обтекатель ракеты имеет такую необычную конструкцию.

— Всё ещё решается вопрос по количеству створок в обтекателе – две или четыре. В компании даже хотели использовать их для торможения и управления входом во время спуска, но отказались от этого из-за повышенных нагрузок.

— Потеря массы полезной нагрузки Neutron в случае многоразового использования меньше, чем у других ракет, поскольку конструкция Neutron настолько лёгкая, что требуется меньше топлива для возврата на место старта. Кроме того, Neutron не будет совершать импульсный маневр при входе в атмосферу.

— Изначально компания разрабатывала многоразовую 2-ю ступень, но отказалась от этого и решила сделать более простую, дешёвую и лёгкую конструкцию с одной ступенью.

— У рулей ракеты будет электрогидравлический привод.

Про двигатель:

— Двигатель Archimedes – открытого цикла. Компания решила продолжить разработку такого двигателя (ранее он был на керосине) изменив топливо (на метан), из-за лёгкости конструкции ракеты, ненужности особо мощного двигателя и желания сократить время разработки. Метан был выбран в качестве топлива, по той же причине, по которой его выбрали для Starship - из-за отсутствия сажи и возможности быстрого повторного использования.

— По своей сути Archimedes похож на двигатель, который Том Мюллер (бывший глава двигательной команды SpaceX) хотел сделать для Starship – он фактически должен был быть метановой версией двигателя Merlin. Большое количество деталей двигателя будет напечатано методом 3D-печати. Питер Бек сказал, что они уже определились с форсункой для нового двигателя.

— Двигатель разгонного блока будет, как и у 1-ой ступени, но с оптимизацией для вакуума (дросселированием). Интересно, что требования по этому параметру очень похожи на параметры дросселирования двигателей 1-й ступени во время посадки.

О запуске и возврате:

— Питер Бек намекнул, что собирать Neutron будут не на острове Уоллопс в Вирджинии (таким образом, и запускать тоже, т.к. ракеты нужно будет транспортировать с завода до стартовой площадки в вертикальном состоянии).

— Морские платформы – крайне дороги, дешевле использовать вертолёты (для Electron) и посадку на сушу для Neutron. Во многом именно поэтому новая ракета будет возвращаться только на посадочную площадку, а не на морскую платформу.

— К вопросу о сроке создания ракеты (первый запуск планируется в 2024 году) Питер Бек сказал, что к этому надо подходить, как и к срокам создания любых других ракет (т.е. возможны сдвиги вправо).

Источник

Полное интервью