Обгоняя Россию: кто и как строит новые ракеты в США
В последние годы в западных странах, прежде всего в США, появляется все больше стартапов, разрабатывающих собственные ракеты для выведения полезной нагрузки в космос. Как правило, подобные компании самостоятельно производят ключевые элементы ракеты, включая двигатели. Подобный подход не только позволяет сэкономить, но и превращает изготовление ракеты в относительно доступное мероприятие. С такой точкой зрения не согласны, например, в России, где в изготовлении носителей традиционно задействованы десятки тысяч сотрудников предприятий «Роскосмоса», а расстояния от конструкторских бюро до производственной площадки составляют сотни или даже тысячи километров. В такой ситуации действительно гораздо проще заниматься переименовыванием несуществующих ракет, чем создавать новые. «Лента.ру» рассказывает о западных космических стартапах, которые уже сегодня меняют мировую космонавтику.
Дальше всех
Американская SpaceX располагает тяжелой (Falcon 9) и сверхтяжелой (Falcon Heavy) ракетами, а также грузовым космическим кораблем Dragon. В возглавляемой Илоном Маском компании работают над пилотируемым космическим кораблем Crew Dragon, транспортной космической системой Big Falcon Rocket (BFR) и спутниковой системой глобального интернета Starlink. Благодаря использованию многоразовых технологий (первая ступень Falcon 9 может запускаться до десяти раз) и организации производства SpaceX заняла ведущее положение на международном рынке пусков коммерческих космических аппаратов. В настоящее время из 80 пусков Falcon 9 только два были неудачными. Своей главной задачей Маск видит отправку человека на Марс и колонизацию Красной планеты.
Богаче всех
Американская Blue Origin в перспективе может стать основным конкурентом SpaceX. В компании, возглавляемой одним из богатейших людей планеты Джеффом Безосом, работают над суборбитальной туристической системой New Shepard, тяжелой ракетой New Glenn, посадочным модулем Blue Moon и ракетными двигателями BE-4 и BE-7. Как и в SpaceX, в Blue Origin активно используют многоразовые технологии. Первый полет New Shepard с человеком должен состояться в 2020 году. Первый старт New Glenn — в 2021 году. Конечной целью Blue Origin Безос видит создание инфраструктуры для освоения небесных тел Солнечной системы, прежде всего — Луны и Марса.
Проворнее всех
Американская Rocket Lab располагает сверхлегкой двухступенчатой ракетой Electron, двигатель которой Rutherford создается на трехмерном принтере. Запуски спутников формата CubeSat производятся со стартовой площадки в Новой Зеландии, которая считается первым в мире по-настоящему частным космодромом. В 2020 году должны начаться старты с Центра полетов Уоллопс в Вирджинии (США). Из 11 пусков Electron только один (первый тестовый) оказался неудачным. Rocket Lab не испытывает недостатка в клиентах, среди которых Военно-воздушные силы (ВВС) США. Начиная со второй половины 2020 года компания планирует запускать Electron каждые две недели.
Очередной воздушный старт
Американская Virgin Orbit, подобно Rocket Lab, предоставляет услуги по выведению малых космических аппаратов ракетой воздушного старта LauncherOne, переносимой самолетом Cosmic Girl (переоборудованный Boeing 747-400). Однако если вторая компания способна на низкую околоземную орбиту доставлять 150 килограммов за пять миллионов долларов, то первая — примерно полтонны за десять миллионов долларов. Преимуществом LauncherOne в Virgin Orbit называют возможность проведения пуска вне зависимости от места и погоды, а также разнообразие предлагаемых типов спутниковых орбит. Первые летные испытания ракеты, ранее неоднократно переносившиеся, запланированы на 2020 год. Впоследствии в Virgin Orbit надеются ежегодно проводить 24 пуска LauncherOne.
Выгоднее всех
Американская Astra работает над носителем Rocket, который, как заявляют в компании, должен стать самой простой и технологичной ракетой в мире, а потому и самой дешевой. В Astra уверены, что данная задача будет решена, когда надежность пусков носителя достигнет 95 процентов при цене старта примерно один миллион долларов. В настоящее время стоимость пуска Rocket, рассчитанного на выведение около 150 килограммов, оценивается в 2,5 миллиона долларов. Любопытно, но в Astra считают экономически нецелесообразным использование для производства ракетных комплектующих трехмерной печати. Летные испытания Rocket должны продолжиться в текущем году на стартовом комплексе Кадьяк на Аляске (США).
Не только США
Британская Skyrora планирует предлагать услуги выведения малых аппаратов ракетами Skyrora 1 и Skyrora XL. Полет первого носителя, способного выводить на высоту 90 километров 100 килограммов, намечен на 2020 год. Полет второй ракеты, рассчитанной на запуск на высоту 500 километров около 400 килограммов, запланирован на 2021 год. Исследовательский центр Skyrora расположен в Днепре (Украина), а пусковая площадка — в Шотландии (Великобритания).
Больше всех
Созданная при участии сооснователя Microsoft Пола Аллена американская Stratolaunch располагает самым большим по размаху крыла и длине самолетом в мире, изначально предназначенным для запуска ракет космического назначения. После смерти Аллена планы Stratolaunch поменялись: в компании отказались от разработки собственной ракеты воздушного старта и решили использовать самолет для испытаний гиперзвуковых технологий в интересах Пентагона и его подрядчиков.
Не как у всех
Калифорнийский стартап SpinLaunch предлагает для запуска полезной нагрузки в космос использовать электромагнитную катапульту — ракету с полезной нагрузкой предлагается в течение часа разгонять до скорости 4800 километров в час в вакуумной центрифуге, которая по размерам сопоставима с футбольным полем. В компании уверены, что способны создать альтернативу средствам выведения, использующим химические источники энергии, которые позволят на порядок снизить стоимость пусковых услуг. Первые испытательные пуски SpinLaunch намечены на зиму 2020 года с полигона в Нью-Мексико (США). В SpinLaunch заявляют, что катапульта способна запускать в сутки по пять ракет с малыми спутниками. Каждый старт обойдется всего в 500 тысяч долларов.
Все на принтере
Калифорнийская компания Relativity Space для производства ракетных комплектующих использует крупнейший в мире трехмерный принтер для печати металлических деталей. В компании работают над легкими носителями Aeon 1 и Terran 1, последний из которых способен выводить около 1200 килограммов на высоту 200 километров. Испытательный полет Terran 1 запланирован на 2020 год. В 2021 году в компании хотят приступить к коммерческим стартам с пусковой площадки базы ВВС на мысе Канаверал во Флориде (США).
Не без неудач
Техасский стартап Firefly Aerospace планирует при помощи легкой ракеты Alpha с двигателями Reaver-1 и Lightning-1 за примерно 15 миллионов долларов выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой около тонны. Пусковые площадки расположены в Калифорнии и Флориде (США). Подобно Skyrora, в опытно-конструкторских работах Firefly Aerospace принимают участие днепровские инженеры, располагающие самым крупным в Украине трехмерным принтером для печати металлических деталей. Ракета компании пока не готова — стендовые испытания ступени Alpha в январе 2020 года завершились пожаром.
Космические компании привлекли рекордные $5,8 миллиарда частных инвестиций в прошлом году
Согласно отчёту, опубликованному во вторник нью-йоркской инвестиционной компанией Space Angels, космические компании получили $5,8 млрд., продемонстрировав зрелость и неуклонно растущие перспективы.
Генеральный директор Space Angels Чед Андерсон (Chad Anderson) сказал, что это отражение десятилетнего сдвига в отрасли: молодые компании берут на себя больше ответственности и внедряют инновации на рынке, где долгое время доминировали правительственные подрядчики. По данным фирмы, с 2009 года космические компании получили всего около $26 млрд инвестиций.
Крупнейшие частные компании, такие как SpaceX, Blue Origin и OneWeb, составили львиную долю инвестиций прошлого года. Но сделки на ранних этапах также оставались сильными, составив 72% от общего количества раундов инвестиций в прошлом году. Андерсон объяснил, что устойчивый рост как в верхней, так и в нижней части "воронки" финансирования является ключом к здоровому росту в космической экономике.
"SpaceX продолжали расширять свои возможности в течение этих восьми лет и за это время добились больше, чем любая другая аэрокосмическая компания".
Инвестиции также растут за пределами США: фирма Андерсона заявила, что за последний год финансирование за пределами США удвоилось. Китай продолжает лидировать в этом отношении, имея 34% частного финансирования, выделенного космическим компаниям в четвёртом квартале, говорится в отчёте.
Андерсон, как и агентство Морган Стэнли, видит в пилотируемых космических полётах катализатор для увеличения инвестиций. В 2020 году, вероятно, это реализуют сразу четыре космические компании: SpaceX, Boeing, Virgin Galactic и Blue Origin.
"Мы ожидаем, что все четыре из них доберутся до космоса в этом году. Во многом причина, по которой мы утверждаем это, заключается в том, что они стремились попасть туда к концу 2019 года и уже были очень близки к этому", - сказал Андерсон.
Субкосмическая гонка
Субкосмическая гонка
13 декабря частная космическая компания Virgin Galactic смогла запустить свой пилотируемый ракетоплан SpaceShipTwo на высоту 82 км, что технически соответствует безвоздушному пространству. Практически годом ранее, другая компания Blue Origin также успешно испытала в беспилотном полете свою ракетную систему доставки людей на высоту 100 км. Обе компании создают новый рынок космического суборбитального туризма, и надеются занять на нем значительную долю. Конкуренция подстегивает прогресс, и сохраняется интрига когда будет первый туристический полет.
Компания Virgin Galactic появилась в 2004 году, после успешного завершения конкурса Ansari XPrize в ходе которого создавалось техническое средство доставки людей на высоту 100 км. Эта высота считается официальной границей космоса, хотя американские военные и авиаторы считают, что технической границей космоса является высота около 81 км. Компания Scaled Composites под руководством инженера Берта Рутана смогла создать самолет-носитель WhiteKnight, и стартующий из под его крыла ракетоплан SpaceShipOne который сумел дважды за неделю достичь стокилометровой высоты.
Такое достижение считалось условием Ansari XPrize для получения приза в $10 млн, хотя разработка оказалась дороже в несколько раз. Целью конкурса являлось стимулирование конструкторской мысли, чтобы сделать космос доступнее для людей. На успех обратил внимание британский эксцентричный бизнесмен и миллиардер Ричард Брэнсон, который совместно с Бертом Рутаном основал компанию Virgin Galactic. Совместно они занялись созданием нового ракетоплана уже пассажирского, чтобы возить группу туристов за каждый полет.
Для создания ракетоплана предполагалось масштабировать — увеличить — прежнюю разработку. Новый самолет WhiteKnightTwo и ракетоплан SpaceShipTwo продемонстрировали публике в 2006 году, а первые испытательные полеты без включения двигателя начались в 2009 году. Примерно тогда же начали продавать билеты по $200 тыс. — точнее бронировали с небольшой предоплатой.
С аэродинамикой у Рутана всё получалось неплохо, но проблемы начались с ракетным двигателем. В целях безопасности выбрали довольно оригинальную схему без криогенных и токсичных компонентов, т.н. гибридного типа с жидким окислителем — закисью азота, и твердым резиновым горючим.
Полеты постоянно откладывались, на испытаниях двигателя в 2007 году погибло три инженера. Первые полеты с включением ракетного двигателя начались в 2013 году, и к следующему году стало ясно, что горючее не подходит — оно вызывало высокую вибрацию всего ракетоплана, что приводило к преждевременному отключению, и отмене подъема. Ракетоплан добрался только до 25 км.
В 2014 году Virgin Galactic решила заменить горючее с резины на пластик, но на испытании ракетоплан разрушился в воздухе на высоте 19 км сразу после включения ракетного двигателя.
https://zelenyikot.com/rocket-plane-fail/
Один пилот погиб, второй серьезно повредил плечо. По результатам расследования пришли к выводу, что причина аварии не в новом двигателе, а в ошибке погибшего пилота, который зачем-то перевел оперение в посадочный режим.
Начался тяжелый период в жизни компании. Клиенты, оплатившие предзаказы еще в 2000-х устали ждать полета. Американские надзорные авиационные организации обратили внимание на слабое соблюдение в Virgin Galactic требований безопасности полетов. Компании потребовались непредвиденные инвестиции. Спасли ситуацию Объединенные Арабские Эмираты: инвестиционный фонд Aabar вложил $280 млн за 32% компании при условии, что второй туристический космодром будет построен в ОАЭ.
На создание нового ракетоплана, повышение безопасности экипажа, модернизацию и сертификацию ушло еще четыре года. С апреля 2018 года начали испытания нового SpaceShipTwo с влючением двигателя. Набор высоты показал заметную динамику: 35 км, 52 км, и, наконец, 82 км в декабре. Дальше только космос. Ричард Брэнсон обещает первый туристический полет уже вначале 2019 года, но его обещания похожи одно на другое с 2009 года, так что будем ждать.
Правда теперь у Virgin Galactic есть дополнительный стимул — конкурент Blue Origin, которого десять лет назад никто всерьез не воспринимал.
Компания Blue Origin появилась еще раньше — в 2000 году, но вела себя не публично. Основателю компании — миллиардеру Джеффу Безосу огласка для привлечения инвестиций не требовалась. Компания что-то испытывала у Бэзоса на ранчо в Техасе, и не высовывалась раньше времени. Видео с первыми испытаниями стали публиковать только в 2013 году. Вертикальные полеты ракетных прототипов производились на высоту несколько сот метров. Тогда ожидалось, что ракетоплану Virgin Galactic остается несколько месяцев до достижения космоса, и Blue Origin казалась полным аутсайдером.
Однако неудачи SpaceShipTwo оправдали верность девиза Blue Origin: «Шаг за шагом яростно». Корабль New Shepard достиг космоса на три года раньше — в 2015 году, а ракета запустившая его совершила успешную вертикальную посадку.
Следующие два года ушли у Blue Origin на испытание всех систем, включая систему аварийного спасения. Первая ракета, с которой начались успешные полеты с достижением космоса, отправилась в музей после девяти полетов и мягких посадок. Вторая ракета и корабль New Shepard произвели два успешных полета, и технически полностью готовы к первым пилотируемым запускам.
Ожидается, что первые суборбитальные туристы полетят уже в 2019 году, но будут ли они пассажирами ракетоплана SpaceShipTwo или экипажем стартующей на ракете капсулы New Shepard еще неизвестно. Стоимость полета оценивается в $250 тыс хотя Blue Origin официально не объявляла цену на полет.
Для сравнения, «Роскосмос» возил туристов в 2000-е годы по ценам от $20 до $35 млн, но суборбитальный полет не идет ни в какое сравнение с орбитальным. Космические полеты с Байконура производились на несколько суток, тогда как суборбитальный полет предполагает посещение космоса на высоте больше 100 км в течение считанных минут или даже десятков секунд. Пребывание в состоянии невесомости — несколько минут против 8-14 суток на Российском сегменте Международной космической станции. Самая главная разница — в скорости, суборбитальный полет не предполагает достижения космической скорости — 8 км/с. SpaceShipTwo и New Shepard не разгоняются выше четырех скоростей звука, т.е. не достигают скорости даже 1,3 км/с.
Если сравнивать позиции каждой компании, то можно усмотреть немало сходства, несмотря на разницу выбранных технических решений одной и той же задачи:
- Обе компании основаны миллионерами c богатым бизнес-опытом до космоса. Известна даже фраза, приписываемая Ричарду Брэнсону: «Если вы хотите стать миллионером занимаясь космонавтикой, надо начинать миллиардером».
- Обоим компаниям потребовалось примерно 15 лет на разработку, испытание техники, и доведение до 95% готовности.
- Для отработки технологии потребовалось два летных образца.
- Разработка обошлась примерно в $500 млн.
- Каждая компания рассматривает туристический бизнес как первый шаг к более амбициозным проектам. Для Blue Origin — это разработка тяжелых и сверхтяжелых ракет, ракетных двигателей, освоение Луны. У Virgin Galactic тоже появился отдельный проект — сверхлегкая космическая ракета для запуска малых спутников из-под крыла самолета. Большая цель Ричарда Брэнсона — гиперзвуковые пассажирские межконтинентальные перелеты через космическое пространство.
Попыток создать суборбитальную туристическую систему было гораздо больше. В Ansari XPrize участвовало три десятка конкурсантов, включая российских разработчиков из КБ Мясищева, но после поражения в конкурсе многие отказались от попыток.
Появлялись другие, например, далеко продвинулся проект Lynx от компании XSOR, но и он (https://vk.com/wall-47256091_209244) замер на этапе создания первого летного образца двухместного ракетоплана. В России сейчас создается туристическая суборбитальная система компанией «Космокурс», (http://www.cosmocourse.com/sxema-polyota/) но у нее достижение космоса ожидается не раньше 2025 года, объем инвестиций предполагается в размере $100 млн.
На фоне других попыток, успехи Virgin Galactic и Blue Origin очевидны, но главный вопрос в емкости туристического рынка. Примерно 600 человек оформило предзаказ Virgin Galactic за 10 лет продажи билетов, и какая-то часть отказалась от полета из-за аварии и долгого ожидания. Данное количество выкупленных билетов покроет примерно треть инвестиций на разработку, а дальнейшие экономические перспективы остаются туманными. Видимо поэтому каждая компания рассматривает свой туристический бизнес лишь как первую ступень к развитию технологии и дальнейшему освоению космического рынка. С другой стороны, если первые успешные полеты сформируют новый массовый рынок, развлечение станет еще одним способом коммерциализации космоса, и откроет путь инвестициям в еще более сложные формы космического туризма: орбитальные отели, полеты к Луне и на Луну.
Путь в невесомость. Серия картин о зарубежной космонавтике
Как насчет порции космических артов?
Картины Анастасии на тему советской и российской космонавтики на пикабу уже показывали.
А сейчас мы, Анастасия и Алексей, поработали в соавторстве и хотим представить вам 7 новых картин на тему различных американских проектов :) Холст, акрил. Сделано за месяц ко дню космонавтики 12 апреля.
Орион. За лунной орбитой
2035 год. Души покорителей космоса прошлого столетия стоят возле посадочного модуля экспедиции Аполлон и наблюдают за тем, как как их мужественные последователи готовятся совершить новый космический рывок — впервые человек отправится за орбиту Луны, в далекий космос.
Сверхтяжелая ракета-носитель SLS Block-II отправит экипаж из четырех человек на борту нового космического корабля Orion, чтобы раздвинуть границы человеческих возможностей, снова дать человечеству почувствовать себя первооткрывателями, совершить то, что не под силу автоматическим аппаратам.
Of course, I still love you
Первая ступень ракеты Falcon-9 отстыковывается и начинает свой путь назад. Скорость — две тысячи метров в секунду. Высота — 150 километров. Ступень разворачивается двигателями на торможение. Несколько точно рассчитанных тормозных импульсов сбрасывают скорость и задают направление для дальнейшего полета к автономной платформе в бескрайнем океане.
Мощнейшие тепловые и аэродинамические нагрузки. Работа на пределе возможностей материалов. Сверхточная система управления оперирует решетчатыми рулями и газовыми соплами. Suicide Burn — двигатели включаются в последний момент, выравнивают ракету над баржей, раскрываются посадочные опоры и производится мягкая посадка на платформу.
Of course I still love you. Красивая история технической романтики.
Falcon has landed!
Сложнейшие алгоритмы автоматического управления не возникают в машине сами собой. Какой бы «умной» не была ракета, она всего лишь аккумулирует в себе достижения человеческого разума. Посвящается всем людям, которые воплощают в реальность дерзкие технические идеи несмотря ни на что.
Инженеры, двигателисты, баллистики, динамики полета, специалисты по связи, наземным комплексам и многие другие собираются в центре управления полетами SpaceX и с почти детской радостью наблюдают за тем, как их детище летит в космос, работает в космосе и возвращается оттуда с феноменальной точностью.
Making Humans a Multiplanetary Species
Мысли о пилотируемом полете на Марс захватывают разум людей уже очень давно, однако только в последнее время человечество начало направлять значительные силы и средства на вдумчивую проработку этих проектов.
Мы начали с небольших зондов и перешли к тяжелым автоматическим исследовательским лабораториям, подготовив фундамент для пилотируемой миссии. И поэтому уже в ближайшем будущем человечество сможет высадиться на Марс и остаться на нем, основав колонию. Кто знает, возможно именно SpaceX с их проектом Interplanetary Transport System сделает один из первых шагов к осуществлению этой мечты — сделать человечество межпланетным видом, последовательно превратить Марс в еще одну зеленую планету, в свой новый дом — мы нарисовали наше видение этого процесса.
O'Neill cylinder
Полностью автономное поселение людей в космосе, придуманное Джерардом О’Ниллом. Огромная орбитальная станция из двух цилиндров, которые вращаются в противоположных направлениях и создают искусственную силу тяжести на его поверхности, где находятся дома, офисы, парки и поля — здесь люди будущего будут с комфортом жить, работать и отдыхать.
Найдется место и невиданным ранее развлечениям, например, полеты в области пониженной силы тяжести с помощью всего лишь мышечной силы. Почувствуй себя птицей и воспари над невероятными пейзажами своего космического дома!
Blue Origin: New Glenn
От маленькой суборбитальной ракеты New Shepard компания Blue Origin стремительно переходит к разработке орбитального носителя New Glenn с грузоподъемностью порядка 40 тонн. Первая ступень многоразового использования, новейшие метановые ракетные двигатели, посадка на океанскую платформу — все по современным тенденциям ракетостроения.
Blue Origin готовится стать мощным игроком коммерческого частного космоса: от запуска сотен микроспутников для орбитальных группировок до отправки грузов на Луну.
И последняя, седьмая картина — Virgin Galactic
Интересная схема суборбитального туризма — необычный корабль SpaceShipTwo отделяется от двухфюзеляжного самолета-носителя White Knight Two, разгоняется на собственном ракетном двигателе и достигает границы космоса. Здесь, на высоте более 100 километров, в течение нескольких минут счастливчики смогут наслаждаться невесомостью и потрясающими видами родной планеты. Следом планер мягко входит в атмосферу и возвращается назад, к одному из красивейших космодромов America Spaceport.
Несмотря на сложную историю, проект упорно идет к реализации. Экстравагантный основатель компании Virgin Galactic Ричард Брэнсон уверен в успехе!
Почему многоразовыми кораблями заинтересовались именно сейчас
Космическая ракета приближается к земле, выпуская дым и пламя, постепенно выравниваясь. Кажется, что она обречена. Но возле самой поверхности ее двигатели взвывают и ракета замедляется. Дым рассеивается и становится очевидно: она приземлилась. Вертикально. В целости и сохранности. Эпоха многоразовых космических аппаратов приближается. Некоторые фантасты мечтали об этом десятки лет назад. Почему так долго?
Всего десять лет назад такое событие нельзя было и представить. Но после многих красочных и неудачных попыток посадить ракету, калифорнийская компания SpaceX за последние четыре месяца сделала это четырежды — один раз на суше в декабре 2015 на мысе Канаверал, а в апреле — впервые — на беспилотную баржу в середине Атлантического океана. И это были не холостые ракеты: обе сорокаметровые первые ступени ракет Falcon 9 вывели коммерческий космический аппарат на орбиту.
Возвращая ракетные ступени на Землю для повторного использования и починки, основатель SpaceX, миллиардер Элон Маск надеется сделать полеты в космос, наконец, экономически целесообразными, как коммерческая авиация. Его точка зрения такова: авиакомпании не выбрасывают Boeing 747 после каждого полета, почему мы так поступаем с космическими аппаратами?
Научная фантастика предсказывала появление многоразовых космических аппаратов больше века, а космические инженеры экспериментировали с этой идеей с середины 20 века — частично многоразовый космический шаттл, вероятно, это лучшее, что удалось сделать. Почему же нормальные многоразовые космические корабли появляются только сейчас, когда уже столько денег было выброшено на ветер?
Для начала стоит обратить особое внимание, что SpaceX — не единственная компания, которая этим занимается. Blue Origin при поддержке главы Amazon Джеффа Безоса запустила и приземлила ракету New Orbital три раза, каждый раз выходя за границу атмосферы (линию Кармана) на высоте 100 км.
И SpaceShipTwo разработки Virgin Galactic также летал в суборбитальное пространство. «Небольшие транспортные средства, которые используют современные технологии, могут быть более пригодны для повторного использования, чем шаттлы, а суборбитальный транспорт — еще больше», говорит CEO Virgin Джордж Уатйсайдс.
И все же посадки SpaceX — это колоссальный технический подвиг. Чтобы вывести спутник на низкую околоземную орбиту, ракета должна двигаться со скоростью около 6000 км/ч, а чтобы достичь геостационарной орбиты — 9000 км/ч, прежде чем первая ступень сможет отделиться и вернуться на Землю.
«Суборбитальный транспорт летит прямо вверх и возвращается прямо вниз», говорит Летиция Гэрриот де Кайе, американский космический предприниматель. «Несмотря на всю сложность затеи, скорость в верхней точки равна нулю, и тогда гравитация возвращает транспорт на Землю. Суборбитальная многоразовость сильно отличается по сложности от орбитальной многоразовости», говорит она.
Короче говоря, простое объяснение тому, что многоразовые ракеты появляются только сейчас, заключается в технической сложности. Но сама идея многоразовых космолетов уходит во времена еще до Второй мировой войны.
До программы «Аполлон» космолеты считались будущим многоразовых космических аппаратов, говорит Роджер Лониус из Национального музея воздуха и космоса при Смитсоновском институте в Вашингтоне. «Эта идея витала в воздухе с тех пор, как Бак Роджерс и Флэш Гордон появились в комиксах в 1920-30-х годах. Каждый космический корабль в этих комиксах был многоразовым космолетом. Поэтому до Второй мировой войны мы думали, что космические полеты будут похожи на обычное воздухоплавание».
После 1945 года захваченные немецкие ученые показали, что планировали — но так и не построили — суборбитальный космический самолет Silverbird, с помощью которого нацисты хотели разбомбить неприятеля. Новая особенность его конструкции заключалась в форме крыла, которая прибавляла аэродинамической подъемной силы. Эту идею взяли на вооружение ВВС США в 1958 году, когда начали работу над многоразовым крылатым космопланом X-20 Dyna-Soar — но лунная программа привела к консервации проекта в 1963 году.
«Многоразовый космоплан был выброшен в окно из-за космической гонки, у которой была одна задача — обойти русских. В то же время космоплан был недостаточно развитой технологией для полетов на Луну», говорит Лониус. Больше внимания уделяли капсулам, которые запускались баллистически. «Капсулы повторного входа в атмосферу, которые использовались в ядерных боеголовках, по большей части были теми же, в которых посадили астронавтов. Просто меняете груз и все».
После триумфа «Аполлона», впрочем, NASA вернулось к многоразовой первой любви: к крылатому многоразовому космоплану — космическому шаттлу.
Пять шаттлов совершили в среднем по 27 миссий каждый; звездой флота был «Дискавери» с 39 миссиями. «Так что у космолетов длинная история многоразового использования», говорит Марк Сиранджело, главный по космическим система в корпорации Sierra Nevada в Луисвилле, Колорадо.
Недостаток был в том, что их приходилось ремонтировать между запусками — это касается и ракет SpaceX. Хотя SpaceX испытала, могут ли ее ракеты вернуться на Землю, она еще не починила ни одной. И в этом и заключается ее настоящее испытание, считает Лониус. «Если вы сможете использовать повторно любую часть космического аппарата, вы сэкономите деньги на следующем запуске. Но если вам придется разбирать и полностью ремонтировать его перед каждым рейсом, вы с таким же успехом можете построить новый».
NASA также проводило исследования гораздо меньших многоразовых КЛА, которые сейчас появляются в других ипостасях. Например, NASA X37 сейчас используется ВВС США в форме X37B, беспилотного ракетного космоплана, который осуществляет секретные военные миссии на низкой околоземной орбите и возвращается самостоятельно домой.
Космоплан NASA HL-20, разработанный в конце 80-х и 90-х в качестве потенциальной шлюпки космической станции, был приобретен Sierra Nevada и переименован в Dream Chaser. Компания превратила проект NASA в то, что Сиранджело называет «мощнейшим многоразовым транспортом», который она может сделать. Потребовалось заменить фюзеляж NASA из металлического сплава на продвинутый легковесный композит».
«Он будет намного прочнее и больше приспособлен к стрессам космического полета, давлениям и температурам», говорит Сиранджело. В дополнение к грузовым перелетам NASA, Dream Chaser — который можно запустить с любой современной ракетой и посадить на любой аэропорт, способный принять Airbus A320 — рассматривает ЕКА и немецкая лаборатория DLR для различных миссий. К примеру, для захвата и удаления космического мусора.
Хотя космоплан выглядит наиболее логичным способом создать многоразовый космический аппарат, свет увидели и другие более диковинные конструкции. Например, Roton производства Rotary Rocket Company, капсула в форме перечницы, проходила испытания в 1999 году с целью исправить проблему, с которой сотни космических экипажей столкнулись во время возвращения на Землю с начала космической гонки: они не могли приземлиться, где хотели, и были вынуждены предоставить себя парашютам.
В Rotary Rocket хотели дать экипажу возможность выбирать, где его капсула должна осуществить мягкую посадку, в результате чего транспортное средство, очевидно, можно было бы использовать повторно. Для этого оно должно было повторно войти в атмосферу и оказавшись в толще воздуха развернуть вертолетные роторы. Ракетные двигатели на кончиках винтов должны были заработать на определенной высоте и экипаж мог бы направить свою вертолетную капсулу к выбранной точке посадки.
К сожалению, у Rotary Rocket Company кончились деньги до того, как они смогли зайти достаточно далеко. NASA однажды тоже рассматривало роторы, но отказалось от варианта с ракетным движением, предпочтя авторотацию для своей капсулы «Орион».
Нестандартный подход Roton может частично жить, благодаря SpaceX. Семиместная капсула Dragon V2, которая разрабатывается для поездок NASA на МКС, должна стать в итоге многоразовой, благодаря восьми ракетным двигателям, встроенным в ее внешние стенки. У них будет две задачи: выбрасывать капсулу с экипажем, если ракета взрывается во время запуска, и включаться для мягкой активной посадки. Первоначальные приземления с Dragon V2 будут осуществляться с помощью традиционного сброса с парашютом в океан, а потом последует и активное приземление.
Американская ракетная компания United Launch Alliance — совместное предприятие Boeing и Lockheed Martin — изучает, как можно было бы отбросить большущий и дорогущий ракетный двигатель в основе будущей ракеты Vulcan и заставить его приземлиться на параплане, чтобы потом восстановить. ULA также планирует оставлять на орбите вторую ступень, которая будет ожидать заправки для различных задач, например, для обслуживания спутников.
Французская Airbus изучает, как ракетный двигатель в основе будущей ракеты Ariane 6 мог бы использовать крылья и небольшие реактивные двигатели для самостоятельного возвращения в аэропорт. Китайское космическое агентство говорит о планах повторно использовать ступени ракеты «Великий поход» (‘Long March’, «Великий поход китайских коммунистов»), используя множество парашютов.
Все это имеет смысл, говорит Уайтсайдс. «Грядет множество поколений многоразовых космических аппаратов. Пионеры в лице SpaceShipOne, Falcon 9, New Shepard и X-37B ВВС США оставят потомков самых разных форм и сдержат обещание кардинально снизить расходы на орбитальный запуск».
Первопроходцы частной космонавтики в России: КосмоКурс
В США частные компании уже несколько лет покоряют космос, и мы уже писали про самую крупную из них — SpaceX. Как обстоят дела в России? Мы пообщались с основателем и генеральным директором ООО «КосмоКурс» — Павлом Сергеевичем Пушкиным и расспросили его о первой в России частной компании, которая занялась космическим туризмом.
Павел Сергеевич Пушкин, генеральный директор ООО «КосмоКурс»
— Расскажите, пожалуйста, пару слов о себе и своей компании.
— У нас частная Российская компания, которая была создана в 2014 году под реализацию проекта суборбитального туризма. Я сам выходец из космической отрасли и до этого работал в ФГУП «ГКНПЦ им. М. В. Хруничева» в должности заместителя руководителя проектно-исследовательского центра.
— Как и у кого возникла идея создания КосмоКурса? Как была создана организация?
— Идея возникла совместно у меня и у нашего инвестора, так как в другом виде, без специальной компании, данный проект реализовать не получится. Инициатива по финансированию данной работы естественно исходила от инвестора. Я же со своей стороны готовил технические материалы по проекту.
— Как к вам можно попасть на работу? Какое нужно образование?
— Для того чтобы попасть к нам на работу надо написать письмо по электронной почте или просто позвонить. Но естественно необходимо иметь профильное ракетно-космическое образование и иметь хорошие знания в области проектирования ракет и космических аппаратов. Также кандидат должен уметь не только что-то считать и рисовать, а ещё уметь излагать свои мысли и оформлять результаты работы на бумаге.
— Если не секрет, какая структура у компании? Много сотрудников?
— На данный момент у нас горизонтальная структура компании и насчитывает более десяти специалистов, которые занимаются исключительно техническими вопросами.
— Где размещается ваш офис?
— Офис размещается в районе метро Киевская (примечание «Диалога» — Москва, Россия).
— Были ли какие-то трудности при оформлении (до этого в стране ведь не было, подобных компаний)? Поддерживает ли вас государство?
— Естественно, были большие трудности, связанные с тем, что мы практически первые, кто начал взаимодействовать с государством в рамках реализации чисто коммерческого космического комплекса. Но мы смогли доказать серьёзность наших намерений и обосновать необходимость координационной поддержки нашего проекта со стороны государства. В результате наш проект будет реализовываться в тесном взаимодействии с госкорпорацией «Роскосмос» и мы согласовали с ними ТТЗ на выполнение аванпроекта.
— Как продвигается проект? Что уже готово? Когда будут тестовые пуски?
— На данный момент мы приступили к выполнению аванпроекта, тесно работаем с кооперацией и институтами Роскосмоса. Пока это бумажная стадия, но именно на данной стадии закладывается проект и формируется реализация всех требований, предъявляемых к комплексу. Именно от выполнения аванпроекта зависит то, как будет летать ракета.
— С чем возникли сложности в процессе?
— Основные сложности возникают при формировании кооперации разработчиков. Всё-таки до настоящего времени многоразовые комплексы никто не делал, и задача перевозки большого количества туристов не решалась. Поэтому приходится убеждать разработчиков отдельных изделий реализовывать новые не классические для них требования. При этом для всех сначала является шоком то, что после бумаги пойдёт железо и испытания, а не как обычно ещё одна бумага.
— Кто будет заниматься производством ракеты-носителя и пассажирской капсулы?
— Пока этот вопрос находится в стадии проработки. В аванпроекте мы рассмотрим различных потенциальных изготовителей изделий комплекса. В этом вопросе мы планируем тесно работать с ОРКК (примечание — «Объединённая ракетно-космическая корпорация»).
— Составляющие будут отечественные? Какой процент зарубежных?
— Пока мы ориентируемся на отечественные комплектующие и они нас более-менее устраивают. Параллельно мы рассматриваем вопросы применения импортных комплектующих для наиболее узких мест. При этом у нас те же самые проблемные вопросы, что и у всей ракетно-космической отрасли и надеемся, что совместно с Роскосмосом и ОРКК мы решим возникающие проблемы на данном направлении.
— Ракета-носитель и капсула будут многоразовыми?
— Да, они будут многоразовыми.
Посадка ракеты-носителя и капсулы
— С какими компаниями сотрудничаете, возможно, тоже частные? Только российские или иностранные?
— Мы сотрудничаем как с частными компаниями, так и с государственными. При этом с иностранными компаниями мы пока не планируем работу в части ракетных технологий, так как есть ограничение на их распространение.
— Сотрудничаете с институтами и университетами? Может, лекции проводите или берёте практикантов?
— С институтами и университетами мы пока полноценно не сотрудничаем. Есть взаимодействие с Александром Шаенко из МАМИ (примечание — Московский государственный машиностроительный университет) в рамках реализации его образовательной программы. Студентов мы готовы брать к себе на практику. Однако пока вузы не спешат с нами в этом направлении взаимодействовать.
— Какие требования будут предъявлены к туристам? Нужно ли будет проходить подготовку, обучение? Какие будут перегрузки при полёте?
— Требования к туристам не будут серьёзными. Каждый потенциальный турист должен будет пройти медицинское обследование на предмет наличия серьёзных заболеваний и пройти испытание на профиль перегрузки в центрифуге. Только после этого мы будем готовы заключить с ним контракт. Потом туриста ждёт инструктаж и небольшое обучение. Весь цикл подготовки к полёту займёт не более трёх дней. В полёте перегрузки не будут превышать 4 единиц при выведении и 5 единиц при спуске. В аварийных ситуациях они могут быть больше, но всё равно будут находиться в допустимом диапазоне, чтобы не нанести вред здоровью. Для примера, на аттракционах перегрузки могут достигать 6 единиц. При этом никто не требует при посадке на аттракцион прохождения медицинской комиссии или предоставления справки, даже требований к здоровью не предъявляют.
— Сколько будет стоить билет на вашу ракету?
— Ориентировочно цена на полёт составит 200–250 тыс. $.
— Вы рассчитываете только на русских туристов или также на иностранных? (Какие планы по продвижению за рубежом?)
— Мы ориентируемся на глобальный рынок, включая США и Китай. В направлении организации бронирования билетов и заключения договоров и иностранными туристами мы в данный момент работаем.
— Сколько времени туристы проведут в невесомости?
— В невесомости туристы проведут 5–6 минут. За это время они смогут отстегнуться, полетать в капсуле и полноценно насладиться невесомостью, сочетая это видами Земли с высоты полёта Гагарина.
— Что думаете о компаниях Blue Origin, SpaceX и Virgin Galactic? Поддерживаете связь? Считаете ли вы их своими прямыми конкурентами? В чём преимущества и недостатки КосмоКурса на фоне данных компаний?
— Мы внимательно следим за деятельностью данных компаний. В части космоса больше всего продвинулись SpaceX. По суборбитальному туризму в лидеры вырвалась компания Blue Origin, а в части продаж пока лидерство удерживает Virgin Galactic. При этом проект Blue Origin обладает лучшими характеристиками по равнению с проектом Virgin Galactic, у него на более качественном уровне решены вопросы безопасности и время всего полёта более чем в 20 раз меньше при той же высоте полёта и том же времени нахождения в невесомости. То есть качество проекта Blue Origin более высокое. У нас проект аналогичен Blue Origin, но по сравнению с ними у нас больше высота полёта (200 км против 100) и больше время нахождения в невесомости (5–6 минут против 3–4 минут).
— Насколько безопасно будет летать в космос с помощью ваших ракет?
— Мы ориентируемся на достаточно высокий уровень безопасности, который приближается к уровню безопасности авиационных полётов, что значительно выше, чем у существующих космических полётов. Эти требования по безопасности хорошо реализуются при суборбитальных полётах, где и время полёта не высоко и выхода на орбиту нет.
— Какие планы на будущее? Может, есть планы в дальнейшем выйти из сферы туризма и заняться доставкой спутников на орбиту или космонавтов на МКС? Возможно, есть более амбициозные планы?
— Пока мы ориентируемся на суборбитальный туризм. В перспективе может быть будем прорабатывать вопросы орбитального туризма. Но сначала нам надо больше углубиться в вопросы суборбитального туризма.
Мы и дальше продолжим рассказывать о частной космонавтике в России.
VIA: http://www.the-dialogue.com/ru23-pervoprohodcy-chastnoj-kosm...