Виклик ракетній класиці або що таке багаторазові космічні системи

Космонавтика, починаючи з польоту першого штучного супутника Землі, в переважній більшості випадків використовує одноразові системи запуску. Простіше кажучи, для кожного старту виготовляється нова ракета, а це складний і дуже дорогий пристрій.

Затратність такого підходу очевидна, проте інших, реально працюючих технологій доставки вантажів в космос, до останнього часу не існувало. Програми "Буран" і Space Shuttle (багаторазові човники, що сідають, як літаки) ніяк не вплинули на стан справ. Адже розраховані вони були не стільки на досягнення економічної ефективності, скільки на можливість спуску з орбіти великогабаритних вантажів. В останні роки зроблені спроби змінити ситуацію .

ЕКОНОМІЯ: ПОЛЕ ДЛЯ СУПЕРЕЧОК

Найважливіша перевага багаторазових ракетних систем – здешевлення виведення вантажів на орбіту. Як мінімум не потрібно для кожного запуску збирати нові двигуни. Адже вартість одного РД-180 (російський двигун, який США купують для своїх ракет) – не менше $ 10 млн за штуку, та й сама ракета теж не дешева. Адже це не просто цистерна для пального, а складна система, що складається з різноманітних ємностей, трубопроводів і електроніки. Інший приклад: за твердженням власника компанії Space X Ілона Маска, їх ракета Falcon 9 коштує близько $ 60 млн, і тільки $ 200 тис. З цієї величезної суми припадає на паливо та інші витратні матеріали. Все інше – "залізо", яке втрачається в космосі і згорає в атмосфері. Якби вдалося використати хоча б першу сходинку і її двигуни, то економія вийшла б величезною.

Деокупація півдня країни – як українські військові відвойовують території

Заборона на пересування країною для військовозобов'язаних – всі деталі

Ракетні удари по мирних українськиих містах - липень 2022

Ядерний тероризм Росії

Саме тому ентузіасти багаторазових систем збираються відібрати чималу частку космічних замовлень у " одноразової " космонавтики . Крім економіки , тут втручаються і державні інтереси . Лідери в цьому бізнесі – США і РФ , яких не можна назвати партнерами . А тут ще частина американських ракет літає на російських двигунах . Зрозуміло , що така залежність не може влаштовувати американців , яких до того ж починають підпирати на ринку молодші конкуренти – наприклад , Індія , що пропонує недорогі ракети власного виробництва .

Проте у супротивників систем багаторазового використання є важливі контраргументи . Устаткування в ході польоту ( а тепер ще й спуску ) піддається жорстоким механічним і температурним навантаженням . Пошук несправностей , заміна деталей і тому подібні процедури можуть обійтися настільки дорого , що знецінить повторне використання техніки . До того ж в будь-якому випадку надійність техніки, що попрацювала в таких умовах, знижується з кожним стартом .

SPACE X: ДОРОГА НА МАРС

Компанія Space X , що належить культовому персонажеві сучасного бізнесу Ілону Маску ( платіжна система PayPal , електромобілі Tesla ) , з 2010 року працює над багаторазовим носієм . У квітні його команда вже вдруге успішно посадила першу сходинку важкої ракети Falcon 9 .

Спочатку пробували використовувати парашути і посадку на воду . Але обладнання не витримувало навантажень , що виникають при такому спуску , а розпечені конструкції жолобилися від контакту з морською водою . Більш вдалим виявилося гальмування ракетним двигуном і посадка на плавучу платформу або на космодром в місці старту .

ПОСАДКА.Після старту на висоті 80 км перший ступінь ракети Falcon 9 відділяється . Космічний апарат піднімається далі на двигунах другого ступеня . Виконавши свою роботу, перша сходинка за допомогою власної системи навігації націлюється на посадочний майданчик , вирівнюється вертикально і починає спуск , пригальмовуючи двигунами .

Нарешті , відбувається останнім включення двигунів . Швидкість зближення з землею вже порівнянна зі швидкістю приземлення парашутиста ( 5-6 м /с ) . Стиснутий газ виштовхує з підстави ступені вуглепастикові " ноги " , на які і приземляється тридцятитонний сорокаметрова " труба " .

МРІЯ.Всю цю затію з посадкою ракети рухають не тільки меркантильні міркування у вигляді здешевлення доставки вантажу на орбіту, завоювання ринку космічних перевезень тощо. Ілон Маск одержимий ідеєю експедиції на Марс. Одна з ключових завдань, яке треба вирішити, – як посадити багатотонні кораблі на Червону планету в умовах розрідженої атмосфери. Парашути там не допоможуть. Єдиний спосіб – спуск на реактивному струмені і посадка на опори-лапи, тобто так, як це зображають в науковій фантастиці. Схоже, що у випадку з Falcon 9 Ілон Маск відпрацьовує посадку на Марс, вдало поєднуючи свої досліди з комерційним інтересом .

BLUE ORIGIN: КОСМОТУРИЗМ

Нарівні з командою Маска рухається компанія Blue Origin , створена власником найбільшого в світі інтернет – магазину Amazon Джеффрі Безос ом.

КОСМОПРОГУЛЯНКА.Якщо у Маска плани наполеонівські – відправка корабля Dragon на Марс, то Безос просуває ідею космічного туризму. Для цієї мети не потрібно виходити на кругову орбіту навколо Землі. "Туристичний" корабель рухається по параболі і в верхній точці перетинає кордон атмосфери і космосу (знаходиться на висоті 100 км). З точки зору техніки таке завдання виглядає дещо простіше, але тепер потрібно враховувати вимоги законодавства про захист прав споживачів (наприклад, обіцянки, що не буде завдано шкоди здоров'ю туриста або що всі його потреби будуть задоволені).

Творіння компанії Blue Origin – капсула New Shepard – має 15 м у висоту і 6 м в діаметрі біля основи. Цього обсягу цілком вистачає, щоб 6 осіб досягли кордону атмосфери і космосу, кілька хвилин провели в невагомості і досить комфортно повернулися на Землю. Піднімати космотуристів в небо повинна багаторазова ракета (називається вона як і корабель – New Shepard). Як і у Ілона Маска, у Безоса теж не все розвивалося гладко. Рік тому під час запуску, хоча сам корабель і приземлився благополучно, багаторазова ракета була втрачена. Наступні запуски виявилися більш вдалими. Нарешті, в квітні цього року система New Shepard знову дотягла до висоти 103 км. Корабель повернувся додому на парашутах, а ракета, яка його піднімала, благополучно опустилася на стартовий майданчик. Цей політ став першим випадком, коли вдалося тричі використовувати один космічний корабель і ракету, що вивела його в космос.

ПИТАННЯ ВІД ПРОФЕСІОНАЛІВ : Ч И Є В ЦЬОМУ СЕНС?

Завдяки грамотній піар – кампаній проекти Space X і Blue Origin сприймаються громадськістю як технологічні прориви . Однак професіонали дивляться на них більш критично .

Багато звертають увагу на те , що багаторазові ракети ще довго не зможуть змагатися за вантажопідйомністю з традиційними одноразовими . Хоча б тому , що частину ваги ракети потрібно відвести на паливо , яке витрачається не на підйом корисного вантажу , а для спуску ступені . Для всіляких мікросупутників або прогулянкових польотів це не так важливо , але в разі більш серйозних починань економії вже не вийде .

Йдемо далі: на Землю повертається лише головний щабель з двигуном. Так, це найдорожчі частини системи, але до цих пір неясно, в якому стані вони повернуться, скільки зусиль і грошей потрібно вкласти в те, щоб знову привести їх у робочий стан. Особливо це актуально для такого складного пристрою, як двигун. А в разі жорсткої посадки (поки що таке спостерігається часто-густо) відновлювати систему вже не має сенсу. Виходить, що в найближчому майбутньому одноразові ракети, зроблені по вивірених технологіях, вимагають менших витрат при хорошій надійності.