Почему многоразовыми ракетами заинтересовались только сейчас?

9 392 просмотра
Об авторе

SS2

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?

Ракета

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.

Airbus

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».

Шаттл

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.

Dream Chaser

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».

Почему многоразовыми ракетами заинтересовались только сейчас?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

32 комментария

  1. strokeer

    Про Российские идеи в космосе расскажите хоть раз пожалуйста... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • alexej

      А есть о чем рассказывать? Я имею в виду реальные, современные достижения, а не необоснованный пропагандистский треп.

      • o9uH

        Посчитайте или просто прикиньте вес топлива для торможения и ответьте сами себе на вопрос, а стоит ли овчинка выделки?
        Все эти потуги с многоразовыми ракетами, при использовании нынешних двигателей — бесполезная трата ресурсов и времени.

        • cats.can.fly

          Спасибо за исчерпывающий ответ, о великий эксперт ракетчик. Теперь осталось толь образумить всех этих ничтожеств из NASA, SpaceX, Lockheed Martin, Airbus и Китая - что Великий Эксперт, сидя на своём диване, изрёк финальную истину.

        • knezevolk

          Да уж давно подсчитали - порядка пары десятков тонн. Для первой ступени - вполне нормальный показатель. Даже при консервативных подсчетах ПН снижается только на треть для многоразовой ракеты.

          • amd212

            А теперь добавьте к полезной нагрузке спутника "пару десятков тонн"
            40% сам Маск сказал. А Маску принято на слово верить.
            :-)

      • cats.can.fly

        Есть на самом деле, но они не в области многоразовых ракет.
        Навскидку назову три - карбоновый корпус для нового корабля, новый, крутой, термощит для того же корабля и присадка к топливу для уменьшения гидроднамических потерь. Но к теме этой статьи они не относятся.

      • Kumaravle

        я не уверен сообщали ли они о первом пуске с восточного. Но вот Маск у них явную эйфорию вызывает.

  2. justromagod

    Опять ни одного слова например что Роскомос тоже многоразовые ракеты будет делать. И не приведены примеры СССР
    А по существу хорошая статья. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • knezevolk

      У Роскосмоса в ближайшие годы будет хватать денег только на поддержание штанов, куда уж там новые разработки. Тем более его руководители не раз высказывали сомнение в эффективности многоразовости.

      По поводу отсутствия примеров из СССР согласен.

    • cats.can.fly

      А разве Роскосмос будет делать? Я припоминаю только довольно старое заявление, где говорилось про желание спасать двигатели, отсоединяя их от баков и спуская на парашюте, а баки должны были сгорать в атмосфере. Но дальше эскиза видимо дело не пошло(.

    • Automatron

      А что СССР, у них были многоразовые ракеты? А про Роскомос забудь, кроме использования устарелых чужих технологий из СССР за деньги гос-да они ни на что не способны. Вся наука и прогресс зарубежом. Смирись.

      • subatomik

        Дискавери насмотрелся!? А почему тогда у них такое дорогое и отвратительное вооружение? И ракеты делать не умеют? Одна полетает , бабло отмоют и забудут? Или думаешь у нас ее не сделали бы если это выгодно? В чем а как экономить на вооружении да и не только у нас умеют! Война должна быть дешевой, вот и все! Фантомы за милиард баксов не нужны если за эти деньги против них будут воевать двадцать СУ-27! И против 20 Уазиков один Хамер хрень собачья! Так что в этом вопросе какраз Россия впереди планеты всей! Весь мир смирился и ты смирись! (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

        • Toror

          Но дело в том, что при бюджете в 20 раз больше на 1 су выходит 1 фантом, который в 20 раз дороже. Наша проблема не в технологиях, а в распиле бабла. Аминь. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

        • Balabol

          Школоло, учи историю) Все космические технологии СССР родом с Украины. Даже у руля первого запуска спутника и человека в космос стоял Украинец, а Вы, высокомерные русские, честно говоря как были тупыми так и остались, раз даже сейчас рот раскрываете, приписывая эти заслуги только своей нации!

          • subatomik

            Твой ник тебе идет! При СССР была одна страна и там все запутано! К примеру Украинец или Казах мог управлять запуском, но к примеру образование получил в Москве или Риге! Сейчас разговор о том что произошло после распада СССР! А произошло следующее: Украина получила самый лутший потенциал, а знаешь почему? Потому что Россия взяла на себя все долги СССР, а инфраструктуру оставила во всех странах бывшего союза! Но на Украине всю дорогу у власти стоят гондоны, которые страну обворовали! Все распилили в металолом (погугли что сделали хохлы с "Белыми Лебедями" с подачи "друзей" из США), я уже молчу про шахты и комбинаты откуда медь везли за 600$ тонна! Никель, кобальт, вольфрам, редкоземельные и драгметаллы курочили из оборудования! Вот и пришли к результату "Наша колхоза сама багата! Гэй! В наший колхози одна лопата! Гэй! Одна лопата и та поламата!..." А теперь если ближе к теме то ВКС занимаются более важными разработками чем пиар и реклама! Вспомни про экзоскелеты! Проэкт закрыли, бабло отмыли! (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

            • Balabol

              Частично согласен. Но ты же не забывай, что в вашей стране тоже много чего уволокли и розпилили, и я в жизни не поверю что в России времен СССР жилось хуже и была хуже инфра-ра чем у нас, просто у нас оставили нужное, ненужное попилили, а у вас пилили подчистую!

            • Kumaravle

              Да ты не обращай внимания на этого Балабола, это типичная жертва укросми. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

              • Balabol

                KUMARAVLE, если бы я был "типичная жертва укросми" я бы не жалел Ваших детей и их матерей, почти на ровне со своими земляками, которые гибнут у нас на Домбасе по прихоти вашего ВоВы, которого, если бы ваш народ не был так зазомбирован вашими СМИ, уже б согнали с кресла... Ибо он себе там бабки отмывает, войной, кровью и слезами матерей, как ваших так и наших, только есть разница, ваших везут домой и хоронят по тихому, без почести, без наград и выплат семьям - вас же нет на Донбасе, а наших мы хоронем как Героев, патриотов, защитников родини! Хороним с уважением, почестями и семьям помогаем, так как беда у нас общая, пидираст Вова, из соседнего государства... Так скажи мне пожалуйста, кто зомбирован и чем? Я живу в 100 км от зоны боевых действий, я знаю от людей, своих земляков то, что происходит там, а не от ТВ, которое лжот и у нас временами, но ваши СМИ реально вышли на нереальный уровень маразма и 3,14..жа!!! И если ты не понимаешь, что не мы войну на вашей территории начали, а Вы на нашей, то что тут о тебе вообще думать! Не веришь? Иди тогда добровольцем на Донбас, и поймай пулю во имя своей России, и тогда если повезет и выживешь, узнаешь как твоя страна тебя отблагодарит...

      • Prosto

        почитай
        https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D1%83%D1%80%D0%B0%D0%BD_(%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D1%8C)
        и да, пусть один раз полетел, зато беспилотно) в то время как америкашки в такие садили по 3 чела минимум.

  3. tabasko

    Другого срача кроме россии в коментарии я и не ожидал! (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • amd212

      Я честно говоря так и не понял, почему Шатл там или Буран это было не круто, а СпэйсЭкс простоотвалбашки :-)
      Половина всех запусков это Россия-Китай, но их не возбуждает

      • tabasko

        Я называю это очковтирательской деятельностью по отношению к баранам америковерующим, ни одной ракеты ещё не отремонтировали а копытами стучат словно с Марса вернулись.
        ; <, (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

        • amd212

          По видимому, "Космический туризм" это то о чём они все так мечтают. Увидеть звёзды и умереть - что может быть прекраснее и романтичнее чем абсолютно чёрная пустота вокруг тебя сияющая мириадами звёзд .... ну и смерть роскосмоса тоже приятна.

  4. tabasko

    Одним словом айфон вам и теслу по фейсбуку через амэйзон. А пока всё равно летаем и будем летать на
    60-х советских движках. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • Kumaravle

      ну что уж ты так сразу на 60х. современные движки отличаются от предыдущих поколений.

      • tabasko

        Основа таже, просто модифицированы и доработанны до безопасности за 50-т лет. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

        • Balabol

          Да ты пургу гонишь, пока частники забугорные разрабатывают, грузы на орбиту по прежнему выводят Украинские ракеты... Не Российские, и никогда ими небыли! Разработка, и лицензия Украинская, Днепропетровского "Юж-Маша"++ как собственно и большинство деталей, Россия у Украины покупала, на свои ракеты, ибо технологии там где были разработаны, там и остались, а когда "лавочку" прикрыли, ваш Вова обиделся и задумал силой оттяпать у нас, Донецкую, Луганскую, Харьковскую и Днепропетровскую область, так как там все космические технологии появились на свет в СССР и там вся инфраструктура для этого дела, губа не дура, у дяди Вовы, детали то нужны для ракет, самолетов, вертолетов и т.д. как же без них, создавать с нуля инфраструктуру в России дороговато, и нет времени...

  5. alexej

    Не парьтесь так. Рано или поздно пенсионеров с верхушки рос-Косма вынесут ногами вперед, на их место придут креативные молодые инженеры, украдут пару технологий за границей. Вообще будут доганять. Пойдут по стопам Китая. От прогресса не уйдешь. Изменяйся или умирай.

    • Zoryana

      Что-то мне подсказывает, что "умирай" - это ближе к реалиям.

    • Zarb

      Что-то мне подсказывает, что инженеры на место верхушек Роскосмоса не придут. И уж тем более молодые. Старые политики или бизнесмены, это вот более реальный исход в нашей стране.
      И да, я не сомневаюсь, что они украдут. Только вот не технологии, не за границей и далеко не пару ;)
      В общем пойдут по стопам тех, кто их протолкнет на высокие места.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.