Ручное управление и один шанс на посадку: на SpaceShipTwo очень тяжело летать

Космический корабль SpaceShipTwo, принадлежащий Virgin Galactic и предназначенный для туристических поездок состоятельных людей на короткие дистанции в космосе, разбился во время испытательного полета над южной Калифорнией вчера вечером. Один из двух пилотов погиб, другой получил серьезные травмы и находится в больнице.

Это серьезный удар по сфере космического туризма и очень большая потеря для аэрокосмического сообщества. Погибший пилот, имя которого пока неизвестно, как и его коллеги, был одним из лучших на планете. Virgin Galactic нанимает только лучших пилотов, которые испытывали самолеты для ВВС США или выполняли задания NASA. Но одного таланта мало: летать на SpaceShipTwo чертовски тяжело.

Простой подход

Virgin Galactic использует два самолета, чтобы вывозить клиентов в космос. WhiteKnightTwo — это самолет с двойным фюзеляжем, который похож на катамаран, оптимизирован для большой высоты и обладающий хорошей подъемной силой. Он несет SpaceShipTwo, который, в свою очередь, везет шестерых пассажиров. Когда самолет достигает высоты 15 километров (пусковая высота, максимальная — до 140 км), WhiteKnightTwo сбрасывает меньший аппарат, который с помощью ракетного двигателя отправляется к самой границе атмосферы. Спустя четыре минуты пребывания в невесомости, SpaceShipTwo начинает скользить обратно к Земле.

Философия дизайна, стоящая за двумя самолетами, заключается в максимальной простоте. «У простой системы меньше шансов сломаться», — говорил шеф-пилот Дейв Маккей ресурсу Wired во время недавнего визита в штаб-квартиру Virgin Galactic в Мохаве. Маккей, бывший летчик-испытатель ВВС, летал на 130 видах самолетах. Он испытывал «Харриер» и летал на 1909 Bleriot ради удовольствия. У него отличные навыки, поэтому его посадили испытывать WhiteKnightTwo и SpaceShipTwo, у которых нет компьютеров для управления полетом. Все системы — с ручным управлением. Никакого автопилота: когда ваши пилоты — лучшие в мире, вам не нужен автопилот. Лучше дать им возможность летать самостоятельно.

Ключевая инновация в SpaceShipTwo, разработанная аэрокосмическим гением Бертом Рутаном, это решение вопроса о повторном входе в атмосферу. Есть два традиционных способа вернуться из космоса на Землю. Один — вернуться на крылатом самолете вроде космического шаттла NASA. Это даст вам свободу в приземлении, где вы захотите, но выйти в идеальный угол на посадке весьма сложно. Второй метод  — это капсула, которая весьма неуклюжа и прочна, но не предоставляет никакой возможности выбрать место для посадки. К тому же ее пассажиры испытывают серьезные перегрузки. SpaceShipTwo — это смесь первого и второго. Его хвост поднимается вверх и опускается вниз, изменяя форму аппарата, позволяя ему падать подобно капсуле и повторно входить в атмосферу подобно самолету.

SpaceShipTwo — это «небольшая, проворная и действительно высокопроизводительная машина», говорит Маккей. «Это самая замечательная штука, на которой я когда-либо летал». Дело в том, что ее характеристики кардинально меняются на разных стадиях полета. «Она ведет себя подобно самым разным самолетам».

Вместе с напарником, Маккей видел в этом только веселье, этакий вызов самому себе, и поскольку он на чем только не летал, изменение природы космического аппарата его вообще не волновало.

План полета

Как и было запланировано, полет в космос силами Virgin Galactic длится порядка 90 минут. Первые 45-60 минут WhiteKnightTwo летит в вертикальном штопоре, набирая высоту. На 15 километрах (50 000 футов), WhiteKnightTwo выпускает SpaceShipTwo, взмывает вверх, освободившись от груза, и уходит. После свободного падения в течение трех секунд, SpaceShipTwo запускает свой двигатель и взлетает вверх.

«Тебя вдавливает в кресло, ты чувствуешь вибрацию, за твоей головой все шумит, — говорит Маккей. — Но на самом деле все проходит более гладко, чем ожидаешь. Хотя ускорение действительно невероятное».

В этот момент пилоты Virgin попадают на неизведанную территорию, поскольку большинство из них не летало в космосе. Чтобы убедиться в готовности к высоким перегрузкам, они каждую неделю летают на акробатическом самолете Extra 300, который кувыркается и исполняет разнообразные фигуры высшего пилотажа в полете.

Спустя минуту полета на ракете, которая обеспечивает давление силы тяжести на грудь, двигатель отключается. Пилоты используют систему оперения корабля, чтобы перевернуть его с ног на голову, по одной простой причине: окна находятся в верхней части кабины, и Virgin Galactic уверена, что пассажирам будет очень интересно взглянуть на планету, которая осталась позади. В этот момент пассажиры и команда находятся на высоте 15 километров, почти за пределами атмосферы, и SpaceShipTwo продолжает лететь прочь, еще на тысячи метров, разогнавшись в три раза быстрее скорости звука.

Как и любой объект, брошенный в воздух, SpaceShipTwo движется по параболе и падает обратно на Землю. У пассажиров остается около четырех минут, чтобы поплавать в невесомости по салону. Было бы дольше, если бы SpaceShipTwo летел быстрее, но Virgin пытается минимизировать действие перегрузки на клиентов. Вы, наверное, тоже подумали о том, как вернуть пассажиров в свои кресла? Бет Мозес, тренер-астронавт Virgin Galactic, объясняет: «Вы надеетесь, что у них сработает инстинкт самосохранения», и они последуют инструкциям пилотов привязаться к пятиточечным ремням до того, как появится гравитация. Пилоты привязаны всегда. Они тоже могут взглянуть в окно и убедиться, что вид прекрасен.

Пока SpaceShipTwo находится за пределами атмосферы, им можно управлять с помощью небольших струй сжатого воздуха на носу и крыльях. Цель, однако, заключается в минимальном их использовании, чтобы не мешать наслаждению пассажиров. Вне зависимости от того, под каким углом корабль снова входит в атмосферу, система оперения перевернет его в нужное положение относительно поверхности Земли. Тем не менее, пилоты планируют попасть в нужное положение до необходимости использовать струи, чтобы пассажирам было максимально комфортно. Таким образом, несмотря на все аэрокосмические трудности, с которыми сталкиваются пилоты Virgin, они в первую очередь думают о комфорте состоятельных джентльменов в задней части корабля.

Наконец, пилотам нужно вернуться на взлетно-посадочную полосу. У них есть ровно один шанс сделать это правильно, поскольку на данный момент у SpaceShipTwo нет топлива, с помощью которого можно будет взлететь и описать круг, если выбран неправильный угол захода на посадку. Опять же, когда вы нанимаете лучших пилотов планеты, в этом нет необходимости: эти ребята не ошибаются. И много практикуются.

Практика

На самом деле, обучение посадки на этом корабле проходит крайне неэффективно: вам нужно взлететь вместе с WhiteKnightTwo, поколесить по небу, отцепиться, и останется только один шанс на посадку. Поэтому, как и пилоты по всему миру, команда Virgin проводит много времени на симуляторе, два занятия по два-три часа каждую неделю. Они тренируются параллельно с WhiteKnightTwo и SpaceShipTwo, а садисты-операторы постоянно подкладывают им свиней, от отказавших двигателей до ужасной снежной погоды. Пилоты также проводят время на уроках, изучая учебники, некоторые из которых сами помогали писать.

Но симулятор — не самая адекватная замена полету в реальной жизни. Поэтому есть и другой способ практики: летать на WhiteKnightTwo. Система управления в двух самолетах почти идентична (вспомните основную философию Virgin), и отрегулировав воздушные тормоза, можно сделать летные характеристики самолета с двойным корпусом почти такими же, как у меньшего судна. Пилоты могут спуститься к взлетной полосе, будто они на SpaceShipTwo, а затем включить четыре двигателя Pratt & Whitney, вернуться в воздух и зайти на второй круг посадки. К тому же это можно делать в течение всего дня. К тому времени, как пилот Майк Марсуччи попытался впервые приземлить SpaceShipTwo (успешно), он сотни раз сделал это на симуляторе, и десятки — на WhiteKnightTwo.

Конечно, недавняя авария говорит о том, что независимо от мастерства пилотов несчастья случаются. Но без потерь не было бы прогресса. И Virgin продолжает работу над очередным космическим кораблем.

Почему разбился SpaceShipTwo?

Virgin Galactic сообщает, что перешла с твердого топлива на основе каучука к топливу на основе пластика. Предполагается, что это и стало причиной аварии, но данные сугубо предварительные.

«Мы приняли решение перейти к полиамиду, это такое особое название типа пластика», — рассказал Джордж Уайтсайдс NBC News в пятницу. Его заявление пришло спустя месяцы сообщений об использовании каучукового топлива, известного как HTPB, в некоторых испытаниях ракет на космопорте в Мохаве.

Твердое топливо на базе каучука и закись азота были основными пропеллентами для SpaceShipTwo. Уайтсайдс сообщил, что Virgin Galactic и ее партнер по разработке Scaled Composites испытывали как HTPB, так и топливо на базе полиамида годами.

«Честно говоря, у нас были хорошие показатели по обоим видам топлива, но для финальной стадии испытательных запусков мы решили использовать полиамидное топливо», — рассказал он. Топливо на основе пластика демонстрировало лучшую эффективность по некоторым параметрам, включая способность SpaceShipTwo подниматься выше.