Когда ракета отбрасывает ступени

куда деваются ступени от ракеты когда она летит?и что с ними в дальнейшем происходит?

Частично сгорают в атмосфере, а то, что не сгорело, падает на землю. После запуска ракет с Байканура, несгоревшие части ракет частенько падают в районе Алтая.
Местные мне сами рассказывали.

Сегодня ночью, 8 мая, в селе Барановка Змеиногорского района Алтайского края на крышу жилого дома упал фрагмент космической ракеты, — сообщают Вести.
Жители многоквартирного двухэтажного дома услышали два хлопка, а затем звук упавшего на крышу предмета. Утром на место прибыли спасатели и пожарные, обследовали кровлю и обнаружили металлический фрагмент размером 35 на 120 сантиметров.
«Это был фрагмент ступени грузового корабля “Прогресс”, который накануне в 22:37 по московскому времени стартовал с Байконура к Международной космической станции. Данные о том, что найденный фрагмент является частью космического корабля, уже подтвердили члены специально созданной комиссии» , — пишет ИТАР-ТАСС.

Крыша жилого дома не повреждена, пострадавших нет.
Змеиногорский район, где произошло ЧП, входит в зону падения отделяющихся частей ракет и ракет-носителей при запусках с космодрома «Байконур» .
Как ранее сообщало ИА «Амител» , часть территории Республики Алтай более 40 лет используется как район падения отработанных ступеней ракет-носителей, запускаемых с космодрома Байконур. За это время в районах падения скопилось около 2,5 тысячи тонн «космического мусора».
На Алтае упал кусок космической ракеты.

Источник

Что происходит в дальнейшем с отсоединёнными ступенями ракет после того, как они упадут на землю?

Вначале следует разделить ступени на две группы: первые ступени (самые большие, основная часть топлива в которых уходит на преодоление земной гравитации и сопротивления атмосферы) обычно частично сгорают, летя обратно к Земле; вторые и последующие ступени ракет обычно уже работают на создание нужной обриты, то есть при отделении они остаются на промежуточных орбитах.

Ракета-носитель от старта и до отделения спутника, пилотируемого корабля или другой полезной нагрузки, подвергаются воздействию множества факторов, соответственно и отделившиеся ступени подвергаются этим факторам. Если рассмотреть первую ступень ракеты, которая состоит из баков с окислителем и горючим (не будем рассматривать твердотопливные), жидкостными ракетными двигателями, малыми двигателями системы управления и/или аэродинамическими органами управлениями, системой поддержания нужного давления в баках и прочими системами, то при отделении от носителя она ещё продолжает своё движение по баллистической траектории (это даёт возможность, имея ввиду аэродинамические эволюции, просчитать место падения). Когда ступень начала падать, она начинает ускоряться и при достижении достаточно плотных слоёв атмосферы, начинает нагреваться и разрушаться. До какого-то момента она под действием гравитации планеты ещё продолжает набирать скорость, но, войдя в тропосферу и даже раньше, тормозиться (то, что от неё осталось) до дозвуковой скорости. И падает. Эти остатки находят и утилизируют. Даже, если в качестве топлива и окислителя использовались несимметричный диметилгидразин и тетраоксид диазота (очень токсичные вещества), то при сгорании они друг друга дезактивируют, а всё что остаётся в баках догорает в атмосфере.

Вторые и последующие ступени остаются на своих орбитах. Если орбита достаточно низкая (меньше 300 километров), то они постепенно тормозятся и практически полностью сгорают в атмосфере Земли.

Источник

По следам Илона Маска: зачем компании пытаются возвращать ракетные ступени?

Компания Rocket Lab провела испытания системы спасения первой ступени ракеты. После отделения ступень на парашюте прямо в полете нежно подхватывал специальный вертолёт. Зачем нужна такая цирковая акробатика и стоит ли игра свеч?

Компания Rocket Lab провела испытания системы спасения первой ступени ракеты. После отделения ступень на парашюте прямо в полете нежно подхватывал специальный вертолёт. Зачем нужна такая цирковая акробатика и стоит ли игра свеч?

Ракета — штука дорогая, сложная и чаще всего одноразовая. А это очень неприятно и сильно бьёт по карману. Заправка горючим и окислителем обходится совсем недорого по сравнению со стоимостью первой ступени: корпуса, баков и двигателей, которые после запуска падают обратно на Землю и годятся разве что на сдачу в пункт приёма цветного лома.

Илон Маск эту проблему решил. Да, сложно и дорого, но первые ступени Falcon 9 за редким исключением возвращаются обратно на космодром или плавучую платформу. А дальше — проверяй, дефектуй, при возможности используй второй и даже третий раз.

‘ title=>А если ракета совсем небольшая, как, например, Electron у американской компании с новозеландским представительством Rocket Lab? Это сверхлёгкая ракета стартовой массой всего 12,5 тонны ( для сравнения: у Falcon 9 стартовая масса — более 500 тонн). Ракета может использоваться без дорогих и сложных стартовых столов и способна вывести на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой до 225 килограммов, а на солнечно-синхронную — до 150 килограммов.

Ребята из Rocket Lab находятся под плотной опекой американской DARPA и выполняют заказы в пользу американского министерства обороны. Electron используется в рамках программы оперативного развёртывания космических систем тактического назначения для разработки средства доставки наноспутников на орбиты. Предполагается, что в будущем при помощи таких ракет американские военные смогут оперативно разворачивать на орбите группы разведывательных спутников на низких орбитах.

Ставить на такую ракету раздвижные опоры, как у ‘ title=>Falcon 9 и сажать за счёт остатков топлива и собственных двигателей совсем нерационально. Ракета и так слишком мала, чтобы дополнительно усложнять и утяжелять ее. В настоящее время первая ступень Electron совершает посадку при помощи парашютов, однако удара о поверхность или воду нежные внутренности ракеты не выдерживают. Поэтому специалисты из Rocket Lab предложили подхватывать ступень в воздухе при помощи вертолёта во время спуска.

И вот в конце марта Rocket Lab провели тестирование этого способа. В качестве первой ступени использовался массогабаритный макет. Его модернизировали, добавив небольшой вспомогательный парашют, который вытягивает и стабилизирует зацепной трос. Макет ступени был поднят вертолётом на высоту более двух тысяч метров и отпущен. У него раскрылся основной купол парашюта и вспомогательный, а на высоте 1500 метров другой вертолёт, со специальным цепляющим устройством, поймал макет в воздухе и оттащил его на базу, где плавно приземлил.

В настоящее время специалисты Rocket Lab работают над подготовкой следующего испытания. Теперь предполагается ловить не массогабаритный макет, а настоящую первую ступень ракеты, только не летавшую в космос, а точно так же сброшенную с другого вертолёта. Если все получится удачно, компания планирует начать ловить ступени после запусков. Правда, пока неизвестно, каким именно образом будет определяться местонахождение вертолёта и получится ли так же ловко проделывать трюк, как на испытаниях.

Если такая схема окажется работоспособной, то Rocket Lab сможет значительно снизить издержки. Тут всё просто. Чем меньше ракета, тем меньше в стоимости запуска доля логистики, аренды космодрома и прочих затрат. Сейчас цена запуска у Rocket Lab составляет от 4,9 до шести миллионов долларов. Получится ли сэкономить всю эту сумму, спасая первую ступень и освоив её многократное использование, пока неизвестно.

Источник

Зачем ракеты делают многоступенчатыми?

Первой ракетой, достигшей космического пространства, считается знаменитая «Фау-2», поднявшаяся в 1944 году высоты 188 км. Это детище гениального конструктора Вернера фон Брауна имело жидкостный ракетный двигатель и являлось одноступенчатой ракетой. Почему же нынче все ракеты-носители делают многоступенчатыми?

Идея многоступенчатых ракет была выдвинута в 1914 году одним из пионеров ракетной техники американцем Робертом Годдардом, за что даже был получен патент №1102653. Через 15 лет Константин Эдуардович Циолковский развил идею в виде ракетного поезда, который состоял из нескольких последовательно соединенных ракет, разгоняющихся вначале по земле, а потом в воздухе. Каждая из ракет, выработавшее топливо, отсоединялась от других и сбрасывалась.

Сегодняшние ракеты по земле не разгоняются, а сразу взмывают в воздух, но принцип многоступенчатости до сих пор является единственным оптимальным вариантом оторваться от земли, достичь первой космической скорости и стать спутником нашей планеты. Разумеется, одноступенчатая ракета также может выйти на околоземную орбиту, но практического смысла это иметь не будет: такая ракета, имея крайне малую эффективность, не сможет нести полезную нагрузку в необходимом объеме.

Как же работают многоступенчатые ракеты? При старте работает первая ступень, разгоняя всю ракету-носитель до определенной высоты. После полного расхода топлива первая ступень отделяется, и включаются двигатели второй ступени, сообщая дальнейшее ускорение ракете. Аналогично первой ступени, после выработки топлива вторая ступень отделяется, и включаются двигатели третьей ступени, выводя космический аппарат на орбиту. Затем третья ступень также отделяется. Примерно так работает вывод космического аппарата на орбиту. Такой принцип позволяет достичь более высокой скорости, чем каждая отдельная ступень.

Сброс каждой из ступеней существенно облегчает массу всей системы – ведь пустая ступень состоит не только из оболочки, в ней присутствует достаточно тяжелый двигатель и зачастую не один.

Однако число ступеней не может быть слишком большим. При увеличении числа ступеней масса ракеты начинает резко возрастать – ведь добавляется масса не только двигателей, но и тяжелых переходных элементов, соединяющих ступени. Кроме того, с увеличением сложности конструкции надежность всей системы падает. Особенно это относится к тем элементам, которые невозможно проверить перед стартом в силы их одноразовости – например, пироболтам, после подрыва которых ступень отделяется.

Поэтому в современных ракетах-носителях чаще всего ограничиваются применением трех-четырех ступеней.

Источник

Ступени ракет — носителей или о сосисках по чуть-чуть.

Поболтаем немного о конструкции ракет космического назначения.

Будучи немного огорченным из-за брошенного камня в мой огород на тему «ступени ракеты-носителя» в посту http://pikabu.ru/story/otdelenie_bokovyikh_blokov_raketyinositelya_4358814#comment_69629676 заливаю сей пост.

Исключительно в познавательных целях.

Для начала: ракета-носитель (далее РН) являет собой многоступенчатый (состоит из нескольких частей) аппарат (ракету), который своим существованием обязан выводить полезную нагрузку в космическое пространство.

Каждая ступень ракеты — это по своей сути отдельная ракета, которая сочленена с другой ступенью (ракетой).

Почему «многоступенчатая» ракета-носитель? Просто потому, что одноступенчатой ракеты-носителя, способной доставить полезную нагрузку на орбиту пока не изобрели.

Имеются проекты одноступенчатых РН на стадии разработки, но в эксплуатацию проекты по запуску одноступенчатых ракет так и не поступили (пока что) по причине их крайне малой эффективности.

Идея применять многоступенчатые ракеты появилась довольно давно. В 1650 году была опубликована книга польского артиллериста Казимира Сименовича «Первая книга великого искусства артиллерии».

В книге опубликовано изображение видения многоступенчатой ракеты Казимиром. В качестве топлива применялся порох, сама ракета несла в начинке фейерверк)

Изобретение такой ракеты повлияло на дальнейшие развитие ракетостроения.

Позже в 1929 году Циолковский выпустит книгу под названием «Космические ракетные поезда», в которой рассуждал на темы применения многоступенчатых ракет в целях освоения космоса.

Термином космический поезд Эдуард Константинович назвал агрегат ракет, выполняющих разгон по земле, потом в воздухе и, наконец, в космическом пространстве. Поезд, составленный, например, из 5 ракет, ведется сначала первой — головной ракетой; по использовании ее горючего, она отцепляется на землю. Далее, таким же образом, начинает работать вторая, затем третья, четвертая и, наконец, пятая, скорость которой будет к тому времени достаточно велика, чтобы выйти в космическое пространство. Последовательность работы с головной ракеты вызывается стремлением заставить материалы ракет работать не на сжатие, а на растяжение, с которым легче бороться.

Логика применения многоступенчатых ракет очевидна и мысли Константина Эдуардовича были правильными.

Современные ракеты-носители работают именно по этому принципу с той разницей, что естественно по земле они, как поезд не разгоняются, а стартуют вертикально с стартового комплекса.

Первая ступень поднимает до определенной высоты и разгонят всю РН, по мере расхода топлива масса первой ступени снижается и после выгорания всего топлива происходит отделение первой ступени. Далее включаются двигатели второй ступени, и она дополнительно сообщает нужное ускорение уже разогнанной РН для вывода третей ступени на необходимую высоту и сообщения ей необходимой скорости, аналогично первой ступени, вторая так же отделяется от РН после расхода топлива. Третья ступень уже разгоняет космический аппарат и выводит его на орбиту. Это упрощенная схема вывода КА (космического аппарата) на орбиту. В ряде случае к КА дополнительно сочленяется разгонный модуль, который сообщит КА дополнительное ускорение при выводе на более высокую орбиту.

По принципу сочленения ступеней ракеты-носители разделяют на тандемные и пакетные.

Тандемное сочленение – это последовательное соединение ступеней. Запуск двигателей ступеней происходит поочередно. В качестве одного из примеров выступает РН «SATURN-V», которая осуществляла «доставку» астронавтов модуля «Аполлон» на Луну.

Каждая ступень представляет собой отдельный блок – ракету. Запуск двигателей последующей ступени происходит только после отделения отработанной предшествующей ступени.

Всего ступени – 3. Не 4, ни 5, как часто думают многие, а именно 3 ступени и космический аппарат (КА) – «Аполлон».

Первая ступень (S-IC) имела 5 двигателей F1 компании Rocketdyne. Сама ступень производилась компанией «Боинг» на заводе Michoud Assembly Facility в Новом Орлеане в штате Луизиана. Прогон в аэродинамической трубе проходил в Сиэтле. Ступень была создана конструкторами из Космического центра Маршала, ведущего центра НАСА.

Вторая ступень (S-II) производилась компанией North American Aviation. В движение ступень приводилась пятью двигателям J-2 от компании Rocketdyne на жидком водороде и кислороде. Сборка производилась в Сил-Бич в штате Калифорния.

Третья ступень (S-IVB) производилась компанией Douglas Aircraft в Хантингтон-Бич в Калифорнии. Как и на второй, здесь стоял двигатель J-2, но один. Он работал на тех же водороде и кислороде. Третья ступень умещалась в самолёт Pregnant Guppy, а две другие приходилось доставлять на мыс Канаверал по воде

Полётом трёх ступеней управлял инструментальный модуль конструкции Космического центра Маршала и сборки IBM. Конструкторы решили разделить системы навигации корабля и ракеты по ряду причин. В их числе была надёжность. Решение спасло жизни: во время полёта «Аполлона-12» в ракету ударила молния. Компьютер «Аполлона» отключился, а «Сатурна-5» — нет.

Космический аппарат «Аполлон» (Apollo)

Сам же КА состоит из 3х основных частей:

Командный модуль с системой аварийного спасения – возвращаемая капсула. Именно в ней находится экипаж весь полет, за исключением спуска на Луну и в нем возвращается на Землю.

Сервисный модуль – по своей сути это разгонный модуль, несет в себе двигатели, топливо, системы жизнеобеспечения. Осуществляет транспортировку КА до Луны и обратно. После отделения командного модуля сгорает в атмосфере.

Лунный модуль – аппарат, спускаемый на поверхность Луны. При том сам лунный модуль состоит из двух ступеней. Посадочная/стартовая ступень – осуществляет спуск второй (взлетной) ступени на поверхность и возвращение ее на орбиту, где взлетная ступень стыкуется с сервисным модулем.

Продолжение поста размещаю в комментариях в течении 5 минут из-за лимита на картинки.

Найдены возможные дубликаты

Вторую неделю играю в Kerbal Space Program. Отличный конструктор ракет. Всем советую кому интересно 🙂

Да. не плохая игрушка, если поставить моды RO и RSS))

На счет эффективности ступеней — пару слов. Обычно задают 2 вопроса:

1) почему не 1 ступень, ведь это дешевле

а) выводить ненужный мусор (в виде пустой оболочки ракеты-носителя) очень дорого и неэффективно — т.е. куча топлива тратится на то, чтобы вывести в космос лишнего «железа»

б) двигатели для работы около поверхности земли, высоко в небе и в космосе отличаются по своим характеристикам (каждый работает эффективнее в своей «среде»)

б2) сейчас тестируют клиновоздушные ракетные двигатели, которые позволяют не терять эффективности на большом диапазоне высот

2) почему тогда не использовать 100 ступеней, это же эффективнее

тут все упирается в надежность (ну и стоимость конечно)

а) большое количество узлов и агрегатов повышает вероятность выхода хотя бы одного из них из строя и тем самым уничтожения ракеты-носителя

а2) например, устройства для отсоединения ступеней (вроде это пиропатроны) сложно проверить, поскольку их срабатывание — одноразовое, так что после того как они были сделаны — все,

б) большое количество двигателей будет слишком много стоить

Ну и стартовый комплекс для РН включающей в себя большое количество ступеней должен будет соответствовать требованиям надежности, а это увеличение затрат))))

Рейтинг не позволил добавить пост ранее, чем через 7 часов. Завтра обязательно добавлю продолжение. Рассмотрим строение РН серии «Союз» и немного поболтаем об выводимых ими КА))) Извините, что не могу сразу залить пост.

Президент SpaceX: «компания по-прежнему готовится к первому орбитальному полету Starship в июле»

Гвинн Шотвелл, выступая на Международной конференции по космическому развитию и принимая награду имени Вернера Фон Брауна, которая присуждается в знак признания выдающихся достижений в области управления и лидерства в проекте, связанном с космосом; официально подтвердила намерения SpaceX по запуску первой орбитальной миссии своего самого амбициозного носителя уже в следующем месяце.

«Я не думаю, что люди действительно понимают, на что будет способна эта система. Не пытаюсь отнять славу у команд-разработчиков Falcon и Dragon, это удивительные машины, но Starship — это огромный шаг вперед по сравнению с этими возможностями.»

Также была вскользь затронута тема Starlink, из обсуждения которой стало понятно, что компания опережает собственные планы и по этому направлению:

«Как только спутники Starlink с самого последнего запуска выйдут на рабочую орбиту, примерно через шесть или около того недель, у нас будет глобальный непрерывный охват системой Starlink»

Ранее заявлялось, что планетарное покрытие будет достигнуто только к сентябрю.

— Тестовый бак Super Heavy BN2.1 сняли с испытательного стенда, расположенного между стартовыми столами.

— Мы почти закончили с первым [эксплуатационным] прототипом ускорителя. Этот отправится на испытательный стенд А, а следующий полетит на орбиту. Команда испытывала его на прочность много дней и ночей подряд.

Построенная и планируемая часть стартового комплекса в Бока-Чика. Основное формирование первой башни обслуживания близится к своему завершению — 5 из 7,5 секций успешно закреплены.

Установка оставшихся сегментов не заставит себя ждать — 6-я секция уже находится неподалеку от башни.

7-я ожидает перевозки, будучи полностью собранной.

8-я секция примерно вдвое короче остальных и также недалека от завершения (давнее фото).

SpaceX все еще требуется пройти этап с экологической экспертизой, что несомненно может вызвать задержки. Поэтому, как ни странно озвучивать, но главной преградой на пути к финальным испытаниям столь многообещающего ракетного комплекса видится скорее бюрократический аспект, нежели технический.

Следите за актуальными новостями в сообществе SpaceX!

Грузовой корабль «Прогресс МС-20» отправился на Байконур

На контрольно-испытательной станции РКК «Энергия» им. С. П. Королева завершился начальный этап заводских комплексных испытаний транспортного грузового корабля (ТГК) «Прогресс МС-20». Сегодня корабль отправился на космодром Байконур для продолжения штатной подготовки в соответствии с графиком программы транспортного обеспечения Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС).

В период с середины марта текущего года ТГК «Прогресс МС-20» в полном объеме прошел программу автономных испытаний бортовых систем и агрегатов. Дальнейшие контрольные электроиспытания служебной аппаратуры корабля с проверочными включениями радиотехнических систем сближения и стыковки, управления движением и навигации, средств цифрового телевидения и телеметрии завершились операцией прошивки бортовой электронно-вычислительной машины. После окончания комплексных, пневмовакуумных и приемосдаточных испытаний ТГК «Прогресс МС-20» выдержал процедуру выходного контроля и был подготовлен к отправке на космодром железнодорожным транспортом.

Старт ракеты-носителя «Союз-2.1а» с ТГК «Прогресс МС-20» по программе 81-й миссии снабжения РС МКС намечен на весну следующего года.

Транспортный грузовой корабль «Прогресс МС-17» состыкован с переходным отсеком

На космодроме Байконур продолжается предполетная подготовка транспортного грузового корабля (ТГК) «Прогресс МС-17» к пуску по программе 78-й миссии снабжения Международной космической станции (МКС).

Сегодня в монтажно-испытательном корпусе площадки 254 специалисты РКК «Энергия» и профильных предприятий Роскосмоса выполнили комплекс технологических операций по стыковке ТГК «Прогресс МС-17» с переходным отсеком (ПхО) блока третьей ступени ракеты-носителя (РН). ПхО входит в состав космической головной части и обеспечивает механическую связь корабля с головным обтекателем, а также интеграцию командного интерфейса ТГК «Прогресс МС-17» в бортовую систему управления РН «Союз-2.1а». После завершения стыковочных работ состоялись проверочные включения бортового радиотехнического комплекса и других служебных систем корабля. Кроме того, накануне в грузовой отсек корабля были уложены пакеты со свежими фруктами и овощами для экипажа МКС, а на поверхности головного обтекателя размещена эмблема миссии «Прогресс МС-17», посвященной 75-летней годовщине образования РКК «Энергия» им. С. П. Королева.

Старт ракеты-носителя «Союз-2.1а» с ТГК «Прогресс МС-17» запланирован на 30 июня 2021 года с космодрома Байконур.

SpaceX запустит 25 июня более 100 спутников по программе Rideshare

Transporter-2 — вторая выделенная миссия по программе запуска малых спутников. Носитель выведет на орбиту более 100 полезных нагрузок для разных компаний, включая трех крупнейших интеграторов: американскую Spaceflight, немецкую Exolaunch и итальянскую D-Orbit.

Запуск миссии Transporter-1 состоялся 24 января 2021. В тот раз компания Илона Маска установила мировой рекорд, отправив на орбиту за раз 143 спутника.

Exolaunch — немецкий поставщик услуг по организации запусков, управлению полетами и развертыванию систем, базирующийся в Берлине, Германия. Их кластер в этой миссии включает в себя спутники с передовыми технологиями для Интернета Вещей, наблюдения Земли и научных приложений, а также аппараты международных клиентов, таких как Loft Orbital, NanoAvionics, ICEYE и TU Berlin.

Exolaunch также предоставляет полетное оборудование, системы разделения и услуги интеграции для четырех микроспутников Satellogic в этой миссии.

“Это новое мощное трансатлантическое партнерство между SpaceX и Exolaunch”, — рассказала Жанна Медведева, вице — президент по запуску в Exolaunch. “С передовым оборудованием для полетов и технологиями развертывания в нашем портфеле продуктов, мы можем обслуживать даже самых требовательных клиентов NewSpace, которые отдают приоритет производительности, надежности и инновациям в закупаемых услугах по запуску. Эта последняя миссия демонстрирует доверие клиентов к нашему обширному опыту в запусках миссий rideshare и способность выполнять их умело и профессионально.”

Коннор Джонас, руководитель программы Exolaunch, также прокомментировал предстоящий запуск: “Это самая технически сложная миссия Exolaunch. Для этой миссии мы используем полный спектр нашей линейки продуктов: четыре адаптера EXOport, десять CarboNIX, системы разделения и два развертывателя EXOpod cubesat. Мы должны были разработать новые технические решения для такого большого и разнообразного кластера и найти способ поставить вдвое больше оборудования в два раза быстрее. Несмотря на эти проблемы, наша команда экспертов выполнила работу в срок и провела исключительно гладкую интеграционную кампанию на мысе Канаверал.”

На данный момент средний интервал между запусками SpaceX составляет 8.8 дней. На конец 2020 этот коэффициент составлял 13.6 дней.

При существующем темпе на оставшийся год выпадает 22 запуска. Таким образом за год получается около 40 запусков.

Следите за актуальными новостями в сообществе SpaceX!

SpaceX: Первая ступень Falcon 9 совершает посадку на плавучую платформу Just Read the Instructions после запуска миссии GPS III SV05

Следите за актуальными новостями в сообществе SpaceX!

Какой-то рандомный парень со своими сыновьями для масштаба.

Аэрокосмический инженер объясняет, почему Starship от SpaceX может изменить всё

Роберт Зубрин — аэрокосмический инженер, является основателем Mars Society и президентом Pioneer Astronautics. Один из самых известных популяризаторов космонавтики и не менее известный поклонник концепции колонизации Марса.

Вечером 5 мая Илон Маск из SpaceX написал в Твиттере: «Нормальная посадка Starship!» Маск не отличается сдержанностью. Но увидеть, как взлетает этот гигант из нержавеющей стали, стало для многих феноменальным событием. Это зрелище на YouTube смотрели онлайн более 5 миллионов человек. Возможно, многие затаив дыхание, поскольку все предыдущие попытки приземления Starship окончились взрывом. Но не для SN15. Этот Starship, преодолев 12 километров, а затем снижаясь в свободном падении, использовал свое широкое серебристое тело в качестве тормоза и медленно опускался, а мощные двигатели Raptor обеспечили мягкую и безопасную посадку.

Некоторые люди в NASA, вероятно, почувствовали облегчение. К удивлению космической индустрии, в апреле NASA заключило с SpaceX контракт на 2,9 миллиарда долларов на модификацию Starship, чтобы он послужил системой, которая будет доставлять астронавтов на Луну. Фаворитом на победу была не SpaceX, а тяжелая «National Team», состоящая из Blue Origin Джеффа Безоса, ветеранов авиакосмических подрядчиков Lockheed Martin, Northrop Grumman и Draper Labs. Выбор был настолько неожиданным, что, когда о нем впервые появилась информация в газете «Вашингтон пост», некоторые хорошо информированные наблюдатели отказались в это верить. Политика предполагала, что «National Team» была безоговорочным фаворитом.

Возможно, неудивительно, что проигравшие команды (в которые также входил альянс малых предприятий во главе с Dynetics) сразу же опротестовали выбор NASA, временно заморозив реализацию программы. Но, поскольку SpaceX предлагает возможности по цене в два раза дешевле, чем другие, она, вероятно, победит. NASA, несомненно, подвергнется резкой критике со стороны Конгресса за то, что «играет не по правилам». Политики считают, что NASA существует для удовлетворения их потребности в предоставлении экономических выгод своим избирателям. [1] Но правительственное космическое агентство подхватило знамя новаторского духа Америки. Это человеческая организация со всеми недостатками поддерживающей её системы. Но есть свои нюансы. И друзья, это был один из них.

Это был важный момент, конечно же, для Маска, который основал SpaceX в 2002 году, только что после продажи своей компании цифровых платежей PayPal, с амбициозной целью доставить людей на Марс.

Я знаю, я знаю, предприниматели они такие — делают это ради денег, верно? Но насчет Маска циники ошибаются. Я был среди тех, кто помог убедить его сделать Марс своим призванием. Если он хотел больше денег, он знал множество более простых способов получить их, чем начать строить ракетную компанию — общеизвестно трудное предприятие с небольшими шансами на успех. Он хотел сделать что-то бессмертное. Колонизация Марса (наряду с электромобилями и солнечной энергией) сделают это.

В апреле 2020 года НАСА предоставило предварительные контракты на проектирование трем претендентам — «National Team» под руководством Blue Origin, команде Dynetics и SpaceX. «National Team», взяв себе львиную долю в 579 миллионов долларов, предложила неудобный трехступенчатый одноразовый посадочный модуль. Это точно соответствовало неработающей концепции, которую NASA разработало в плане своей миссии. Команда Dynetics из 25 малых предприятий, взяв 253 миллиона долларов, предложила небольшой одноступенчатый спускаемый аппарат с отбрасываемыми баками, который, хотя (разумно) несколько отличается, в целом соответствует парадигме NASA.

SpaceX, забрав последние 135 миллионов долларов, выдвинула радикально иную концепцию — Starship. Это будет полностью многоразовая двухступенчатая система запуска с большой грузоподъемностью, работающая на метано-кислородных двигателях, мощностью примерно посередине между SLS и более мощной лунной ракетой Saturn V Apollo. Из-за возможности многократного использования Starship, стоимость любого из них составит менее 1%. Эти особенности сами по себе могут изменить мир, но есть еще кое-что: Starship будет спроектирован для дозаправки топливом на низкой околоземной орбите с помощью танкеров Starships, что позволит ему отправиться дальше, например, на Марс, где его двигательная установка будет заправляться топливом, легко получаемым из обильного водяного льда на Красной планете и атмосферы, содержащей углекислый газ.

Для простейшей миссии Artemis — перетаскивания груза в одну сторону с низкой околоземной орбиты на поверхность Луны — Starship отлично подходит, доставляя себя, с его большим обитаемым пространством и объемами хранения топлива, а также непревзойденными 100 тоннами груза, при условии, что он может быть заправлен восемью рейсами танкеров. Одним из недостатков является то, что для прилунения Starship необходимо, чтобы его посадочные двигатели были перемещены вверх, на верхнюю часть конструкции, чтобы его мощный выхлоп двигателей не образовал воронок на поверхности. Более серьезная проблема заключается в обеспечении топливом, необходимым для поддержки операций Starship за пределами низкой околоземной орбиты.

Для дозаправки Starship, работающего в качестве переправы между низкой лунной орбитой и поверхностью Луны, потребуется не менее 10 рейсов танкеров, или 14, если он будет вынужден использовать Gateway. Однако эти требования можно снизить за счет разработки технологий извлечения кислорода из лунного реголита. Лунные породы состоят из различных оксидов металлов, в среднем содержащие около 50 процентов кислорода по весу, а топливная смесь Starship состоит из 78 процентов кислорода. За счет извлечения лунного кислорода (и попутного производства металла) количество полетов Starship, необходимых для одной миссии, можно сократить втрое, что значительно ускорит развитие Луны.

В отличие от конкурирующих концепций, Starship не будет ограничиваться работой в качестве переправы с лунной орбиты на поверхность: он может открыть путь на Марс. Он был разработан с самого начала, чтобы сделать человеческое поселение Марса доступным, поэтому Starship отвечает гораздо более требовательным условиям по стоимости, чем что-либо, что может потребоваться для простой исследовательской программы. Даже за изрядную цену, вроде 300 миллионов долларов за астронавта, НАСА ухватится за возможность отправить своих людей на Марс для исследования. Но такая цена полета не подойдет никому, кто захочет добровольно стать колонистом Марса. Чтобы поселение на Марсе стало возможным, цена билета на Starship должна быть достаточно дешевой, чтобы ее мог себе позволить человек из среднего класса.

Такой человек мог бы получить 300 000 долларов на полет, продав свой дом, а работающий сотрудник — аналогичную сумму, заложив рабочую силу (как это было сделано в колониальной Америке). Включение такой цены на билеты потребует сокращения затрат на запуск и космическую транспортировку по крайней мере на три порядка по сравнению с теми, которые преобладают сегодня, что возможно только за счет многоразового использования космических систем: Боинг 737 стоит около 100 миллионов долларов и обычно перевозит около 100 пассажиров. Если бы они были израсходованы после одного полета, билеты стоили бы более 1 миллиона долларов. Только сделав Starship многоразовым, космические путешествия, как и авиаперелеты, станут доступными.

В феврале 2020 года я путешествовал со своей женой Хоуп в Бока-Чика, небольшой город в Техасе с большим количеством низменностей, недалеко от мексиканской границы, где SpaceX разрабатывает Starship и быстро расширяется. Маск хочет построить там город и назвать его «Звездной базой». Снаружи играл оркестр мариачи, развлекая длинные очереди людей, ожидающих приема на работу. Сотни уже работали в комплексе. Скоро их будут тысячи. Было очевидно, что Маск строил не корабль, а верфь. В ходе своей 30-летней программы шаттлов NASA построило пять космических шаттлов, в среднем по одному каждые шесть лет. Во время нашего визита Маск готовился к созданию прототипов Starship из расчета по одному экземпляру в месяц, что он на самом деле и сделал.

Вместо того, чтобы анализировать разработки годы или десятилетия до каких-либо летных испытаний, как это сделало NASA, подход Маска состоит в том, чтобы построить, запустить, разбить, исправить проблемы и попробовать еще раз. Маск стремится к повышению эксплуатационного совершенства, пока его команда не начнет делать это с завязанными глазами.

Поддержка космической программы не тремя или четырьмя летательными аппаратами, а десятками, а в конечном итоге и сотнями, является революционной. Старты Starship будут учитываться в расценках на полеты за неделю или даже за день. Средняя частота полетов «Шаттла» составляла четыре в год, что означало, что при годовой стоимости программы в 4 миллиарда долларов в год фактическая стоимость полета шаттла составила колоссальный миллиард долларов. Трансорбитальная «железная дорога» Starship, на которой будут работать 5000 человек, будет стоить примерно столько же в год. Маск намеревается отправлять минимум 200 рейсов в год, что возможно с 20 действующими Starship, каждый из которых будет совершать полеты каждые 36 дней. Это около 5 миллионов долларов за полет, что составляет 1/200 стоимости шаттла с пятикратной большей полезной нагрузкой, что в целом даст увеличение грузопотока в тысячу раз.

Трудно переоценить преимущества Starship для исследований как роботами, так и людьми. Недавнее прибытие на Марс марсохода «Настойчивость» доставило одну тонну на поверхность Красной планеты. Starship с его 100-тонной способностью может высадить батальон таких роботов. Сюда могут входить многие исследователи, похожие на «Настойчивость», и гораздо более крупные версии вертолета «Изобретательность». Марсоходы меньшего размера, оснащенные камерами с высоким разрешением, могут составлять карту местности, передавать данные на Землю и позволить миллионам гражданских ученых путешествовать по планете в виртуальной реальности и направлять машины на все интересное. Строительные роботы, возможно, по форме гуманоиды, могут построить марсианскую базу, способную преобразовывать марсианский углекислый газ и водяной лед в метан-кислородное ракетное топливо для хранения в резервуарах. С такой системой, полностью укомплектованной заранее, Starship могли бы начать возить людей на Марс.

Марсоходы прекрасны, но они не могут решить фундаментальные научные вопросы, которые Марс — когда-то очень похожий на раннюю Землю — ставит перед человечеством: уникальна ли жизнь на Земле или же она появилась и на Марсе? Если да, то использовалась ли та же информационная система ДНК-РНК или что-то еще? Является ли жизнь , как мы знаем на Земле , что жизнь уникальна или это всего лишь частный пример, взятый из огромного множества возможностей? Поиск свидетельств прошлой жизни требует охоты за окаменелостями. «Настойчивость» поможет в этом, но люди-скалолазы — способные далеко путешествовать по труднопроходимой местности, лазать, копать, работать аккуратно и интуитивно искать подсказки — могут справиться с этой задачей намного лучше. Обнаружение сохранившейся жизни для определения ее природы потребует бурения на сотни метров, чтобы добраться до подземных вод, где жизнь еще может процветать, взятия образцов, их культивирования и анализа. Это на много световых лет превышает возможности роботов-вездеходов.

Но это еще не все. Starship не просто даст нам возможность отправлять людей-исследователей на Марс, Луну и другие места во внутренней Солнечной системе, он предлагает нам на два порядка увеличение общей оперативной способности делать практически все, что мы хотим делать в космосе. Это включает в себя не только поддержку программы исследований внешней части Солнечной системы и экономичность всевозможных экспериментальных исследований на околоземной орбите, но и создание гигантских космических телескопов. Большая часть наших познаний в физике пришла из астрономии. Это потому, что Вселенная — самая большая и лучшая лаборатория из всех существующих. Нет лучшего места для астрономии, чем космос. 2,4-метровый космический телескоп Хаббл сделал необыкновенные открытия. Что мы сможем узнать, когда построим 2,4 км телескопы в глубоком космосе? Возможности буквально немыслимы.

Источник