На прагу револуције у свемиру
Сачувајте ову фотографију, врло је могуће istorijskih
Средином XNUMX. века човечанство је било опчињено свемиром. Лансирање првог сателита, Гагаринов лет, шетња свемиром, слетање на Месец (Одмах да резервишемо, аутор негирање посете Американаца Месецу сматра једним од тешких облика мрачњаштва, сличног негирању ХИВ-а, вакцинација и других глупости које генеришу присталице „равне Земље“) – чинило се још мало – и летели бисмо до звезда, тим пре што су амбициозни пројекти међупланетарних бродова заиста постојали. А што се тиче база на Месецу, летова на Марс - ово је било нешто што се подразумевало.
Са техничке тачке гледишта, чак и у 2001. веку, човечанство је могло да схвати већину онога што је режисер Стенли Кјубрик приказао у свом научнофантастичном филму „XNUMX: Одисеја у свемиру“
Али приоритети су се променили. Технологије прошлог века, иако су омогућиле имплементацију свега наведеног, биле су изузетно скупе. Експанзија у свемир коришћењем технологија прошлог века захтевала би преоријентацију свих економија водећих земаља света ка решавању овог проблема.
Интензивно истраживање свемира захтева решавање два основна задатка: први је да се обезбеди могућност лансирања масивног кабастог терета у орбиту, други је смањење цене лансирања у орбиту по килограму корисног терета (ПН).
Ако се човечанство релативно добро суочило са првим задатком, онда са другим - све се показало много теже.
Дуг пут до свемира (и веома скуп)
Од самог почетка лансирне ракете (ЛВ) биле су једнократне. Технологије XNUMX. века нису дозволиле стварање лансирне ракете за вишекратну употребу. Чини се невероватно када стотине милиона или милијарде рубаља/долара изгоре у атмосфери или падне на површину.
Замислите да су бродови изграђени само за један излаз на море, а након тога би одмах били спаљени. Да ли би у овом случају наступила ера великих географских открића? Да ли би северноамерички континент био колонизован?
Тешко. Највероватније би човечанство живело као изоловани центри цивилизације.
Могућност лансирања великих и супертешких терета у ниску референтну орбиту (ЛЕО) имплементирана је у америчком монструозном супертешком лансирном ракету Сатурн-5. Управо је ова ракета, способна да пренесе 141 тону ПН на ЛЕО, омогућила Сједињеним Државама да постану лидери у свемирској трци у то време, испоручујући америчке астронауте на Месец.
Носилица Сатурн-5 омогућила је слетање човека на Месец
Совјетски Савез је изгубио трку на Месецу јер није био у стању да створи супер-тешко лансирно возило упоредиво са Сатурном В.
А СССР није могао да створи супер-тешку лансирну ракету због недостатка моћних ракетних мотора. Због тога је 1 мотора НК-30 уграђено одједном на прву етапу совјетске супертешке петостепене лансирне ракете Н-33. С обзиром на непостојање могућности компјутерске дијагностике и синхронизације рада мотора у то време, као и на чињеницу да због недостатка времена и финансијских средстава нису извршена земаљска динамичка и паљбена стенска испитивања целе лансирне ракете или склопа прве фазе. обављена, сва пробна лансирања ракете-носача Н-1 завршена су неуспешно у фази првог степена.
Лансирно возило Х-1
Покушај да се радикално смање трошкови лансирања ПН-а у орбиту био је амерички програм спејс шатл (Спејс шатл – спејс шатл).
У свемирској летелици за вишекратну употребу (МТКК) Спаце Схуттле, две од три компоненте су враћене - бустери на чврсто гориво на падобрану су прскали у океан и, након провере и допуњавања горива, могли да се поново користе, а спејс шатл је слетео на писту. према шеми авиона. У атмосфери је изгорео само резервоар за течни водоник и кисеоник, гориво из којег су користили мотори шатла.
Спејс шатл
Систем Спејс шатл се не може приписати супер-тешким лансирним ракетама – максимална тежина терета који је ставио у ниску референтну орбиту (ЛЕО) била је мања од 30 тона, што је упоредиво са носивошћу руске ракете-носача Протон.
Совјетски Савез је одговорио програмом Енергиа-Буран.
Упркос спољној сличности спејс шатла и система Енергиа-Буран, они су имали кључне разлике. Ако су у спејс шатлу лансирање у орбиту извеле два појачивача на чврсто гориво за вишекратну употребу и сама свемирска летелица, онда је у совјетском пројекту Буран био пасивно оптерећење ракете-носача Енергија. Сама лансирна ракета Енергиа се с правом може класификовати као „супертешка“ – могла је да стави 100 тона у ниску референтну орбиту, само 40 тона мање од Сатурна-5.
"Енергија-Буран"
На основу ракете-носача Енергиа, планирано је да се направи ракета лансир Вулкан са бројем бочних блокова повећаним на 8 комада, способна да испоручи 175–200 тона корисног терета на ЛЕО, што би омогућило летове на Месец и Марс. .
Ипак, најинтересантнији развој може се назвати пројекат „Енергија ИИ“ – „Ураган“, у којем је требало да се сви елементи могу вишекратно користити, укључујући орбитални свемирски авион, централни блок друге етапе и бочне блокове прве фазе. . Распад СССР-а није дозволио да се реализује овај, без сумње, занимљив пројекат.
Уз сву своју епскост, оба програма су била скраћена: један – због распада СССР-а, а други – због високе стопе незгода „шатлова“ који су убили десетак и по америчких астронаута. Осим тога, програм Спаце Схуттле није оправдао очекивања у смислу радикалног смањења трошкова лансирања корисног терета у орбиту.
Након завршетка програма Енергиа-Буран, човечанству нису остале супер-тешке лансирне ракете. Русија јој није била дорасла, а САД су значајно изгубиле своје свемирске амбиције. За решавање актуелних горућих проблема биле су сасвим довољне лансирне ракете које су биле доступне обема земљама (осим привременог одсуства способности Сједињених Држава да самостално лансирају астронауте у орбиту).
Америчка ваздухопловна агенција НАСА постепено је спроводила дизајн супертешке лансирне ракете за решавање амбициозних задатака: попут летења на Марс или изградње базе на Месецу. У оквиру програма Цонстеллатион развијена је супер-тешка лансирна ракета Арес-5 (Арес В). Претпостављало се да ће Арес-5 моћи да лансира 188 тона терета на ЛЕО, и да испоручи 71 тону терета на Месец.
Арес В
2010. године програм Цонстеллатион је затворен. Развој на Арес-5 коришћен је у новом програму за стварање супертешке лансирне ракете – СЛС (Спаце Лаунцх Систем – свемирски лансирни систем). Супертешка лансирна ракета СЛС у основној верзији треба да носи 95 тона носивости до ЛЕО, а у верзији са повећаном носивом носивошћу – до 130 тона носивости. Дизајн ракете-носача СЛС користи моторе и појачиваче на чврсто гориво креиране у оквиру програма Спаце Схуттле.
Супертешко лансирно возило СЛС
У ствари, то ће бити нека врста модерне реинкарнације Сатурна-5, сличног њему и по карактеристикама и по цени. И поред тога што ће програм СЛС, највероватније, ипак бити приведен крају, он неће направити револуцију ни у америчкој ни у светској астронаутици.
Ово је очигледно пројекат ћорсокака.
Иста судбина чека и руски пројекат супертешке ракете-носача Јенисеј/Дон, ако буде изграђен на основу „традиционалних” решења која се користе у свемирској техници.
Концепти перспективне руске супертешке лансирне ракете
Генерално, до одређеног тренутка ситуација у САД и Русији је била релативно слична: ни од НАСА ни од Роскосмоса, тешко да бисмо видели нека пробојна решења у смислу лансирања корисног терета у орбиту. И ништа ново није виђено у другим земљама. Свемирска индустрија је постала веома конзервативна.
Све су промениле приватне компаније и сасвим је природно да се то догодило у САД, где су створени најудобнији услови за пословање.
приватни простор
Наравно, пре свега говоримо о компанији СпацеКс Елона Маска. Чим га не зову – преварант, „успешан менаџер“, „Остап Петрикович Маск“ и тако даље и тако даље. Аутор је на једном од извора прочитао научни чланак о томе зашто ракета-носач Фалцон-9 неће летети: његово тело није исто, превише је танко, а мотори нису исти, уопштено, постоје милион разлога зашто „не“. Такве оцене су, иначе, изнели не само независни аналитичари, већ и званичници, руководиоци руских државних структура и предузећа.
Маск је оптужен да сам није ништа развио (а морао је сам да уради сву пројектну документацију, а затим сам да састави ракету-носач?), и да је СпацеКс добио много информација и материјала о другим пројектима од НАСА-е (и СпацеКс-а). морао да ради све од нуле, као да свемирски програми пре тога нису постојали у Сједињеним Државама?).
На овај или онај начин, ракета-носач Фалцон-9 се одржала, лети у свемир са завидном правилношћу, потрошене прве етапе слећу са истом правилношћу, од којих је једна већ летела 10 (!) пута. Роскосмос је изгубио велики део тржишта лансирања корисног терета, а након стварања свемирске летелице Црев Драгон (Драгон В2) за вишекратну употребу од стране СпацеКс-а, тржиште за испоруку америчких космонаута у орбиту.
Полетање ракете-носача Фалцон-9, слетање њеног првог степена за вишекратну употребу и свемирске летелице Црев Драгон за вишекратну употребу
Али СпацеКс такође има тешку ракету Фалцон Хеави, способну да пренесе преко 63 тоне на ЛЕО. У овом тренутку, то је најтежа и најподизнија лансирна ракета доступна на свету. Његов први степен и бочни појачивачи су такође за вишекратну употребу.
Полетање ракете-носача Фалцон Хеави и синхроно слетање њених бочних појачивача
Компанија Блуе Оригин другог америчког милијардера Џефа Безоса дише у леђа СпацеКс-у. Наравно, док су његови успеси много скромнији, али ипак има достигнућа. Пре свега, реч је о стварању новог метан-кисеоничког мотора БЕ-4, који ће се користити у ракети-носачу Нев Гленн и у ракети-носачу Вулкан (која треба да замени ракету-носач Атлас-5). С обзиром да Атлас-5 сада лети на руским моторима РД-180, Роскосмос ће након појаве БЕ-4 изгубити још једно тржиште продаје.
У САД и другим земљама постоје стотине старт-апова за креирање лансирних ракета и других типова летелица за извођење корисног терета у орбиту, старт-апова за креирање сателита и свемирских летелица различите намене, индустријских технологија за свемир, орбитални туризам, и тако даље и тако даље.
До чега ће све ово довести?
На то да ће се космичко тржиште брзо ширити, а конкуренција на тржишту лансирања корисног терета у орбиту ће довести до значајног смањења трошкова његовог лансирања из обрачуна по килограму.
Цена лансирања 1 кг корисног терета на ЛЕО са системом Спаце Схуттле или ракетом Делта-4 износи око 20 долара. Руски лансери протона могу лансирати терет на ЛЕО за мање од 000 долара по килограму, али ове ракете раде на високо токсичном асиметричном диметилхидразину и сада су ван производње. Јефтини, развијени у СССР-у, руско-украјински „Зенити” такође су прошлост.
Процењена цена лансирања корисног терета од стране различитих лансирних возила (подаци се могу разликовати у различитим изворима, али редослед цена остаје исти)
Лансирна ракета Фалцон-9, када се користи са повратним првим степеном, може лансирати терет у ниску референтну орбиту по цени мањој од 2 долара по килограму. Према речима Елона Маска, Фалцон-000 потенцијално смањује трошкове лансирања терета на 9-500 долара по килограму.
Неко би се могао запитати, зашто је сада толико скупље за кориснике да излазе корисна оптерећења?
Прво, трошак је одређен не само трошковима лансирања, већ и тржишним условима - ценама конкурената. Који капиталиста би одбио додатни профит? Корисно је бити нешто нижи од конкурената, постепено освајати тржиште, а не дампинг, не зарађујући ништа, поготово што ће у тако специфичној критичној индустрији као што је тржиште свемирских лансирања, контролне структуре у сваком случају подржати неколико добављача, чак и ако цена једног ће бити неколико пута већа од конкурентске.
Може се претпоставити да ће само појава конкурената у лицу Блуе Оригин-а са ракетом-носачем Нев Гленн или других компанија и земаља које ће створити средства за лансирање корисног терета са ниским трошковима лансирања, гурнути цене СпацеКс-а наниже.
Међутим, већина стартапа и перспективних пројеката односи се на лансирање у орбиту корисног терета тежине стотине, највише хиљаду килограма. Неће направити револуцију у свемиру — за изградњу нечег великог биће потребна тешка и супер-тешка лансирна возила за вишекратну употребу са ниском ценом за постављање корисног терета у орбиту. А овде је, као што смо видели горе, све тужно.
Све осим СпацеКс-овог водећег пројекта, свемирске летелице Старсхип за потпуно вишекратну употребу, која такође има прву фазу Супер Хеави која се може вишекратно користити.
Супер тежак за вишекратну употребу
Разлика између Старсхип (у даљем тексту Старсхип као комбинација Старсхип + Супер Хеави) од свих осталих лансирних возила је у томе што су оба степена за вишекратну употребу. Истовремено, носивост Старсхипа у ниску референтну орбиту требало би да буде 100 тона, односно ради се о пуноправној супертешкој ракети. За Старсхип, СпацеКс је развио нове јединствене Раптор моторе на метан-кисеоник, затвореног циклуса, са потпуном гасификацијом компоненти.
Звездани брод у поређењу са другим супер-тешким лансирним возилима
СпацеКс планира да замени све своје лансирне ракете, укључујући суперуспешан Фалцон-9, са Старсхип бустером. Обично је лансирање супертешке ракете изузетно скупо – око милијарду долара. Да би смањио трошкове лансирања, СпацеКс планира да користи обе фазе више пута - 100 лансирања, а могуће и више. У овом случају, трошак ће се смањити за скоро два реда величине - до десет милиона долара по лансирању. Узимајући у обзир максимално оптерећење од 100 тона, добијамо цену лансирања терета на ЛЕО на нивоу од око 100 (!) долара по килограму.
Наравно, фазе повратка ће захтевати одржавање, замену мотора након 50 лансирања, допуњавање горива, земаљске услуге ће морати да се плате, али ће сам Старсхип највероватније коштати мање од милијарду долара, а његове технологије производње и одржавања ће се стално побољшавати како стечено искуство од стране СпацеКс-а.
Инсталација прототипа Супер Хеави прве фазе за вишекратну употребу
У ствари, Елон Муск тврди да Старсхип потенцијално може да постигне цену лансирања корисног терета од око 10 долара по килограму са укупном ценом лансирања од 1 милиона долара, а трошкови испоруке терета на Месец ће бити око 1,5-20 долара по килограму. али за ово је неопходно обезбедити недељно лансирање Старсхипа.
Где набавити такве количине?
Чак ни војска једноставно још нема толики број носивости, а камоли цивилни простор – развој тржишта ће трајати деценијама.
Колонизација Марса?
Тешко је о томе озбиљно говорити.
Колонизација Месеца?
Већ ближе, Старсхип би могао да „потопи“ СЛС и пошаље Американце на Месец по други пут. Али ово су десетине лансирања, а не стотине или хиљаде.
Инсталација свемирске летелице за вишекратну употребу Старсхип на првом степену Супер Хеави
Међутим, СпацеКс има пословни план који је много реалнији од слања колониста на Марс је употреба Старсхипа за интерконтинентални транспорт путника. Када летите од Њујорка до Токија кроз Земљину орбиту, време лета ће бити око 90 минута. Истовремено, СпацеКс планира да обезбеди поузданост рада на нивоу савремених великих авиона, а цену лета - на нивоу цене трансконтиненталног лета у пословној класи.
На исти начин, роба се може испоручити. На пример, америчка војска се већ заинтересовала за ову могућност. За један лет планирано је да се испоручи 80 тона терета, што је упоредиво са могућностима транспортног авиона Ц-17 Глобемастер ИИИ.
Узети заједно: превоз путника и терета, испорука америчких астронаута на Месец, а можда и на удаљеније објекте Сунчевог система, лансирање комерцијалних свемирских летелица, свемирски туризам, и тако даље и тако даље - СпацеКс би могао да обезбеди смањење трошкова лансирања корисног терета, иако на ниво од 100 долара по килограму.
У овом случају, Старсхип ће отворити нову еру у истраживању свемира и шире.
Изгледи и последице
Тренутно се на Старсхип гледа са извесном сумњом. Чини се да је на папиру све лепо, а искуство СпацеКс-а говори за себе, али некако је све превише ружичасто?
Понекад постоји осећај да потенцијалне способности овог система једноставно не одговарају шефу руководства оружаних снага САД, руководству НАСА-е, власницима и менаџерима предузећа у различитим индустријама. Предуго је постављање чак и малог терета у свемир значило вишемилионске трошкове.
Питање је шта ће се десити када 100 долара по килограму постане стварност?
Када писмени људи у Министарству одбране САД схвате да је бацање условног тенка у орбиту брже и јефтиније од транспорта војним транспортним авионом авијација од америчког континента до Европе, до каквих ће закључака доћи?
Не, Абрамса нећемо видети на Месецу, али тенк није мета, то је само начин да се испоручи пројектил непријатељу. Шта ако је било лакше испоручити овај пројектил директно из орбите? Колико брзо ће се САД повући из уговора о мирном свемиру ако у њему (у свемиру) добију стратешку предност? Колико брзо ће америчка војска почети да мигрира у орбиту?
Штавише, чак и постојеће могућности Фалцон-9 и Фалцон Хеави корисног терета у орбиту, у комбинацији са сателитским технологијама масовне изградње, биле би довољне да угуше ЛЕО обавештајним, командним и комуникационим сателитима, што би довело до тога да ће САД надгледати површину планета 24/365. Заборавите на велике површинске снаге, војне групе, мобилне копнене ракетне системе – све ће то бити само мете оружје велики домет са корекцијом путање лета.
Успех Старсхип-а ће омогућити да се овом комплету дода ударни свемирски ешалон, када ће мета бити погођена из свемира у року од неколико десетина минута након пријема захтева. Ниједан политички лидер на свету не може се осећати самопоуздано знајући да би неизбежни пљусак волфрама могао пасти из свемира сваког тренутка.
По цени од 100 долара по килограму у свемир ће се попети сви и сви – фармацеутске компаније, металуршке, рударске. Касније ћемо више говорити о економији простора. Уз могућност јефтиног лансирања и деорбитирања терета, свемир ће постати нови Клондајк. Шта рећи о 10 долара по килограму ...
Вероватно је да се управо сада, пред нашим очима, дешава историјски догађај који би могао постати прекретница у развоју човечанства.
Може ли се овај процес зауставити?
Можда је историја непредвидива. Људска похлепа, глупост или само несрећа - ланац неуспеха који може сахранити било који, најуспешнији подухват. Довољно је неколико великих несрећа са звезданим бродовима са смрћу стотина људи, а процес истраживања свемира поново може увелико да се успори, као што се већ дешавало у XNUMX. веку.
У случају добијања једностране предности у свемиру, САД ће почети да воде много агресивнију политику него што је сада. У недостатку могућности да обезбедимо паритет у свемиру, могли бисмо да склизнемо на ниво Северне Кореје, седећи на „нуклеарном коферу“ и претећи да поткопамо себе, своје суседе и све остале ако се нешто деси (што се, очигледно, чак и импресионира неке из чудних разлога).
С тим у вези, потребно је посветити повећану пажњу свемирској индустрији, чије стање у овом тренутку не изазива никакав оптимизам.
Узмимо, на пример, пројекат супер-тешке ракете-носача Јенисеј/Дон - само погледајте све међусобно искључиве изјаве различитих руководилаца и одељења о овом пројекту, и постаје јасно да нико, у принципу, не зна зашто се ствара , нити како би то на крају требало да постане. Ако је ово још једна Ангара, онда се пројекат може одмах затворити - нема смисла трошити новац људи на ово.
Истовремено, Кина не седи скрштених руку.
Поред развоја конвенционалних лансирних ракета, они активно проучавају и усвајају америчко искуство, не стидећи се директним копирањем. У питањима националне безбедности, сва средства су добра.
На Дан националног свемира, Кинески институт за истраживање ракета представио је пројекат за суборбитални ракетни систем који би путнике одвео од једне тачке на планети до друге за мање од једног сата.
Да ли вас кинески суборбитални транспортни систем на било шта подсећа?
Презентација кинеског суборбиталног транспортног система
Можемо рећи да су то до сада само цртежи, али Кина је више пута доказала своју способност да сустигне лидере у разним гранама науке и индустрије.
Такође је крајње време да Русија остави по страни конфузију и колебање у свемирској индустрији, јасно формулише циљеве и на било који начин обезбеди њихово спровођење.
Ако Кина и Русија могу да се такмиче са Сједињеним Државама у свемиру на новом технолошком нивоу, онда ће ниске орбите бити само почетак, а човечанство ће заиста ући у нову еру која је до сада постојала само на страницама научнофантастичних романа.
информације