Почему спецслужбы не только не скрывают факт слежки за нами, но и будто специально заставляют нас думать об этой слежке?
Проблема наших спецслужб на фоне иногда умопомрачительных тех средств и талантливости - так же в полном раздолбайстве, чего стоят истории с падающими на попытавшихся пересечь нелегально границу таджиков беспилотниками. Казалось бы - задача выполнена, но... В Москве работает ИИ распознающий человека по камерам с подъездов. То есть загрузив фото можно получить за месяц перемещения лица с достаточно высокой точностью. И с помощью этой системы ловили нге соблюдающих карантин граждан, все бы хорошо но пол года назад к этой же системе журналисты покупали доступ за каких то... 15 тысяч рублей.
Так то - следили и следили бы себе - но вот факт что твои данные может утечь, он и порождает негатив.
В 10-й части романа "Стас и Вера", в Главе 64 "Зачем это нужно Демону", Стас рассказывает Вере про "энергоинформационное поле" и число Пи, как фактическое воплощение этого поля в реальном мире.
Глава 64: Зачем это нужно Демону - https://www.alfapsi.com/articles/86/
...
- Пи – это математическая постоянная, равная отношению длины окружности к ее диаметру. А чему равно Пи?
- 3 целых и 14 сотых.
- Это лишь первые три цифры из числа Пи. На самом деле Пи – это трансцендентное число, то есть бесконечная иррациональная дробь. Ты понимаешь всю серьезность ситуации? Число Пи никогда не заканчивается, но главная особенность состоит в том, что никакая последовательность этих знаков не повторяется. И хотя самих знаков после запятой уже известно невообразимое количество, но повторений до сих пор не найдено. Некоторые видные математики и физики считают, что найти повторения не удастся никому и никогда. В этом ученые видят скрытую в числе «Пи» мистику. Считается, что в нем зашифрован бесконечный первородный хаос, впоследствии ставший гармонией.
- Число Пи и есть ноосфера?
Стас загадочно улыбнулся.
- Это число – иррациональное, трансцендентное, бесконечное! Оно никогда не заканчивается, и не повторяется. В нем бездна информации! В нем есть все! Число «Пи». Отношение длины окружности к диаметру. Я написал только начальные цифры. Но они продолжаются дальше. До бесконечности. Это значит, что оно содержит все сочетания цифр. В нем скрыта дата твоего рождения и твоей смерти. В нем даты всех войн и революций, код моего личного сейфа, твой номер социального страхования, выигрышные номера всех лотерей, даже твой оцифрованный звонок мне по скайпу, как и все наши будущие звонки, друг другу! Все это находится где-то в этом числе! А если ты превратишь эти цифры в буквы, то получишь каждое существующее слово, все что я говорю сейчас, говорил раньше, и даже слова, которые скажу только через год, ты встретишь их в любой возможной комбинации. Первый звук, который ты произнесла в момент рождения, твое признание мне в любви, мое имя… В этом числе – прошлое и будущее, вся история твоей и моей жизни, с начала до конца, жизни любого человека, даже тех, кто еще не родился. Все, что мы произносим и делаем... Все бесконечные возможности вселенной скрыты в этом одном простом числе. В нем есть все. Бери и пользуйся! Кто владеет информацией – владеет вселенной.
...
Что это? Красивая метафора? Выдумка? Фантазия автора?
Предлагаю вам, отнестись к главе 64 рационально - как к красивой метафоре
Однако, хоть энергоинформационное поле и может быть лишь игрой человеческого воображения, но число Пи - это вполне реальное число.
И в нем действительно содержится ВСЕ!
Несколько любопытных фактов о числе Пи, которые снесут вам голову (в приятном смысле), вы узнаете посмотрев за утренней чашкой кофе, видео ниже.
Вкусного вам кофе, и приятного просмотра
ЧИСЛО БОГА, УДИВИТЕЛЬНАЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ [Число ПИ и Скатерть Улама]
Буду потихоньку выкладывать цикл интересных статей-размышлений
О чем?
Конечно же о космических кораблях, бороздящих просторы вселенной
Подчеркиваю: Автор - романтик, но романтик трезвый, а потому в его статьях достанется всем. В том числе и святому Илону Маску (не умаля заслуг последнего).
Сегодня статья первая
Немного о многоразовой космонавтике - 1
(про материалы из которых делают космические корабли)
Товарищи дорогие! Не надо меня убеждать, что Илон Маск - гений, все равно не поверю. Но поскольку все эти убеждения происходят со стороны людей, не могущих, или не желающих, вести полноценный аргументированный диалог, я думаю, будет лучше, если я в небольшом цикле один раз расскажу о некоторых вещах, связанных с космонавтикой, в первую очередь пилотируемой и многоразовой. Просто потому, что мне скучно слышать одну и ту же идиотическую фигню. А попутно - в нужных местах - мы разберем некоторые высказывания "святого Илона", с точки зрения вполне себе дискурсивной, критической, и опирающейся на вполне известные и достоверные факты... Это было вступление к циклу. Начнем, пожалуй...
Запомните, пожалуйста, дату. 27 января 1967 года. Запомните, пожалуйста, место. Космический центр имени Кеннеди, остров Мерритт, Флорида, США. Запомните, пожалуйста, фамилии. Гриссом. Уайт. Чаффи.
Теперь вы готовы к участию в первом нашем разговоре. С чего начинается космический полет? С ракеты? С корабля? С проекта этой ракеты и этого корабля? Нет, ребята, космический полет начинается с материалов, из которых мы будем строить нашу ракету и наш корабль, с топлива и окислителя - то есть тоже материалов - которыми мы их будем заправлять. Вот с чего начинается космический полет на самом деле. Материалами занимается специальная наука - материаловедение - которая изучает различные вещества и их комбинации в различных условиях. Материаловеды - это такие ничем не примечательные люди, которые днями сидят в ничем не примечательных лабораториях, иногда имеют дело со сложнейшим и дорогущим оборудованием, но в общем - вполне себе обычные такие щуплые чахоточные очкарики и близорукие целлюлитные тетеньки с очками в два пальца толщиной, вся крутость каковых дяденек и тетенек заключается в том, что они возились с разной фигней и дышали химикатами, от одних названий которых у вас начнутся панические атаки и настанет непрекращающаяся диарея. Материаловеды занимаются изучением свойств материалов. Давайте подумаем, из какого материала мы будем делать обшивку нашего корабля. Можно делать из металла. Можно делать из композита. Спускаемый отсек корабля Союз выполнен из алюминия, покрытого слоем композита, обеспечивавшего теплозащиту.
Возникает вопрос. Почему весь корпус не выполнить из композита? Здесь мы сталкиваемся с такими специфическими вещами, как вакуум и радиация. Композит ("стеклопластик") состоит из армирующего компонента - волокон или ткани из прочного инертного вещества, например стекла или углеволокна - и заполнителя. Заполнители бывают термопластического и реактопластического типа, а также терморазлагаемые и нетерморазлагаемые. В чем разница? Заполнителем в композите обычно служит смола, которая тем или иным образом приводится к отвердению. Смола - это органическое соединение, и все фишки, присущие органике, свойствены и ей. Так, энергетика молекулярных связей в смоле не превышает такой для любого органического соединения (связи C-C, C-H, C-OH, C-Cl и т.д. не зависят от конкретного вещества, где встречаются). А это означает, что под воздействием ионизирующего излучения молекулы органические начинают распадаться. Существует не так много органических соединений, присутствующих в космосе в естественном виде, самое сложное из них - мочевина. Недавно обнаружили спирт в естественных условиях. Все более сложное под воздействием радиации будет разлагаться. Соответственно, прочностные характеристики композита, как и любого другого органического вещества, под воздействием радиации будут деградировать. Существует колоссальная разница между обычным композитом, например, карбоном корпуса вашего ноутбука, и "космическим" композитом. Поскольку композит состоит из двух компонент - из матрицы (армирующей) и заполнителя (смолы), то легко догадаться, что пропорции этих двух компонент могут отличаться. Чем больше заполнителя и меньше основы, тем сильнее такой композит подвержен деградации под воздействием радиации. Так, бытовой фибергласс на основе рубленного стекловолокна со временем становится хрупким даже просто лежа на балконе. Очень мало основы, очень много заполнителя. Кто хоть раз ходит в Политехнический музей или на ВДНХ (когда-то где-то там стоял спускач Союза), тот мог заметить главную особенность композитной оболочки спускаемого аппарата. Минимум заполнителя, максимум основы. Активные с точки зрения ионизирующего воздействия типы космических излучений - это протоны, альфа- и бета- лучи - не оказывают воздействия на материал основы (стекло). Посмотрите на фотографию спускача Союза выше - он обгорел, но конструкционной целостности не потерял. В общем и целом композитный материал спускача Союза, насколько я помню, очень напоминает стеклотекстолит - но стеклотекстолит с чудовищной плотностью основы. Помимо теплозащитных качеств, композитное покрытие придает алюминиевому герметическому слою дополнительную механическую прочность от локальных воздействий. Во время лунных экспедиций астронавтам приходилось крайне осторожно передвигаться в лунном модуле, толщина обшивки которого была менее миллиметра. Как они сами шутили - можно пробить дырку, случайно махнув рукой. Ну, в спускаче Союза, конечно, размахивать молотком не рекомендуется - но случайно корпус пробить невозможно, а в случае попаданий микрометеоритов происходит нарушение поверхностного композитного слоя, при котором герметическая металлическая капсула сохраняет цельность...
Мы видим, как в одной конструкции сочетаются два качества материала. Способность к упругой и пластической деформации аллюминиевого сплава, и жесткость композита, обеспечивающего дополнительную прочность при локальных воздействиях, что в комплексе обеспечивает герметичность. Дополнительная же теплоизолирующая функция сохраняет вполне комфортный микроклимат в аппарате как в холоде космоса, так и на этапе спуска в атмосфере. Обитаемый отсек корабля Союз выполнен из магниевого сплава, и вместо композитной "брони" покрыт вакуумной теплоизоляцией на тканевой основе. Тканевая изоляция также покрывает и спускаемый аппарат, но на приведенной схеме видно, что толщина обшивки обитаемого отсека существенно меньше толщины обшивки спускаемого аппарата:
Все просто. Если в обитаемом отсеке возникнет дырка - можно будет укрыться в спускаче, но если дырка возникнет в спускаче - укрыться будет уже негде... Мы видим в данном случае комплексное решение, включающее в себя как конструкционное, так и материаловедческое решение. Более прочный и легкий магниевый сплав в обитаемом отсеке, более безопасный алюминиевый - в спускаемом аппарате, с дополнительным усилением (оно же теплоизоляция) композитным материалом. Избыточная прочность и защищенность спускаемого аппарата, требующаяся для гарантированного возвращения на Землю экипажа, компенсируется легковесностью обитаемого отсека. Благодаря такому сложному комплексному решению корабли Союз могут многие месяцы находиться в космическом пространстве, будучи пристыкованными к станции, и полностью сохранять свои эксплуатационные качества. Более того, в одном из проектов развития МКС был вариант, согласно которому к станции должны были быть постоянно пристыкованы несколько Союзов на случай необходимости экстренной эвакуации космонавтов. Было это во времена Шаттлов, когда численность космонавтов на станции могла превышать число посадочных мест в прилетевших с экспедициями Союзов, но со временем, с концом эксплуатации челноков, необходимость в подобном решении отпала. Между прочим, если бы этот вариант воплотили в реальность, и на МКС были "запасные посадочные места", то теоретически, экипаж Колумбии можно было спасти, эвакуировав его на МКС и отправив на Землю на Союзах... Допустим, мы не хотим изобретать технологию сверхплотной намотки основы для композитного покрытия спускаемого аппарата. И решаем ограничиться только металлом. Что может произойти? 23 февраля 1997 года на станции Мир произошел пожар. Станцию удалось спасти. 25 июня 1997 года при отработке ручной стыковки произошло столкновение с кораблем Прогресс, повлекшее разгерметизациеу модуля "Заря", пристыкованного к станции Мир. После отсоединения модуля на станции была обнаружена утечка воздуха, место которой так и не смогли обнаружить. Эксплуатация станции с дополнительным фактором риска (утечка воздуха) была признана нерациональной. Обшивка станции Мир представляла из себя герметичную металлическую оболочку, без композитного усиления, с вакуумной тканевой теплоизоляцией. Проблема материаловедческого решения в космонавтике - это достаточно серьезно. Каждый грамм веса, выведенный на орбиту - стоит сумасшедших денег. Каждый грамм, выведенный на орбиту - это много денег. Поэтому чем легче конструкция, чем больше реально полезной нагрузки - оборудования, материалов - можно вывести, тем лучше. Конструкцию космических аппаратов облегчают по максимуму. В случае корабля Союз обитаемый отсек изготовили из нескольких миллиметров легкого, но прочного магниевого сплава. Между нами - очень дорогого, и весь отсек сгорает в атмосфере... А если так не поступить - тогда в космос ничего полезного не вывести, понимаете? Шутка дня заключается в том, что рассмотренный нами Союз - это одноразовый корабль. Еще ни один человек в мире даже не задумался о том, чтобы хотя бы раз спускаемый аппарат Союза, который возвращается на Землю - запустить в космос во второй раз. В процессе полета на конструкцию корабля действуют различные экстремальные факторы. Давление. Вибрации. Температурные перепады. Радиация. Под действием этих факторов конструкция испытывает различного рода деформации, изменения физических и химических свойств материалов, и соответственно, меняются ее конструктивные свойства. Она уже не так хорошо сохраняет целостность, например. Спускаемый аппарат Союза при выводе в космос и нахождении в космосе не испытывает экстремального нагрева - и в этих условиях гарантируется доставка космонавтов домой. Как поведет спускач при попытке повторного запуска - неизвестно, и данное конструктивное и материаловедческое решение не дает гарантированного ответа на этот вопрос. С точки зрения даже такой базовой вещи, как материаловедение, конструкция многоразового космического аппарата, в особенности обитаемого, должен очень сильно отличаться от конструкции одноразового, вы меня понимаете? Это должны быть очень тщательно отобранные материалы, очень точные и совершенные технологии обработки, очень рациональная и надежная конструкция - все это делает многоразовый корабль гораздо дороже одноразового. Даже несмотря на сгорающий в атмосфере отсек из дорогого магниевого сплава одноразового корабля - многоразовый все равно намного дороже, и в части материалов тоже. Почему мы начали разговор с истории Аполлона-1? При подготовке лунной программы американцами была принята, как более простая, схема внутренней атмосферы на основе одногазовой смеси из чистого кислорода при атмосферном давлении. С этой схемой и проходили на Земле тренировки. 27 января 1967 года при проведении рутинной тренировки в Космическом центре имени Кеннеди на остров Мерритт, Флорида, США, экипажем в составе Гриссома, Уайта и Чаффи, из-за плохого контакта (точно никто не знает, это версия) под сиденьем одного из астронавтов проскочила искра. В атмосфере из чистого кислорода многие негорючие в обычных условиях материалы воспламеняются. Кабина вспыхнула. Находящиеся снаружи - всего в метрах - люди ничем не смогли помочь. Расследование обратило внимание на то, что при эксплуатации кабины с данной атмосферой повторение пожара не просто возможно - оно гарантированно и неминуемо, потому что выбранные конструкционные материалы горят в чистом кислороде. Кабина была полностью перепроектирована, материалы, находящиеся в гермообъеме, заменены на более безопасные, а давление кислорода снижено с атмосферного до 300 мм. ртутного столба. Это называется космическое материаловедение, ребята, и это первое, что нужно иметь в виду...
Сегодня сравним американский "Спейс Шаттл", советский "Буран", и "Фалькон-9 с кораблем Драгон".
Поехали
Немного о многоразовой космонавтике - 2
(сравним "Спейс Шаттл" и "Буран")
Немного находился в затруднении, куда дальше пойти в изложении. Вообще была такая мысль поступить хитро, подержать интригу, зайти с разных сторон... Но потом подумал, что читатель не выдержит. Читатель, из тех, кто читает про Маска, у нас привередливый. Ему нужны хорошие новости, причем быстрые, которые он будет в состоянии усвоить, и яркие. Ну, пишу я популярно, так что усваиваемость будет, а про хорошесть - это как повезет. И да.
Яркое я вам гарантирую.
В прошлой части мы с вами познакомились с незаметной для любителей космонавтики, но такой важной областью, как космическое материаловедение. Мы рассмотрели конструкцию КК Союз, и выяснили, что несмотря на кажущуюся простоту и малые размеры - конструкция эта сложная, материалы при изготовлении применяются уникальные, и вот эта вот комбинация уникальных материалов и сильных (в техническом смысле) решений - она и обуславливает высочайшую надежность Союза, которую отметили даже американские астронавты.
У нас возникает вопрос. Если при изготовлении одноразового корабля приходится идти на такие затраты, искать такие решения, и так их воплощать - то что же с многоразовиками? Ребята, с многоразовыми кораблями все гораздо гораздо круче. Композитная броня спускача Союза один раз выходит в космос, испытывая воздействие вакуума, и один раз подвергается экстремальному нагреву на участке торможения в атмосфере. Все, на этом ее жизнь в составе технической системы заканчивается. Больше эта броня в космос не полетит. А многоразовый корабль должен в космос летать раз за разом, чтобы окупить себя - десятки раз, понимаете?
Совокупность используемых решений и применяемых материалов для многоразовой космонавтики, в особенности для космонавтики пилотируемой - это невероятно сложная и интересная область.
Вполне возможно, что какой-нибудь очкарик в замызганном халате, занимающийся всю жизнь одним и тем же - разрушением образцов при нагреве - является истинным героем битвы, от результатов которой зависит, полетит ли кто-нибудь на Марс, или нет. И мало того, что он герой - он это понимает, и ему не просто интересно, он еще и пафос своеобразный чувствует, у него эмоции... Много кто может залезть в кабину и крикнуть "поехали", но если наш очкарик не найдет образец, каковой образец выдержит условия полета, и не убьет космонавта по дороге - никакой кабины вообще не будет, вам ясно?
Отлично. Я надеюсь, вы поняли, насколько важной, и даже определяющей, для создания многоразовых космических систем является такая наука, как материаловедение...
Сегодня мы с вами будем говорить о единственном эксплуатировавшемся пока что многоразовом пилотируемом корабле - Спейс Шаттле.
Существует расхожее дебильное мнение, что Спейс Шаттл и советский Буран - "близнецы братья". Но это не так, и сейчас мы вам это покажем. Дело в том, что космический корабль - это такая штукенция, которая выводится в космос ракетой-носителем. То есть когда оно стоит на старте:
это не корабль. Это две разные технические системы. Это ракета-носитель, одна система, и космический корабль - вторая система. Вот посмотрите, как они сочетаются в случае Союза:
Вот слева - это ракета-носитель. А второй и третий справа, такой серенький таракашка - это космический корабль "Союз". А самый крайний справа - это спускаемый аппарат, герой нашей предыдущей части. То есть разницу между ракетой и кораблем все уяснили?
Советский челнок Буран делался по той же самой схеме.
Он был всего лишь нагрузкой для ракеты-носителя Энергия.
Вот на данной фотографии к РН Энергия пристыкован уже не Буран - а совершенно другой аппарат, другая нагрузка. Будучи самостоятельной ракетой, Энергия могла вывести в космос что угодно, а могла - и космический корабль Буран.
Таким образом, по схеме применения, по комплексу решений в области баллистики полета - Буран отдельно от Энергии существует, и сам он, без Энергии, хоть тресни - в космос не подниматся ну никак.
Американский Спейс Шаттл устроен иначе. На самом деле те люди, которые считают Шаттл космическим кораблем, несколько ошибаются. Потому что Спейс Шаттл - он и ракета-носитель тоже.
Вот твердотопливные ускорители, вот бак. Отсоединяем Шаттл. Куда полетит эта конструкция? Она никуда не полетит. На базе твердотопливного ускорителя Шаттла в США попытались сделать ракету-носитель по программе Констеллейшн - и после запуска отказались, с воплями "чур меня, чур" и многократным крестным знамением закрыли проект и стараются не сильно вспоминать. А бак - он и есть бак, канистра, понимаете? Просто лететь далеко - вот и канистра такая. Здоровенная.
Буран не содержит внутри необходимых средств навигации, управления, контроля состояния ракеты-носителя, у Шаттла вся эта машинерия есть. Три двигателя Шаттла - это настоящие двигатели, которые его в космос выводят, а не только в орбитальных маневрах участвуют. На самом деле это двигатели ракеты-носителя, а не двигатели космического корабля.
Буран и Шаттл - принципиально разные системы, хотя и выглядят визуально похожими...
Мдям.
Так вот. Спейс Шаттл - это и есть ракета. Твердотопливные ускорители - это условно половина первой ступени. А вторая половина первой ступени и вся вторая ступень - это Шаттл с пристыкованным баком. Когда топливо в баке заканчивается, он отсоединяется, и Шаттл по инерции летит вверх. В апогее траектории двигатели Шаттла включаются еще раз - это можно считать третьей ступенью - доводя его скорость до орбитальной.
Шаттл не просто корабль - это еще и ракета.
В отличие от Союза, Шаттл для успешного приземления нуждается в усилиях экипажа. В Союзе, после выдачи тормозного импульса и отделения обитаемого и агрегатного отсека, экипаж просто сидит и ждет. В норме экипаж Союза ждет до тех пор, пока люк не откроют спасатели. Самостоятельные действия экипажа Союза на этапе спуска практически исключены - это ЧП. Шаттл садится по-самолетному, и автопилота у него нет. Если пилот Шаттла не сумеет приземлиться, а управлять семидесятитонной махиной, у которой нет двигателя - то еще удовольствие - то корабль разобьется. Когда на гражданском лайнере отказывают двигатели - это ЧП, причем смертельно опасное. Астронавты Спейс Шаттл выполняют этот смертельно опасный трюк ("мама, смотри, я без рук!") в каждом полете.
За 30 лет эксплуатации корабли Спейс Шаттл совершили 135 полетов. Все полеты были пилотируемыми. В конце каждого полета команда исполняла смертельный номер "мама смотри я без рук!". Вывод - несмотря на спорные решения касательно конечного участка полета, система Спейс Шаттл показала свою высокую эксплуатационную надежность. Замечательная статистика запусков и история эксплуатации.
Хороший корабль, понимаете? Хороший корабль и хорошая ракета.
Было потеряно только два Шаттла. Челленджер и Колумбия.
Почему?
28 января 1986 года во время старта шаттла Челленджер произошел прогар стыка сопла и топливной камеры твердотопливного ускорителя. Струя пламени ударила в бак, прожгла его, и произошел взрыв. Погибли семь человек.
Почему произошло прогорание твердотопливного ускорителя?
Старт Челленджера происходил в условиях холодной погоды с ветровой нагрузкой, превышающей допустимую. Потому старт переносили, при этом шаттл оставался на стартовом столе. Конструкция шаттла испытала сильное охлаждение. В полете из-за сдвига ветра, сбившего корабль с курса, система управления выдала корректирующее воздействие, и шаттл резко изменил курс. При смене курса произошло взаимное смещение сопла и топливной камеры твердотопливного ускорителя. Нужно понимать, что такое смещение было нормальным, оно было конструктивно предусмотренным, стык сопла и топливной камеры был изначально ограниченно подвижным, и чтобы пламя из ускорителя не пробивалось наружу между топливной камерой и соплом, была установлена специальная резиновая прокладка. За то время, что корабль стоял на пусковой, из-за охлаждения всей конструкции по причине холодной погоды резиновая прокладка переохладилась и потеряла пластичность. При смещении сопла, явившемся следствием резкого маневра, образовалась щель, в котороую проникли газы, ударив в топливный бак.
Причиной катастрофы шаттла Челленджер явилось то, что материал прокладки не соответствовал эксплуатационным требованиям в реально сложившихся условиях полета.
Причина взрыва Челленджера носит чисто материаловедческую природу, ребята.
Почему погиб шаттл Колумбия?
Система Спейс Шаттл работает на криогенном топливе. Комбинации жидкий водород - жидкий кислород. Поддержание водорода и кислорода в жидком состоянии требует глубокого охлаждения, и будучи жидкими, водород и кислород при первой же возможности очень любят нагреваться и испаряться. Для того, чтобы замедлить процесс испарения топлива в баке Шаттла, он покрывался специальной теплоизолирующей пеной. Ну, чем-то вроде монтажной пены. Образовывалась "шуба", которая препятствовала прогреву бака солнцем и окружающим воздухом.
Старты происходили с мыса Канаверал, штат Флорида. Мало того, что это юга, так еще и морское побережье. Воздух перенасыщен влагой. Влага, диффундируя в толщу пены, соприкасалась с баком и конденсировалась, учитывая температуру топлива - в твердую фазу, в лед. Таким образом, при нахождении шаттла на стартовом столе в заправленном состоянии слой термоизоляции бака медленно, но верно обрастал ледяной коркой. Во время старта из-за вибраций эта ледяная корка осыпалась. Об этой проблеме знали задолго до последнего полета Колумбии.
16 января 2003 года во время старта от бака отделился особенно крупный кусок обледеневшей пены, или армированного пеной льда - это с какой стороны посмотреть. Когда сосулька падает с крыши дома - она может убить прохожего. В данном случае особо крупный кусок льда ударил по крылу челнока, убив его. Во время спуска с орбиты 1 февраля 2003 года поврежденная на старте ударом льда теплозащита крыла Колумбии прогорела, корабль закрутило, и он разрушился.
Причиной катастрофы шаттла Колумбия явилось то, что материал теплозащитного покрытия топливного бака челнока не препятствовал проникновению атмосферной влаги к баку и образованию ледяной корки, формирующей куски плотного монолитного льда.
Причина гибели шаттла Колумбия носит исключительно материаловедческую природу, ребята.
Ксомонавтика США потеряла наибольшее в мире количество людей в инцидентах, связанных с эксплуатацией космической техники. Аполлон-1, Челленджер и Колумбия - погибло в общей сложности семнадцать (!) человек. Это абсолютный рекорд.
Все погибшие при эксплуатации космической техники астронавты США погибли из-за неправильного подбора конструкционных материалов, не соответствующих требованиям реальных условий эксплуатации.
Ярко?
Еще раз повторяю - многоразовая пилотируемая космонавтика начинается с материаловедения.
Давайте посмотрим, как дела обстоят сейчас. Сейчас в космос летают китайцы на своих кораблях, и все остальные - на старых добрых Союзах. И вот-вот США обещают свои пилотируемые корабли, все до одного - многоразовые.
Первым в очереди стоит старина Маск со своей ракетой Фалькон-9 и кораблем Драгон.
Корабль Драгон является многоразовым кораблем капсульного типа. Грубо говоря - он похож на спускач Союза, только многоразовый. В беспилотном варианте Драгон уже неоднократно летал к МКС. Так что, американцы сделали выводы, извлекли уроки и готовы к возвращению в космос? Ага, щаззз, держи карман шире...
Ракета-носитель Фалькон-9 использует переохлажденный кислород...
В ракетной технике после катастрофы, в которой погиб маршал Неделин, есть одно неписанное правило. Все операции должны выполняться на безопасной технике. Если работаем с электроникой - ракета должна быть обесточена и без топлива, если работаем с топливом - опять же должна быть обесточена, и так далее. Перечень операций предстартовой подготовки весьма сложен, и на каждом этапе должны быть исключены любые нештатные ситуации. Потому что иначе будет так:
Кстати на фото - как раз Фалькон-9...
Если мы готовим транспортный корабль, то у нас все выглядит примерно следующим образом. В монтажно-испытательном корпусе мы монтируем корабль на ракету. Корабль уже загружен и заправлен, проверен, ракета пустая. Потом мы все это чудо сумрачного гения выкатываем на пусковую, и там заправляем. Как только заправка закончена, мы вводим бортовые системы, тестируем - и можно лететь.
С пилотируемыми полетами все сильно иначе.
При пилотируемых полетах экипаж садится в уже заправленную и оттестированную ракету. Посадка экипажа в космический корабль - это отдельная песня. Это в фантастических фильмах космонавт плюхается в кресло и жмет кнопку, а на самом деле все сильно не так. Космонавтов на пути к кораблю сопровождает целая делегация. Космонавтам помогают сесть, тщательно проверяя, чтобы нигде ничего лишнего не было, их пристегивают, убеждаются, что им нормально и удобно ("штатно"). Потому что будут перегрузки, и какая-нибудь фляга или блокнот под жопой приведет к травме, сильно перетянутый ремень вызовет отек, неправильная позиция в кресле (хотя как она может быть неправильной?) может привести к повреждению позвоночника. Космонавт не просто потеряет работоспособность - он и погибнуть может...
После посадки в корабль космонавты проводят на старте долгое время - иногда часы. Просто сидят и ничего не делают. Это необходимо. Космонавт должен присидеться, психологически настроиться, обвыкнуться, войти в рабочее состояние. Потому что при старте на него свалятся перегрузки, вибрации, шум, и он окажется в ситуации, когда нужно будет принимать быстрые, точные и безошибочные решения. Именно потому длительное нахождение космонавта в корабле на пусковой - обязательно с точки зрения безопасности полета в целом.
Космонавты - самые терпеливые люди на Земле. Я смотрел трансляцию запуска одного из Союзов. В центре сидит командир, справа и слева от него - пилот и пассажир. Старт, ракета летит в космос, тряска, перегрузка, тот который слева, в руке держит бумажки какие-то. Читает...
Ну, в метро тоже грохот стоит, когда вы на работу едете, верно?
Так вот. Чтобы ракета могла использоваться в пилотируемой космонавтике, она должна обладать одним качеством. Будучи заправленной, она должна иметь свойство находиться на стартовой позиции столько времени, сколько нужно космонавту для предполетной подготовки в кабине корабля.
Илон Маск использует переохлажденный кислород...
Понимаете, ребята, жидкости разные бывают. Вода - жидкость несжимаемая, и во всем диапазоне температур, если она находится в жидкой фазе - ее объем одинаковый. Вы в ведро налили колодезной холодной, на огонь поставили - и сколько не грей, пока не закипит - ее будет столько же. А после того, как закипит - станет уменьшаться. Жидкий кислород применяется в космонавтике при температурах, когда его естественный нагрев приводит к испарению. Переходя в газообразное состояние, кислород через дренажный клапан отводится от ракеты на безопасное состояние. Ракета может безопасно стоять на пусковой, пока не выкипит весь кислород - и даже дольше.
Но если кислород охладить чуть сильнее - он уменьшается в объеме. Сильно охлажденный - сильно уменьшается. Для переохлажденного кислорода бак можно сделать поменьше, ракету полегче, чем и воспользовался Илон Маск, чтобы повысить характеристики Фалькона-9. Давайте посмотрим, что будет, если использовать Фалькон в пилотируемом полете.
Ракету заправили.В корабль садится экипаж. В это время кислород начинает медленно нагреваться. Обычный кислород в таких обстоятельствах булькает, в виде газа через клапан дренажной системы улетает. Но у нас переохлажденный кислород, понимаете? Он не испаряется, как нормальный.
Он увеличивается в объеме.
Все больший и больший объем занимает жидкий кислород в баке, все меньше и меньше остается места над ним. Если избыток жидкого кислорода не отвести - либо бак лопнет, либо дренажный клапан сорвет. А отводить жидкий кислород из бака, когда люди в корабле - нельзя, судьба маршала Неделина тому порукой.
Время, в течении которого заправленная Фалькон-9 стоит в готовности к нормальному старту, меньше часа.
Ребята, а что, если у нас ЧП? Если вдруг выяснилось, что один из космонавтов заболел? Если у него сердце прихватило (космос очень эмоциональная область деятельности)? Надо менять экипаж. Надо открыть корабль, высадить старый экипаж, посадить дублирующий - и пусть обвыкаются по новой, да?
Даже замена экипажа на дублирующий у Маска невозможна. Даже нормальная спокойная высадка экипажа в случае отмены старта у Маска невозможна. Потому что за то время, пока экипаж будет спокойно выбираться из корабля - либо бак лопнет, либо дренажный клапан сорвет, либо надо начинать слив топлива - а любые операции с топливом на ракете в присутствии людей недопустимы по соображениям безопасности!
Ребята, я отношусь к Маску без симпатий. Врать не буду. Но когда я говорю о переохлажденном кислороде в контексте временных требований операций посадки экипажа в корабль - я говорю с точки зрения свойств переохлажденного кислорода как материала. Материал не соответствует предъявляемым требованиям, понимаете?
Если Маск сделает версию Фалькона с увеличенным объемом бака окислителя, чтобы отказаться от переохлажденного кислорода - никаких вопросов. Но пока бак окислителя будет тикающей часовой бомбой под экипажем пилотируемого корабля Драгон - мы будем видеть предпосылки к тому же, что уже видели в случае Аполлона-1, Челленджера и Колумбии.
Искра могла не проскочить, температура воздуха могла быть повыше, а кусок льда - поменьше, верно?
Маск в четвертый раз наступает на те же грабли. Три предыдущих окончились смертельным исходом. Пока что американская космонавтика держит абсолютный мировой рекорд по погибшим космонавтам, и все без исключения смертельные случаи связаны с пренебрежением к свойствам применяемых материалов...
Сегодня выпуск про спускаемые аппараты, и извиняюсь, про туалет.
Поехали
Немного о многоразовой космонавтике - 3
(про спускаемые аппараты)
Сегодня я не буду пугать вас страшилками. Тем более - страшилками реальными имевшими место со смертельным исходом. Сегодня мы будем повышать уровень грамотности, ибо даже среди людей с высшим образованием невежество дремучее вижу я... Мы будем говорить о базовых понятиях, имеющих отношение к многоразовым космическим системам.
Потому что без этого нам дальше не продвинуться.
Базовые понятия, которые нам потребуются, звучат следующим образом. Безаварийный старт. Успешный старт. Возвращаемость. Повторное использование. Многоразовость.
Ну что, поехали?
Первое. Безаварийный старт. Что такое аварийный старт - всем понятно. Большой бабах на старте, все вокруг красиво горит, и возможно, кое-что даже красиво плавится. Пламя, дым, все бегают, весело... А вот вам вопрос. Если большой бабах не случился, а ракета все равно отработала с ошибкой - это как, аварийный старт или нет?
4 апреля 1968 года при проведении испытательного беспилотного полета корабля Аполлон-6 наблюдались неоднократные проблемы с двигателями. Результаты повторных включений были неудовлетворительны, в результате чего корабль не выполнил полетной программы, однако несмотря на вход в атмосферу со скоростью, превышавшей рассчетную для данного полета, успешно приземлился. Вытирая пот дрожащими руками, смена в центре управления выматерилась и со словами "ну и хрен с ним, хорошо, хоть не взорвалось", разошлась по домам отпаиваться крепкими спиртными напитками. Результаты полета были признаны неуспешными.
Не каждый запуск ракеты, прошедший без громкой катастрофы, является успешным. Иногда (на самом деле достаточно часто) случаются отклонения от полетного задания, ставящие под сомнение выполнение полетной программы. Невключение двигателей, неправильная ориентация, неразделение компонент системы. Большим напряжением сил удается все же привести параметры полета к желаемым, либо нет. Такой полет нельзя считать успешным. Не произошло катастрофы - и ладно. Но успех достигнут не был, понимаете? Такой полет можно считать безаварийным, и только.
Если совокупность происшествий не привела к катастрофе - будем считать полет безаварийным, какие бы происшествия не имели место, хорошо?
Успешным считается безаварийный полет, в котором было реализовано (и не волнует, как) полетное задание. Полет Аполлона-13 нельзя назвать успешным - астронавты не побывали на Луне, и вообще, спаслись только чудом и благодаря чудовищной по объему работе наземной команды. И при старте опять были проблемы с двигателями носителя, и агрегатный отсек Аполлона взорвался - но люди вернулись, значит, катастрофы не было. Недовыведение спутника на орбиту, при котором спутник все же, путем "дотягивания" на своих двигателях, до нее добирается - успешный вывод.
Для осуществления многоразового полета нам необходимо, чтобы полет был не только безаварийным, но и успешным. Почему? Потому что неуспех многоразового полета означает, в большинстве случаев, потерю или повреждение многоразового корабля. То есть - безаварийность, не сопровождаемая успешностью, в многоразовой космонавтике является недопустимой.
Давайте посмотрим на Спейс Шаттл. Максимальная масса выводимого груза - 24 тонны. Максимальная масса возвращаемого - 14 тонн. Это значит, что если Шаттл при выведении не сможет выйти на нужную орбиту с грузом более 14 тонн, он должен будет перед возвращением избавиться от груза, "скинуть" его. Иначе он уйдет к Земле с перегрузом, не сможет нормально выполнить маневр спуска и погибнет.
На Шаттле груз помещается во внешнем отсеке, и его можно просто отстегнуть и выбросить. Но на кораблях типа Драгон, Федерация, Орион - груз может быть полностью расположен внутри обитаемого герметичного пространства, и пустотных скафандров у экипажа нет. Лишний груз скинуть нельзя, понимаете?
Почему масса выводимого груза больше, чем масса возвращаемого, и это принципиально для многоразовых систем? Понимаете, вообще говоря, космические корабли для того и строят, чтобы доставить что-то на орбиту. Не пустыми чтобы они туда слетали, а чтобы что-то доставили. Груз привезли. И чем больше груза может на орбиту привезти корабль - тем лучше. Энергетика подъема на орбиту обеспечивается ракетой-носителем, двигатели там мощные, топлива много, и по уму корабли всегда грузят по максимуму. Когда корабль возвращается на Землю, его энергетика определяется площадью теплового щита, парашюта или крыльев. Энергетика, которая находится в распоряжении спускаемого многоразового модуля - она в пересчете на килограмм массы намного меньше, и потому возвращать с орбиты всегда удается меньше, чем доставлять туда.
Таким образом, на многоразовых кораблях критически важно достигать таких условий, при которых корабль оказывается на штатной орбите, либо обеспечить возможность приведения его к посадочной конфигурации перед спуском на Землю.
Мораль конструкторам многоразовых аппаратов - ребята, подумайте о штатной возможности разгерметизации аппарата с целью разгрузки в варианте "все шмотки за борт", на всякий случай. Я понимаю, что это крайне маловероятно и так далее - но взрыв агрегатного отсека при выполнении штатной операции обслуживания баков на Аполлоне-13 тоже как бы не планировался изначально. Скафандры для экипажа, резерв воздуха, отсутствие чувствительных к вакууму элементов в кабине...
Еще раз. Если наша ракетно-космическая система не может отработать свой участок успешно, если многоразовый корабль оказывается на неправильной орбите, и не может "дотянуть" - при полной загрузке он может попасть в потенциально катастрофическую ситуацию. Потому успешность выведения критична для нормальной эксплуатации многоразовых систем.
Следующий момент - возвращаемость. Под возвращаемостью мы понимаем возвращение части космической системы на Землю, как штатный этап ее функционарования. Нет, ну понятно, что большая часть спутников рано или поздно на Землю вернется, да? Ну тупо упадет. Но нас интересует штатное, прогнозируемое и управляемое возвращение. Вот автоматическая станция Луна-16.
Вот этот шарик, что наверху - он на Землю вернулся штатно и управляемо, с лунным грунтом.
Чтобы многоразовый корабль был реально многоразовым - он должен возвращаться. Если он не вернется - не имеет значения, сколько там крыльев пришпандерено, логично?
Здесь у нас с вами сразу возникает интересная коллизия чисто бытового плана. Считается, что возвращение груза на Землю достигается исключительно многоразовыми системами. Это не так. Вот главный аргумент апологетов гения Маска - Драгон возвращает на Землю груз с МКС, а советские корабли Союз и Прогресс этого не могут. Потому Драгон лучше.
Расслабьтесь, Драгон лучше не поэтому...
В Советском Союзе в военных целях использовались аппараты фоторазведки серии "Зенит". Все как один имели спускаемую капсулу, возвращающую на Землю спецаппаратуру и отснятые материалы. В этом нет ничего удивительного. Однако в серии спутников серии Космос также осуществляли полеты беспилотные версии корабля "Союз". Каковой корабль, как мы знаем - на нем космонавты летают - имеет спускаемый аппарат и оборудование для стыковки с орбитальной станцией. Корабли Космос-186 и Космос-188, являвшиеся космическими кораблями Союз в беспилотном варианте, проводили автоматическую стыковку, после чего Космос-186 приземлимлся. Аппарат Космос-656 уже стыковался со станциец Салют-3. Космос-1001, являвшийся прототипом Союз-Т, совершил посадку. Таким образом, в СССР в рамках программы кораблей Союз были и летали беспилотные версии корабля, которые могли стыковаться с орбитальной станцией. В случае, если бы проводившиеся на станции работы требовали возврата на Землю материальных результатов исследований, выходящих за рамки весовых возможностей штатных пилотируемых кораблей Союз, имелась техническая возможность использования беспилотных кораблей Союз в качестве транспортно-возвратных.
Потому что при отсутствии многоразовости у нас все же есть возвращаемость.
Иными словами, в возможности возвращать груз с орбиты для космической программы СССР, например, не было ничего нового. Просто сперва это было ненужно, либо было достаточно возможностей штатных Союзов, а потом приперлись американцы со своим Шаттлом и опошлили всю картину. Но если Родина прикажет - из бездонных закромов суровыми мужиками будет достат беспилотный Союз, и какая-нибудь винтажная хрень с МКС отправится на Землю без Шаттла или Драгона, на радость и удивление международному сообществу...
Еще раз повторяю - для возвращения груза с орбиты, в частности с МКС, не нужны многоразовые системы - достаточно возвращаемых, и такие системы в СССР были, так что ничего принципиально нового корабли класса Драгон в космонавтику не принесли...
Теперь о многоразовости.
Многоразовый корабль - он изначально должен летать в космос много раз. То есть, он должен иметь успешные запуски и возвращения много раз. Не один раз. Не два. А столько, сколько было заложено конструктором. Это должно быть прогнозируемо, штатно и управляемо. Если хотя бы раз многоразовый корабль не взлетит или не вернется - он не реализует свои технические возможности, не оправдает средств и усилий, потраченных на разработку и постройку. Потому требования к многоразовым кораблям - они особенные.
Является ли каждый возвращаемый корабль (кусок корабля) многоразовым? Нет, и еще раз нет. Пример - спускач Союза. Стеклопластиковая теплозащита при спуске обгорает, и чтобы отправить спускач в космос во второй раз, его надо разобрать, пластиковую часть отодрать, заменить на новую и снова собрать. Если посмотреть на конструкцию спускача Союза, то станет ясно - проще и дешевле сделать новую алюминиевую гермокабину, и пропустить через цикл нормального изготовления, чем возиться со старой. Отсюда мораль. Многоразовый корабль должен возвращать на Землю такое оборудование, изготовление которого существенно дороже его межполетного обслуживания.
Иными словами, делать многоразовый спускач "шоб было" смысла не имеет вообще, нужно делать сразу корабль, который будет возвращать и систему навигации/управления, и систему жизнеобеспечения, и желательно, двигатели, и систему стыковки со станцией... Только в таком случае возврат и межполетное обслуживание с целью нового запуска будут оправданы.
Давайте посмотрим на многоразовый корабль Драгон:
Что мы видим? Мы видим, что на землю возвращается только герметичный отсек. Негерметичный отсек, использующийся для доставки части нагрузки, размещения солнечных батарей и радиаторов системы терморегуляции, на Землю не возвращается. Космический корабль Драгон уникален тем, что является первым капсульным кораблем, возможности по спуску которого реализованы для спасения всего возможного мало-мальски важного оборудования, включая двигательную установку.
Аналогичная схема планируется и для Драгон-2. В корабле "Федерация" планируется более косервативная компоновка. Предусмотрен отделяемый двигательный отсек с баками и двигателями орбитального маневрирования, который на Землю не возвращается.
Что лучше, возвращать все, как это реализовано в Драконе, или часть оборудования все же не возвращать, как это сделано в Федерации и Орионе?
Теоретически, как в Драгоне - это круче всех, даже круче, чем сваренные яйца. Но мы же знаем - в космонавтике в лоб только шишки набиваются...
Данные какие собрал по Википедии, не обессудьте.
Начнем с начала. Орион - самый тяжелый, срок его автономного пилотируемого полета с экипажем - до 21 дня. Данных по грузу нет, но учитывая склонность НАСА к гигантизму, и энтузиазм Локхид-Мартина, который не ищет легких путей, можно предположить, что груза он берет все же больше Драгона и Федерации. Полет продолжительностью 21 день достаточен для достижения Луны, облета и возвращения домой без дополнительного обитаемого модуля с системой жизнеобеспечения. Драгон и Федерация примерно одинаковы по массе, но у Драгона больше грузоподъемность.
Время автономного полета с экипажем Драгона - 7 дней, Федерации - 30. Это значит, что без дополнительного обитаемого отсека с системой жизнеобеспечения до Луны Дракон не долетит, по крайней мере резервов по времени у него нет. 7 дней - это прилетел, чихнул второпях и улетел назад, скрестив пальцы, чтоб чего не случилось по дороге. Орион имеет большой резерв по времени, которого хватит на проведение самостоятельной программы, например орбитальной съемки лунной поверхности. Запас времени по обитаемости Федерации позволяет (23 дня у Луны против 14 орионовских) очень сильно не торопиться. Збацать шашлычок, поиграть на балалайке, подразнить медведя, сделать селфи с медведем, набить ему морду, похмелиться, проспаться и объясниться с ЦУП на тему долгого отсутствия связи...
Федерация является единственным кораблем, оснащенным санузлом. Это означает, что космонавты Федерации будут нормально ходить в сортир, в то время как астронавтам придется какать в памперс. Или иметь пристыкованный обитаемый отсек с удобствами. Вот так - цивилизация, а удобства во дворе...
Время ожидания - это время, в течении которого корабль, будучи пристыкован к орбитальной станции (обитаемому отсеку) сохраняет свои рабочие характеристики. Драгоновские 730 дней (два года) - это очень большой срок, особенно если у вас нет сортира и вы какаете в памперс. Учитывая физиологические ограничения пребывания человека в невесомости, вряд ли корабль столько проведет в космосе, даже будучи пристыкован к МКС. Скорее всего вместе со сменой экипажа он уйдет к Земле намного раньше. В случае марсианской миссии Драгон может провисеть, будучи пристыкован к марсианскому кораблю, дорогу туда, время там и дорогу назад. Но вот вопрос. Какой смысл тащить с Земли к Марсу и потом от Марса до Земли 14 тонн, которые никому на Марсе нафиг не нужны?
Таким образом, время ожидания для Драгона является явно избыточным.
С точки зрения как полета к МКС, так и полета к окололунной станции (или полета с обитаемым модулем, не задействующим резервы корабля) 210 суток Ориона и 365 суток Федерации абсолютно достаточны, а по физиологическим ограничениям полета человека в космос - абсолютно функционально достаточны, учитывая более высокий уровень радиации за поясом Ван-Аллена.
Двигатели. Драгон имеет двигатели внутри корабля, Орион и Федерация - отдельно. Это значит, что Драгон либо ограничен в энергетике полета своими ресурсами, либо вынужден стыковаться с отдельным двигательным отсеком. Орион и Федерация изначально стыкуются с отдельным двигательным отсеком, который может быть заточен под конкретную миссию, что не ограничивает их возможности по энергетике полета. В случае работы с отдельным двигательным отсеком Драгон вынужден таскать на себе штатные двигатели, то есть лишний в полете груз.
Федерация и Орион имеют систему спасения тянущего типа, как в Союзах, в то время, как система спасения Драгона реализуется его собственной двигательной установкой. Это означает, что при полетах с пристыкованными объектами все должны использовать отработанную американцами в программе Аполлон схему сборки выведеных носителем комплексов:
При этом для полета к Луне, в силу ограничений обитаемости, только Федерация может работать с необитаемыми грузами - Ориону и Драгону нужен хотя бы минимальный туалет, иначе это будет не космос, а парад засранцев...
Отметим, что в силу изначальной отдельности двигательного отсека Федерация и Орион являются изначально адаптируемыми под конкретные миссии кораблями. Например, сейчас в России разрабатываются спиново-детонационные двигатели. Дойдя до эксплуатационной готовности, такие двигатели могут быть установлены на Федерацию без переделок последней, увеличив ее энергетические возможности, что как бы очень хорошо. Поскольку двигательная установка Драгона изготовлена возвращаемой с кораблем, модификация двигателей потребует переделки корабля. Кроме того, поскольку Орион и Федерация имеют отдельные двигательные отсеки, они могут быть использованы, путем доработки этих отсеков, для выведения в космос негерметичных нагрузок - например микроспутников - таким же образом, каким это сейчас делает Драгон, во внешнем отсеке.
В полете Аполлона-13 произошел взрыв топливного бака в агрегатном отсеке. При этом, поскольку бак находился вне герметичного объема, экипаж сразу не убился. В Федерации и Орионе применена такая же схема, и в случае аналогичного происшествия космонавтов защитит не только корпус корабля, но и тепловой щит. Большой и толстый. В Драгоне топливные баки располагаются внутри, и от гермообъема отделены тоненькой стенкой. Упаси, как говорится, боже...
Давайте подведем черту.
Драгон - это грузоподъемный транспортник к МКС, с опцией лунных, и (если кому такое в голову взбредет) марсианских миссий в составе более сложных комплексов. Недостаточная обитаемость в автономном полете делает его предполагаемой нишей все же земную орбиту, вне которой он просто болтается за бортом без надобности
Орион - тяжеловес-универсал, который обязательно требует дополнительного оборудования, чтобы раскрыть себя в лунной миссии, на Марс не рассчитан. Но с обитаемым отсеком (в котором обязательно должен быть сортир!) - имеет достаточные резервы, чтобы себя показать с лучшей стороны при освоении Луны. По автономности и массе избыточен для земной орбиты, но возможно, это компенсируется большой грузоподъемностью.
Федерация... Серенький кораблик, который кроме туалета ничем не выделяется, и груза тягает меньше всех... Но!
Начинается строительство лунной станции. Первым делом, чтобы станция не развалилась до конца постройки, на орбиту Луны должен быть выведен энергетический и двигательный отсеки, с системами коррекции орбиты, связи и телеметрии. Сделать это красиво может только один корабль - Федерация. Благодаря высокой обитаемости (и туалету!!!), будучи снабженной соответствующим двигательным отсеком, она стыкуется с необитаемыми модулями лунной станции, везет их на Луну, выводит на нужную орбиту, включает, вводит в работу и успешно возвращается на Землю. Одна. Без дополнительных жилых модулей. Потому что ей не нужно таскать за собой сортир, без которого космонавты не смогут нормально работать, так они устроены...
Без дополнительных модулей, благодаря высокой обитаемости и достаточной автономности, а также многообразию возможных вариантов двигательного отсека, Федерация по концепции своей - универсальный корабль для работ на околоземной и окололунной орбите. А если в качестве дополнительного модуля на ней разместить шлюзовую камеру (напомню - надувной шлюз разместили еще на Востоке-2!), то - универсальная лошадка для проведения любых монтажных работ в космосе на любых околоземных орбитах.
Она везет не так много груза, сколько Орион или Драгон. Но она имеет минимальную массу и размеры при максимальном времени автономной работы и максимальной обитаемости в этот период. Эта машина создавалась не для путешествий - она создавалась для работы. Ей никогда (скорее всего) не увидеть Марса, но и ей же никогда не промахнуться мимо Луны. Потому что как раз там нужен именно такой корабль для проведения работ, пока на окололунной орбите не появилась нормальная полнофункциональная база...
А на МКС да, Драгон привезет больше, и увезет больше, и летать, возможно, будет даже чаще...
Хотя... Ребят, с Драгоном как раз не все так просто получается, вот в чем дело, но об этом - в следующей части...
В прошлой части мы посмотрели на Драгон, Орион и Федерацию, оценили их конструкцию и параметры, и увидели, что это немного разные корабли. Драгон прекрасен для полетов на околоземные станции, Орион - для регулярных полетов на орбиту (куда он, прямо скажем - тяжеловат) подходит, но скорее его ниша - регулярные полеты к Луне. Федерация же представляется неким универсалом, способным в пределах околоземных орбит ходить в дальние автономные миссии и быть основой для проведения работ в открытом космосе, начиная с низких орбит, и заканчивая орбитой Луны и дальше, возможно до крайней точки Лагранжа, в то же время сохраняя нормальные параметры для работы на МКС. Какой вывод можно здесь сделать?
Эти три кораблика превосходно дополняют друг друга.
Да-да, именно так - дополняют. Обладая дублирующимися качествами на низких орбитах, они взаимозаменяемы, что позволяет - в случае происшествий в космосе - одним кораблем спасать экипаж другого, при совместимости стыковойчных узлов совместно эксплуатировать одни и те же орбитальные комплексы, и в то же время - за счет своих сильных сторон предпочтительным образом выполнять отдельные миссии.
С другой стороны, я писал, что с единственным существующим в реале кораблем - Драгоном не все так просто, и сейчас мы этим займемся. Но прежде (ох уж эти мне оголтелые сектанты имени Святого Маска!) я отвечу, чем Драгон лучше остальных кораблей. А у него есть некое уникальное качество, которым он лучше. Ребята, он существует и летает - и одно это делает его лучшим, несмотря на вопросы к остальным параметрам.
Итак, все реверансы сделаны, пора за дело.
В данном конкретном случае мы не можем рассматривать Драгон без еще одного героя - ракеты Фалкон-9. Ибо с одной стороны, корабль без носителя - бесполезная дорогущая ерундень, а с другой - будучи двумя частями одного и того же проекта, Драгон и Фалкон неразрывно связаны, и судьбы их переплетены в единое целое...
Существует легенда, что Фалкон-9 - первая коммерческая многоразовая ракета-носитель, а Драгон - первый коммерческий многоразовый космический корабль. Но легенды потому и легенды, что реальности немного не соответствуют.
Давайте начнем с аналогии. Есть такая порода людей - автолюбители. Это - люди, эксплуатирующие индивидуальный, купленный за свои, автотранспорт. В личных целях. Таких людей много, статистика огромная, и есть некий набор общепринятых мнений, который мы и привлечем в данном случае. Автомобиль индивидуального пользования - просто шикарный пример многоразовой транспортной системы, ибо в нем отражаются все проблемы, которые могут иметь место и в космосе. И даже метеоритная атака, в виде вылетевшей из-под колеса гальки в лобовуху - присутствует.
На территории бывшего великого и могучего есть сугубые поклонники автоимпорта, есть эксплуатанты отечественного, и есть поимевшие опыт и там, и сям. И вот какие выводы, в виде народной мудрости, явились средством накопления опыта данными категориями. Первый - отечественный автомобиль хуже импортного - постоянно что-то надо менять или ремонтировать. Второй - отечественный автомобиль хуже, потому как шумен салоном, богат сквозняками и беден печкой. Третий - лучшие машины японские, но если начинают сыпаться - то сыпется все сразу. Ребята, если вы не поняли - речь идет о ресурсе.
Каждый элемент каждой системы имеет ресурс. Система до тех пор сохраняет свои эксплуатационные качества, пока ресурс компонент достаточен, и не выводит систему за пределы эксплуатационных требований. Чем дольше мы используем систему - тем острее перед нами стоят вопросы ресурса.
Допустим вы купили новую машину. Запорожец. Ушастый.
Всем хороша машинка. Новенькая. Блестит. Дырчит. Едет. Лямпочками моргает. Не дымит. Не машина - мечта! Правда, удачная покупка? Вы ездите неделю. Все замечательно. Ездите вторую. Все завидуют. А вот на третью неделю вы начинаете замечать, что дырчит немного по-другому, и заводиться стала не с пол-оборота... Разрегулировался карбюратор. В момент покупки карбюратор (спасибо заводским специалистам) был отрегулирован идеально. Но со временем - растрясло. Насос подвыработался. Фильтры подзабились. Смесь пошла обедненная. А потом - сцепление начало плохо хватать. А потом - уплотнители на дверях "сели"...
Реальная оценка ресурса возможна только в длительной эксплуатации, понимаете? Одна поездка в автосалоне ничего о том, как себя поведет машина в длительной эксплуатации, не скажет. Потому что в салоне машина с полным ресурсом у нас, отполированная и настроенная. И только когда ресурс начинает вырабатываться - только тогда мы можем оценить, так ли машина хороша, так ли она дешева в эксплуатации, так ли ремонтопригодна. Ни одна проверка нового автомобиля не скажет вам, как он будет эксплуатироваться в реальности.
Когда мы говорим о многоразовости, мы должны понимать, что речь идет не просто о том, что "корабль офигиптительный", а о том, что в предполагаемом числе полетов мы имеем по основным компонентам системы достаточный ресурс ("корабль еще не закончился").
Одна из причин надежности корабля Союз. Он каждый раз новый. Может, он и Запорожец ушастый - но блестит, дырчит, едет, лямпочками моргает и не дымит. Новый потому что. Пусть и Запорожец - но на одну поездку хватит. С комфортом. Надежно. Многоразовый корабль - это как Запорожец к концу второго года эксплуатации, понимаете? Первый полет никого не интересует, потому что реальная, интегральная оценка качеств многоразового корабля - она собирается статистикой повторных полетов, то есть в тех условиях, когда ресурс вырабатывается. Когда карбюратор разрегулировался, сквозняк в дверь, форточка поломалась, поворотники отказали, сцепление не хватает, резина лысая, аккумулятор сел, кресло продавилось, и свечи, сука, искру не дают..
Одноразовый корабль оценивается по качеству изготовления, многоразовый - по результатам эксплуатационного износа. У одноразового и многоразового кораблей различные критерии оценки эксплуатационных качеств, понимаете?
Легенда говорит, что корабль Драгон - многоразовый. Лезем в статистику запусков. Считаем только те, в которых запускался корабль Драгон. И видим следующую картину. Только 13-й (!!!!!!) запуск Драгона был повторным. То есть было 13 (!!!!!) капсул, в 9-м полете одна погибла, и только потом была запущена одна из капсул, которая один раз уже побывала в космосе... Если вы на хрен с ним, 14 полетов, делаете 13 капсул - ребята, каким образом это коррелирует с поннятием "многоразовый корабль"?
Драгоны летали повторно только два раза - в 35-м и 45-м запуске Фалкона, оба раза это были разные капсулы, и было полтора десятка капсул, которые летали в космос лишь однажды.
Ребята, это не многоразовый корабль, это - крайне редко и эпизодически повторно используемый корабль пока что, а многоразовым он станет, когда при очередном запуске вы будете кричать "БОЯНЪ!!!!!!".
Давайте посмотрим на статистику запусков кораблей по программе Спейс Шаттл. В зачет идут только космические полеты. Колумбия - 28 раз. Челленджер - 10. Дискавери - 39. Атлантис - 33. Индевор - 25. Как говорится - почувствуйте разницу...
Дорогие апологеты секты имени святого Маска! Когда вы говорите, что пророк Илон совершил революцию в космонавтике, создав коммерческую многоразовую систему, вы должны посмотреть на статистику запусков челноков, чтобы понять, что такое действительно многоразовая система, что такое работа на износ, что такое проверка ресурса, надежности, эксплуатационных качеств. Тот факт, что одна капсула Драгон повторно слетала в космос (из четырнадцати!), а потом еще одна - не говорит о настоящей многоразовой работе, это пока что просто повторное использование. Чтобы показать заявленные Маском великолепные показатели (а он заявил просто уникальные возможности), должны быть капсулы, которые побывают в космосе хотя бы раз по пять-шесть. Только к этому моменту мы увидим, тянет ли конструкция такую нагрузку, такой режим, может ли реально соответствовать понятию "многоразовый корабль",.
Я не вижу у Маска революции, я вижу революцию в программе Спейс Шаттл, а вот Маск пока очень осторожно пытается подобраться к третьему пуску...
Еще раз. Многоразовость - это ресурс, и на этапе опытной эксплуатации как раз и надо гнать конструкцию на ресурс, чтобы вылезли все проблемы. А я пока что ресурсной эксплуатации не наблюдаю в принципе. Более того, Драгон пока не планируется в пилотируемую версию, в пилотируемую планируется Драгон-2...
...который еще не летал, но уже строится, и это странно.
Ребята, вы проектируете многоразовую систему, так? У вас есть один летающий корабль, дешевый, в количестве экземпляров. Вот что бы вы сделали? Я бы начал гнать полеты на ресурс, чтобы все хреновые места конструкции повылезли, чтобы к моменту проектирования второго корабля знать много больше, чем при постройке первого. Драгон-2 уже презентован, построен, он уже проходит испытания, а ресурсных испытаний первого Драгона и в проекте не видно...
Можно предположить, что со временем ресурсная компонента испытаний наберется. Однако, поскольку грузовая версия Драгона может летать только на один объект в космосе - на МКС, и учитывая абсолютно ненапряженный график грузовых полетов, ждать какой-нибудь внятной статистики придется лет пять. Если же учесть, что в планах США коммерциализация МКС, то есть фактически уход со станции, и отдача того, что останется, в частные руки - возможно, Драгон ждет весьма незавидная судьба...
Теперь мы плавно переходим к ракете-носителю Фалкон-9. Повторяем вопрос. Сколько раз в конфигурации Фалкон-9 использовалась ступень, уже побывавшая в реальном полете? Та самая, которую Маск красиво сажает перед объективами? Намекаю на число запусков Фалкона - 48. Готовы? Три раза. И ни одна из трех повторно использованных ступеней не летала до того более одного раза.
Число успешных посадок - 21, и практически все эти ступени, один раз отлетавшие - они лежат без дела...
Я слышу, я чувствую, я прямо ощущаю со стороны адептов секты имени Святого Маска возражение. Дескать, ничего, вот когда нступит жара, настанет сезон и язь пойдет на нерест - все эти ступени в работу и пойдут!
Хренушки...
Потому что на самом деле под названием Фалкон-9 скрываются несколько ракет, точнее, ступени развития одного и того же проекта. Финальная стадия - Falcon FT Block 5 - это уже окончательная ракета, но она отличается от остальных типов по конструкции, по программному обеспечению, по предстартовым процедурам, по возможностям... Короче. Если бы Block 3 или Block 4 полностью удовлетворяли бы Маска - он бы на них и остановился...
Ну и что, скажут мне адепты, ничто не мешает использовать их все равно!
Не мешает. Только одна хрень, ребята. Дело в том, что для продолжения шоу "Драгон-2 - самый многоразовый корабль во Вселенной" Маску требуется сертификат на пилотируемые запуски. Для этого ему нужно провести семь безаварийных запусков ракеты Block 5. Вот как вы думаете, он будет рисковать сертификацией? То есть - у него появится еще 7 уже летавших Block 5, с которыми на практике гораздо меньше геморроя, чем с предыдущими версиями... А дальше у нас возникает вообще интересный вопрос.
Дело в том, что сертификационные правила не писались для многоразовых носителей. Логично предположить, что в случае многоразового носителя было бы правильным потребовать для сетрификации повторного использования носителей. В идеале - провести семь запусков одной и той же ракеты. Это означает, что старые ступени более ранних версий могут быть разве что проданы за деньги под запуски вне сертификационной программы. Недавно Маска попросили сбросить цену на уже летавшие ступени, но он отказался.
Не о ранних ли версиях Фалькона шла речь, как вы думаете?
Возникает вопрос. Если старые версии в обозримом будущем использовать не получится, да и смысла особенного нет, почему Маск их не попилит нахрен? Если мы вновь обратимся к статистике запусков Фалькон-9, то увидим, уже и в поздние времена, некоторые запуски, при которых возвращение не планируется изначально. Параметры нагрузки и параметры целевой орбиты таковы, что возвращение ступени технически невозможно, понимаете? Вот на такие запуски, думается мне, и будут пущены ступени старых версий. И почему-то мне кажется, что реальная цена этих запусков, учитывая запланированную потерю дорогого носителя, будет несколько выше обычной. И клиент заплатит. Потому что иначе ему свою нагрузку не вывести, понимаете? И думается мне, что Маск выкатит клиенту стоимость новой ступени Block 5, конвертировав таким образом летавшую ступень старой версии в новенькую ступень последнего образца.
Вы платите за новую ракету, вам подсовывают старую - это называется бизнес...
Последний вопрос касается Фалкон Хеви. В запуске участвовали две повторные ступени, и одна старая ступень, в космос вообще не летавшая ни разу. Соответственно, Block 4 - две штуки и Block 3 - одна. Учитывая затратность запуска (коммерческой нагрузки не было) - как раз и были взяты старые ракеты старых версий из закромов. Block 3 - центральный - благополучно не смог приземлиться. В дальнейшем будут использоваться только блоки типа Block 5. Оно и понятно - сертификация...
Таким образом, несмотря на действительно красивые видео посадок ступеней на платформы, сопровождающие каждый запуск ракеты Фалькон, пока что максимальное количество запусков одной ступени не превышает двух, как и в случае корабля Драгон. То есть об определенной повторной используемости речь идти может, конечно.
Но вот с многоразовостью - особенно в сравнении со статистикой Спейс Шаттл - я бы все же не торопился...
Основой многоразовой (?!?) системы Фалкон-Драгон является ракетный двигатель Мерлин. И пока мы с ним не познакомимся поближе, у нас не будет логического фундамента для более общих суждений. А кроме того, мы поймем, почему несмотря на гораздо большие успехи с точки зрения многоразовости (Нью Шеппард, в отличие от ступеней Маска, летал много раз), Джеффри Безос не спешит в космос (хотя может уже потихоньку прирабатывать на запусках кубсатов), и тем более - не рвется на Марс, роняя тапки. Итак, нам надо понять, что такое жидкостной ракетный двигатель...
Да, ребята, жидкостной ракетный двигатель - это печка.
Несмотря на то, что он выглядит немного иначе, в основе своей ракетный двигатель - это примитивная печка, в которой горит топливо, выделяя тепло и продукты сгорания. И подобно обычной печке, ракетный двигатель имеет ряд проблем, как-то, неполное сгорание, образование сажи, необходимость поддержания горения в более-менее стабильном режиме.
Сгорание происходит в камере сгорания. С точки зрения характеристик двигателя важнейшими параметрами камеры сгорания являются температура горения и давление. Чем выше давление и температура горения (эти параметры связаны), тем быстрее вылетают через сопло продукты реакции, создавая тягу. Чем выше эта скорость, тем больше так называемый удельный импульс. А значит, на ту же самую массу горючего мы можем сильнее разогнать ракету. То есть, чем больше давление - тем лучше.
Но чем больше давление, тем сильнее екает селезенка, предвкушая бабах, в смысле - взрыв двигателя. Стенки камеры сгорания как бы имеют ограниченную прочность, и к тому же, испытывают сильный нагрев. Соответственно, могут не выдержать.
Одним местом, одной дырочкой, говоря по-научному - отверстием - камера сгорания открывается в сопло. В сопле происходит расширение продуктов сгорания, и давление преобразуется в скорость истечения. Поскольку размеры этой дырочки, именуемой также критическим сечением сопла, являются неизменными, и поскольку в этом самым критическом сечении сконцентрированы давление и температура, и вряд ли кто-то сможет сделать критическое сечение переменного диаметра в практически пригодной форме, и поскольку процесс горения топлива, однажды подожженного, не управляем, существует единственный способ регулировать давление в камере сгорания - подачей новых порций топлива.
Повторяю еще раз. Удельный импульс (скорость истечения) зависит от давления, а оно зависит от подачи топлива. Это значит, что если мы подаем меньше топлива, то давление меньше и меньше удельный импульс. То есть, снижая подачу топлива, мы не только тягу снижаем, но и ухудшаем характеристики двигателя, он начинает "слишком много жрать". Если обычный автомобиль имеет лучшую экономичность при определенном среднем режиме работы двигателя и передаче, то ракетный наиболее экономичен на полном газу.
Поскольку ракетный двигатель есть тепловая машина, как и двигатель внутреннего сгорания, уместна следующая аналогия. В ДВС есть клапана подачи топлива (топливовоздушной смеси). Один клапан - хорошо, но мало. Два клапана - лучше. Удается подать больше смеси и обеспечить ее равномерное воспламенение и полное сгорание. В древнем, как дерьмо мамонта, ракетном двигателе РД-107, 277 форсунок! Двести семьдесят семь.
Топливо находится в камере сгорания совсем малое время, и оно должно за это время перемешаться, воспламениться, сгореть, потому требуется очень сложная система подачи топлива, обеспечивающая равномерный по объему камеры процесс сгорания, без скачков давления. Потому что скачок давления в камере ракетного двигателя - это ударная волна, которая двигатель разносит на куски, делая бабах.
Ну то есть ракетный двигатель - он как газовая плита, только сложнее (в обычной конфорке тоже много дырочек)...
Теперь мы готовы к тому, чтобы поговорить о дросселировании жидкостного ракетного двигателя.
Если у вас старая газовая плита из древних советских, зажгите огонь и откройте газ на полную. Видите, горение не просто увеличилось - огонь начал прыгать. Если у вас нет старой советской газовой плиты, возьмите одноразовую зажигалку и попробуйте открыть на полную. Видите, какое неустойчивое горение? Это потому, что объем топлива не успевает перемешиваться с воздухом (окислителем), возникает неполное сгорание, которое при перемешивании продуктов с окружающим воздухом дает дополнительные очаги возгорания (детонация). Если вы приберете газ у плиты, то увидите, что достигнув определенного минимального значения, огонь резко пропадает. Это потому, что объем топлива слишком мал, чтобы в смеси с воздухом (оксилителем) давать воспламеняемую смесь. В промежуточном режиме - на грани между горением и затуханием - огонь начинает дергаться. Это потому, что скорость горения выше, чем поступление топлива. Где-то есть достаточное количество топливовоздушной смеси, она сгорает, а приток нового топлива недостаточен, и пока его не наберется достаточно - огонь не вернется. При малой подаче топлива, как и при слишком большой, горение приобретает неустойчивый характер.
Это означает, что в диапазоне конструктивно возможных объемов подачи топлива существует гораздо более узкий диапазон, в котором горение в камере сгорания является устойчивым.
Ракетный двигатель нельзя включить "на чуть-чуть", у него существует определенный диапазон режимов работы, определяемых подачей топлива, при котором горение в камере сгорания является устойчивым.
Диапазон тяги, развиваемый ракетным двигателем в допустимых режимах работы, называется глубиной дросселирования. Глубина дросселирования измеряется в процентах от полной тяги. Вне диапазона дросселирования двигатель либо тухнет, либо взрывается.
При всех прочих равных условиях чем больше ракетный двигатель - тем более высокими характеристиками он может обладать. Для полета на Луну американцы создали самый большой ракетный двигатель в мире.
У СССР не получилось создать подобный двигатель, и в ракете Н-1 Королев пытался использовать много двигателей поменьше, результат - ракета так и не полетела. Дело в том, что пакетная работа нескольких двигателей - несколько более сложная задача, чем работа одного...
Вот теперь мы можем поближе, пограмотнее, попристальнее познакомиться с ракетой Фалькон как технической системой...
Вопрос в лоб. Почему у Маска аж 9 (!) двигателей? Нет, то, что американцы пока не могут сделать чего-то современного, эдак размера РД-180 - это один момент.
Почему Маск считает, что работа с большим количеством более слабых двигателей - это хорошо? Вот давайте себе подумаем о простой вещи - транспортный габарит. Есть предельный диаметр сопла двигателя, допускающий перевозку - хоть по дороге обычной, хоть по железной, хоть авиационным способом. В этот диаметр мы можем вписать много маленьких двигателей, или один большой, который будет иметь намного лучшие показатели тяги и весового совершенства. Почему Маск считает, что маленькие двигатели на Фалкон - хорошо, если ориентация на слабые двигатели автоматически ограничивает максимальную грузоподъемность одной ступени?
А вот Безос, например, считает иначе, и после экспериментов с Нью Шеппардом занялся разработкой мощного двигателя BE-4...
Так почему аж ДЕВЯТЬ двигателей на Фалкон-9 - это хорошо, и а аж ДВАДЦАТЬ СЕМЬ двигателей на Фалкон Хеви - это тоже хорошо по мнению Маска?
Вспоминаем про понятие глубины дросселирования.
Ракета на старте - очень тяжелая хрень. Полная заправка горючим и окислителем, полезная нагрузка, вторая ступень - все это должны поднять двигатели первой ступени. Им требуется очень большая тяга, понимаете? А потом первая ступень садится ракетным образом, она больше не несет второй ступени и полезной нагрузки, топливо практически все потрачено. Во время посадки первая ступень Фалькона легкая, как пушинка, по сравнению с массой ракеты на старте.
Глубина дросселирования жидкостного ракетного двигателя ограничена, и нельзя дросселировать мощный двигатель, поднимающий ракету целиком в космос, так, чтобы он опустил легкую опустевшую первую ступень на землю.
Именно потому, и только потому, что Маск хочет по-ракетному сажать первую ступень, ему необходимо при посадке часть двигателей отключить вообще, а оставшиеся дросселировать на пределе допустимого. Из девяти двигателей, работающих на старте, при посадке на Фалкон-9 работают только три. Если бы у Маска был хороший, мощный двигатель, надежный, с великолепными параметрами - он все равно не смог бы с его помощью посадить ракету. Потому что слишком большая глубина дросселирования нужна, чтобы в одной конструкции совместить мощь, нужную для вывода на орбиту, с немощью, достаточной для посадки...
На первой ступени Фальконов всегда будут множество двигателей, потому что задача глубокого дросселирования Маском на самом деле не решена ни разу, и именно эта причина, а не надежность, является настоящей.
Маск соврал - он не из-за соображений надежности девять Мерлинов втулил на Фалькон, а потому что тягой манипулировать не умеет в нужных пределах.
И кстати, это не его вина - в настолько широких пределах дросселировать ЖРД не умеет никто в мире, такие дела...
А почему уверен Безос, почему он делает хороший мощный двигатель? Я так мыслю, ребята, что пока Маск потрясает планов громадьем, и весьма успешно (не отнять) делает хорошую мину при неважной игре - Безос сделает таки себе хороший мощный мотор. И поставит на первую ступень. А для посадки использует пару легких двигателей от Нью Шеппард, которые доказали свою надежность в многоразовом режиме, обладают достаточной тягой, дросселируются и запускаются даже во встречном потоке воздуха, и могут быть компактно размещены по бокам сопла основного двигателя. И вот это будет реально технически обосновано, рационально и оптимизировано под характеристики, необходимые для носителя...
Вот так мы спокойно, с технической точки зрения разоблачили совершенно незаметную для широкой публики ложь Илона Маска. Не надежности для, а безнадежности потому что... Вы довольны? Я сегодня добрый. Давайте разоблачим еще одну ложь Илона Маска.
Все помнят сентябрь 2016 и феерическое гониво имени нашего фигуранта?
Ребята, Илон Маск обещал начать колонизацию Марса в 2022 году... Я задаюсь вопросом - и вы задаетесь этим же вопросом вместе со мной - а есть ли у Илона Маска ракетный двигатель для такого чудо-корабля?
Конкуренты Илона Маска - Блю Ориджин и УЛА - делают мощный двигатель, а вот про работы Маска в данном направлении никто не слышал...
Сейчас нам с вами потребуется еще немного теории ракетных двигателей, вдобавок к вышесказанному.
Ракетное топливо бывает разное. Разные могут быть химические реакции, понимаете? Можно жечь в двигателе керосин и кислород, как Маск. А можно гептил и амил, как в советской ракете Протон. При этом каждая пара горючее-окислитель дает свою теплоту сгорания, образует свое количество продуктов сгорания. Это значит, что конкретный двигатель может быть сделан только и исключительно под конкретную пару горючее-окислитель. Двигатель, работающий на керосине, никогда не сможет работать на гептиле, понимаете?
Это как "копейку" солярой заправить - вроде и с заправки жидкость, и в бак льется, а вот ехать не выйдет...
Каждое горючее и каждый окислитель могут храниться при определенных условиях. Жидкий кислород хранится недолго. Потому что испаряется. В долгом полете на Марс - до Марса он тупо не долетит. Потому все межпланетные аппараты, а также околоземные спутники, месяцами и годами болтающиеся в космосе, заливают высококипящими топливами. Как правило, это гептил и амил. Но есть и варианты. Но это точно не жидкий кислород и тем более не жидкий водород.
Давайте подумаем, какие двигатели нужны Маску на второй ступени марсианского корабля. Ребята, учитывая выкаченную Маском маляву - это мощные двигатели на гептил-амиловом топливе. Такие двигатели сейчас умеет делать только Россия, в которой с таким топливом работать можно, еще недавно их могло делать КБ Южное на Украине. Ну и сейчас с ними работает Северная Корея, да...
В силу токсичности гептил-амилового ракетного топлива даже производство его на Западе свернуто, по крайней мере в Европе - оно покупается у России (возможно, у Украины тоже, но у нас тут черт ногу сломит). В США возможно еще нет, учитывая большой сегмент производства спутников, да и гептил является промежуточным продуктом в химической промышленности - но об объемах в многие сотни тонн в сжатые сроки речь точно не идет. Если наши и русские не продадут - придется Маску и двигатели, и топливо покупать в Северной Корее...
Не, Ким Чен Ын на самом деле человек неглупый и с хорошим, хоть и своеобразным, чувством юмора - для освоения Марса гептильчику он точно продаст по сходной цене.
Сведения о том, что Маск работает над двигателями с высококипящими компонентами, отсутствуют - а это очень специфический продукт, который к тому же, должен опираться на определенную поддержку со стороны химического производства. Снижение производства, и даже полные попытки запрета гептила на Западе по соображениям экологии говорят о том, что никакого Марса не то, что не будет - его даже теоретически не может быть. Есть еще бороводородные топлива, и они даже очень интересные, но тут вот какой момент... Дело в том, что лучше пить гептил, чем нюхать пентаборан, ребята, такая это чудовищная мерзость, эти бороводороды.
И пока весь мир аплодировал гению, открывшему человечеству дорогу к планетам Солнечной системы, я, открыв рот поражался, как легко, оказывается, массе народу лапшу на уши вешать, когда ты - Илон Маск...
Отсутствие ракетного топлива и отсутствие двигателя под это топливо автоматически превращают замечательную презентацию Илона Маска в то, чем она и является на самом деле - в лапшу на уши. И я еще молчу про остальные аспекты, связанные с обитаемостью в корабле и прочим...
Не надо мне возражать, Илон Маск, не надо. У нас тут, раз пошла такая пьянка, еще кое-что есть... Речь у нас пойдет о Фалкон Хеви, о "революции в космонавтике", "самой потрясающей ракете в мире"...
Мдям... Ох уж эти мне красные машинки, понимаете ли...
Итак, ракета-носитель Фалкон Хеви комплектуется на первой ступени из трех возвращаемых первых ступеней Фалкон-9. Вторая ступень - это обычная невозвращаемая вторая ступень Фалкон-9. Утверждается, что в таком варианте можно при желании из регулярного коммерческого носителя собирать тяжелый. Схема выглядит дешевой, рациональной и привлекательной. Та-да-ммммм...
На самом деле, как всегда, все немного не так. С точки зрения формулы Циолковского оптимальным будет режим, при котором центральный блок первой ступени будет являться одновременно второй ступенью, а вторая ступень, установленная на центральном блоке - будет исполнять функцию третьей. Такова специфика космонавтики - все приходится делать через задницу... В принципе в этой схеме нет ничего криминального - королёвская ракета Р-7 (она же РН Союз) тоже работает таким образом. В чем прикол?
Совокупная мощь всех трех блоков нужна, чтобы оторвать ракету от земли. Но в полете топливо расходуется, ракета легчает, и вот уже, не успели боковые блоки доработать до конца - как можно обойтись и без них. При этом центральный блок дополнительно доразгонит ракету, улучшив ее характеристики по выведению нагрузки. Маск изначально хотел использовать этот вариант, предполагая перекачку топлива между блоками в полете, но в силу технической сложности был вынужден отказаться от перекачки. Потому, чтобы реализовать козырный план по доразгону, он поступил несколько анекдотично. Мы уже помним, что лучший режим работы для двигателя - это когда он на полном газу, верно? На старте двигатели боковых блоков работают на полную мощность, чтобы посильнее разогнать ракету перед разделением, а центральный блок дросселируется, чтобы в нем осталось немного топлива для доразгона.
Я же говорю, в космонавтике многие вещи происходят немного неочевидным образом.
По проекту ракеты она должна состоять из блоков Фалькон ФТ Блок 5. Для первого старта Маск выбрал на боковые блоки ступени Блок 4, на центральный блок - ступень Блок 3. Вот смотрите. Вы делаете дома из монолитного бетона. Вам надо построить один объект, чтобы соблазнить заказчика на застройку микрорайона. И вы строите дом из кирпича, а фундамент для него - из деревянных бревен. Где логика?
Перед стартом Маск неоднократно говорил, что не исключена авария. Дескать, носитель уникальный, вступаем в мир неизвестного, ставим смелый эксперимент и вообще - можно делать ставки, бахнет или нет. Если бы Спейс Шаттл запускали в полет с такими анонсами...
Рассуждая логично, нужно вот о чем подумать. Совместная работа трех блоков в режиме одного тяжелого носителя - это не только механическая связь между тремя ступенями, это еще и синхроннность работы двигателей, и совместная работа систем. Это совершенно особый режим работы, как Маск говорит, авионики, а по-русски - бортовой электроники. И было бы кранйне логично на самом деле тестировать в полете именно те системы тех ступеней, из которых в будущем и будет состоять ракета, верно? То есть - собрать первый Хеви из ступеней Фалкон ФТ Блок 5, ибо их, летавших, уже скопилось. Почему на боковые блоки были пущены ступени Блок 4, а на центральный блок - вообще ступень Блок 3?
Практическая ценность от данного эксперимента, конечно, ненулевая, но в случае работы со штатными комплектующими она была бы выше.
Теперь давайте посмотрим вот на что. Два боковых блока, отработав, приземлились на посадочных площадках. На земле. Центральный блок, доразогнав ракету, как и предполагалось программой работы, полетел к плавучей платформе. Но не смог приземлиться (об этом отдельно). Маск заявил, что неприземление центрального блока является неудачей, объяснил его исчерпанием розжигового топлива в баках центрального блока. Кроме того, родстер Маска не вышел на запланированную орбиту. Так что, эксперимент провалился? Если вы верите Маску, то считаете, что да, это неудачный пуск, он сам об этом сказал, но - пуск великий, новая веха и начало не менее новой эры. А мы Маску не верим, и потому сейчас совместим все неувязки.
Опять немного теории ракетных двигателей - нам нужно познакомиться с ракетной зажигалкой. По ссылке - великолепнейшая статья о системах зажигания ракетных двигателей. Нужно пересилить себя и прочитать. Но если не можете - все же объясню вкратце.
Некоторые пары горючее-окислитель, например гептил-амил, самовоспламеняются, и для запуска ракетного двигателя достаточно их просто подать в камеру сгорания. А некоторые, например керосин-кислород, требуют источника открытого огня. Чтобы многократно запустить ракетный двигатель, необходимо, если его пара горючее-окислитель несамовоспламеняющаяся, приделать к ракетному двигателю зажигалку. В качестве наиболее часто встречающегося - в силу простоты и надежности - варианта зажигалки используется штифтовая форсунка с парой гептил-амил, располагающаяся в центре камеры сгорания. Эта зажигалка поджигает пару керосин-кислород и горит все время работы двигателя. Поскольку ракета Фалькон 9 является ракетой с многократным включением двигателей, каждый двигатель снабжен такой зажигалкой.
В свою очередь, это означает, что в каждой ступени Фалкона помимо керосина и кислорода, присутствуют также баки с гептилом и амилом, каковые компоненты необходимы для работы двигателей.
Лирическое отступление: при всей своей склонности к дешевым салонным эффектам и пустому гону, рассчитанному на лохов, Илон Маск все же не дурак - все форсунки Мерлина являются штифтовыми, это чертовски дорого, но так же чертовски классно!
Так вот. Я встаю в пользу обвинителя в суде и задаю вопрос - случайно ли сдохла зажигалка в центральном блоке Фалкон Хэви?
Намек номер один - на центральный блок Маск поставил самую старую железяку из завалавшихся в закромах. Намек номер два - мы с вами уже выше знаем, что центральный блок Фалкон Хэви дросселируется для экономии топлива. Ну?
Дело в том, что горючее и окислитель подаются в ракетный двигатель через ТНА - турбонасосный агрегат - который и регулирует подачу. А зажигалка, во-первых, питается от отдельных баков, и во-вторых, работает в одном режиме. То есть, при нормальном запуске ракеты Фалкон 9, когда все двигатели "жгут нипадецки", работая в оптимальном для себя режиме на полной тяге, топливо расходуется быстро. Но в составе центрального блока Фалкон Хэви двигатели дросселируются, расход топлива меньше, оно расходуется дольше. А зажигалка как горела - так и горит...
Маск изначально знал, что зажигалки не хватит на посадку, это рассчитывается. Маск специально поставил на центральный блок самую старую ступень, какую мог найти - ее не жалко. Маск специально нагнетал интригу с возможной неудачей запуска, заявляя, что в космонавтике все бывает. Маск специально признал утопление центрального блока неудачей. И Маск же специально всему миру сообщил об исчерпании запального топлива.
Зачем?
Звезды до тех пор звезды, пока на них обращают внимание. Именно потому они влипают в различные истории, фотографируются в различных пикантных видах, скандалят и творят всякое непотребство. Маск ведет себя как звезда. Он позволяет себе технически некорректные заявления, он будоражит, он заводит толпу, вешает лапшу на уши лохам. Единственное, чего он еще не делал - не напивался, не снимался неглиже и его не ловили с наркотиками. Эксплуатация популярности - это способ Маска привлечь инвестиции, подогреть интерес к своей компании, оттеснить конкурентов, и именно поэтому любое заявление Маска нужно делить на десять, а то и вовсе множить на ноль.
Как личность, мне лично Илон Маск глубоко несимпатичен вот этим своим бессовестным фиглярством.
С другой стороны, за Маском стоят действительно серьезные инженеры, которые могут воплотить в жизнь весьма сложные решения. Изучение этих решений, со всеми их плюсами и минусами - гораздо интереснее той лапши, которую мегатоннами производит Илон. И хотя с точки зрения техники решения эти не столь однозначны, но одного отнять нельзя - они интересны. И да - Фалкон летает, и Драгон тоже.
Но где-то спокойно работает Джеффри Безос, парень спокойный, неразговорчивый и скромный, и у него будет то, чего нет у Маска - мощный двигатель. И это не менее интересно, а возможно, и более интересно, чем Маск. Потому что Безос смотрит на Маска, анализирует, и избегает ошибок. И рано или поздно он выкатит свой пепелац...
И да. Нужно кое-что еще сказать, чтобы окончательно сдуть истерично-восторженный флер с вполне реального технического проекта (я про Фалкон-Драгон, кто не понял). Во второй половине 60-х годов (защита эскизного проекта в 1966 году) по теме "Алмаз" (военная орбитальная станция) был начат разработкой корабль ТКС. Проектом корабля предусматривалось многократное использование возвращаемой капсулы. В процессе выполненных работ (пилотируемых пусков не было) ТКС доставлял на орбитальные станции по четыре тонны за раз - это больше, чем везет Драгон. А две возвращаемые капсулы совершили повторные полеты (то есть Драгоны Маска с ними только-только сравнялись). Только вот все это многоразовое безобразие с повторными пусками случилось в СССР в конце семидесятых - то есть тридцать лет назад, когда мальчик Илон еще в штанишки писял.
Так что дважды летавший в космос многоразовый аппарат капсульного типа первым тоже не Илон сделал, понимаете?
Основой многоразовой (?!?) системы Фалкон-Драгон является ракетный двигатель Мерлин. И пока мы с ним не познакомимся поближе, у нас не будет логического фундамента для более общих суждений. А кроме того, мы поймем, почему несмотря на гораздо большие успехи с точки зрения многоразовости (Нью Шеппард, в отличие от ступеней Маска, летал много раз), Джеффри Безос не спешит в космос (хотя может уже потихоньку прирабатывать на запусках кубсатов), и тем более - не рвется на Марс, роняя тапки. Итак, нам надо понять, что такое жидкостной ракетный двигатель...
Да, ребята, жидкостной ракетный двигатель - это печка.
Несмотря на то, что он выглядит немного иначе, в основе своей ракетный двигатель - это примитивная печка, в которой горит топливо, выделяя тепло и продукты сгорания. И подобно обычной печке, ракетный двигатель имеет ряд проблем, как-то, неполное сгорание, образование сажи, необходимость поддержания горения в более-менее стабильном режиме.
Сгорание происходит в камере сгорания. С точки зрения характеристик двигателя важнейшими параметрами камеры сгорания являются температура горения и давление. Чем выше давление и температура горения (эти параметры связаны), тем быстрее вылетают через сопло продукты реакции, создавая тягу. Чем выше эта скорость, тем больше так называемый удельный импульс. А значит, на ту же самую массу горючего мы можем сильнее разогнать ракету. То есть, чем больше давление - тем лучше. Но чем больше давление, тем сильнее екает селезенка, предвкушая бабах, в смысле - взрыв двигателя. Стенки камеры сгорания как бы имеют ограниченную прочность, и к тому же, испытывают сильный нагрев. Соответственно, могут не выдержать. Одним местом, одной дырочкой, говоря по-научному - отверстием - камера сгорания открывается в сопло. В сопле происходит расширение продуктов сгорания, и давление преобразуется в скорость истечения. Поскольку размеры этой дырочки, именуемой также критическим сечением сопла, являются неизменными, и поскольку в этом самым критическом сечении сконцентрированы давление и температура, и вряд ли кто-то сможет сделать критическое сечение переменного диаметра в практически пригодной форме, и поскольку процесс горения топлива, однажды подожженного, не управляем, существует единственный способ регулировать давление в камере сгорания - подачей новых порций топлива. Повторяю еще раз. Удельный импульс (скорость истечения) зависит от давления, а оно зависит от подачи топлива. Это значит, что если мы подаем меньше топлива, то давление меньше и меньше удельный импульс. То есть, снижая подачу топлива, мы не только тягу снижаем, но и ухудшаем характеристики двигателя, он начинает "слишком много жрать". Если обычный автомобиль имеет лучшую экономичность при определенном среднем режиме работы двигателя и передаче, то ракетный наиболее экономичен на полном газу. Поскольку ракетный двигатель есть тепловая машина, как и двигатель внутреннего сгорания, уместна следующая аналогия. В ДВС есть клапана подачи топлива (топливовоздушной смеси). Один клапан - хорошо, но мало. Два клапана - лучше. Удается подать больше смеси и обеспечить ее равномерное воспламенение и полное сгорание. В древнем, как дерьмо мамонта, ракетном двигателе РД-107, 277 форсунок! Двести семьдесят семь. Топливо находится в камере сгорания совсем малое время, и оно должно за это время перемешаться, воспламениться, сгореть, потому требуется очень сложная система подачи топлива, обеспечивающая равномерный по объему камеры процесс сгорания, без скачков давления. Потому что скачок давления в камере ракетного двигателя - это ударная волна, которая двигатель разносит на куски, делая бабах. Ну то есть ракетный двигатель - он как газовая плита, только сложнее (в обычной конфорке тоже много дырочек)... Теперь мы готовы к тому, чтобы поговорить о дросселировании жидкостного ракетного двигателя. Если у вас старая газовая плита из древних советских, зажгите огонь и откройте газ на полную. Видите, горение не просто увеличилось - огонь начал прыгать. Если у вас нет старой советской газовой плиты, возьмите одноразовую зажигалку и попробуйте открыть на полную. Видите, какое неустойчивое горение? Это потому, что объем топлива не успевает перемешиваться с воздухом (окислителем), возникает неполное сгорание, которое при перемешивании продуктов с окружающим воздухом дает дополнительные очаги возгорания (детонация). Если вы приберете газ у плиты, то увидите, что достигнув определенного минимального значения, огонь резко пропадает. Это потому, что объем топлива слишком мал, чтобы в смеси с воздухом (оксилителем) давать воспламеняемую смесь. В промежуточном режиме - на грани между горением и затуханием - огонь начинает дергаться. Это потому, что скорость горения выше, чем поступление топлива. Где-то есть достаточное количество топливовоздушной смеси, она сгорает, а приток нового топлива недостаточен, и пока его не наберется достаточно - огонь не вернется. При малой подаче топлива, как и при слишком большой, горение приобретает неустойчивый характер. Это означает, что в диапазоне конструктивно возможных объемов подачи топлива существует гораздо более узкий диапазон, в котором горение в камере сгорания является устойчивым. Ракетный двигатель нельзя включить "на чуть-чуть", у него существует определенный диапазон режимов работы, определяемых подачей топлива, при котором горение в камере сгорания является устойчивым. Диапазон тяги, развиваемый ракетным двигателем в допустимых режимах работы, называется глубиной дросселирования. Глубина дросселирования измеряется в процентах от полной тяги. Вне диапазона дросселирования двигатель либо тухнет, либо взрывается.
При всех прочих равных условиях чем больше ракетный двигатель - тем более высокими характеристиками он может обладать. Для полета на Луну американцы создали самый большой ракетный двигатель в мире.
У СССР не получилось создать подобный двигатель, и в ракете Н-1 Королев пытался использовать много двигателей поменьше, результат - ракета так и не полетела. Дело в том, что пакетная работа нескольких двигателей - несколько более сложная задача, чем работа одного...
Вот теперь мы можем поближе, пограмотнее, попристальнее познакомиться с ракетой Фалькон как технической системой...
Вопрос в лоб. Почему у Маска аж 9 (!) двигателей? Нет, то, что американцы пока не могут сделать чего-то современного, эдак размера РД-180 - это один момент.
Почему Маск считает, что работа с большим количеством более слабых двигателей - это хорошо? Вот давайте себе подумаем о простой вещи - транспортный габарит. Есть предельный диаметр сопла двигателя, допускающий перевозку - хоть по дороге обычной, хоть по железной, хоть авиационным способом. В этот диаметр мы можем вписать много маленьких двигателей, или один большой, который будет иметь намного лучшие показатели тяги и весового совершенства. Почему Маск считает, что маленькие двигатели на Фалкон - хорошо, если ориентация на слабые двигатели автоматически ограничивает максимальную грузоподъемность одной ступени? А вот Безос, например, считает иначе, и после экспериментов с Нью Шеппардом занялся разработкой мощного двигателя BE-4...
Так почему аж ДЕВЯТЬ двигателей на Фалкон-9 - это хорошо, и а аж ДВАДЦАТЬ СЕМЬ двигателей на Фалкон Хеви - это тоже хорошо по мнению Маска? Вспоминаем про понятие глубины дросселирования. Ракета на старте - очень тяжелая хрень. Полная заправка горючим и окислителем, полезная нагрузка, вторая ступень - все это должны поднять двигатели первой ступени. Им требуется очень большая тяга, понимаете? А потом первая ступень садится ракетным образом, она больше не несет второй ступени и полезной нагрузки, топливо практически все потрачено. Во время посадки первая ступень Фалькона легкая, как пушинка, по сравнению с массой ракеты на старте. Глубина дросселирования жидкостного ракетного двигателя ограничена, и нельзя дросселировать мощный двигатель, поднимающий ракету целиком в космос, так, чтобы он опустил легкую опустевшую первую ступень на землю. Именно потому, и только потому, что Маск хочет по-ракетному сажать первую ступень, ему необходимо при посадке часть двигателей отключить вообще, а оставшиеся дросселировать на пределе допустимого. Из девяти двигателей, работающих на старте, при посадке на Фалкон-9 работают только три. Если бы у Маска был хороший, мощный двигатель, надежный, с великолепными параметрами - он все равно не смог бы с его помощью посадить ракету. Потому что слишком большая глубина дросселирования нужна, чтобы в одной конструкции совместить мощь, нужную для вывода на орбиту, с немощью, достаточной для посадки... На первой ступени Фальконов всегда будут множество двигателей, потому что задача глубокого дросселирования Маском на самом деле не решена ни разу, и именно эта причина, а не надежность, является настоящей. Маск соврал - он не из-за соображений надежности девять Мерлинов втулил на Фалькон, а потому что тягой манипулировать не умеет в нужных пределах. И кстати, это не его вина - в настолько широких пределах дросселировать ЖРД не умеет никто в мире, такие дела...
А почему уверен Безос, почему он делает хороший мощный двигатель? Я так мыслю, ребята, что пока Маск потрясает планов громадьем, и весьма успешно (не отнять) делает хорошую мину при неважной игре - Безос сделает таки себе хороший мощный мотор. И поставит на первую ступень. А для посадки использует пару легких двигателей от Нью Шеппард, которые доказали свою надежность в многоразовом режиме, обладают достаточной тягой, дросселируются и запускаются даже во встречном потоке воздуха, и могут быть компактно размещены по бокам сопла основного двигателя. И вот это будет реально технически обосновано, рационально и оптимизировано под характеристики, необходимые для носителя... Вот так мы спокойно, с технической точки зрения разоблачили совершенно незаметную для широкой публики ложь Илона Маска. Не надежности для, а безнадежности потому что... Вы довольны? Я сегодня добрый. Давайте разоблачим еще одну ложь Илона Маска.
Все помнят сентябрь 2016 и феерическое гониво имени нашего фигуранта?
Ребята, Илон Маск обещал начать колонизацию Марса в 2022 году... Я задаюсь вопросом - и вы задаетесь этим же вопросом вместе со мной - а есть ли у Илона Маска ракетный двигатель для такого чудо-корабля? Конкуренты Илона Маска - Блю Ориджин и УЛА - делают мощный двигатель, а вот про работы Маска в данном направлении никто не слышал... Сейчас нам с вами потребуется еще немного теории ракетных двигателей, вдобавок к вышесказанному. Ракетное топливо бывает разное. Разные могут быть химические реакции, понимаете? Можно жечь в двигателе керосин и кислород, как Маск. А можно гептил и амил, как в советской ракете Протон. При этом каждая пара горючее-окислитель дает свою теплоту сгорания, образует свое количество продуктов сгорания. Это значит, что конкретный двигатель может быть сделан только и исключительно под конкретную пару горючее-окислитель. Двигатель, работающий на керосине, никогда не сможет работать на гептиле, понимаете? Это как "копейку" солярой заправить - вроде и с заправки жидкость, и в бак льется, а вот ехать не выйдет... Каждое горючее и каждый окислитель могут храниться при определенных условиях. Жидкий кислород хранится недолго. Потому что испаряется. В долгом полете на Марс - до Марса он тупо не долетит. Потому все межпланетные аппараты, а также околоземные спутники, месяцами и годами болтающиеся в космосе, заливают высококипящими топливами. Как правило, это гептил и амил. Но есть и варианты. Но это точно не жидкий кислород и тем более не жидкий водород. Давайте подумаем, какие двигатели нужны Маску на второй ступени марсианского корабля. Ребята, учитывая выкаченную Маском маляву - это мощные двигатели на гептил-амиловом топливе. Такие двигатели сейчас умеет делать только Россия, в которой с таким топливом работать можно, еще недавно их могло делать КБ Южное на Украине. Ну и сейчас с ними работает Северная Корея, да...
В силу токсичности гептил-амилового ракетного топлива даже производство его на Западе свернуто, по крайней мере в Европе - оно покупается у России (возможно, у Украины тоже, но у нас тут черт ногу сломит). В США возможно еще нет, учитывая большой сегмент производства спутников, да и гептил является промежуточным продуктом в химической промышленности - но об объемах в многие сотни тонн в сжатые сроки речь точно не идет. Если наши и русские не продадут - придется Маску и двигатели, и топливо покупать в Северной Корее... Не, Ким Чен Ын на самом деле человек неглупый и с хорошим, хоть и своеобразным, чувством юмора - для освоения Марса гептильчику он точно продаст по сходной цене.
Сведения о том, что Маск работает над двигателями с высококипящими компонентами, отсутствуют - а это очень специфический продукт, который к тому же, должен опираться на определенную поддержку со стороны химического производства. Снижение производства, и даже полные попытки запрета гептила на Западе по соображениям экологии говорят о том, что никакого Марса не то, что не будет - его даже теоретически не может быть. Есть еще бороводородные топлива, и они даже очень интересные, но тут вот какой момент... Дело в том, что лучше пить гептил, чем нюхать пентаборан, ребята, такая это чудовищная мерзость, эти бороводороды. И пока весь мир аплодировал гению, открывшему человечеству дорогу к планетам Солнечной системы, я, открыв рот поражался, как легко, оказывается, массе народу лапшу на уши вешать, когда ты - Илон Маск... Отсутствие ракетного топлива и отсутствие двигателя под это топливо автоматически превращают замечательную презентацию Илона Маска в то, чем она и является на самом деле - в лапшу на уши. И я еще молчу про остальные аспекты, связанные с обитаемостью в корабле и прочим...
Не надо мне возражать, Илон Маск, не надо. У нас тут, раз пошла такая пьянка, еще кое-что есть... Речь у нас пойдет о Фалкон Хеви, о "революции в космонавтике", "самой потрясающей ракете в мире"...
Мдям... Ох уж эти мне красные машинки, понимаете ли... Итак, ракета-носитель Фалкон Хеви комплектуется на первой ступени из трех возвращаемых первых ступеней Фалкон-9. Вторая ступень - это обычная невозвращаемая вторая ступень Фалкон-9. Утверждается, что в таком варианте можно при желании из регулярного коммерческого носителя собирать тяжелый. Схема выглядит дешевой, рациональной и привлекательной. Та-да-ммммм... На самом деле, как всегда, все немного не так. С точки зрения формулы Циолковского оптимальным будет режим, при котором центральный блок первой ступени будет являться одновременно второй ступенью, а вторая ступень, установленная на центральном блоке - будет исполнять функцию третьей. Такова специфика космонавтики - все приходится делать через задницу... В принципе в этой схеме нет ничего криминального - королёвская ракета Р-7 (она же РН Союз) тоже работает таким образом. В чем прикол? Совокупная мощь всех трех блоков нужна, чтобы оторвать ракету от земли. Но в полете топливо расходуется, ракета легчает, и вот уже, не успели боковые блоки доработать до конца - как можно обойтись и без них. При этом центральный блок дополнительно доразгонит ракету, улучшив ее характеристики по выведению нагрузки. Маск изначально хотел использовать этот вариант, предполагая перекачку топлива между блоками в полете, но в силу технической сложности был вынужден отказаться от перекачки. Потому, чтобы реализовать козырный план по доразгону, он поступил несколько анекдотично. Мы уже помним, что лучший режим работы для двигателя - это когда он на полном газу, верно? На старте двигатели боковых блоков работают на полную мощность, чтобы посильнее разогнать ракету перед разделением, а центральный блок дросселируется, чтобы в нем осталось немного топлива для доразгона. Я же говорю, в космонавтике многие вещи происходят немного неочевидным образом. По проекту ракеты она должна состоять из блоков Фалькон ФТ Блок 5. Для первого старта Маск выбрал на боковые блоки ступени Блок 4, на центральный блок - ступень Блок 3. Вот смотрите. Вы делаете дома из монолитного бетона. Вам надо построить один объект, чтобы соблазнить заказчика на застройку микрорайона. И вы строите дом из кирпича, а фундамент для него - из деревянных бревен. Где логика? Перед стартом Маск неоднократно говорил, что не исключена авария. Дескать, носитель уникальный, вступаем в мир неизвестного, ставим смелый эксперимент и вообще - можно делать ставки, бахнет или нет. Если бы Спейс Шаттл запускали в полет с такими анонсами... Рассуждая логично, нужно вот о чем подумать. Совместная работа трех блоков в режиме одного тяжелого носителя - это не только механическая связь между тремя ступенями, это еще и синхроннность работы двигателей, и совместная работа систем. Это совершенно особый режим работы, как Маск говорит, авионики, а по-русски - бортовой электроники. И было бы кранйне логично на самом деле тестировать в полете именно те системы тех ступеней, из которых в будущем и будет состоять ракета, верно? То есть - собрать первый Хеви из ступеней Фалкон ФТ Блок 5, ибо их, летавших, уже скопилось. Почему на боковые блоки были пущены ступени Блок 4, а на центральный блок - вообще ступень Блок 3? Практическая ценность от данного эксперимента, конечно, ненулевая, но в случае работы со штатными комплектующими она была бы выше. Теперь давайте посмотрим вот на что. Два боковых блока, отработав, приземлились на посадочных площадках. На земле. Центральный блок, доразогнав ракету, как и предполагалось программой работы, полетел к плавучей платформе. Но не смог приземлиться (об этом отдельно). Маск заявил, что неприземление центрального блока является неудачей, объяснил его исчерпанием розжигового топлива в баках центрального блока. Кроме того, родстер Маска не вышел на запланированную орбиту. Так что, эксперимент провалился? Если вы верите Маску, то считаете, что да, это неудачный пуск, он сам об этом сказал, но - пуск великий, новая веха и начало не менее новой эры. А мы Маску не верим, и потому сейчас совместим все неувязки. Опять немного теории ракетных двигателей - нам нужно познакомиться с ракетной зажигалкой. По ссылке - великолепнейшая статья о системах зажигания ракетных двигателей. Нужно пересилить себя и прочитать. Но если не можете - все же объясню вкратце.
Некоторые пары горючее-окислитель, например гептил-амил, самовоспламеняются, и для запуска ракетного двигателя достаточно их просто подать в камеру сгорания. А некоторые, например керосин-кислород, требуют источника открытого огня. Чтобы многократно запустить ракетный двигатель, необходимо, если его пара горючее-окислитель несамовоспламеняющаяся, приделать к ракетному двигателю зажигалку. В качестве наиболее часто встречающегося - в силу простоты и надежности - варианта зажигалки используется штифтовая форсунка с парой гептил-амил, располагающаяся в центре камеры сгорания. Эта зажигалка поджигает пару керосин-кислород и горит все время работы двигателя. Поскольку ракета Фалькон 9 является ракетой с многократным включением двигателей, каждый двигатель снабжен такой зажигалкой. В свою очередь, это означает, что в каждой ступени Фалкона помимо керосина и кислорода, присутствуют также баки с гептилом и амилом, каковые компоненты необходимы для работы двигателей. Лирическое отступление: при всей своей склонности к дешевым салонным эффектам и пустому гону, рассчитанному на лохов, Илон Маск все же не дурак - все форсунки Мерлина являются штифтовыми, это чертовски дорого, но так же чертовски классно! Так вот. Я встаю в пользу обвинителя в суде и задаю вопрос - случайно ли сдохла зажигалка в центральном блоке Фалкон Хэви?
Намек номер один - на центральный блок Маск поставил самую старую железяку из завалавшихся в закромах. Намек номер два - мы с вами уже выше знаем, что центральный блок Фалкон Хэви дросселируется для экономии топлива. Ну? Дело в том, что горючее и окислитель подаются в ракетный двигатель через ТНА - турбонасосный агрегат - который и регулирует подачу. А зажигалка, во-первых, питается от отдельных баков, и во-вторых, работает в одном режиме. То есть, при нормальном запуске ракеты Фалкон 9, когда все двигатели "жгут нипадецки", работая в оптимальном для себя режиме на полной тяге, топливо расходуется быстро. Но в составе центрального блока Фалкон Хэви двигатели дросселируются, расход топлива меньше, оно расходуется дольше. А зажигалка как горела - так и горит... Маск изначально знал, что зажигалки не хватит на посадку, это рассчитывается. Маск специально поставил на центральный блок самую старую ступень, какую мог найти - ее не жалко. Маск специально нагнетал интригу с возможной неудачей запуска, заявляя, что в космонавтике все бывает. Маск специально признал утопление центрального блока неудачей. И Маск же специально всему миру сообщил об исчерпании запального топлива. Зачем? Звезды до тех пор звезды, пока на них обращают внимание. Именно потому они влипают в различные истории, фотографируются в различных пикантных видах, скандалят и творят всякое непотребство. Маск ведет себя как звезда. Он позволяет себе технически некорректные заявления, он будоражит, он заводит толпу, вешает лапшу на уши лохам. Единственное, чего он еще не делал - не напивался, не снимался неглиже и его не ловили с наркотиками. Эксплуатация популярности - это способ Маска привлечь инвестиции, подогреть интерес к своей компании, оттеснить конкурентов, и именно поэтому любое заявление Маска нужно делить на десять, а то и вовсе множить на ноль. Как личность, мне лично Илон Маск глубоко несимпатичен вот этим своим бессовестным фиглярством. С другой стороны, за Маском стоят действительно серьезные инженеры, которые могут воплотить в жизнь весьма сложные решения. Изучение этих решений, со всеми их плюсами и минусами - гораздо интереснее той лапши, которую мегатоннами производит Илон. И хотя с точки зрения техники решения эти не столь однозначны, но одного отнять нельзя - они интересны. И да - Фалкон летает, и Драгон тоже. Но где-то спокойно работает Джеффри Безос, парень спокойный, неразговорчивый и скромный, и у него будет то, чего нет у Маска - мощный двигатель. И это не менее интересно, а возможно, и более интересно, чем Маск. Потому что Безос смотрит на Маска, анализирует, и избегает ошибок. И рано или поздно он выкатит свой пепелац... И да. Нужно кое-что еще сказать, чтобы окончательно сдуть истерично-восторженный флер с вполне реального технического проекта (я про Фалкон-Драгон, кто не понял). Во второй половине 60-х годов (защита эскизного проекта в 1966 году) по теме "Алмаз" (военная орбитальная станция) был начат разработкой корабль ТКС. Проектом корабля предусматривалось многократное использование возвращаемой капсулы. В процессе выполненных работ (пилотируемых пусков не было) ТКС доставлял на орбитальные станции по четыре тонны за раз - это больше, чем везет Драгон. А две возвращаемые капсулы совершили повторные полеты (то есть Драгоны Маска с ними только-только сравнялись). Только вот все это многоразовое безобразие с повторными пусками случилось в СССР в конце семидесятых - то есть тридцать лет назад, когда мальчик Илон еще в штанишки писял. Так что дважды летавший в космос многоразовый аппарат капсульного типа первым тоже не Илон сделал, понимаете?
Только хотел выдать мысль о том что Маск спецом крушит свои корабли, как начал читать об этом:)
Сегодняшнюю тему можно назвать "космос работает на деньгах". И да - фильм рекомендую настоятельно, это как раз про космонавтику...
Одной из главных тем современности является коммерциализация космонавтики. То есть - на протяжении последнего десятилетия все активнее встает вопрос взаимоотношений космоса и денег. В моем далеком советском прошлом, говоря о космосе - о деньгах не думали. Вообще. Время такое было - в космосе денег не считали. Американцы, кстати, тоже, хоть и капиталисты. Забабахали чудовищно дорогой в эксплуатации, но все же самый совершенный из серийно эксплуатировавшихся космических кораблей - Шаттл. Нет, Буран, конечно, был совершеннее, но это как раз тот период был, что деньги начали рулить.
Кстати про Шаттл. То, что это корабль военного назначения - известно всем. То, что он строился для реализации программы Звездных войн - тоже многие догадываются. И понимают - в обороне деньги не существенны. Ребята, лазеры с ядерной накачкой, которые разрабатывались для СОИ, и которые должен был возить Шаттл - вот они стоили действительно дорого, по сравнению с ними Шаттл стоил копейки...
Эх, ностальжи...
Сегодня мы поговорим о малоизвестных аспектах материальной составляющей космических программ. В части затрат и прибылей. Вот карта районов падения ступеней ракет-носителей, запускаемых с космодрома Байконур.
Вот там, где по карте показаны падения ступеней и прочих отделяемых элеменнтов - там с неба периодически в голову может металлоломом прилететь. Логично как бы, чтобы в таких местах людей, построек и чувствительных к падению тяжестей предметов материальной культуры не было. Кроме того, в случае неуспешных пусков реальные места падения могут быть иными. И там тоже не хотелось бы, чтобы... По-хорошему, нужно отселять людей, выводить земли из землепользования да? Хорошо было в советские времена, приходит к тебе секретарь райкома и говорит - "космонавтику любишь?". А кто ж космонавтику в Стране Советов не любит, верно? "Ну вот, значит, и терпи" - говорит секретарь. Сейчас не те времна, люди просто так терпеть не согласны.
Существуют определенные материальные затраты на отчуждение земель, на отказ от развития землепользования, на помощь населению... Вот ведь ирония судьбы, в самой космической корпорации России - Роскосмосе - существуют люди, которые заняты ремонтом всяким и прочим благоустройством у местного населения, проживающего в зонах отчуждения. Это тоже деньги, понимаете?
А есть еще Плесецк и Капустин Яр, как минимум...
Теперь смотрим на схемы запусков с космодромов США - Кеннеди и Ванденберг.
Районы падения ступеней в большинстве своем расположены в океане. Кроме того, на территории США находятся различные полигоны, то есть земля, отчужденная в пользу Министерства обороны - и там тоже периодически падают железяки. Но эта земля - она уже отчужденная, на нее дополнительных затрат не надо...
По условиям расположения космодромов на стоимость пуска в России дополнительно накладывается определенная сумма, связанная с отчуждением территорий страны под полигоны приема падающих компонент ракет-носителей, а по условиям расположения космодромов в США эта статья затрат фактически равна нулю.
По широтности расположения - чем ближе космодром к экватору, тем ниже энергетические затраты на выведение, тем шире диапазон доступных орбит, не требующих дополнительных маневров коррекции в космосе, тем большая нагрузка выводится, и тем меньше стоимость выведения - США также обладают выгодным относительно России расположением. Рассматривая вопрос отчуждения и широтности пуска, теоретически, проект Морской Старт может нивелировать данное преимущество США над Россией, но данный проект международный и базируется в США, так что рассматривать его чисто российским неправильно.
Следующий момент - общее развитие индустрии в стране. Если вам нужен станок, и таких станков в стране много - никаких проблем, бери станок, клепай деталь. А если таких станков в стране нет? Хорошо, вы купили станок - но кроме этой детали он ничего не производит, понимаете? Очень дорогая деталь получается... С общим уровнем индустрии непосредственно связана кооперация. После распада СССР кооперация рассыпалась, многие предприятия изменили профиль или вообще прекратили свое существование. А без них ракета не полетит... Возьмем украинский Южмаш. По структуре производственных связей это было одно из самых современных ракетно-космических предприятий СССР. Однако, когда кооперация рассыпалась - оно оказалось практически бесполезным и никому не нужным. Рекета Зенит, которая на самом деле советская, которая проектировалась под производственную базу и кооперацию в структуре советской промышленности... Это очень совершенная ракета. Прекрасная ракета. Она гораздо совершеннее Союза. Но в отдельной стране, без участия в российской программе запусков, она никому не нужна. Ее даже толком произвести нельзя без российских комплектующих. А если учесть нынешнюю политическую ситуацию...
Зенит - превосходная ракета со сложной судьбой, дай Бог компании S7 удачи и упорства, чтобы возродить Морской Старт и Зенит, иначе все закончится очень печально...
Технологическая и индустриальная катастрофа, постигшая СССР в девяностых, практически не оставила шанса космонавтике - но она существует. И это подвиг.
Следующий момент. Рабочий космической отрасли на улице не валяется. Он или работает по специальности на своем рабочем месте, или теряет квалификацию, часто уникальную. То есть, есть запуски или их нет - ему надо платить зарплату. Меньше запусков - больше непроизводительные затраты. Запрет на ввоз технологий в Россию автоматически повышает цену запуска за счет увеличения непроизводительных затрат на поддержание инфраструктуры.
Третий момент. Запрет на коммерческие запуски с исполнителями, не являющимися коммерческими организациями. То есть МО РФ, которое фактически унаследовало советскую космическую программу, не может выводить в космос спутник для телекомпании из Алабамы. Потому и были созданы госкорпорации, формально коммерческие предприятия. Но извините меня, космические войска времен СССР, и корпорация - это разные вещи. Это не только другая структура управления, это еще и - в силу обилия гражданских контактов и совершенно иного юридического статуса - определенные ограничения в смысле гостайны, каковая гостайна в космонавтике была всегда. Разделение коммерческого и военного космоса в значительной степени снижает возможности коммерческого, так как он не может использовать наработки военных. В США несколько иная структура отношений, разделения ответственности и так далее, там это работает и...
Да какие там наработки - скажете вы.
Ребята, Илон Маск сажает первую ступень, которая летит из хрен знает какого далека с хрен знает какой высоты на крошечную платформу посреди океана. Маск гений - скажете вы. Маск велик - скажете вы. А я скажу - ничего подобного.
Первая ступень после работы - это такая легкая хрень с определенным аэродинамическим качеством и переменным центром тяжести, которая из вакуума проносится сквозь слои атмосферы очень разной плотности, и должна совершить очень сложные маневры, чтобы оказаться в нужной точке. Там на самом деле очень сложная баллистика, и Маск укакался бы самостоятельно делать этот кусок работы. Так как же он попадает на платформу?
JDAM. Задача сложной баллистики свободнопадающей бомбы неизвестного заранее аэродинамического качества была в общем виде решена, и воплощена в металле, американской оборонкой еще в конце 20-го века. Маск ничего не разрабатывал. У него отношения с американскими военными, они снабдили Фалькон комплектом JDAM, и всё!
Приблизительно определить район падения ступени можно до старта, это рассчитывается. В районе располагается платформа. Ее координаты вводятся - в качестве координат цели - в баллистический вычислитель JDAM. Когда после отработки ступени она начинает падать, JDAM включается, и первая ступень Фалькона, которая с точки зрения JDAM ничем не отличается от обычной авиабомбы - прекрасно наводится на точку посадки. В нужный момент достаточно выключить JDAM и перейти на ракетный спуск... Потребная для попадания на платформу точность не является результатом супертехнологии, разработанной Маском - просто на определенном участке траектории первая ступень Фалькон представляет из себя корректируемую авиабомбу JDAM.
Так вот, давайте посмотрим на энто дело в контексте заказчика. Американское законодательство очень либерально в отношении военных технологий, и в случае какой-нибудь ерунды считает такое оборудование гражданским. Российское законодательство либерализмом не отличается. Маск берет комплект JDAM за копейки, и вуаля - чтобы конкурировать с ним, россиянам нужно проводить чудовищный объем НИОКР...
Ребята, это тоже затраты на выведение, входящие в стоимость запуска.
Заказчик, у которого есть выбор, взвесив все за и против - пойдет к Маску, так как для него работа с Маском означает отсутствие проблем с комплектацией собственного спутника (нет запрета на компоненты), он работает с частным предприятием, которое демонстрирует ну прямо военные чудеса точности наведения, и стоимость ну очень уж хорошая...
Уже сказанного достаточно, чтобы понять - коммерческий космос вовсе не такой коммерческий, каким представляется в прессе.
А сейчас я предлагаю вам кое на что посмотреть. Это Дрим Чазер, наши дни, который еще не летал в космос:
А это Бор-4, запущенный в 1982 году:
Сами американцы не скрывают, что прототипом Дрим Чазера послужил советский аппарат. Дрим Чазер планируется как пилотируемый многоразовик к МКС в качестве альтернативы Драгон-2. Теперь про Драгон-2.
Первоначально в мае 2014 года предполагалась управляемая посадка на двигателях (парашютная схема в качестве резерва), опоры для мягкой посадки. По словам разработчиков, благодаря двигателям SuperDraco аппарат способен приземляться практически в любом месте с точностью вертолёта, а возможность управляемой посадки сохраняется при отказе 2 из 8 двигателей. В случае отказа двигателей посадка выполняется на парашютах. SuperDraco являются первыми двигателями в космической промышленности, изготовление которых возможно по технологии 3D-печати. В дальнейшем было принято решение, что в первых полётах корабль будет приземляться в океан при помощи парашютов, а посадка на землю при помощи двигателей будет использоваться в будущих полётах после завершения процесса сертификации.
Это Драгон-2, наши дни. А вот "Заря", 1985-1989...
Основным отличием «Зари» от существующих космических кораблей можно назвать не парашютный, а ракетный вертикальный способ посадки с использованием реактивных двигателей, работающих на керосине в качестве горючего и перекиси водорода в качестве окислителя (такое сочетание выбрано в связи с малой токсичностью компонентов и продуктов горения). 24 посадочных двигателя размещались по окружности модуля, сопла направлены под углом к боковой стенке корабля. На начальном участке спуска торможение планировалось осуществлять за счет аэродинамического торможения до скорости примерно 50-100 м/с, затем включались посадочные двигатели, остаток скорости планировалось гасить за счет деформируемых амортизаторов корабля и кресел экипажа.
Вот ведь интересно девки пляшут, согласитесь. И если Сьерра-Невада попаслась в документации проекта Спираль, то почему мы считаем, что Маск все выдумал сам?
Нужно понимать, что космическая отрасль требует очень здоровой экономики. Космонавтика работает на деньгах. А многоразовая космонавтика - в особенности. Потому что требует стабильных многолетних долговременных программ.
Есть время разбрасывать камни и время собирать камни. Есть время сосать лапу и летать в космос на кораблях из прошлого столетия - и обязательно настанет время новых кораблей и новых космических программ. Но сперва надо поднять экономику.
В ходе пленарного заседания семьдесят третьей сессии Всемирной ассамблеи здравоохранения группа французских специалистов сделала сенсационное заявление – небольшие изменения в геноме позволяют выносить ребёнка любому мужчине в возрасте от 15 до 70 лет/
«Исторически так сложилось, что женщина была хранительницей очага и мамой, именно на женские плечи ложились основные обязанности по воспитанию детей. Сегодня мир быстро меняется, ещё 50 лет назад декретный отпуск отца воспринимался как что-то экстраординарное, а сегодня это норма. Как оказалось, для того чтобы дать возможность мужчине родить, достаточно немного изменить Y-хромосому, условно, добавить к ней чёрточку. Мы понимаем, что наше заявление многих шокирует, но прогресс не стоит на месте. Женщины больше не нужны, уже скоро родить сможет любой мужчина», - отметил руководитель исследовательской группы Шарль Латэн.
Я вангую, что через лет 10, может быть 15, телки будут не нужны вообще.
Сами подумайте, они уже настолько ахринели и большинство вызывают только омерзение, поэтому в ближайшие лет 10 они отправятся в игнор со стороны мужиков.
Секс куклы с женским телом есть, через несколько лет их будет не отличить, плюс будет доступен какой то искуственный интеллект, для общения так сказать.
Для теплого общения с доверием будут друзья, для секса - куклы, способ родить уже придумали.
А вабще, любое явление, стиль жизнь, лайфстайл, как и субкультуру реально уничтожить за пару тройку лет
- зашкварить в сми
- зашкварить в инете
- игнорировать и относиться как к мусору
Если из каждого утюга расскажут что ценности в вагине нет, телки взвоют) но пока что этого не будет, так как бабы лучшие покупатели всякого говна.
Если мужчины будут приносить больше бабок без телок, чем с ними - все поменяется
Если из каждого утюга расскажут что ценности в вагине нет,
А какая ещё другая великая ценность (кроме выше озвученной ?) была у Шамаханской царицы?
а из за чего тогда все поубивали друг друга (в сказке о "золотом петушке" ?)
ну не из за золота же в конце концов ..))
".... Попроси ты от меня
Хоть казну, хоть чин боярской,
Хоть коня с конюшни царской,
Хоть пол-царства моего».
— Не хочу я ничего!
Подари ты мне девицу,
Шамаханскую царицу, —
правда, там в конце такие слова:
-"Сказка ложь, да в ней намек!
Добрым молодцам урок."(с)
А вабще, любое явление, стиль жизнь, лайфстайл, как и субкультуру реально уничтожить за пару тройку лет
Денис, только искусственно же и придуманную и существующую как недолгая мода для какой-нибудь группы.
Это как говорится: - открываешь Фейсбук: на улице революция. Закрываешь Фейсбук - никакой революции нет.
О хейтингах, модах, срачах, натащах, шкурах, тёлках с губами и бровями многие даже не догадываются. Вот так.....живут без всего этого и не догадываются. Ещё больше смотрит на это только как на цирк бездельников (в основном столичных).
- Вы знаете, что Жанна Фриске умерла?
- Да я даже не знал, что она жила! (с)
Сегодня выпуск о том почему все так гладко и подставных лицах.
Поехали
Немного о многоразовой космонавтике - 7
(о том почему все так гладко и подставных лицах)
Каждая техническая система имеет свой цикл развития. От этого никуда не деться, нравится, не нравится - но пока не построишь паровоз, не получится скоростной локомотив. Это аксиома. Всегда, когда я вижу какую-то железяку, я знаю, что у нее есть история. История идеи, которая была выстрадана, потом превратилась в прототип, который обязательно (таковы законы жанра) должен взорваться, едва не убив своего создателя - и только потом, наученный наспех сросшимися переломами и едва прошедшей контузией, оный создатель создает нечто, что работает. Хоть как-нибудь. Затем он это совершенствует, совершенствует...
Короче. Каждая железяка имеет историю. Кроме одной-единственной.
Фалькон-9 был запущен всего 49 раз, и один раз взорвался на старте. Только два раза - во время взрыва на старте и истории со спутником Zuma, который секретный шописец и один хрен ничего точно не известно, была незапланированная потеря нагрузки, и еще один раз - в четвертой миссии - два спутника были отказаны выведением в связи с возможной нехваткой топлива и опасностью от их недовыведения для МКС. Ребята, для ракеты, которую посторонний чувак построил впервые в жизни - не дохрена ли хорошая статистика?
Фалькон имеет возвращаемую ступень. Технология уникальная для ракет-носителей, особенно учитывая то, что эта ступень рабочая. То есть не как у Безоса - вертикально вверх и тут же вниз, с аэродинамической стабилизацией ориентации в полете, нет. Первая ступень Фалькона херачит как положено - по наклонной траектории прямо в суровые космические ебеня, оттуда падает по баллистической траектории "точно в яблочко", и при этом, сцука многотонная, еще и не разбивается... Сколько первых ступеней Фалькона-9 было потеряно? Восемь, из них три - по причине погодных условий в месте посадки. Ну то есть ступень приземлилась - но ее ветром в воду сдуло нахрен с платформы по причине шторма...
Пять неудач при выполнении сложнейшей и уникальнейшей операции, которую никто раньше не делал, на послотни запусков - и все это на ракете, которая у чувака первая в жизни.
Между прочим, из пяти три случая - это центрифугирование топлива, стандартная для жидкостных ракет подлянка. Вы что-нибудь понимаете?
Воот... И я говорю. Динамика непонятная. Нет истории у ракеты. Полетела с первого раза. Села (грубо говоря) с шестого. И это - первая разработка гения.
Фалькон-9 демонстрирует явно неправильную динамику развития. Аномальную. И поскольку я умом суровый и неприступный материалист, и ко всему подхожу со штангенциркулем, а если надо - то и с отбойным молотком, мне требуется объяснение. Ракета Фалькон-9 либо должна падать существенно чаще, либо существует системная, и притом абсолютно материалистическая причина, почему это не так.
Ракетная техника есть техника по определению экстремальная, иногда самостоятельно, сама по себе взрывающаяся. Для работы с такой техникой знание того, что происходит с ракетой, и управление процессами - критически важно. Перефразируя Жванецкого, одно неловкое движение - и всё, кранты. В ракетной и космической технике изначально применялись временные программные устройства (таймеры), дифференциальные схемы, интеграторы, короче - загадочный мир аналоговой техники. Затем начало применяться, в силу отсутствия альтернатив, телеуправление. То есть во время полета ракеты между ней и землей был непрерывный радиообмен, вниз шла телеметрия, вверх - команды. Собственно говоря, эта замечательная традиция сохранилась и по сей день. Канал телеметрии обладает ограниченной пропускной способностью, из-за чего параметров передается сугубый минимум, больше не влазит. Опять же, высотные эффекты, затухание сигнала, диаграмма направленности - короче, ракетно-космическая телеметрия - это такой вариант дзен-буддизма. Для людей со стальными нервами, а еще лучше - полным отсутствием оных. Медитативная, короче, область деятельности...
Как только цифровые вычислительные устройства приобрели минимально терпимые размеры, они тут же полетели в космос. Бортовой вычислитель корабля Аполлон, летавшего к Луне, имел оперативную память аж в 4 (ЧЕТЫРЕ) килобайта. Посмотрите на свой смартфон. За такой суперкомпьютер Армстронг бы повесился прямо на Луне!
С ростом возможностей вычислительной техники количество решаемых ей в космосе задач все увеличивалось. Вместе с тем, в силу ее тогдашних массы и габаритов, космическое программирование всегда строилось по трем главным принципам. Минимализм, минимализм и еще раз минимализм. Программировали в кодах, и программы писали такие дядьки, шо с ними лучше в карты не играть, даже в дурака. Пересчитают на раз кого угодно.
Первый реально автоматический полет космической системы в истории - это единственный полет челнока "Буран". Корабль был набит процессорами, как контейнер с китайскими смартфонами до попадания на таможню. Программное обеспечение разрабатывали совершенно академически. То есть, прежде чем писать программы, разбили челнок на куски, и те самые дядьки, с которыми не нам ровняться по причине бесперспективности, формализовали задачи. Потом на базе системы формализаций были выведены некие стандарты, потом исходя из стандартов был разработан специальный язык программирования, для него написаны компиляторы, и потом туева хуча программеров взяла себе по задачке и написала по кусочку кода, потом... Кроче, никогда до того стотонный агрегат не спускался из космоса и не садился на ВПП (заметим - в сложных метеоусловиях) в полностью автоматическом режиме...
Чтобы это произошло - работали лучшие программисты, математики и инженеры мировой супердержавы.
Будучи особняком, со своими сугубыми требованиями, от обычных бытовых и производственных надобностей, космическая кибернетика не искала легких путей, но искала особых, эффективных решений. Вот пару лет назад пролетело, что для российских ракет и кораблей была создана своя собственная, особая операционная система, причем их было две, но сделали ту, за которую денег заплатили, да... И тут я узнаю, что Фалькон работает на Линуксе, а его программное обеспечение написано на С++, а потом читаю про польского гения программирования, который работал в Гугле, а тепер столуется у Маска.
Шо деется, ребятки, шо деется, ой-вей, вейзмир, шлемазлы, шоб у вас маца такой вкус имела...
Я как бы не чуждый вычислительной техники человек. И даже под Фряхой жил некоторое время на работе, и очень люблю это дело, и пингвинятиной не брезгую, и на С под Юникс писал, и доволен... Но! Каждый язык программирования имеет свою область практического применения. В конце концов, все в мире можно написать на ассемблере - я, например, написал Форт-систему с косвенным шитым кодом, лепота получилась - но есть вещи, которые тупо неудобно. Как тот же косвенный шитый код. Есть задачи, которые требуют Пролога или Лиспа, есть задачи, которые до сих пор делаются на Коболе, есть рассчеты, в которых все, кроме Фортрана, не канает, есть уникальный язык Елан, черт возьми, который вообще для сетевых приложений безальтернативен - для каждой области есть свой собственный специально для нее написанный язык программирования! Си, даже с плюсами - он хорош для общесистемного программирования, прикладнуху на нем страшно неудобно писать. Линукс - это операционная система универсального профиля, для специфических областей его допиливают, несмотря на чудовищную гибкость. Софт для ракеты на С++ под Линуксом - это как ботинки локтями шнуровать, подумал я.
А потом подумал про польского мальчика - гения программирования.
Понимаете, ребята, если кто-то локтями ботинки шнурует - значит особый гешефт имеет, и начал я размышлять на эту тему. И вот что наразмышлял...
Язык, на котором мы думаем, или говорим, или думаем, что говорим (а некоторые говорят, что думают) - он определяет границы того, что может быть подумано и сказано. Да, С++ неудобен для ракетного дела. Нет там нормальной математики с плавающей точкой, синтаксис там не годится для ученых, неявные преобразования типов иногда такие коленца выкидывают - шоб я так жил, а про геморрой с конструкторами и деструкторами объектов, построенных на базе темплейтов при неявном определении переменных, и происходящих при этом утечках памяти можно написать "Войну и мир". Сперва ты ищешь глюк, идет война, потом ты, в конце концов, сдаешься, добавляешь в руководство пользователя "перезагружать программу раз в пять минут потому что Винда кривая", берешь пиво - и наступает мир...
Вопрос. Если целая ракета, к тому же ракета без истории, летает не на том языке и не той системе - может, ключевым здесь является не приспособленность языка или системы к области применения, а наоборот - то, что является для системы и языка сильным качеством? Линукс - система универсальная, в том числе чудовищно популярная для сетевых приложений, в частности, Гугль одной из отправных точек своих имел специально подправленный Линукс, а Си, или С++ - это замечательный язык для общесистемных приложений. Отсюда следует немедленный вывод, что сильными качествами пары Линукс+Си является их общесистемная направленность, в частности для сетевой среды, и тут же вспоминается польский мальчик, работавший в Гугле (компания практически целиком сосредоточена в области сетевых технологий). Ребята, дело не в управляющих программах - дело в архитектуре, понимаете?
Традиционная архитектура космических вычислительных систем специализирована и централизована. Даже в Буране, несмотря на обилие отдельных вычислительных блоков, в общем - идеологии придерживались. Вот есть ракета, в ней сто датчиков. Данные с датчиков надо собрать, мультиплексировать (потому что число выводов у главного компьютера ограничено), передать в центральный компьютер. В центральном компьютере есть туева хуча подпрограмм, которые весь этот гамуз обрабатывают, что-то себе решают, как-то взаимодействуют. Центральный компьютер должен обладать огромной надежностью и безотказностью, его операционная система должна быть отказоустойчивой, а набор рабочих программ - сложным. Это - классическая архитектура типа "тупые устройства - умный процессор".
Представим себе другую архитектуру. "Умные устройства - тупой процессор". Вот есть блок двигателей. Датчики, клапана, дросселя... Все это цепляется к одному (условно) микроконтроллеру. Он всем этим заправляет. Но его не волнует метеорологическая обстановка, траекторные измерения, температура в баках, прохождение по циклограмме, тестирование оборудования и так далее. У него программа на порядок проще, чем у "умного процессора", которого в нашей системе вообще нет, потому что у нас процессор - тупой. Как полено папы Карло. И вот наш тупой процессор говорит нашему микроконтроллеру - "слыш, братан, хочу столько-то килоньютонов тяги".
Еще раз. Центральный процессор настолько туп, что представления не имеет о клапанах, дросселях и датчиках. Ему хочется столько-то килоньютонов тяги. И он говорит умному контроллеру, который полностью изолирует, как говорят программисты (или абстрагирует) его от железа - дай мне тягу. Тягу хочу!
Маленький умный контроллер, которому похер на метеоусловия и все прочее, проверяет статус всех своих датчиков, сам по программе щелкает клапанами и дросселями, запускает двигатели и выводит их на нужное число килоньютонов тяги. Он сам следит за работой двигателей, оперирует дросселированием, подруливает (по просьбе центрального тупого процессора), и делает полный цикл управления.
А в это время в баках другой умный контроллер следит за температурой и давлением, количеством топлива и окислителя. А в это время еще один умный контроллер получает метеосводку и сообщает коррективы тупому процессору, чтобы тот внес коррективы в те самые килоньютоны. А в это время еще один умный контроллер обсчитывает навигационные данные и следит за циклограммой...
Разбиение условное - идея понятна. Те кто в теме - Ардуино, чип на Линуксе, интегрированный ЦАП - АЦП, сетевой интерфейс. Самое веселое здесь заключается в том, что задача транспорта потоков данных исчезает в принципе, просто потому, что данные изолируются внутри специализированных контроллеров, идут только отчеты и команды, а протокол Эзернет осуществляет мультиплексирование автоматически.
Более того - пропускной способности Эзернет достаточно, чтобы не только обеспечить оперативный протокол обмена во время работы, но и собрать RAW data со всех конечных устройств. Вот есть в системе еще один микроконтроллер, который слушает траффик и собирает RAW data на устройстве записи...
В принципе, с точки зрения функционала данная система изоморфна архитектуре "тупые устройства - умный процессор", за исключением того, что "ум" процессора раздается между устройствами. Благодаря чему "умный процессор" может быть далеко не таким умным, к нему гораздо меньше требования, а каждый изолированный кусок кода, работающий на устройствах, точнее на обслуживающих контроллерах - гораздо проще для отладки. И операционная система на процессоре и контроллерах может быть гораздо проще, примерно как обычный Линукс.
Два вопроса. Почему этот мотлох круче действительно клевого специального космического умного процессора? Почему он круче настолько, что позволяет Фалькону иметь уникальную статистику запусков?
1. При правильной декомпозиции задачи проще структура подпрограмм (за счет отсутствия ненужных связей), проще и быстрее отладка.
2. За счет повышения уровня абстракции проще интегральная управляющая программа, отслеживающая полетное задание, состояние систем, навигационную и метеоинформацию, ее проще отладить.
3. За счет сокрытия лишних данных образуется свободная вычислительная мощность и пропускная способность интерфейсов, благодаря чему можно обойтись дешевым железом (этот же принцип активно использует Гугль в работе своих серверов).
Но самое главное не это, ребята. Вот давайте посмотрим на нормальную архитектуру. Сигнал от датчика пришел на мультиплексор. Мультиплексор смешал данные с кучи датчиков. Они отправились в процессор. Процессор их обработал и ненужные данные выбросил. Потому что ему надо работать, понимаете?
Данные потеряны.
В случае, если мы имеем распределенную архитектуру, возможно локальное накопление данных либо данные, которые избыточны, могут направляться в обход процессора на устройство записи. Все данные, какие возможны. И устройство будет писать.
Вы не поняли?
Ракета - очень сложная система. Ее, чтобы отладить, нужно много-много стендовых испытаний. Которые сильно по деньгам тянут. Нужно много испытательных запусков. С измерительной аппаратурой. А в архитектуре "умное железо - тупой процессор" можно каждый полет накапливать все данные?
Если я прав - каждый полет Фалькон-9 является испытательным, и после каждого полета все доступное поведение системы анализируется на земле.
Это же просто праздник конструктора - ракета, которая ведет логи.
Более того. При особенном интересе к какой-нибудь подсистеме можно навесить на нее специальные датчики, и писать общим логом. А потом, когда система будет просмотрена "под рентгеном" - снять ненужное нахрен. Можно поступить интереснее. Просчитать ожидаемое поведение систем ракеты, и в логи писать только отклонения, то есть нештатные ситуации. В этом случае в телеметрический канал не уходит вся информация, как обычно, а уходит только критически важная информация об отказах, понимаете? Количество отслеживаемых параметров можно увеличить, сосредоточившись на тех, которые выходят за границы допустимого. И тогда узкий и дохлый телеметрический канал принесет именно те данные, которые нужны конструктору, чтобы понять, что пошло не так.
А вот еще веселый вариантец. Помните катастрофу Протона из-за перевернутого при сборке датчика акселерометра?
"Умный процессор" не знал, что датчик мог быть перевернут. И никто этому его учить не станет - там и так слишком сложная задача. А вот если бы этот акселерометр обслуживался контроллером, и если бы контроллер перед стартом калибровал бы акселерометр, то он получил бы отрицательное ускорение. И программа контроллера могла бы понять, что акселерометр перевернут. Программа простая, научить можно. И тогда контроллер просто брал бы показатели данного акселерометра со знаком "минус", и ракета нормально бы полетела, а не разбилась.
Кстати, такая возможность при реализации сетевой архитектуры, предположительной в Фальконе, да еще и с учетом трехкратного резервирования, о котором говорит Маск, означает, что в реальности на Фальконах может быть масса отказов, которые не проявляются просто потому, что парируются программным обеспечением.
И если это так и есть - значит, развитие Фалькона как технической системы не является аномальным, оно нормальное на самом деле, просто мы видим исключительно эпичные фейлы, а неэпичных не замечаем, ибо они парируются системой. И кажется нам, что Маск гений, а все остальные - идиоты...
Логично?
Давайте проверимся. Маск хвалился системой самоликвидации ракеты. У него там стоит ЖПС, который сравнивает реальные параметры полета с рассчетными, и автоматически подрывает ракету при выходе ее из коридора допустимых значений. Излишне говорить, что гражданский ЖПС с этим не справится - усрется, значит наличие военного ЖПС можно считать доказанным, и упомянутое в прошлой части использование JDAM для наведения ракеты на посадочную площадку - установленным. Пока совпадает. Далее. Иногда Фалькон стартует без ног и рулей - когда возвращение не планируется. Это означает, что ПО ракеты имеет модульную структуру, с возможностью отключения ненужных компонент, то есть с точки зрения конструктивной и программной, Фалькон - это Лего. Более того, работа трех ступеней сразу в составе Фалькон Хэви крайне сложно реализуется в архитектуре "умного процессора", потому что нужно перефигачить очень сложную программную систему. Ну просто потому, что работа в пакете - она качественно иная, чем самостоятельная работа ступени. А вот в архитектуре с "тупым процессором", в силу простоты программы последнего - это вполне реализуемо.
Наконец, мы можем объяснить историю с Zuma, если он вообще был. В каждой программе бывают ошибки, и несогласованность интерфейса, одна часть которого была сделана Локхидом, а вторая Маском - более чем вероятная причина непрохождения сигнала на разделение второй ступени и нагрузки. Две системы не смогли попрощаться, понимаете? И вот еще замечательная история.
Помните взрыв Фалькона? Расследование согрешило на взрыв в системе подачи гелия, но была версия с незапланированным запуском двигателя разгонного блока, и учитывая количество пламени, это больше похоже на правду.
Короче, стыкуется. И аномальная безаварийность, и участие военных в проекте (стартовая площадка на Ванденберге, использование наземных пунктов траекторных измерений НАСА), и периодические необъяснимые глупые фейлы, и версионность носителя, и его универсальность. Кстати, возможно, на Фальконе Пентагон гоняет ЖПС-навигатор для космоса военного диапазона. Интересно, если задействовать в космосе РЭБ - сколько спутников сразу приземлится?
И между прочим, с данной архитектурой очень хорошо стыкуется серьезное подозрение в том, что Маск использует дешевую "земную" электронику вместо дорогой "космической". Тем более, что в США этой промышленной электроники - как грязи...
Теперь еще немного по технике поговорим.
Если говорить об обычной архитектуре, с "умным процессором", то в ней имеет значение качество компонент и их согласованность с процессором (или хотя бы с мультиплексором). Требуются каналы передачи данных, не искажающие сигнал, и корректная обработка сигнала процессором. В случае сетевой архитектуры все совершенно иначе. В случае сетевой архитектуры мы имеем дело с сетевыми протоколами. То есть, мы должны смотреть на систему как на совокупность протоколов. И в рамках определенной устаканеной совокупности протоколов мы можем неограниченно развивать конкретную железяку, например датчик, или заменять его другим, при условии согласованности в сетевых протоколах между компонентами сети. Таким образом, данная архитектура масштабируема, версионна и способна эволюционировать. Кроме того, на высоких уровнях, в связи с абстрагированием от железа, мы имеем уже не просто программу, но универсальную программу, не зависящую от железа. Отсюда следует, что создав и отладив ПО на одной ракете, мы сможем с минимальными усилиями перенести его на другую, чего в случае обычной архитектуры не случится от слова вообще.
А здесь у нас возникает лепота. Во-первых, мы можем построить универсальный ИНС, совершенно автономный помимо интерфейса от остальной ракетной начинки. Кстати у меня создается впечатление, что ИНС у Фалькона говняный. Во-вторых, мы можем создать некий универсальный блок, тестовую нагрузку, единственное назначение которой - сидеть вместо спутника или боеголовки на ракете, и писать тонны данных, генерируемые временно установленными датчиками, на устройство хранения. Ну и спасаться, само собой, после отработки задачи.
А вот следующее - это вообще песня, ребята. Я подозреваю, что ухватил Маска за ноу-хау, и вы сейчас будете радоваться, как я, когда до этого догадался...
Речь идет о темпах подготовки ступени после одного полета к следующему. Те, кто в теме, что такое ракета, кто хоть раз гладил холодный металл ладонью, заглядывал в сопло и представлял, как оттуда херачит реактивной струей, кто хоть раз слышал, как ракета стартует - те приблизительно представляют, какие чудовищные нагрузки выдерживает конструкция. И вот Маск обещает сократить период межполетного обслуживания до одного дня.
Хотите сделать так же - спросите меня как...
Помните советский фильм про бригаду по сносу домов (запамятовал название), где один герой искал особую точку на стене, рисовал крестик, а потом второй слегка "тюк" - и пипец архитектурной форме? Мы с вами знаем, что сопромат - основа ракетостроения. То есть для всех материалов существуют пределы текучести, упругой деформации, термических условия и много еще всяких пределов. Дело в том, что ракета имеет сложную конструкцию, и усилия - термические, механические, акустические - по этой конструкции распределяются неравномерно. Соответственно, можно считать, что в конструкции ракеты есть некие особые точки, которые концентрируют в себе напряжения, и могут служить маркером целостности конструкции. Если расположить в таких точках датчики, то обсчитав после полета их показания, можно судить, подверглась ли конструкция разрушающему воздействию.
То есть не надо с дефектоскопом каждый квадратный миллиметр, понимаете?
Излишне говорить, что такой фокус требует предварительных исследований, и работает только в системе с полным накоплением данных. Но думается мне - именно его Маск и задумал в качестве сюрприза мировому сообществу...
Ну шо, пацаны - есть тяга?
Таким образом, мы видим, как архитектурное решение в области бортового ПО качественно меняет свойства и возможности ракетно-космической системы в целом. Естественно, реализовано сейчас не все, и получится ли в полном объеме - еще неизвестно, но картинка маслом у нас следующая.
Несмотря ни на что, Фалькон-9 представляется крайне интересной для изучения платформой.
Теперь давайте вернемся к первой картинке в статье, к чему я вспомнил эту историю?
Понимаете, из Маска гений не получается. Аферист получается, девочка на консумации получается, враль эталонного качества получается - гений не получается. Дело в том, что в Фальконе соединились уникальные качества, Фалькон есть сумма удивительных компромиссов. Давайте не забывать, что Фалькон - это ракетная система, это пиздец какая сложная штуковина. Каким бы ты ни был гением, многие вещи невозможно выдумать - их надо знать, нужен опыт, нужна информация, вплоть до справочной, нужны стенды и рассчеты, некоторые из которых - сложнейшие. При пристальном взгляде на Фалькон оказывается, что это такая штуковина, такая ракета, которая впитала в себья все лучшее, что сейчас есть в США. Это не под силу одному человеку. И просто талантливому коллективу - тоже не под силу. Это под силу только махровым профессионалам, которым разрешили без оглядки. Это может сделать только НАСА в целом, как коллектив, как ресурс знаний и опыта.
Маск просто витрина.
Когда-то давно для поднятия затонувшей советской лодки с атомным оружием ЦРУ затеяло головоломную операцию. Некто Говард Хьюз, миллиардер и скандально известная личность, неожиданно проникся страстью к океанографии, и построил - для личного, разумеется, использования - уникальное судно Гломар Эксплорер. И по совершенной случайности, разумеется, из чисто познавательного интереса попытался поднять затонувшую подлодку.
И кстати удивительно вовремя кино про Говарда Хьюза сняли, не находите? Я про "Авиатор"...
В США частное лицо - далеко не всегда частное лицо, даже если оно выглядит, как частное лицо. Приглядевшись к Фалькону, как к технической системе, я замечаю такую тонкую, тщательную проработку, такую рациональность конструкции с прицелом на перспективу, что мне становится очевидным - это не проект Маска. Скорее всего, Маск - это часть проекта Фалькон. Маленькая, важная, но отнюдь не самая существенная часть.
Маск - он и есть the Mask, маска, прикрытие.
Девочка на консумации при очень серьезном борделе.
Я поражен уровнем профессионализма и творческой мысли людей, создавших Фалькон, и говорю вам - эти люди профессионалы. Эти люди никогда ничем кроме космоса не занимались. Потому что только целиком погруженный в космос человек будет мыслить не категориями ракеты или корабля, а категориями архитектуры и технологии, понимаете? Фалькон - система, устремленная в будущее, но вовсе не обещаниями Маска, который порой такую пургу несет, что хочется щелкнуть его по носу - а глубиной технических идей, коими Маск не обладает ни разу.
Маск просто ширма.
Тогда почему Маск?
Понимаете, после окончания Шаттла США остались практически без средств выведения. Проект Констеллейшн, в нужности которого едва убедили сенаторов, окончился громким пуком в лужу. Сенаторы - люди старые, недалекие и совершенно глупые, больше трясущиеся за бюджет и имидж у избирателей, чем желающие разбираться в космонавтике. Если бы лет двадцать назад какому-нибудь сенатору рассказать то, что я уже описал в этом цикле про Фалькон - хрен бы вы получили финансирование. А вот частная космонавтика - это дело другое, тут и деньги могут исчезнуть из бюджетных программ, если что, и будет не стыдно... Особенно когда можно показать яркий успех.
Вторая компонента истории заключается в понятии "недобросовестная конкуренция". Организовав конкуренцию между "частниками", и вынудив остальных работать в амплуа "частника", одновременно ловко скрыв, что Маск такой же частник, как я балерина - мы попадаем в ситуацию "банда громил против малыша". Вот где-то в Европе кто-то разрабатывает ракету, хочет Маска догнать...
Хер тебе за обе щеки, родной - потому что ты одиночка, а Маск просто клоун, за спиной которого спряталась банда громил...
Коммерциализация космонавтики с одновременным изначальным нарушением конвенции и подключением всех ресурсов - вплоть до шпионажа и политического прикрытия - обуславливают, по мнению США, их окончательное преимущество в космосе. Это очень некрасиво и подло.
Сегодня выпуск о том как скрестить "УЖА" и "ЕЖА", т.е. ракету и самолет.
Поехали
Немного о многоразовой космонавтике - 8
(о том как скрестить "УЖА" и "ЕЖА", т.е. ракету и самолет)
Ну что, продолжим? Я думал поговорить о количественном и качественнном росте - у нас в прошлой части дискуссия возникла небольшая - но тут подвернулось кое-что новенькое... Потерпите.
Рассматривая Драгон, Федерацию и Орион, мы говорили, что эти аппараты относятся к многоразовым кораблям капсульного типа. Однако есть еще один тип многоразовых аппаратов - крылатые. Мулька с "если к ракете приделать крылья" появилась на заре космической эры. Выше приведен рисунок "космоплана" Цандера, над которым автор работал в 1920-1924 годах. Естественно, ни о какой практической реализуемости речи не идет в принципе - но тогда люди работали над концепцией, и концепция космического аппарата, который при полете в атмосфере ведет себя как самолет, а не как утюг, уже в то время казалась многообещающей.
В самом деле, обладая высоким аэродинамическим качеством, при спуске с орбиты крылатый аппарат может совершать широкий маневр в атмосфере, то есть приземлиться не куда получится, а куда захочет - в хорошее и комфортное для посадки место. На Востоках и Восходах о маневре речь вообще не шла - там были сферические капсулы с нулевым аэродинамическим качеством, и спуск был баллистическим, с большими перегрузками, и корабль летел как пушечное ядро - в общем, первые космонавты были реально безбашенными смельчаками. У американцев было полегче - Меркурий, Джемини и Аполлон имели вид конусовидных капсул с выпуклым днищем, обладали аэродинамическим качеством, и спуск их происходил по более плавной траектории, с меньшими перегрузками, и даже приблизительно можно было прицелиться не в то болото, а в соседнее. Если повезет. Но, конечно, до маневров самолета капсульным аппаратам очень-очень далеко. А потом на сцену вышел Шаттл, и казалось - вот оно, счастьице!
Ну и оказалось, что таки да, счастьице - вот оно, так сказать...
Понимаете, ребята, какая фигня получается... Что русскому здорово - то немцу смерть, как говорится, и что хорошо для самолета - то абсолютно противопоказано космическому кораблю...
Если мы говорим о полете по-самолетному, то нам нужно иметь в виду следующие вещи. Во-первых, самолет, чтобы летать, должен иметь высокое аэродинамическое качество. Летучим должен быть. При минимуме усилий (мощности двигателя) пролетать максимальное расстояние. Логично? Логично. Во-вторых, когда самолет летит, все кинетические параметры его движения - высота, скорость - определяются исключительно качествами его двигательной установки. Аэродинамическое качество - штука фиксированная (если интерцепторы не выпустить, или не попытаться на скорости убиться, выпуская закрылки на эшелоне), и потому все маневры, которые осуществляет самолет - он осуществляет с помощью двигателя. Взлетает с помощью двигателя, набирает высоту с помощью двигателя, поддержвиает высоту и скорость - опять же с помощью двигателя. Если двигатель отключается - самолет начинает срочно падать, насколько ему позволяет мастерство пилота и аэродинамическое качество. А двигатели у самолета слабые, понимаете?
Маневренность самолета, и в частности, полетные параметры, непосредственно связаны с энергетикой его силовой установки. И поскольку эта самая энергетика слабая, дохлая, редкий самолет имеет энерговооруженность больше единицы - постольку и нагрузки на конструкцию самолета мизерные выходят, и менять параметры полета самолет может легко и просто.
Если в вас летит пушинка, даже если она быстро летит - отмахнуться труда не составит, но попробуйте отмахнуться от летящего в вас кирпича!
Энергетика полета космического корабля к самому кораблю отношения не имеет в принципе. Первую космическую скорость никто не отменял, плюс высота орбиты - она значительная, потенциальная энергия для космического корабля - штука весьма немаленькая. Складывая одно с другим, получаем в пересчете совершенно чудовищную энергию. И вот с этой энергией должен справиться крылатый аппарат при полете в атмосфере. Понимаете, ребята, нельзя выключить кинетическую энергию при спуске с орбиты, нельзя просто взять и снизить скорость - все эти джоули обязательно вылезут, и обязательно вылезут в виде скорости движения, так устроены законы физики. Короче, крылатый челнок при входе в атмосферу - это как крылатый челнок, в задницу которому воткнули ракету, и пока она не отработает - она будет его разгонять, разгонять, разгонять и ничего с этим не сделать. Роль ракеты этой играет первая космическая скорость, с которой аппарат движется по орбите, в сумме с потенциальной энергией высоты полета аппарата. Пока сумма этих двух энергий не будет погашена трением о воздух - крылатый космический аппарат не сможет нормально по-самолетному лететь, его будет нести, как слабого желудком от несочетаемых продуктов, со страшной силой, далеко и долго. Это тот самый случай, когда верна шутка "самурай без меча - то же, что самурай с мечем, но только без меча".
Это не важно, что двигатели носителя, который вывел челнок в космос, давно смолкли и остыли - вся их мощь еще нагонит челнок на спуске, и с ней надо будет что-то делать.
Когда мы говорим об аппаратах капсульного типа, то мы имеем в виду аппараты с очень небольшим аэродинамическим качеством. То есть на единицу расстояния, которое они пролетают в атмосфере, расходуется большое количество энергии. Чувствуете? Проблема космического корабля при спуске - избыток кинетической энергии. Капсульные аппараты в силу низкого аэродинамического качества очень быстро гасят этот избыток энергии, и в этом их замечательное качество.
Крылатый аппарат, напротив - аэродинамическое качество имеет высокое, потому кинетическая энергия расходуется им очень медленно, он пролетает огромные расстояния, его несет, как говорят в народе, как фанеру над Парижем. Фьюить - и вместо комфортного аэродрома ты уже в далеких суровых еженях...
Давайте подумаем, зачем крылатому космическому аппарату высокое аэродинамическое качество. Ребята, высокое аэродинамическое качество нужно крылатому аппарату для того, чтобы по-самолетному приземлиться. Вот чтобы космический челнок приземлился, то есть коснулся своим шасси ВПП на приемлемой скорости - он должен обладать определенным аэродинамическим качеством. Если это аэродинамическое качество будет недостаточным - он разобьется, потому что либо горизонтальная скорость окажется слишком большой, либо вертикальная.
Самый главный профит от самолетной схемы посадки - это управляемый спуск с возможностью широкого маневра и посадка по-самолетному. Достижение этого профита требует высокого аэродинамического качества. Но это же самое высокое аэродинамическое качество затрудняет отдачу избытка кинетической энергии в атмосферу, корабль очень слабо тормозится и оказывается слишком летучим для уверенного погашения кинетической энергии.
Что хорошо для самолета - то очень плохо подходит космическому кораблю, понимаете?
Если вы посмотрите на все летавшие более-менее, или более-менее детально проработанные многоразовые космические корабли, то увидите, что они имеют грацию утюга.
Но пальму первенства, несомненно, держит проект IXV:
Видите у него две ласты - левую и правую? Ну вот вам и крылышки, если кому непонятно...
Буран и Шаттл, наиболее напоминающие нечто летающее, и имеющие более-менее адекватно выглядящие крылья, специально разрабатывались так, чтобы эти крылья позволяли работу на чудовищных углах атаки - почти поперек потока. И в момент спуска с орбиты они летели не носом вперед, а пузом вперед. Чтобы подъемная сила была минимальной, а сила сопротивления - максимальной. И все равно в случае Шаттла по крайней мере (скорее всего и в случае Бурана - но сходу не найду, а врать не стану) приходилось идти на хитрость. Корабль входил в атмосферу пузом вперед, но лежа на боку. Пока он тормозился, подъемная сила разгоняла его вбок, он поворачивал в атмосфере. Чтобы не уйти с траектории, он переворачивался на другой бок, и начинал поворот в обратную сторону. И так несколько раз. Получалась змейка. На этой змейке Шаттл гасил энергию, и в конце только мог перейти к полету по-самолетному...
Крылатый космический самолет - это всегда очень хреновый самолет, ребята...
Вопрос. Если крылатый челнок - хреновый самолет, то какой из него космический корабль?
Все очень просто. Берем характеристики Спейс Шаттл. Максимальная масса полезной нагрузки на низкую орбиту - 24 тонны. С половиной. Хорошо, 24,5 тонны. Стартовая масса комплекса при этом - 2030 тонн. Хорошо, просто две тысячи тонн. Ракета-носитель Протон выводит на низкую орбиту 23 тонны нагрузки. Стартовая масса ракеты - 705 тонн. Две тысячи против семисот пяти. Древний как дерьмо мамонта на момент появления Шаттла носитель против весьма технически совершенной, просто запредельно совершенной для своего времени системы. На примерно один и тот же полезный груз - почти трехкратная разница стартовой массы.
Ребята, космическая система - она не для того создается и в космос запускается, чтобы вы на нее в телевизор вылупились. Она должна совершить работу - то есть вывести в космос определенное количество груза. Чем меньше материалов, денег, труда и сил требует выведение в космос единицы массы - тем носитель эффективней. Нужно понимать, что в ракетно-космической системе нет ничего лишнего, там даже топливо - особой очистки и специальной выдержки, так сказать. Семьсот тонн древнего как дерьмо мамонта Протона даже по современным временам требуют точных производственных операций, эксклюзивных материалов и технически совершенных процессов. Да, они старые - но сделать качественнее нельзя. В принципе. Каждый килограмм носителя, будь то килограмм конструкции или килограмм керосина - он особенный килограмм, такой килограмм на базаре не купишь. 2000 тонн против 700.
Вот потому Протон до сих пор летает, а Спейс Шаттл уже только в музее стоит, понимаете?
А давайте сравним Протон и Фалькон-9. Максимальная выводимая на НОО масса для Фалькона - 22,8 тонны, грубо говоря, те же 23. Но стартовая масса - 549 тонн. Ракета - свежачок. По сравнению с Протоном - 549 против 705. Чувствуется прогресс, не находите? Но Фалькон ни разу не крылатый, ребята.
Крылатый челнок - очень дорогое средство доставки груза на орбиту.
Челнок вынужден нести на себе шасси, крылья, все это подвергается перегрузкам, термическим нагрузкам, крылья испытывают скоростной напор во время торможения - короче, как ни старайся, легким оно быть не может. Именно потому в проектах крылатых многоразовых кораблей крылышки так - для мебели. А в IXV вообще ласты прикалапуцали к аппарату - и довольны.
Итого, подводя итоги, мы должны сказать, что при прочих равных условиях крылатый космический корабль проигрывает бескрылому как космический корабль, как транспортная космическая система. А в качестве самолета он проигрывает самолету. А все потому, что по концепции своей, по задумке, в крылатом челноке в одном целом присутствуют противоречивые требования, и совмещение их возможно только и исключительно за счет увеличения массы аппарата.
На самом деле не все так грустно. Если мы будем говорить о спуске грузов с орбиты, то здесь крылатый аппарат в выигрыше. За счет наличия аэродинамического качества он может опускать на Землю грузы, для которых невозможно создание парашютной системы. На сегодняшний момент самый большой парашют - 30 метров в диаметре - создавался для Марса, где атмосфера слишком разрежена для использования крылатых аппаратов. Масса Спейс Шаттла при посадке - почти 70 тонн. Для таких масс парашютов, как нетрудно понять, не существует...
Следующий вопрос, который мы затронем - использование крылатых разгонных блоков, крылатых схем запуска. Самолетный старт. Идея заключается в том, что ракета поднимается на самолете в верхние слои атмосферы, откуда собственно и происходит старт в космос. На сегодняшний день самый большой специализированный самолет для подобных запусков - Stratolaunch - проходит испытания, но еще не летал.
Самолет свежачок, все последние достижения, композиты-компьютеры, кондиционер, парктроник и круиз контроль, кожанный салон - короче, полный фарш. Стартовая масса системы до 590 тонн, из них масса ракеты - до 230 тонн. Масса выводимого на НОО груза - максимум 6,12 тонн.
Ну то есть вот этот самолет, который, судя по всему, потребует специальной ВПП (он слишком широк по колее), и базироваться будет на один-единственный аэродром (или сколько их построят) будет ракетой массой 230 тонн выводить на орбиту 6 тонн полезной нагрузки. Аминь!
Масса космического корабля Союз, выводимого РН Союз - 6,5 тонн - больше чем потянет Стратоланч. Полная максимальная масса, выводимая РН Союз - 7 тонн. Стартовая масса РН Союз с нагрузкой - 307 тонн. При этом РН Союз древняя, как дерьмо мамонта - даже древнее Протона, ее двигатели представляют интерес скорее археологический, со своим удельным импульсом в 313 (в вакууме), а конструкция уже давно кажется слишком перетяжеленной...
Сравнение проектных характеристик Стратоланч (а их еще достичь надо!) с реальными характеристиками древней ракеты говорит о том, что эффективность и рациональность воздушного старта в лучшем случае слишком оптимистично оценены. Возможно, действительно, в силу подъема ракеты на высоту самолетом, удается понизить немного расход топлива самой ракеты. Но ребята - мы говорим об уникальной специализированной авиационной системе, единственной в мире на данный момент, и она еще даже не поднялась в воздух. И кроме того - для этой системы еще надо построить соответствующие аэродромы, так как только колея шасси у нее - с хороший Боинг-737, то есть - на любую полосу это конструкция не сядет, и с любой полосы не взлетит...
Так что, с крыльями в космосе косяк?
Ну... Тут сумрачные британские ученые парни выкатили такую шикарную дуру...
Короче, эта дура должна летать. Не смейтесь - заставили же они летать Старфайтер... Ну не они, а американцы, но все равно - есть такая вероятность, что заставят. И вот для нее разрабатываются специальные двигатели, которые сперва работают как турбореактивные, а потом как ракетные.
Эта здоровенная хрень взлетает как самолет, набирает высоту и скорость, потом двигатели переключаются из самолетного режима в ракетный - и она уже, как ракета, гордо реет в космическое пространство...
Черт, как представлю себе - прям весь дрожу, до костей продирает...
Вот вам красивое видео. Посмотрите, и объясните мне, откуда у меня ассоциации с "2001: Космическая одиссея" и "Звездные войны эпизод 1"
Мдям.
То, что я вижу - это повторение пройденного. То есть - мы пытаемся заставить самолет изображать из себя космический корабль. Затем при сходе с орбиты мы попадаем в проблему рассеивания кинетической энергии при большом аэродинамическом качестве. Наш космический самолет - а он большой, надо сказать - греется, и площадь нагрева велика, и требует теплоизоляции. До сих пор для теплозащиты неаблирующие покрытия использовались только в Шаттле и Буране, и в общем, как показал эпизод с Колумбией, механическая прочность таких покрытий - а это для нас крайне важно при самолетном взлете и разгоне в атмосфере - пока недостаточна.
Хрен с ней, с чудо-двигательной установкой, у нас тут проблема в принципе.
Если мы будем говорить о самолетном старте (исключая порождение сумрачного британского гения), то помимо сомнительных весовых выгод, у нас появляется проблема разделения носителя и ракеты. Самолет летит на большой скорости, в плотных слоях атмосферы, и несет на себе большую массу. Эта масса должна отделиться от самолета (а я напоминаю, это все хозяйство обдувается воздушным потоком на большой скорости), включить двигатели и полететь дальше, а самолет - крайне желательно - должен вернуться на аэродром. У нас существует три возможных схемы старта. Одна - ракета сверху самолета.
При такой схеме самолет-носитель в момент разделения будет разгружен по массе, и пойдет вверх, то есть - навалится на нагрузку. Нагрузка же обладает недостаточной аэродинамической подъемной силой, и пока, по крайней мере, не включатся двигатели - будет наваливаться на самолет-носитель. Балансировка авиационно-космических систем воздушного старта с верхним расположением нагрузки - та еще задачка по аэродинамике, и представляет значительные сложности как по моменту отделения, так и по процессам после, в частности, в случае попадания самолета-носителя в выхлопную струю ракетного двигателя, что может привести к повреждению конструкции либо помпажу турбореактивных двигателей носителя. Вторая схема - ракета внутри самолета:
Данная схема более реалистична, особенно в случае выдергивания носителя из грузового отсека с помощью вытяжных парашютов. В целом проблема продольной балансировки известна, и решалась конструкторами при отработке десантирования больших масс людей и техники, когда в грузовом отсеке самолета перемещаются значительные массы. Опять же, соотношение массы самолета-носителя (и его моментов инерции) и массы нагрузки (космической ракеты) таковы, что за время "вытягивания" ракеты самолет просто не успеет испытать сколь-нибудь значительное изменение тангажа.
Следует сказать, что как первый, так и второй вариант старта рассчитаны на использование в качестве носителей обычных грузовых самолетов. Таким образом, мы имеем ограничение массы ракетной части комплекса, и соответственно - ограничение массы выводимой в космос нагрузки. Иными словами, данная система выглядит изначально немасштабируемой.
Третья система разделения реализована в Стратоланче, самолете "Вайт Найт", существовали подобные разработки и в СССР.
В таком варианте нагрузка после расцепления падает вниз под собственным весом, самолет, разгрузившись от веса, "прыгает" вверх, и разделение происходит чисто, без опасности столкновения. Как мы видели на примере характеристик Стратоланч, учитывая незначительное улучшение характеристик такого запуска по сравнению с чисто ракетным, разработка специализированного носителя, к тому же, скорее всего, требующего специализированного аэродрома - выглядит пока что сомнительной по экономическим соображениям. Докажут ли американцы обратное - вот в чем интрига.
Отдельно следует упомянуть успешно реализованный проект Пегас. Поскольку носитель предназначен для запуска на НОО легких (до 440 кг) нагрузок, частота его запусков не может быть большой, однако статистика запусков у него хорошая, и вроде бы он до сих пор изредка летает.
В приведенных трех схемах воздушного старта космическая часть отделяется от самолета-носителя на достаточно небольшой высоте, при низкой скорости, и эффективность такого решения выглядит если не совсем сомнительной, то ее участие в параметрах конечного движения нагрузки минимально.
Существовал еще один вариант воздушного старта - система "Спираль" Лозино-Лозинского.
Принципиальное отличие данной системы заключалось в специальном гиперзвуковом самолете-разгонщике. Поскольку на этапе работы самолета-носителя высота и скорость, набранные перед разделением, должны были существенно отличаться от вышеприведенных схем, параметры по выведению нагрузки ракетной ступенью должны были быть значительно лучше. Как нетрудно видеть, при разработке проблема разделения была решена путем соскальзывания ракетной ступени назад по ходу и последующим маневром носителя перед включением ракетных двигателей ступени.
Возникает вопрос. Ну хорошо, если такие сложности с авиационным стартом, возможно, все это непреодолимо? Возможно, что использовать обычные грузовые самолеты, вроде Руслана или Мрии, нерационально из-за плохого масштабирования решений по массе и низких выгод по выводимой нагрузке для носителей? Возможно, разработка специализированного самолета-носителя нерентабельна? Есть ли у воздушного старта будущее?
Знаете, ИМХО крылатые челноки, если и могут существовать адекватно, то только на низкоорбитальных миссиях, и скорее всего - в небольшом тоннаже. Иначе мы с легкостью уходим в проблемы со стоимостью запуска Спейс Шаттл или прожекты типа Скайлона. А вот системы воздушного старта, с моей точки зрения - но тоже в небольшом тоннаже - вполне имеют будущее, и будущее это выглядит радужным. Просто нам нужно понять, что полумерами - вроде использования Руслана или Б-52 в качестве носителя космической ракеты - мы не отделаемся. И еще нам нужно понять, что проблема аэродинамического качества при спуске с орбиты является ключевой для построения надежной крылатой космической системы. В случае, если такую проблему решают, точнее преодолевают, в лоб - возможны рецидивы "Колумбии", ибо целостность теплозащитного покрытия на крыльях челнока критически важна, а крылья большие и теплозащитные покрытия, по крайней мере сегодняшние покрытия - достаточно мягкие...
Чтобы эксплуатировать космическую крылатую систему, нам необходимо решить следующие проблемы:
1. Крылья должны помогать, а не мешать при спуске.
2. Аэродинамическое качество должно быть высоким, и именно высокое аэродинамическое качество должно лежать в основе работы системы.
3. Система не должна требовать аблирующих либо неаблирующих специализированных покрытий, иными словами - ее термический режим не должен требовать теплозащиты вообще и в принципе.
Хорошую задачку мы сформулировали, верно?
Но мы же не ищем легких путей... Так что - за решение!
Как уже было сказано, чтобы при спуске крылатой системы появилось определенное тепло, нужна скорость, то есть - выделяющееся на конструкции аппарата тепло есть кинетическая энергия, которую сообщили ему при подъеме вверх двигатели. Следовательно, если нормальный режим работы крылатого аппарата будет совпадать по скорости (кинетической энергии) с тем, что он наберет по пути вниз - никакое теплозащитное покрытие ему не потребуется. Ну он самолет, понимаете, он так летает, и по пути с орбиты он просто не набирает скорость, которую он не может набрать в нормальном полете, понимаете?
Я чувствую, как у конструкторов космической техники зачесалось под черепом.
Смотрите, ребята. Чтобы удержаться на орбите, челнок должен добрать скорость до 8 км/сек. Эта скорость к нему вернется на спуске, и мало ему не покажется, верно? Ну то есть пока не создали самолет, который может адекватно летать на такой скорости в атмосфере - проблема выделения тепла на конструкции при торможении в атмосфере никуда не денется. Компрене?
Значит, челнок не должен выходить на орбиту, понимаете?
Представьте себе гиперзвуковой разгонщик а-ля "Спираль". Вот он набирает дохренища махов при полете в атмосфере. Это его нормальный режим работы. Да, нос, передние кромки крыльев у него греются, но конструкторы умные, все посчитали, и ему это не страшно. Теперь наш разгонщик совершает интенсивный атмосферный маневр под названием "горка".
Наш самолет-разгонщик вместе с нагрузкой, используя высокое аэродинамическое качество, опираясь, так сказать, на силу собственных крыльев (и невероятную мощь мозга конструкторов), меняет вектор своего движения в атмосфере и летит вверх.
Поскольку мы говорим о сугубо гиперзвуковом решении, на уровне в километры в секунду, и поскольку развить такую скорость - это нужно подняться километров на 35, то результатом выполнения "горки" может стать баллистический подъем на суборбитальную высоту. Причем это мы делаем без использования ракетных двигателей или других способов дополнительного ускорения. Поскольку вся запасенная энергия была запасена при разгоне в атмосфере, и поскольку это происходило в нормальном "самолетном" режиме полета разгонщика - то и при спуске никакого перегрева конструкции не произойдет. Можно отказаться от любого дополнительного теплозащитного покрытия, кроме того, которое уже нужно разгонщику для гиперзвукового полета в атмосфере.
Поскольку результатом выполнения "горки" является подъем аппарата на суборбитальную высоту, где атмосферы практически нет, проблема разделения разгонщика и ракетной части отсутствует. Ну нет у нас потоков воздуха, которые могут столкнуть разгонщик с отделившейся конструкцией. Ракетная ступень отделяется фактически уже в космосе. Отделяется и начинает свой ракетный разгон туда, наверх, на орбиту, куда нужно доставить спутник или еще чего.
Следуя по баллистической траектории, разгонщик начинает снижаться и входить в плотные слои атмосферы. При этом он устанавливает угол атаки, который будет с одной стороны, замедлять снижение, уменьшая тепловую нагрузку, а с другой - приведет к развороту траектории назад, в сторону аэродрома вылета. Снижаясь и разворачиваясь, разгонщик максимально использует свое аэродинамическое качество в планирующем режиме, пока не достигнет высоты, на которой возможен запуск двигателей. Дальше он будет следовать как самолет. Высокое аэродинамическое качество позволит ему в управляемый и контролируемый полет и спуск к ВПП аэродрома базирования.
Секрет данной схемы состоит в том, что разгонщик у нас - не космический корабль ни разу. Мы не используем крылатую систему, которая есть хреновый самолет и хреновый космический корабль в одном флаконе. Наш разгонщик - просто очень хороший самолет. Способный выполнить длинную горку на гиперзвуке в верхних слоях атмосферы. Он никогда не достигнет первой космической скорости, и у него никогда не будет ничего от ракеты, кроме двигателей ориентации, необходимых на суборбитальном участке траектории. Но это - ну возможно, сотни килограмм массы. Зато он доставляет тонны ракетной ступени туда, где вакуум (и удельный импульс РД максимален), где можно отделить нагрузку как хочется, а не после сумасшедших рассчетов, где не нужны обтекатели всякие, и значит - совершенство по массе ракетной части будет максимальным.
Это не космический корабль мы придумали. Это просто хороший самолет. И потому он может иметь высокое аэродинамическое качество, быть летучим, и обладать двигателями для полета в атмосфере, которые позволят ему совершать нормальную посадку на ВПП, а не устраивать цирк в стиле "а вот и не промахнусь!".
С учетом того, что первые гиперзвуковые системы - я "Кинжал" имею в виду - уже строятся серийно, я предвижу дальнейшие НИОКР по теме, и вполне возможно, такая система воздушного старта когда-нибудь увидит свет.
Цандер ошибся. Не надо впрягать в одну телегу коня и трепетную лань...
(А если не на ракете? Про пушки и космические лифты)
Ну, продолжим... В принципе, из двух реально существовавших и существующих способов выведения - ракетного и самолетного (Пегас) один мы рассмотрели. Второй рассмотрим дальше. А сегодня, в плане небольшого расслабона, мы с вами поговорим об альтернативщине. Махровой, заскорузлой, неубиваемой. Ну вот есть у людей такой способ мышления - "а если нельзя, но очень хочется, то может быть, как-то так, как-то так?"...
Ну, давайте разбираться, как-то оно так...
Первые литературные истории о путешествиях на другое космическое тело - Луну - включали в себя полеты на птицах и на воздушном шаре. Еще был вроде Санта на оленях, но олени - это нужно слишком много сфагнума сожрать, или выжимки из мухоморов выпить, чтобы такое в голову пришло. В конце концов - утюг тоже летает, если хорошо размахнуться, но не на утюгах же на Луну лететь, в самом деле...
Птиц отбрасываем по причине общества защитников животных, остаются аэростаты. Теоретически, приподнять ракету над землей (а можно только так помочь аэростатом космическому аппарату) вроде бы и можно, но вот с точки зрения массы... Самолеты по полезной нагрузке давно и окончательно обогнали аэростаты - так что тут без вариантов - в топку. Даже не так. Фтопку.
Следующий вариант предложил Жюль Верн в книге "Из пушки на Луну", и Герберт Уэлс в книге "Первые люди на Луне". Антигравитационный сплав. Мы с вами уже знаем, что настоящий космос начинается с материаловедения, и вот если материаловеды порадуют - пуркуа бы и не почему, как говорится... А пока что - говорить не о чем.
О да, о да... Конечно. "Из пушки на Луну".
Да, так вот - пушка...
Еще не так давно в США проводились работы в этом направлении, и до сих пор есть энтузиасты этого дела. Загуглив "космическая пучшка", вы можете найти массу великолепных лулзов. Скучно можно посмотреть тут... Разновидностью космической пушки является космический рельсотрон (электромагнитная пушка), космическая катапульта и т.д.
На самом деле, если перестать смеяться, то не настолько эта идея идиотская. Как минимум многокаморное орудие типа пушки Перро теоретически способно разогнать снаряд до скоростей, достаточных для выхода на суборбитальную траекторию. Естественные ограничения - нагрев от пороховых газов, трения о стенки ствола и о воздух, сопротивление воздуха в стволе - также можно преодолеть, было бы желание, как говорится. Но допустим, мы построили такую пушку, да? Вопрос - каким образом мы можем отправлять спутники на нужную орбиту? Правильный ответ - никаким. Потому что пушка у нас настолько огромная, что повернуть ее на нужный азимут невозможно.
То же касается рельсотрона, электромагнитной катапульты, эстакадного запуска.
С эстакадным запуском у нас есть один маленький хинт. Дело в том, что в определенных условиях он вполне имеет смысл, и даже в виде электромагнитной катапульты. Представим себе Луну. И на Луне производство. Например, добычу металла (ну вот не хочу я включать фантазию, что еще на Луне добывать можно). Сила притяжения на Луне низкая, скорость убегания маленькая, Земля все время в одной и той же точке небосвода, то есть - можно один раз сделать эстакаду и с ее помощью стрелять в Землю грузами, благо солнечной энергии для работы электромагнитного разгона много. Так что не настолько это идиотская идея - из пушки, только вот не на Луну, а с Луны.
На Землю.
Среди великолепных проектов последнего времени стоит упомянуть Спинланч. Идея заключается в принципе пращи. Мы берем вращающийся на веревочке грузик, раскручиваем над головой, отпускаем - и он летит далеко и быстро. Принцип тем более интересный, что в современной физике используют циклотроны, синхротроны, и разгоняют в них частицы до околосветовых скоростей. Успешно. Казалось бы - вот оно. Ну просто вместо частицы - космический аппарат.
Ребята, а физику учили? Есть такое понятие - центробежная сила. Которая обратно пропорциональна радиусу вращения. Вот у нас спутник на орбите, его радиус вращения порядка семи тысяч километров. И при этом ему нужно иметь скорость около восьми километров в секунду, иначе упадет. Какая у него центробежная сила? Ускорение свободного падения на высоте в 400 км, как ни странно, не очень отличается от ускорения свободного падения на поверхности Земли, то есть на наш спутник в силу вращения действует центробежная сила, сообщающая ему ускорение около одного Же. Ну, минус одного, в полярной системе координат.
Вопрос в лоб - какого размера космическую пращу мы можем построить? Диаметр Земли порядка триннадцати тысяч километров. Длина экватора - порядка 40000. Расположив спинланч по экватору (пересекая океаны!), мы получим "космическую пращу", по которой будут разгоняться до скоростей более 8 км/сек (потери в атмосфере, затраты энергии на набор высоты) капсулы. И при таких условиях нагрузка будет испытывать центробежное ускорение, несколько превышающее минус один Же, а с учетом гравитации Земли - отрицательное ускорение менее одного Же.
Ребята, нам нужна хуйбайда длиной в сорок тысяч километров длиной, геометрически безупречная, вакуумированная (потому что 8 км/сек - это чудовищное атмосферное торможение и нагрев), на каждом метре которой капсула будет удерживаться и разгоняться, то есть у нас будет там оборудование на каждом метре, и оборудование недешевое... Вы себе стоимость представляете?
Допустим, мы не такие богатые, и хотим сделать систему континентального масштаба, то есть - поменьше. Тогда у нас радиус окружности будет в разы меньше, и в разы больше испытываемое нагрузкой ускорение еще на этапе разгона. Создав кольцо космической катапульты размером с Евразию, мы получим систему, в которой у нас нагрузка будет испытывать ускорение уже в несколько Же - и все это на уровне Земли, в атмосфере, на скорости 8 км/сек. Попытавшись вписать Спинланч в пределы России, мы получим уже систему, в которой спутники будут испытывать нагрузки, превышающие таковые в самом жестком ракетном запуске, а сделав что-то размером с Алабаму - сможем швырять в космос только металлические болванки. И ничего больше.
Теперь мы с вами представляем себе энергозатраты на вакуумирование разгонного канала (либо энергопотери от трения нагрузки о воздух) и понимаем, что лучше поклоняться Маску, чем мечтать о таком космосе...
Даже в том случае, если наша космическая праща (которую журналисты по недоразумению называют "катапультой") будет сообщать нагрузке только часть скорости - все равно как по стоимости НИОКР, так и по стоимости инфраструктуры, а также, учитывая износ, по стоимости эксплуатации - ракетный старт будет дешевле. Проще. Реализуемей. Рациональнее.
Самое любопытное, что вот эта вот элементарная физика, доступная всем - она как бы в массе непопулярна. Потому стартап Спинланч собрал более 10 млн. долларов инвестиций (а по некоторым данным, и все требуемые 30). Ну что же, люди строили циклотроны, строили синхротроны, теперь вот появился настоящий космический лохотрон.
Принцип центробежного уравновешивания гравитации также применяется в различных реализациях проекта "космического моста". В общем и целом у нас все равно есть всепланетная такая конструкция, массой во мноние миллионы тонн высокотехнологического железа, внутри которой несутся в огромной скорости по кривой грузы, за счет центробежной силы поднимающие всю конструкцию либо ее часть в космос.
Я думаю, что при таком состоянии промышленности, энерговооруженности и технологиях, которые необходимы для создания таких сооружений, персональные космические ракеты будут продаваться в супермаркетах в отделах одноразовой посуды...
Нам осталось рассмотреть еще пару проектов.
Здесь приведена иллюстрация к роману Артура Кларка "Фонтаны рая". Роман настоятельно рекомендую, он великолепен. Посвящен роман строительству космического лифта. Космический лифт - это такое сооружение, верхняя часть которого находится за пределами суточной орбиты, и находящийся там противовес уравновешивает массу сооружения и поднимаемых грузов. И по этому сооружению с Замли в космос и обратно путешествуют кабинки лифтовые, развозя зевак к площадкам, с которых стартуют космические аппараты в разные космические злачные места...
На сегодняшний момент считается, что главное препятствие к строительству лифта - отсутствие материалов с необходимой механической прочностью. Но допустим, что такие материалы у нас есть. С чем мы столкнемся?
Первое - ветровые нагрузки. Уже сейчас аэродинамика при строительстве небоскребов - это такой маленький тихий ужас для проектировщиков. Лифт соберет на себя все, то есть вообще все, что может предоставить любителям острых ощущений атмосфера Земли. Со всеми вытекающими. Второе - космос от поверхности и до суточной орбиты должен быть абсолютно чист. То есть - до высоты в 36000 км. Ни одного объекта, понимаете?
Забытый болтик, летящий по низкой орбите, рано или поздно влупится в конструкцию со скоростью, которой рейлган позавидует...
Третье - атмосферное электричество. На разных высотах атмосфера накапливает разный электрический заряд, во время грозы приводящий к появлению молний. Вдоль лифта будет непрерывно, простите, херачить. Более того, на поверхности планеты этот заряд еще нужно будет куда-то отводить... Четвертое - радиационные пояса. Лифт по определению выйдет за пределы не только первого, но и второго радиационного пояса. В результате разделенные магнитным полем Земли заряженные частицы (рекомбинирующие на полюсах в виде полярных сияний) будут непрерывно заряжать его, короче - лифт будет как ложка в микроволновке, светиться непрерывно и ярко. Пятое - поскольку лифт будет естественным образом производить разряд атмосферных потенциалов и радиационных поясов, это скажется на структуре и состоянии магнитосферы Земли. Вполне возможно, что даже приведет к появлению дырки в магнитосфере, нарушению радиационных поясов и тем самым откроет окно для облучения поверхности плнеты жестким космическим излучением. Ребят, а не дохрена ли трудностей надо преодолеть, и не дохрена ли неприятностей надо поиметь, только чтобы лентяи ракеты перестали проектировать?
В связи с циклопическими размерами сооружения, высокими требованиями и критичностью конструкционной прочности, а также в связи с массой действующих факторов - к моменту, когда реальная постройка такого лифта станет возможной (а мы помним, что все низкие орбиты должны быть вычищены до идеального блеска) космические технологии достигнут такого уровня, что вопрос выведения в космос нагрузки не будет представлять проблемы от слова вообще, и низкие эксплуатационные расходы лифтового подъема на орбиту не будут окупаться причиняемыми неудобствами от поддержания условий для его эксплуатации...
Сказки потому и сказки, что они сказки. Даже если эти сказки - космические. И даже тем более, если они - космические. Суровая практика жизни говорит нам, что космос - это чудовищно дорого, это чудовищно требовательно и космос не прощает ошибок. В космосе никто не услышит твой крик - и это святая правда.
Существует определенная золотая середина, без соблюдения которой космос из достижения превращается в неудачу и катастрофу. Золотая середина эта проходит по развитию материаловедения, по уровню технологии, по качеству экономики и среднему уровню производства, по образованию и профессионнальной подготовке огромного числа людей, по их ответственности, добросовестности, по рациональной организации работ, по оправданности в постановке задач, по уровню заложенных идей и уровню их воплощения. Без всего этого космос невозможен в принципе, любой перекос в одну из сторон, попытка скомпенсировать недостаток одного избытком другого - всегда приводит к неудаче. Можно построить самую совершенную космическую систему и похоронить пилотируемую космонавтику, как произошло в США с программой Спейс Шаттл, можно построить еще более совершенную систему и похоронить ее, потому что экономика не в состоянии (система Буран), можно вбухать миллионы и миллиарды и оказаться в ситуации, когда они потрачены зря, результат не дает искомых преимуществ, не может масштабироваться либо развиваться со временем, имеет естественные ограничения. Мысль о том, что космические разработки способны породить технологический прорыв, как произошло в СССР и США - она глубоко верная, но нужно еще, чтобы этот прорыв оказался востребованным в данных условиях в данный период времени. Космонавтика состоит не из красивых проектов. Красивые проекты - это только самая-самая верхушечка. Настоящая космонавтика - это рабочий, который вытачивает на станке деталь. Каждый день. И без этой детали ракета не полетит. Вот этот вот человек - он стоит во главе угла фундамента космонавтики. Он должен быть обучен, ему должно быть интересно, он должен понимать важность и нужность своего дела, он должен быть готов преодолевать однообразие, скуку, усталость - но добиться полного соответствия результата своего труда спецификации конструкторской документации. Космонавтика начинается с инженера, который не тупо "как учили", а творчески, исходя из общей задачи может решить узел, думая не только о "побыстрее домой", но и о масштабируемости, универсальности, технологичности применяемых решений.
Посмотрите на королёвскую "семерку". Изначально она создавалась как баллистическая стратегическая ракета. Техзадание было за пределами возможностей ракетной техники того времени. Потому пакетная схема, потому такая громоздкая конструкция. "Семерка" состоит из натяжек и компромиссов. Не самые лучшие двигатели, не самая оптимальная компоновка, не самая совершенная в весовом плане конструкция. Сложный старт. Однако именно вот такая вот незавершенность - она превращает ее в конструктор, легко адаптируемый к различным задачам. Версий этой ракеты уже масса, и все летают. Когда Гагарина спросили, "кто работал на ваш полет", он сказал - "вся страна". И это действительно так. Успех Гагарина стал возможен потому, что в его время каждый школьник в СССР знал, кто такой Циолковский, что такое первая космическая скорость, и умел работать инструментом. Сочетание идеологи, ориентированной на труд, высокой культуры образования, интереса к ракетной и космической технике у широких масс, позволили в не самой экономически и технологически выдающейся стране построить чудо - РН "Восток". В те времена золотая середина выглядела именно так.
Сегодня ситуация несколько иная, и судя по обилию стартапов космической направленности, вот эта вот золотая середина - она потеряна. Ну то есть существуют определенные представления о том, что нужно снижать стоимость запуска и повышать параметры выводимой нагрузки, есть определенные области бизнеса и науки, которые испытывают необходимость в таких запусках, но целостное восприятие - оно отсутствует. Потому что когда есть целостная, всеобъемлющая концепция - она приводит к сфокусированности, к целеустремленности. Наличие многих стартапов, в том числе альтернативного плана, поиски в разных направлениях - они говорят о потере общей цели, о попытках нащупать новую "красную нить". И в зависимости от того, как будут развиваться события дальше, это может быть очень разная "красная нить", понимаете?
Когда-то, во времена Холодной войны, все летающие в космос люди были военными. И даже тогда, когда их коллеги внизу готовились стрелять друг в друга, космонавты и астронавты понимали, что освоить космос по одиночке не получится, космос может быть освоен только совместным трудом. Не конкуренцией, но кооперацией.
И вот эта вот мысль - она тоже должна пристуствовать в концепции "золотой середины", и возможно - она главная...
А иначе мы будем пользоваться тем способом выведения в космос, который указан на заглавной картинке данной статьи.
/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_image/image/51846849/REC_ASA_CODE2016-20160601-211826-4011.0.0.JPG)
