Маск впервые запустил к Марсу частную сверхтяжелую ракету Falcon Heavy. Все, что нужно знать о запуске Falcon Heavy Россия теряет роль одного из мировых «космических извозчиков»
Первый испытательный запуск своей ракеты-носителя Falcon Heavy. Он был произведен с арендуемой компанией площадки №39А Космического центра им. Джона Кеннеди (расположен на острове Мерритт северо-западнее мыса Канаверал, штат Флорида), с которой ранее запускались пилотируемые миссии на Луну и многоразовые космические челноки Space Shuttle.
В качестве полезной нагрузки основатель SpaceX Илон Маск решил использовать не традиционные для испытательных пусков бетонные или железные блоки, а свой спорткар Tesla Roadster. Два боковых блока ракеты через 8 минут 12 секунд после старта совершили посадку на мысе Канаверал. Центральный блок мягкую посадку совершить не смог.
Falcon Heavy - американская частная ракета-носитель частично многоразового использования. Принадлежит к семейству ракет Falcon, созданных компанией SpaceX (Space Exploration Technologies; город Хоторн, штат Калифорния), основанной в 2002 году канадско- американским инженером миллиардером Илоном Маском.
Проект ракеты-носителя был анонсирован Маском в 2011 году на пресс-конференции в Национальном пресс-клубе в Вашингтоне. Falcon Heavy была разработана для пилотируемых полетов и межпланетных миссий: на Луну, Марс, Плутон. Она создана на базе тяжелой ракеты Falcon 9, эксплуатируемой с 2010 года.
Характеристики
Falcon Heavy - двухступенчатая ракета-носитель. Высота (длина) - 70 м, ширина в основании - 12,2 м, диаметр одного блока - 3,66 м, стартовая масса - 1420,788 т.
Заявленная грузоподъемность Falcon Heavy: 63,8 т - на низкую опорную орбиту (НОО), 27,7 т - на геопереходную (ГПО), 16,8 т - на отлетную траекторию в сторону Марса и 3,5 т - в сторону Плутона. Таким образом, Falcon Heavy является сверхтяжелой ракетой-носителем: по наиболее распространенной классификации так называют ракеты, способные выводить более 50 т на НОО.
Как и базовая Falcon 9, она оснащена кислородно-керосиновыми ракетными двигателями производства SpaceX: Merlin 1D и Merlin Vacuum.
Первая ступень состоит из центрального и двух боковых блоков, представляющих собой модернизированные первые ступени Falcon 9. В общей сложности на первом этапе задействованы 27 двигателей - по девять в каждом блоке. Конструкция боковых блоков (ускорителей) немного упрощена, их двигатели работают меньше, чем двигательная установка центрального блока. Боковые ускорители первыми отделяются от ракеты. Все три блока первой ступени - многоразовые, для возвращения на Землю они оснащены раскладывающимися посадочными опорами.
Вторая ступень аналогична той, что используется в Falcon 9. Ее работу обеспечивает один двигатель Merlin Vacuum многократного включения. Топливные баки всех ступеней изготовлены из алюминий-литиевого сплава.
Головной обтекатель ракеты способен вместить как корабль Dragon разработки SpaceX, так и более тяжелый и объемный груз.
Планы по запускам
Помимо Космического центра им. Джона Кеннеди, SpaceX планирует проводить запуски Falcon Heavy с арендуемой компанией стартовой площадки базы ВВС Ванденберг (штат Калифорния). По оценкам Маска, один запуск Falcon Heavy с выводом полезного груза массой не более 10 т на ГПО будет обходиться примерно в $90 млн. Запуски тяжелых версий американских ракет Delta IV и Atlas V составляют около $400 млн и $230 млн соответственно. Стоимость запуска российского "Протона-М" оценивается в $65 млн.
Первоначально первый демонстрационный испытательный запуск Falcon Heavy планировалось осуществить в 2013 году. Но затем он неоднократно переносился. Это было связано с необходимостью доработок ракет Falcon 9.
В планы компании входит использование Falcon Heavy для запуска пилотируемой версии Dragon, в том числе с туристами на борту для облета Луны, а также запуск беспилотного корабля Red Dragon с миссией на Марс (для отработки будущих пилотируемых полетов на эту планету).
Сравнение с другими ракетами тяжелого класса
После принятия в эксплуатацию Falcon Heavy с максимальной грузоподъемностью 63,8 т станет единственной в мире эксплуатируемой ракетой-носителем сверхтяжелого класса. Существующие ныне "тяжелые" версии Delta IV и Atlas V рассчитаны на максимальный груз весом до 28,37 т и до 18,51 т соответственно (при выведении груза на низкую опорную орбиту). Новая китайская ракета "Великий поход - 5" (первый запуск состоялся в ноябре 2016 года) может выводить в космос до 14 т (в перспективе - до 25 т).
Российская ракета-носитель "Протон-М" имеет грузоподъемность до 22,4 т, проектируемая "Ангара-А5" - до 24,5 т (ее вариант "Ангара-А5В", который рассматривается для запусков с космодрома Восточный, - до 37,5 т).
Европейская Ariane 5 выводит до 20 т, японская H-IIB - до 16,5 т.
При этом Falcon Heavy не сможет превзойти сверхтяжелые ракеты-носители, разработанные в прошлом веке: американскую Saturn V (грузоподъемность до 140 т, использовалась для запусков пилотируемых кораблей Apollo на Луну) и советскую "Энергию" (105 т; была предназначена для запуска многоразовых орбитальных кораблей "Буран").
Сергей Гугкаев, генеральный директор ракетно-космического комплекса Sea Launch (Морской старт), рассказал Rusbase, в чем значение ракеты Falcon Heavy для мировой космической отрасли и удастся ли России преодолеть отставание в этой сфере от США.
Отделим пиар от реальных технических достижений
Мы не будем рассматривать данное событие, с точки зрения спектакля (без которого не обходится ни одно событие с участием ) и «мелкого хулиганства» по Договору о космосе 1967 года, ввиду засорения околоземного пространства кабриолетом Tesla. Попытаемся отделить пиар от реальных технических достижений SpaceX.
Запуск ракеты Falcon Heavy, безусловно, значимое событие для мировой ракетно-космической отрасли.
Несмотря на то что Falcon Heavy – это связка трех ракетных блоков уже существующей ракеты Falcon 9, можно сказать, что, с точки зрения проектирования, подготовки, транспортировки, заправки и самого полета – это новая ракета.
От Falcon Heavy пострадают Boeing и Lockheed Martin
Заявленные энергетические характеристики этой ракеты делают ее на порядок более мощной в сравнении со всеми существующими носителями в США, Европе, России и Китае.
Это даст возможность SpaceX выводить по конкурентным для отрасли ценам рекордные по нынешним временам полезные нагрузки:
- Группировки спутников
- Сверхтяжелые одиночные космические аппараты
- Модули
Главными «пострадавшими» от введения в эксплуатацию Falcon Heavy станут Boeing и Lockheed Martin. Их совместное предприятие ULA (United Launch Alliance) было создано специально для запусков ракет семейств Delta и Atlas для американских военных задач за очень щедрое вознаграждение.
Теперь Falcon Heavy вполне сможет заменить эти ракеты по гораздо более низким ценам.
На коммерческом же рынке Falcon Heavy наверняка подвинет европейскую Ariane-5 до начала 20-х годов, когда, предположительно, начнется эксплуатация семейства ракет Ariane-6.
Что касается дальнего , полетов на Луну, астероиды и Марс, SpaceX разрабатывает для этих целей другую, еще более мощную ракету – BFR, которая, впрочем, будет использовать технологический задел Falcon Heavy.
В ходе этой миссии SpaceX удалось одновременно вернуть и вертикально посадить два боковых ускорителя с целью их дальнейшего использования, что также является для мировой космической отрасли явлением уникальным (боковые ускорители Шаттла также плавно сажали в воду с помощью парашютов, однако они никогда не были повторно использованы).
Несмотря на то что не удалось спасти центральный ракетный блок и посадить его на морскую платформу, ясно, что сделан еще один шаг вперед в области своевременных многоразовых космических транспортных систем.
Россия теряет роль одного из мировых «космических извозчиков»
Каковы последствия данного пуска для российской ракетно-космической отрасли, переживающей непростые времена?
Сегодня, оставаясь на лидирующих позициях в сфере пилотируемого космоса и двигателестроения, Россия тем не менее теряет роль одного из главных мировых «космических извозчиков».
Falcon Heavy и продолжение пусков Falcon 9 оставляют российским ракетам очень небольшую нишу на рынке геостационарных пусков средних и тяжелых спутников.
Столкнувшись с просчетами в планировании коммерческой эксплуатации ракеты-носителя «Ангара-5», российская ракетно-космическая отрасль пытается наверстать упущенное время путем разработки новой ракеты «Союз-5». Она по своим характеристикам будет сопоставима с Falcon 9, а сверхтяжелую ракету, превосходящую Falcon Heavy, «Роскосмос» планирует создать лишь к 2028 году.
Следует отметить также, что помимо тяжелой ракеты Falcon Heavy, в настоящий момент в США полным ходом идут работы по сверхтяжелым ракетам SLS (Space Launch System) и New Glenn. Результаты этих работ мы увидим в ближайшие 2-3 года.
Российской космической отрасли нужно искать свои рынки
Таким образом, Россия в настоящий момент отстает от США в сфере создания ракет тяжелого и сверхтяжелого класса, предположительно, на 7-10 лет. Можно ли наверстать данное отставание? Имея такой колоссальный научный и человеческий потенциал, как в России, ответ, безусловно, положительный.
Однако для этого, помимо существенного финансирования и мобилизации ресурсов, нужно четко понимать, для чего нам нужно вступать в эту гонку. Зарабатывать на подобных носителях в России пока не научились.
Если Falcon Heavy, скорее всего, будет специализироваться на запусках военных спутников, то у нас с военными задачами пока справляется ракета «Союз-2». Правда, массы и размеры аппаратов существенно различаются. А коммерциализировать услуги космической деятельности мы еще только учимся и пока сильно уступаем в этом американцам.
Как это не банально звучит, но российской космической отрасли необходимо искать свой путь и свои рынки, используя все лучшее, что есть в мировой практике. И то, что сегодня от официальных лиц мы слышим слова о необходимости создания многоразовых ракет, вселяет осторожный оптимизм.
Вчера вечером сверхтяжелая ракета-носитель компании SpaceX, которую ждали как минимум пять лет, Falcon Heavy наконец полетела. Старт был удачным, хотя сделать удалось не все, что было запланировано. Самая большая ракета Илона Маска теперь официально в строю, а на земной орбите появился довольно странный объект — вишневый электромобиль Tesla Roadster, который будет играть песню Дэвида Боуи до тех пор, пока не сядет аккумулятор.
Falcon Heavy — это, огрубляя, три ракеты Falcon 9 — рабочие лошадки SpaceX, которые уже восемь лет летают, выводят на орбиту исследовательские, коммерческие и секретные разведывательные спутники. Первые ступени Falcon 9 уже несколько раз успешно садились и на наземные площадки, и на плавучую платформу. В Falcon Heavy три таких ракеты объединили только недавно (хотя над конструкцией работают с 2012 года). Вот немного табличных данных:
Falcon Heavy стал крупнейшей используемой на данный момент ракетой-носителем, вдвое превосходя Delta IV Heavy по полезной нагрузке, которую может вывести на низкую опорную орбиту. Планируется, что носитель сможет доставлять до 63,8 т на низкую опорную орбиту, до 26,7 т на геопереходную орбиту, до 16,8 т на Марс и 3,5 т на Плутон. Все Международную космическую станцию Falcon Heavy вывел бы на орбиту за восемь-девять рейсов. Для сравнения: российские ракеты семейства «Союз-2» могут выводить на НОО от 2,7 до 9 тонн полезной нагрузки.
До сих пор сверхтяжелые ракеты запускали в космос только правительственные агентства; SpaceX — первая частная компания, которая справилась с этим.
Электромобиль Tesla Roadster с манекеном в скафандре SpaceX за рулем послужил полезной нагрузкой. Теперь вся эта конструкция будет вращаться вокруг Солнца миллионы лет — если только кому-нибудь в будущем не придет в голову убрать его оттуда. Глава SpaceX признает, что запустить в космос спорткар было довольно глупым решением: «Это глупо и смешно, но глупые и смешные вещи тоже важны», — говорил Маск.
Falcon Heavy — не предел мечтаний Илона Маска: как известно, миллиардер планирует построить колонию на Марсе, а для этого нужны еще более грузоподъемные ракеты. Маск собирается строить B.F.R — сверхтяжелую ракету-носитель нового поколения, запуск которой запланирован на середину следующего десятилетия. «B» в ее названии означает big (большая), R — rocket (ракета).
Конкуренцию Heavy в скором времени должна составить гигантская сверхтяжелая Space Launch System, предназначенная, в частности, для новых пилотируемых лунных миссий.
Запуск прошел успешно почти во всем. Правда, его пришлось отложить на несколько часов из-за погодных условий, и из трех ступеней, которые должны были вернуться, вернулись только две — те, что сели рядом друг с другом на наземные посадочные площадки. Первая ступень центрального блока, которая должна была сесть на плавучую платформу, промахнулась и упала в море.
Зато в космосе все шло по плану: через семь часов после запуска Илон Маск сообщил в твиттере о том, что двигатели сработали в последний раз и Tesla Roadster вышел на эллиптическую орбиту, которая несколько шире орбиты Марса.
Когда Heavy полетит в следующий раз, в качестве полезной нагрузки она понесет полезные вещи: арабские телекоммуникационные спутники компании Arabsat и что-то секретное для ВВС США.
Технически, ракетоноситель Falcon Heavy представляет собой двухступенчатую ракету, внешне напоминающую всю ту же американскую «Дельта-4».
Первая ступень Falcon Heavy состоит из связки трех ракет «Falcon 9», разгоняющих всю конструкцию на первом этапе полета, а затем, по мере выработки топлива отделяющиеся от тела основной ракеты (начала два боковых, чуть позже центральный), и (в «экономном» режиме подразумевающем дальнейшее использование), не сгорающих в плотных слоях атмосферы, а безопасно приземляющихся на стартовые площадки, с помощью специальных маневровых двигателей. Двигатели первой ступени фактически имеют только один режим работы — «самый полный вперед!».
Вторая ступень оборудована такими же двигателями («Мэрлин») как и первая ступень, однако этот двигатель отличается тем, что может быть заглушен и вновь запущен несколько раз, позволяя ракете маневрировать и менять высоту орбиты.
По достижению заданной орбиты, Falcon Heavy сбрасывает головной обтекатель состоящий из двух половин и предохраняющий от повреждений полезную нагрузку. Кроме варианта с головным обтекателем, предусмотрен и вариант установки на его место космического корабля «Дракон» разработки SpaceX.
Будущее Falcon Heavy — технический прорыв или рекламный трюк?
6 февраля 2018 года Falcon Heavy впервые взлетела с мыса Канаверал и «взорвала» все мировые СМИ, превозносящие этот полет как исторический, как новую веху в космонавтике и как полный триумф SpaceX и Илона Маска.
Ни в коем случае не преуменьшая целей которых удалось добиться Маску и его компании (а полностью успешный взлет «частной» космической ракеты, по характеристикам претендующей на мировой рекорд — это уже само по себе блестящий триумф), нельзя при этом поддавшись общим восторгам назвать запуск «тяжелого «Сокола» действительно в чем-то выдающимся прорывом.
Как я уже отмечал ранее, по техническим характеристикам Falcon Heavy практически ни в чем не превзошла разработки СССР и США двадцати-тридцатилетней давности. Если принять за главное преимущество «Сокола» его возвращаемые назад ступени и экономию на запусках, то полезный вес выводимый на орбиту мало чем отличается от хорошо проверенного «Протона-М». Пока же в качестве полезной нагрузки в космос был запущен лишь электромобиль «Тесла» (также продукт одной из компаний Илона Маска), шаг конечно красивый и яркий, с точки зрения маркетинга и рекламы, но с точки зрения развития технологий или научного прорыва — ничем не выдающийся.
Первый старт Falcon Heavy прошел не совсем гладко — из трех возвращаемых ступеней успешно приземлись две, а третья разбилась при посадке, кроме того, из-за ошибки в расчетах «полезная нагрузка» (автомобиль «Тесла») был выведен совсем не на ту орбиту, как было рассчитано изначально. Тем не менее, Илон Маск на пресс конференции сообщил, что доволен результатами миссии и никаких существенных изменений в конструкции сверхтяжелого ракетоносителя Falcon Heavy не планирует. Несмотря на некоторые неприятности со стартом, ни одна из них не является для проекта такого масштаба фатальной.
В конце-концов, со слов основателя SpaceX можно понять, что сама Falcon Heavy не является для него неким конечным продуктом — скорее всего «тяжелый «Сокол»» — только очередная веха на пути к будущему. И настоящие космические прорывы человечества уже не за горами.
Falcon Heavy (Фалькон Хэви) – проект ракеты-носителя тяжелого класса, разрабатываемый американской компанией SpaceX. Первый полет ракеты запланирован на осень 2016 года.
История ракеты Falcon Heavy
В 2010 году компания SpaceX начала эксплуатацию своей главной на данный момент ракеты . Спустя год, глава компании – миллиардер Илон Маск на пресс-конференции в Национальном пресс-клубе в Вашингтоне официально анонсировал проект создания новейшей ракеты тяжелого класса, по своей мощности уступающей лишь летавшему на Луну комплексу Сатурн-5 – Аполлон.
Предполагалось, что первый демонстрационный пуск Falcon Heavy будет осуществлен с базы Ванденберг, Калифорния уже в 2013 году. Однако, сложности с первыми пусками ракет Falcon 9 и потребность в доработках (к 2016 году Falcon 9 была дважды модифицирована до версии v.1.1 и до версии FT) заставили SpaceX растянуть работу над тяжелой ракетой. В конце 2015 года первый пуск ракеты назначили на осень 2016 года. Предположительно, стоимость заброски 6,4 тонн полезной нагрузки на геопереходную орбиту будет составлять порядка $90-100 млн.
Конструкция ракеты Falcon Heavy
Falcon Heavy – двухступенчатая жидкостная ракета-носитель тяжелого класса, оснащаемая двумя боковыми ускорителями по пакетной схеме.
Первая ступень ракеты Falcon Heavy является модификацией первой ступени ракеты Falcon 9 FT, уже находящейся в эксплуатации SpaceX. Как и базовая ракета, эта ступень оснащается 9 жидкостными ракетными двигателями Merlin 1D, размещенными по круговой схеме Octaweb (1 двигатель в центре и 8 вокруг него). Ступень конструкционно усилена и имеет дополнительные крепления для подвески двух боковых ускорителей.
Боковые ускорители так же являются модификациями базовой Falcon 9 FT, но конструкционно упрощены в сравнении с центральным модулем, так как нагрузка на них в полете ниже. Силовая установка аналогична центральному модулю и ракетам Falcon 9 FT – 9 двигателей Merlin 1D.
Таким образом, первая ступень из трех модулей оснащается суммарно 27 двигателями Merlin 1D общей тягой 20418 кН на уровне моря и 22279 кН в вакууме.
Вторая ступень Falcon Heavy стандартная для всех ракет семейства Falcon 9. Оснащается одним двигателем Merlin 1D Vacuum, с номинальным временем работы 397 секунд. Технические характеристики двигателя позволяют запускать его многократно в течение полета.
Анимация полета тяжелой ракеты-носителя Falcon Heavy
Управление тягой двигателей
В соответствии с схемой полета ракеты Falcon Heavy боковые ускорители должны отходить от ракеты раньше и центральный модуль еще некоторое время будет разгонять ракету до отделения от второй ступени. Однако, центральный модуль и боковые ускорители аналогичны, а значит, отключиться они должны одновременно (из-за истечения запаса топлива).
Изначально, в SpaceX предлагалось создать систему перекачки топлива из боковых ускорителей к центральному модулю. Это позволило бы обеспечить дополнительное время действия модуля после отделения ускорителей. Но, со-временем, было решено отложить внедрение этой системы, как усложняющей конструкцию без необходимости. Вероятно, со-временем, она будет внедрена.
В актуальном же проекте предполагается, что тяга двигателей центрального модуля будет ниже на начальном этапе полета, что позволит сэкономить топливо и увеличить время действия (хотя, первая схема позволила бы держать все двигатели на максимальной тяге и обеспечить большую полезную нагрузку). Такая схема уже применяется концерном ULA в своих ракетах семейства .
Эксплуатация ракет Falcon Heavy
Многоразовое применение
Ракеты Falcon Heavy, как и Falcon 9 являются частично многоразовыми. Так как модули первой ступени, фактически, являются первыми ступенями ракет Falcon 9, они так же оснащаются системами, позволяющими им возвращаться на Землю. Однако, наличие этих систем, конечно, снижает эффективность (масса ракеты увеличивается за счет дополнительного топлива и посадочных систем).
В связи с тем, что первая ступень Falcon Heavy после отделения будет обладать значительно большей скоростью и находиться намного дальше от стартовой площадки, в сравнении с первой ступенью Falcon 9, то необходимость её возврата на посадочную площадку повлечёт значительное снижение массы выводимой нагрузки. Поэтому в высокоэнергетических миссиях к геопереходной орбите она будет осуществлять посадку на плавающую платформу Autonomous Spaceport Drone Ship. Боковые ускорители, напротив, будут иметь возможность возврата к месту старта и посадки на землю при подавляющем большинстве сценариев запуска.
Расчётные показатели выводимой полезной нагрузки ракеты-носителя могут значительно варьироваться в зависимости от наличия системы перекрёстной подачи топлива и системы многоразового использования боковых ускорителей и первой ступени.
Предполагается, что Falcon Heavy будет способна вывести на низкую опорную орбиту нагрузку массой до 53 тонн, что делает ее самой мощной ракетой в мире на данный момент (показатель Delta 4 Heavy – до 29 тонн, – до 23 тонн), хоть у уступает почти втрое ракете Сатурн-5 (способной забросить порядка 140 тонн).
Стартовые площадки
Для эксплуатации ракет Falcon Heavy компания SpaceX готовит следующие площадки:
- Космический центр Кеннеди, мыс Канаверал, площадка LC-39A. Раньше с нее запускались комплексы Space Shuttle и ракеты Сатурн-5.
- База ВВС Ванденберг, площадка SLC-4-East.
- Полигон McCregor будет использоваться для испытаний полного пакета первой ступени (27 двигателей Merlin 1D).
Посадочные площадки
Для возвращение модулей первой ступени предполагается использовать следующие посадочные площадки:
- Мыс Канаверал, база ВВС – посадочная зона 1.
- База ВВС Ванденберг – площадка SLC-4-West.
- ASDS — Autonomous Spaceport Drone Ship – плавающая платформа, исполняющая роль морской посадочной площадки.
Модификации ракет Falcon
Загрузка...
