prostopasha1914 (prostopasha1914) wrote,
prostopasha1914
prostopasha1914

Category:

И еще о пилотируемой космонавтике - несколько вопросов и ответов

Истории — Meduza

Люди выстраиваются на дамбе Макса Брюера, чтобы посмотреть на запуск ракеты SpaceX Falcon 9 с мыса Канаверал, штат Флорида, 30 мая 2020 года в Титусвилле, штат Флорида
Red Huber / Getty Images / AFP / Scanpix / LETA

Когда говорят о том, что запуск космического корабля Crew Dragon с экипажем — это историческое событие, — многие задаются вопросом, в чем же именно состоит его значение. Формально запуск не стал революцией в науке и технике; не будет ею и полет к Луне американских астронавтов в 2023-24 годах в рамках программы «Артемида». Все это человечество уже делало. Запуск не стал и возвратом утраченных технологий: последнее десятилетие, когда не летали американские пилотируемые космические корабли, к МКС регулярно отправлялись российские «Союзы», так же, как в космосе бывали космонавты КНР.
Однако полет Crew Dragon стал прорывом с организационной точки зрения — 30 мая компания SpaceX официально стала первой в мире частной фирмой, которая владеет пилотируемым космическим транспортным средством и вольна распоряжаться им по собственному усмотрению. Это кардинально меняет будущее пилотируемых полетов. Теперь компания использует наработки для новейшего корабля Starship, а значит, нас, вероятно, ждет революция в пилотируемой космонавтике.

1. Как вообще частный космический корабль оказался на орбите?

Пилотируемые полеты в космос как бизнес зародились в России. К концу 90-х планировалось сделать российский «Мир» частной орбитальной станцией, предназначенной для туристических полетов и коммерческих экспериментов. Фактически к моменту затопления в 2001 году «Мир» был частной космической гостиницей под управлением корпорации MirCorp (совместно с РКК «Энергия»). Потом аналогичный бизнес российские компании пытались вести и на МКС: в экипажах посещения на «Союзах» туда летали «коммерческие» астронавты других космических агентств (Европа, Бразилия, Малайзия, Южная Корея) и государств и туристы-частники (из США и ЮАР). Когда из Федеральной космической программы был вычеркнут второй научно-энергетический модуль для МКС, «Энергия» предложила создать коммерческий модуль в российском сегменте и доставлять туда туристов на «Союзе», чтобы компенсировать завершение контракта с NASA по доставке астронавтов. Совместно с компанией Space Adventures планировалось отправлять туристов вокруг Луны на модернизированных «лунных» «Союзах».


Но работа над этими коммерческими космическими программами застопорилась по двум основным причинам: после введения американских санкций против России в 2014 году РКК «Энергия» лишилась возможности привлекать внешние инвестиции; при этом корпорация перестала быть частной: государство, ликвидировав Федеральное космическое агентство, и создав госкорпорацию «Роскосмос», вернуло контроль над «Энергией».

В США в это время процесс наоборот пошел в сторону коммерциализации пилотируемой космонавтики. В 2010 году президент Барак Обама подписал программу по созданию коммерческих пилотируемых кораблей для программы Международной космической станции. Он опирался на выводы независимой «комиссии Огастина», которая всесторонне проанализировала настоящее и возможное будущее пилотируемой космонавтики США. Одной из рекомендаций комиссии было отдать низкую орбиту на откуп частникам.

NASA

Получив указание президента, NASA поменяло важнейший принцип работы с промышленными подрядчиками: раньше госагентство заказывало и закупало космическую технику, которую потом само эксплуатировало, теперь же NASA заключало контракты на предоставление услуги по доставке грузов и астронавтов на МКС. Принципиальное отличие в том, что теперь вся техника стала собственностью частных подрядчиков, которые могут использовать ее по своему усмотрению. Так, корабли Crew Dragon компании SpaceX и Starliner корпорации Boeing являются их собственностью и могут использоваться для полетов иных заказчиков (частных или государственных).

Илон Маск разом превратился из чудака-миллиардера, мечтающего об основании первой колонии на Марсе, в главу компании, которая первой из частников отправила людей в космос. И как бы кто-то ни говорил о том, что SpaceX сотрудничала с государством (государственное финансирование, передача технических отчетов NASA, вся мощь американской промышленности), в глазах многих покорение космоса теперь выглядит так: СССР, США, Китай, Илон Маск (SpaceX).

Как именно Crew Dragon изменит будущее?

Возможно, появление новых кораблей продлило жизнь МКС. Международный проект станции изначально предполагал, что транспорт по доставке людей должен дублироваться, теперь же он троирован — возможна доставка и возвращение экипажа на двух американских или российском корабле. Это положительно скажется на самой программе станции, повысит ее эффективность для научных и коммерческих задач. Если с 2009 по 2020 год основной экипаж МКС состоял из шести человек, то теперь будет семь (так как на американских кораблях штатно будут доставляться четыре человека, а на российских — три), плюс будут дополнительные полеты по коммерческим программам, как у США, так и у России.

Сейчас действует соглашение партнеров на работу МКС до 2024 года. В США, главном интеграторе проекта, идут споры о ее будущем, и успех SpaceX, очевидно, усилил позиции сторонников продления работы МКС до 2030 года. С высокой вероятностью США не отдадут пальму первенства Китаю, орбитальная станция которого будет собрана на околоземной орбите к 2023 году. Поэтому в космосе до конца десятилетия будут находиться минимум две обитаемые пилотируемые станции. США и Китай как страны с наибольшим научно-техническим потенциалом, способны получить отдачу от прикладных и фундаментальных исследований на станциях, но главное, это подготовит их к длительным полетам в космос. Обе страны не скрывают своих межпланетных амбиций и могут подкрепить их финансированием.

Какие вообще есть космические корабли? Чем они отличаются?

овременные пилотируемые корабли можно поделить на две категории:
- низкоорбитальные, спускаемые аппараты которых могут вернуться на Землю после полета с первой космической скоростью (около 7,9 км/с),
- для дальних полетов в космос (пока только к Луне), возвращаемый аппарат которых может совершить безопасный вход в атмосферу примерно со второй космической скоростью (11,2 км/с).

От назначения, в свою очередь, зависят конструктивные отличия: форма спускаемого аппарата, тепловая защита, система управления, система связи, требования к радиационной устойчивости электронных компонентов, запас топлива на борту, срок автономного полета.
К низкоорбитальным (из существующих и проектируемых пилотируемых кораблей) относятся:
- американские Crew Dragon и Starliner (ушедшие в 2011 году на покой «шаттлы» тоже были низкоорбитальными);
- российские: «Союз МС» и первый вариант нового корабля ПТКНП «Орел»;
- китайские «Шэньчжоу» и безымянный перспективный илотируемый корабль»;
- индийский «Гаганьян».

Для полетов в дальний космос предназначены:


  • - американский Orion;

  • - следующая версия российского ПТК НП «Орел»;

  • - следующая модификация китайского безымянного перспективного пилотируемого корабля;

  • - п проект универсального (то есть способного летать как на низкую орбиту, так и в дальний космос) многоразового корабля Starship от той же SpaceX Илона Маска. Более того, Маск обещает революционную способность корабля садиться на разные небесные тела.

Чем отличается Crew Dragon от конкурента Starliner?

В 2010 году NASA объявило конкурс именно на низкоорбитальный корабль для полетов к МКС, которые должны были избавить американское агентство от необходимости закупать транспортные услуги российских «Союзов». Так что в своих базовых характеристиках все эти корабли принципиально схожи. Однако есть и несколько важных отличий:

Во-первых, новые коммерческие корабли значительно массивнее. Масса Crew Dragon — 12 тонн, Starliner — 14 тонн, в то время как «Союз» почти вдвое легче — 7,2 тонны. Масса около 7 тонн объяснялась возможностями существующей отработанной ракеты среднего класса «семерки» (РН «Союз»). До сих пор модернизированный пилотируемый корабль «Союз МС» летает на модернизированной РН «Союз-2». Большая масса кораблей Crew Dragon и Starliner возможна за счет более грузоподъемных ракет Falcon 9 и Atlas V. Это позволяет взять больше грузов с собой в герметичном объеме и больше вернуть на Землю.

Во-вторых, на них больше мест: по 4 человека в экипаже находятся штатно, вместо 3 человек в «Союзе». Однако оба новых корабля подразумевают спасательный режим, когда вместо грузов можно вернуть дополнительно троих, то есть 7 человек в сумме. Эта опция предусмотрена на случай аварийной ситуации, например, если что-то случится с другим кораблем на станции, его экипаж можно будет вернуть на Crew Dragonʼе и Starlinerʼе.

В-третьих, у американских кораблей нет бытового отсека. Корабль «Союз» — это младший брат лунного корабля «Союз 7К-Л1», который в рамках программы «Зонд» облетал в беспилотном режиме Луну. Бытовой отсек изначально использовался не только для удобства жизнеобеспечения, но и как шлюзовая камера — первая стыковка и переход двух космонавтов из одного корабля в другой была выполнена с выходом в открытый космос (16 января 1969 года корабли «Союз-4» и «Союз-5»). В дальнейшем использование шлюза уже не требовалось, но принципиальная конструкция корабля не менялась. Корабли Crew Dragon и Starliner по техзаданию создавались для коротких низкоорбитальных полетов, поэтому бытовой отсек заложен в проект не был, а все системы жизнеобеспечения, включая туалетную кабинку, находятся в возвращаемом аппарате.

В-четвертых, у новых кораблей нет обтекателей и по-другому реализована система спасения. Отказ от бытового отсека в том числе позволил отказаться от створок обтекателей на ракете и SpaceX, и Boeing, а это существенная экономия массы. Такое решение повлияло и на то, как в кораблях реализована система спасения (ее задача увести капсулу с пассажирами подальше от ракеты-носителя в случае аварии на старте). У корабля «Союз» система аварийного спасения интегрирована в обтекатель: сверху стоит штанга с твердотопливными ракетными двигателями, и такие же двигатели встроены в сам обтекатель. У кораблей Crew Dragon и Starliner двигатели системы спасения встроены в сами спускаемые аппараты. Отсутствие обтекателей повлияло и на систему стыковки: стыковочный аппарат у Crew Dragon защищен многоразовым механическим колпаком, а у Starlinerʼа — одноразовой крышкой-обтекателем.

В-пятых, корабли отличаются компоновкой. «Союз» состоит из трех модулей: частично негерметичного приборно-агрегатного отсека, спускаемого аппарата и бытового отсека. Crew Dragon и Starliner состоят всего из двух: приборно-агрегатного и возвращаемого аппарата. Но между последними есть отличие: SpaceX в отличие от Boeingʼа имеет также контракт на доставку грузов на МКС, поэтому пилотируемый корабль сразу спроектировали с негерметичным грузовым отсеком. Существующие грузовые корабли Dragon в ближайшее время будут заменены на новые грузовики, созданные на основе Crew Dragon. И если агрегатный отсек, совмещенный с грузовым отсеком, будет одноразовым и каждый раз будет разрушаться в атмосфере, то возвращаемая капсула, доставив экипаж, в следующий раз полетит с грузами в космос и обратно.

Наконец, есть множество разнообразных инноваций. Возможности американской промышленности позволили использовать новые материалы для кораблей, более современные системы управления, и интерфейсы (например, сенсорные экраны). «Союзы» также регулярно модернизировались, в том числе за деньги с контрактов NASA по доставке астронавтов на МКС. Но средств на кардинальные изменения «Союзов» у России нет, так как она вкладывает в создание нового корабля ПТК НП «Орел».

А что с деньгами — билет на какой корабль дешевле?

По оценке главного инспектора NASA Пола Мартина, в 2019 году одно место для астронавта в корабле «Союз» стоило около 80 миллионов долларов. В 2020 году эта стоимость выросла до 90 миллионов долларов. В корабле Crew Dragon доставка одного астронавта обойдется агентству в 55 миллионов долларов, а в корабле Starliner корпорации Boeing — те же 90 миллионов.

Почему ничего не слышно о новых российских успехах в пилотируемой космонавтике?

Проблемы Роскосмоса кроются в самом Роскосмосе и в космической стратегии правительства России, которое является основным заказчиком госкорпорации:


  • - через Федеральную космическую программу (ФКП), утверждаемую раз в десять лет

  • - через ряд целевых программ (в том числе по линии Министерства обороны).

Проблемы со стратегией хорошо заметны на примере проекта создания пилотируемого транспортного корабля нового поколения ПТК НП «Орел» (старое название «Федерация»).

Проблемы начинаются с формулирования стратегии. Что и зачем делают американцы, понятно: на сайте NASA есть соответствующий раздел, посвященный программе по созданию коммерческих пилотируемых кораблей Dragon и Starliner для МКС, есть раздел о лунной программе «Артемида» и, соответственно, о корабле Orion и сверхтяжелой ракете SLS.

У России же официально нет пилотируемой лунной программы, в федеральной программе до 2025 года лишь заложена подготовка к ней. На сайтах Роскосмоса и его подрядчика РКК «Энергия» нет собственного раздела по кораблю, словно его не создают уже 11 лет.

Зачем создается пилотируемый «Орел» — тоже не вполне ясно. Вроде бы он позиционируется как лунный корабль, то есть как конкурент американского корабля Orion, который полетит к Луне без экипажа в 2021 году. Однако сейчас спроектирован и изготавливается в макетах не лунный, а низкоорбитальный вариант «Орла»: он намного легче лунного (в нем меньше приборно-агрегатный отсек, не нужно брать топливо на торможение у Луны и разгон обратно к Земле), почти все приборы корабля спроектированы на радиационную обстановку на низкой орбите и т. д. Таким образом, когда «Орел» будет все-таки достроен, то после трех испытательных полетов (автономный беспилотный полет, полет без экипажа к МКС и полет с людьми на станцию), придется проектировать, строить и испытывать совершенно другую версию корабля — лунную.

Учитывая, что сроки запусков и низкоорбитальной версии корабля регулярно сдвигаются, полеты российских космонавтов к Луне на российском корабле, запущенном на российской ракете, в целом выглядят проблематично.

via


</source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source></source>
Tags: space x, starship, Илон Маск, Роскосмос, космические полеты, космос
Subscribe

Posts from This Journal “Илон Маск” Tag

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 3 comments