На днях Элон Маск сообщил в своем микро-блоге Instagram, что 18 февраля со стартовой площадки LC39A на мысе Канаверал будет произведен очередной запуск ракетоносителя Falcon 9. С той самой площадки с которой был произведен запуск в 1969 году ракеты Сатурн-5 с космическим аппаратом, на котором астронавты отправились на Луну.
Последний старт с этой площадки состоялся 8 июля 2011 года Это был последний полет шаттла Атлантис. Там же был успешно проведен первый этап статических огневых испытаний маршевых двигателей Falcon 9, которая успешно приземлилась после старта в апреле прошлого года. Ранее на площадке LС39A был построен склад в котором хранились многоразовые ступени ракет. В 2014 году SpaceX арендовала у НАСА этот стартовый комплекс на 20 лет. Первоначально SpaceX полагались в основном на стартовый комплекс LС40 для всех своих запусков во Флориде. Но после того как 1 сентября прошлого года, одна из ракет из Falcon 9 компании взорвалась во время обычной процедуры заправки топливом, комплекс был сильно поврежден. Так что теперь, комплекс LС39А будет главной площадкой для Восточного побережья, по крайней мере, пока LC40 не будет восстановлен. Таким образом, у компании будут два варианта для запуска из Флориды. Кроме того, там же планируется первый полет SpaceX в Falcon Heavy к осени этого года. Как сообщалось, запуск 18 февраля предполагается для очередного пополнения запаса материалов и оборудования на борту МКС. И вполне вероятно, что там же в ближайшее время состоится первый старт многоразовой первой ступени РН Falcon 9.
Кроме того, на днях один из пользователей выложил в твиттере транспортировку одной из многоразовых ступеней уже оборудованной обтекателем, которая как предполагается станет одним из старпонов (подвесных ускорителей) РН Falcon Heavy тяжелого класса. Правда, сам Маск в комментарии к этому твитту не подтвердил даже предположения о том, что это ракета.
Конечно, идея о многоразовом использовании ракетоносителей родилась довольно давно и она не принадлежит компании Space X. Но это вовсе не значит, что в компании занимаются только компилляцией чужих изобретений и ничего не изобретают сами. К примеру, применение стабилизационных "плавников" X-Wing ракеты Falcon 9 " для возвращения первой ступени само по себе не является новшеством. Нечто подобное использовалось на советской ракетной технике. Но, самое существенное здесь то, что он внедрил гидравлическую систему независимого управления каждым "плавником", управляемого специальным ПО. В этом и заключалось суть ноу-хау для управляемого спуска. Но, прежде чем начать использовать "плавники", для ориентации пространственного положения корпуса первой ступени включаются газовые (азотные) двигатели малой тяги, затем кратковременно для погашения скорости используются три двигателя из девяти, управляемые разработанным в компании Маска программном обеспечении в зависимости от показаний датчиков. И на последнем этапе включается центральный двигатель для торможения и окончательной стабилизации.
Мы не знаем об изобретениях компаний Маска вовсе не потому, что их нет. Элон Маск придерживается определенной философии в ведении бизнеса, в частности в автомобилестроении, которую можно назвать "open source". Он отказался от патентования еще в 2014 году, правда под условием "in good faith" - добросовестного использования третьими лицами. Позднее, в 2015 г. он снял и это ограничение. Одни критики объясняли это хитроумным маркетинговым ходом, другие - опасениями кражи промышленных секретов со стороны китайских конкурентов. Но, как объяснял сам Маск, связано это с тем, что его бизнесу угрожает не столько конкуренция со стороны других производителей электромобилей, сколько отсутствие этой конкуренции, так как крупные корпорации не стремятся к инновациям, что не способствует увеличению числа потенциальных потребителей.
С другой стороны, если бы ему самому пришлось бы платить за патенты в космических технологиях, скажем за использование конструкции двигателя Merlin, Америка вряд ли бы дождалась полетов Falcon вообще. Компилируя собственные изобретения с чужими он успешно продвигается вперед. Но вполне очевидно, что это не его собственная философия, по видимому кто-то стоящий за его спиной уже давно понял, что патентная система стала тормозом на пути продвижения инновационного бизнеса и теперь настойчиво продвигает эту мысль через государственно-частное партнерство в США.
Подобная философия отражает некую концепцию перехода к 5-му технологическому укладу сформулированной нынешним почетным академиком РАН РФ Генри Киссинджером и его последователями на рубеже века прошлого и нынешнего веков. В ней предусматривалось, в частности, что команды ученых в университетах или индивидуальные изобретатели будут разрабатывать научные открытия или осуществлять проекты, приводящие к концептуальным прорывам, а затем они найдут свое воплощение в ограниченном внедрении технологий или коммерческом использовании в частном секторе.
К одной из таких технологий следует отнести аддитивную или цифровую технологию "трехмерной печати" появившуюся в конце 80-х годов прошлого века. Тогда компания 3D Systems разработала первую коммерческую стереолитографическую машину – SLA – Stereolithography Apparatus (1986 г). После внедрения главным образом в научно-исследовательской и опытно-конструкторской сфере, связанной с оборонной промышленностью, они получили широкое распространение в различных областях от проектирования и моделирования до мехобработки, что оказало влияние на стремительный рост развития технологий 3D-печати во всех областях материального производства. И больше всего разработчики аддитивных машин стремились к внедрению в области обработки металлов, где конечным изделием является продукт с высокой добавленной стоимостью. Сегодня в мире, а особенно в США существует целая индустрия, начиная от порошковой металлургии, производства специального оборудования и до выпуска конечного продукта. Изготовление синтезированной металлической технологической оснастки, инструментов, деталей авиалайнеров, спутников, ракет, подводных лодок, медицинских протезов, ювелирных изделий и многого другого, уже приобрело статус стратегически важного, приоритетного направления в технологии машиностроения. Во всяком случае, в США с лета 2012 года началось создание 15 институтов чисто технологической направленности, инициированных президентом Обамой, с выделением около $1 млрд. на этот проект.
Почему я упомянул об аддитивных технологиях применительно к данной теме? Они позволяют максимально исключить "человеческий фактор" при сборочных операциях, повысить надежность системы в целом и ускорить сроки изготовления двигателей и деталей РН и КА в несколько раз. Еще несколько лет назад по этому пути пошел Элон Маск начав изготовление двигателя Super Draco для многоразового пилотируемого корабля Dragon 2 или Crew Dragon методом 3D-печати или АМ-технологией из жаростойких сплавов. Те же технологии активно внедряют его конкуренты, такие как Джефф Безос, основатель Amazon и ракетостроительной компании Blue Origin и другие.
Когда появились "утечка" из НАСА о том, что правительственные чиновники Счетной палаты США (GAO) выявили потенциально опасный дефект, найденный в Falcon9 компании SpaceX, который может поставить под угрозу безопасность пилотируемых полетов, то речь шла, в частности о том, что эксперты определили картину образования трещин в турбинных лопаток турбонасосного аппарата (ТНА) ракетоносителя Falcon 9.
По самым грубым подсчетам, маршевые двигатели Merlin, в общей сложности с учетом всех типов огневых испытаний и реальных полетов, были использованы более 900 раз. И о каких либо проблемах с растрескиванием лопаток турбин ТНА ранее не сообщалось. Разумеется, в это число не входят неудачные эксперименты, но в них говорилось о других причинах и их точное число неизвестно. И эта проблема с турбинными лопатками отмечалась еще в докладе НАСА от 1993 года об испытаниях маршевого двигателя RS-25, известного как SSME, который использовался на шаттлах.
Как правило, в основном с этой проблемой сталкивались в авиационных двигателях, в том числе и еще советских. Решали эту проблему подбором жаропрочных материалов и охлаждением специальными жидкостями в каналах лопаток. Но, в двигателях Merlin внешнее охлаждение происходит за счет компонентов ракетного топлива, которые компенсируют воздействие теплового излучения камеры сгорания, из-за которых она испытывает большие тепловые напряжения. Вероятно, что причина растрескивания лопаток турбины ТНА заключается в многоразовом использовании двигателя и в том как происходит процесс остановки турбины в полете. В момент отделения первой ступени ракеты Falcon 9 она не сразу принимает вертикальное положение за счет вспомогательных азотных двигателей малой тяги и стабилизационных "плавников" X-Wing. Так как процесс мало исследован, нельзя сказать с уверенностью, что происходит в этот момент: как поступает топливо, зависит ли оно от положения РН, состояния невесомости и прочих факторов. В этом ничего критического нет, но вот при повторном включении центрального двигателя на них, вероятно вновь попадает охлажденные компоненты топлива. Возможно, решение заключается, либо в изменении схемы подачи топлива, либо, как утверждают представители Space X, в изменении конфигурации самих лопаток или смене материала жаропрочного сплава.
С традиционными технологиями решение этой задачи заняло бы много месяцев, но так как двигатель Merlin теперь тоже практически полностью изготовлен по АМ-технологии, то изменение конструкции не должно занять много времени. И вероятно даже, что имеется испытанный готовый прототип, а Маск по каким-то своим соображениям не меняет его намеренно. Может быть, таким образом, пытается выявить кто из конкурентов и каким образом способствует его неудачам? С одной проблемой он похоже таким образом (с переносом даты пуска с 8 на 15 января) справился.
После взрыва ракеты Falcon9 на стартовой площадке LC-40, произошедшей 1 сентября прошлого года, один сотрудников SpaceX попытался даже попасть на крышу здания непосредственных конкурентов компании — United Launch Alliance (ULA), совместного проекта Боинг и Локхид Мартин, на которой во время подготовки к испытанию Falcon 9 была замечена подозрительная активность. Представители SpaceX заявляли, что располагают кадрами, на которых запечатлена странная тень и пятно на крыше этого здания. Однако следователи которые осмотрели крышу здания, принадлежащего ULA и находящегося в непосредственной близости от площадки запуска ракеты, не нашли ничего, что могло бы указывать на связь со взрывом ракеты. Возможно и последующий перенос стартового комплекса LС39A с LC40 продиктован желанием дистанцироваться от своих соперников по космическим полетам.
Позднее компания SpaceX на своем сайте опубликовала причину взрыва ракеты. Проанализировав данные более трех тысяч датчиков, а также другие материалы, эксперты пришли к выводу, что причиной аварии стал разрыв в системе подаче гелия в резервуар (COPV) с жидким кислородом (LOX) на второй ступени ракеты. Гелий закачивают в баки для поддержания необходимого давления. Но, что послужило поводом для взрыва в среде инертного газа, компания так и не прояснила.
Способ закачки переохлажденных компонентов ракетного топлива Folcon 9, стал причиной упоминания в предварительном докладе Счетной палаты США по проверке деятельности НАСА. Однако, это не первый случай, когда чиновники выражали свою озабоченность по поводу безопасности астронавтов в отношении будущих пилотируемых полетов на ракетоносителях SpaceX. В ноябре прошлого года, группа советников НАСА заявили, что обеспокоены планами SpaceX к запуску Falcon 9 с людьми на борту, утверждая , что заправка топливом является "опасной операцией", которая не должна производится в присутствии экипажа. Так, во время программы Space Shuttle НАСА, астронавты осуществляли посадку на борт лишь после того, как ракетоноситель был загружен топливом, но SpaceX стремится заправить Falcon 9 топливом после того, как астронавты поднимутся на борт экипаж корабля Dragon. В то же время, в SpaceX утверждали, что они "разработали надежную заправку и запуск процесса, который сводит к минимуму риск для людей, находящихся на борту". Тем не менее, в компании также отметили, что они продолжают совершенствовать процедуру заправки топливом по мере необходимости.
Безусловно, все обозначенные проблемы имели место, но как видно, учитывая даже отставание частных компаний от заявленных планов по запускам, они вполне успешно справляются с возникающими проблемами.
Но вернемся к вопросу о сдвиге в концепции космической политики Дональда Трампа касательно возможных полетов на орбиту Луны к 2020 году или же о выводе на земную орбиту собственной космической станции. Напомню, что НАСА в настоящее время разрабатывает три типа ракетоносителей SLS: 70 тонный модификации ракеты, известной как Block 1, 105-тонный Block 1B и последняя версия SLS, Block 2 для вывода на низкую опорную орбиту 130 тонн полезного груза. При этом в планах Элона Маска подготовка Falcon Heavy тяжелого класса, способной поднять 54 тонны. Тем не менее, если сравнить заявленную SpaceX начальную стоимость Falcon Heavy в $ 90 млн, только с одним запуском SLS, который по словам представителя НАСА, оценивается в $ 1 млрд, то сравнение будет явно не в пользу национального космического агентства.
Тогда почему бы НАСА не использовать несколько ракет Falcon Heavy вместо одной SLS? И почему речь зашла о лунных базах?
Обращает внимание, что эта волна критики в отношении частных аэрокосмических фирм поднялась осенью прошлого года, одновременно с началом совместных штабных учений NASA-FEMA в штате Калифорния по ликвидации последствий якобы падения астероида. Примерно, тогда же в военном ведомстве определились с вариантами новых двигателей для B-52: стало известно, что это будут восемь силовых установок с суммарной тягой многократно превышающей необходимую для взлетной массы самолета с максимальной загрузкой.
Тогда, может быть, учитывая заинтересованность Совета по национальной безопасности США и Пентагона, речь идет о выводе на низкую околоземную орбиту неких боевых орбитальных платформ и строительстве на Луне военных баз, как планировалось во времена "холодной войны"? И не идет ли речь о выводе на орбиту некоего оружия на "новых физических принципах", вроде протонного ускорителя, разработанного национальной лабораторией в Лос-Аламосе?
Известно, что разница между снаряженной массой Б-52 и его максимальной взлетной массой, даже со старой модификацией двигателей составляет сотню тонн. Тогда, я предположил, что затея с заменой двигателей связана с размещением некоего многотонного оружия на борту бомбардировщика. Однако, в рамках программы СОИ это "пучковое оружие" впервые было испытано в космосе и предназначалось для уничтожения боевой части межбаллистических ракет (МБР).
Возможно разницей в грузоподъемности ракет Falcon Heavy и SLS, и объясняется вопрос, почему администрация Трампа готова пересмотреть программу ПРО с целью ее укрепления. Вероятно, Пентагону понадобился ракетоноситель SLS способный вывести на орбиту боевую платформу весом в сотню тонн, ради запуска которой Белый Дом готов пожертвовать миллиардами долларов. Понятно, что Falcon Heavy на подъем груза такой массы просто не способен.
Пока все это предположения, основанные на сопоставлении ряда реальных событий и фактов. Будет ли Трамп придерживаться политики государственно-частного партнерства или займется возвращением "бразд правления" обратно в госсектор, пока неизвестно. Если займется поиском "диверсантов" (sic!!!) в частном секторе, которые могут подрывать экономику США, то тогда проекты Элона Маска ждет незавидная участь. По крайней мере, его проект полета/эвакуации на Марс может так и остаться красивой, но несбыточной мечтой. Хотя вполне вероятно, если этим проектом займется НАСА, то у него есть шанс попасть в список пассажиров "золотого миллиона".