SpaceX CRS-5. Амбициозный полёт в будущее

Главным событием января безусловно является запуск компанией "SpaceX" автоматического грузового корабля "Dragon"  к МКС, вот только не к нему будет приковано всё внимание, а к амбициозному проекту посадки первой ступени на морскую баржу.

План полёта

После старта, перенесённого на 10 января (12.30 Мск), корабль начнёт активно набирать скорость и высоту, и к отделению первой ступени его скорость составит порядка 4600 км/ч. После разделения ступеней, "Dragon" продолжит путь к МКС, а первая ступень начнёт снижать скорость своего движения и изменять траекторию полёта от суборбитальной к посадочной. При приближении к морской барже, вначале выдвинутся аэродинамические рули управления, а потом и посадочные ноги. В теории всё звучит не так уж сложно, но на деле инженерам "SpaceX" необходимо решить несколько важных проблем: после отделения изменить положение ракеты в пространстве, вовремя и с нужной силой начать торможение двигателями, при посадке учесть ветер и другие атмосферные влияния, ну и самое главное - не промахнуться мимо баржи (размер которой составляет всего 90х30 м).

Прекрасная визуализация полёта

Кузнечик, который смог

Говоря о посадке первой ступени РН "Falcon", нельзя не вспомнить его предтечу, ракету "Grasshopper" (в буквальном переводе "Кузнечик"), которую создавали с целью разработки и тестирования технологий для создания многоразовых систем. Первый полёт эта ракета совершила в 2012 году и продолжался он всего лишь 3 секунды, за это время ракета оторвалась от поверхности всего на 2 метра.

"SpaceX" постепенно увеличивала высоту полёта и в 2013 году, "Кузнечик" уже совершал полёты больше минуты, достигая высоты в 745 метров, отлетая от посадочной площадки на 250 м и возвращаясь обратно, ему усложняли программу, совершая полёты в том числе с учётом сильного бокового ветра.

Первый полёт "Кузнечика"

Восьмой полёт на высоту 745 м

После успешного завершения первого этапа испытания, "SpaceX" перешла к тестам более прогрессивного варианта "Кузнечика", версии 1.1, в качестве основы взяли первую ступень РН "Falcon", к которой вначале добавили посадочные ноги, а в последствии и аэродинамические рули управления. В тестах ракета достигала высоты 1000м, зависала в воздухе, а также отлетала от платформы.

Полёт на высоту 1000 м

Пять почему

Почему столько внимание к полёту "SpaceX": сажают первую ступень на баржу размером меньше, чем размеры футбольного поля, показывают в прямом эфире, потенциальный способ снижения расходов на космические запуски и развития космонавтики, плюс магия имени Илон Маск.

Почему сажают на двигателях, а не на парашютах: посадка на парашютах, несмотря на простоту этого способа в условиях атмосферы Земли, не может обеспечить выполнение следующих важных критериев, а именно: точность посадки (разброс посадки на парашютах от 5 до 100 км), мягкость посадки (даже при парашютировании военной техники, при непосредственном контакте с землёй срабатывают реактивные двигатели для гашения вертикальной скорости спуска), сохранение первой ступени в вертикальном положении, без заваливания.  Помимо этого, в планах у "SpaceX" посадка пилотируемого корабля точно также, на двигателях, а контролируемый спуск первой ступени на двигателях - прекрасный задел на будущее.

Почему сажают на баржу: если посмотреть на место старта и траекторию полёта - становится очевидным, что полёт будет происходить над Атлантикой, во-первых, это позволяет избежать жертв и разрушений, а во-вторых посадка на баржу позволит избежать проблем связанных с удержанием первой ступени на плаву, её погрузки на баржу  и последствий касания разогретых частей ракеты с солёной водой океана. Разрабатываемый пилотируемый корабль "SpaceX" планирует сажать уже на твёрдую поверхность, на собственный космодром.

Почему "SpaceX" решила заняться этим: сохранение первой ступени, её быстрая доставка до ангара, а также повторное использование сулит компании существенно снизить стоимость космических запусков и занять лидирующее положении в этой отрасли. Необходимо понимать, что в космических полётах максимальные затраты энергии приходятся на старт и выход на орбиту Земли, а самый сложный участок это сам старт и переход к суборбитальному полёту, за который как раз и отвечает первая ступень ракеты. В результате это самая большая и дорогая часть РН.

Почему другие не возвращают первую ступень: у НАСА была идея строительства "Шаттлов", которые строились примерно на той же самой концепции, сохранение самой дорогой и важной части (остальное это очень большой топливный бак и два разгонных твердотопливных ускорителя),  но она оказалась не жизнеспособной, так как тратились очень большие средства на ремонт и обслуживание "челноков", а также им не нашлось того количества заказов, чтобы перейти на окупаемость, грубо говоря они просто опередили своё время. Поэтому, необходимо понимать, что идея Маска может выстрелить, а может точно также привести к большим и не окупаемым расходам.