Насколько реальна новая сверхтяжелая ракета SpaceX?

Финансовая сторона проекта выглядит уже не так безнадежно, как раньше

4:03, 6 октября 2017 Общество

В пятницу 29 сентября Илон Маск представил следующий главный проект SpaceX, которым компания будет заниматься начиная со следующего года – многоразовую транспортную систему сверхтяжелого класса. Эта система, условно названная BFR, будет способна стартовать с Земли и совершать посадку на некоторые тела Солнечной системы. В тот же день РБК опубликовал статью, в которой российские эксперты раскритиковали идею SpaceX, а на следующий день появилась критика критики проекта. Теперь и я не могу удержаться от желания пообсуждать американскую компанию и российских экспертов. Однако перед этим давайте кратко и, насколько это в моих силах, корректно рассмотрим новое детище Илона Маска.

BFR – двухступенчатый гибрид ракеты-носителя и космического корабля со стартовой массой 4,4 тысячи тонн и грузоподъемностью 150 т. Первая ступень является многоразовой и выполняет вертикальную реактивную посадку почти так же, как это делает первая ступень Falcon 9. Существует лишь одно малозначительное отличие: Илон Маск грозится довести точность посадки до идеальной и возвращать ракету прямо на стартовый стол. На BFR будут использованы кислородно-метановые двигатели Raptor, характеристики которых приведены на слайде.

Довыведение у BFR выполняется двигателями орбитального модуля, который оснащен как вакуумными двигателями для работы в космосе, так и двигателями с атмосферными соплами для посадки на Землю и другие атмосферные тела. У модуля также есть дельтовидные крылья для облегчения спуска. Они слишком маленькие для полностью планерной посадки. Тем не менее, даже на Марсе, согласно презентации Маска, за счет атмосферного торможения предполагается гасить 99% скорости. На финальном этапе снижения модуль будет использовать двигатели, чтобы погасить остаток скорости и мягко приземлиться в вертикальном положении.

Задачи системы – доставка людей и грузов на Марс (и Луну), доставка крупных спутников на орбиту, их возвращение с орбиты, строительство и обслуживание космических станций. Также на презентации был показан большой ролик об использовании BFR в качестве пассажирского транспортного средства для быстрых перелетов между разными континентами. Предполагается, что BFR будет летать регулярно и часто.

Если взглянуть на задачи и общее описание, легко заметить, что BFR не будет первым в своем роде. Первой многоразовой ракетно-космической системой был Space Shuttle – правда, его стартовая масса приблизительно в два раза ниже. Концептуально у BFR есть два отличия. Первое – возможность дозаправки. Она позволит совершать полеты далеко за пределы низкой орбиты Земли, к которой был привязан шаттл. Второе отличие заключается в реактивной системе торможения и задекларированной способности орбитального модуля совершать посадку на различные тела Солнечной системы, а также самостоятельно с них стартовать и выходить на орбиту, если гравитационные условия это позволяют.

Техническая реализация BFR, однако, отличается в корне. Разгон шаттла на первом этапе полета выполняли твердотопливные ускорители, которые возвращались в океан на парашютах. Они получали повреждения при ударе о воду, соленая вода разъедала горячие двигатели, да и перезаправка твердым топливом – непростое занятие. Элементы ускорителей регулярно использовались повторно, и по многу раз. Однако случаев повторного использования вернувшегося ускорителя в полной комплектации не было.

С другой стороны, схема обеспечения многоразовости первой ступени BFR была успешно опробована на Falcon 9.

Вторая ступень шаттла, т.е. сам «космический самолет», снабжалась большим одноразовым топливным баком. Кроме того, у шаттла возникали проблемы с теплозащитным покрытием и обслуживанием многоразовых кислородно-водородных двигателей RS-25. Мы не знаем, удастся ли избежать аналогичных проблем на BFR, однако нужно отметить, что в распоряжении SpaceX есть лучший в мире на сегодняшний день теплозащитный материал PICA-X. Оригинальный материал PICA был разработан в Космическом центре НАСА им. Эймса. Он использовался для защиты возвращаемого аппарата научно-исследовательского спутника Stardust. В 2006 году капсула с образцами космической пыли и пылинок из комы кометы Wild 2 совершила посадку, поставив рекорд по скорости входа в атмосферу Земли для искусственных объектов. Позднее в SpaceX материал был доработан в сторону улучшения характеристик и упрощения производственного процесса.

Любопытно, что BFR способна будет доставить 150 т на низкую орбиту Земли, т.е. в 7 раз больше, чем шаттл. Это еще одно свидетельство того, что в реализации две системы кардинально отличаются.

Теперь, нагрузившись этой информацией, давайте подробно рассмотрим аргументы российских космических экспертов.

Геннадий Малышев из Aerospace Rally System отмечает, что у BFR в качестве пассажирского транспорта мало перспектив. С этим сложно спорить: сверхзвуковые пассажирские перевозки отмерли за ненадобностью, а обычные самолеты могут доставить пассажира на другой конец земного шара за 12-18 часов. Зачастую ожидание пересадки или дорога до аэропорта занимают не меньше времени, чем сам полет.

Иван Моисеев из Института космической политики указывает на юридические сложности создания ракетного транспорта. Бюрократические проблемы, конечно, существуют, но законодательство развитых стран достаточно быстро адаптируется к техническому прогрессу, поэтому если BFR и не будет перевозить пассажиров из Нью-Йорка в Шанхай, то вряд ли из-за этого.

Олег Мухин из Федерации космонавтики России сравнивает BFR с шаттлами и утверждает, что BFR не сможет выйти на высокую частоту полетов, а потому окажется нерентабельным. Это крайне спорное заявление. Шаттл оказался нерентабельным по многим причинам. Огромную часть стоимости полета шаттла составляли затраты на его межполетное обслуживание. В представлении SpaceX – и этого до сих пор не понимают российские эксперты – межполетного обслуживания с разборкой ракеты и заменой деталей быть не должно в принципе. Это техническая задача: сконструировать такую систему, которая будет работать без сбоев и без подтверждающих проверок в течение большого количества полетов. Именно этого SpaceX планирует добиться на Falcon 9 Block 5. Эксплуатация данной модификации Falcon 9 начнется в следующем году и, вероятно, уже в 2019 году мы сможем оценить, удалось ли инженерам SpaceX добиться своей цели.

Частота полетов, конечно, имеет важное значение для SpaceX. Вряд ли они всерьез надеются на то, что BFR удастся использовать в качестве ракетного суборбитального транспорта. Скорее всего, идея преследует две цели. Во-первых, такие перелеты позволят загрузить инфраструктуру при нехватке орбитальных полетов. Во-вторых, задекларированная возможность коммерческого применения системы должна привлечь венчурных инвесторов. Каким бы маловероятным ни был межконтинентальный транспорт на основе BFR, на вероятность появления самой системы это не влияет.

Мухин также сравнивает BFR с советским «Бураном», что некорректно. В отличие от американского шаттла, «Буран» – не ракетно-космическая система, а просто космический самолет.

Иван Косенков из фонда «Сколково» ссылается на то, что по цене билета BFR не сможет конкурировать с самолетами. Это верно, однако нужно отметить: иногда простаивающая техника обходится дороже, чем работающая. Если целью SpaceX будет уменьшить издержки на содержание простаивающей инфраструктуры, то она сможет возить людей хоть бесплатно.

Главный редактор журнала «Новости космонавтики» Игорь Маринин назвал BFR «маразматическим проектом» и отметил, что он не сможет доставить на Марс экипаж в заявленные сто человек (небольшое примечание для редакторов РБК: госкорпорация «Роскосмос» существует с 2015 года, а не с 1991, и журнал «Новости космонавтики» принадлежит госкорпорации только с 2017 года). В понимании НАСА, которое имеет собственное представление о марсианской экспедиции, полет на Марс состоит из фазы перелета длительностью от 6 месяцев, работы на Марсе в течение 6-9 месяцев и полугодового перелета к Земле. Запасы системы жизнеобеспечения (включая воду и пищу) для одного члена экипажа на такой период составят от 1 до 2 т. Соответственно, для ста человек потребуется 100-200 т припасов, что с трудом помещается или не помещается вовсе в BFR.

Однако «колониальный проект» Маска не подразумевает массового возвращения людей на Землю и начинается с доставки на Марс двух ракет с припасами системы жизнеобеспечения и оборудованием. В дальнейшем на каждый пилотируемый пуск приходится один грузовой. Поэтому проблема нехватки грузоподъемности BFR перед SpaceX не стоит.

Подводя итог, рассмотрим оставшиеся опасения относительно проекта Илона Маска.

Идея создания универсального корабля, способного совершать посадку на Землю, Луну и Марс, выглядит утопично. Если он сможет садиться только на Марс, это уже будет огромным достижением.

Финансовая сторона проекта выглядит уже не так безнадежно, как раньше. SpaceX утверждает, что сможет разработать и построить систему на собственные средства, но у меня это вызывает серьезные сомнения. С другой стороны, BFR приписано большое количество прикладных задач. Обратите внимание: из названия исчезли слова «межпланетная система» и «колониальный транспорт». Учитывая, что у SpaceX сейчас огромный кредит доверия, вполне вероятно, что компания сможет найти инвесторов для этого проекта. В их число может войти и НАСА, ведь одна из целей BFR – замена корабля Dragon, сделанного для американского космического агентства.

Главную сложность для SpaceX будут представлять технические проблемы реализации этой задумки. Удастся ли инженерам сделать систему, способную работать без техобслуживания после каждого полета? 40 лет назад разработчики шаттлов с этим не справились. Пока что нужно следить за Falcon 9: если трюк пройдет с ним, то он уже сможет существенно повлиять на сложившийся порядок дел на рынке средств выведения.

Еще одно слабое место проекта BFR – расчет на взрывной рост космической экономики. Конечно, радикальное снижение стоимости выведения грузов приведет к активному росту запусков. Станут рентабельными частные орбитальные станции, туристические полеты будут доступны широкой аудитории, возможно и появление производства в невесомости. Однако сейчас нельзя сказать, насколько это увеличит грузопоток и сможет ли SpaceX обеспечить высокую частоту пусков BFR.

Источник: kosmolenta.com