Аэропланы и ракеты

235 подписчиков

Свежие комментарии

  • Виктор
    Странно,но А.Леонов никогда не помогал отечественным художникам-фантастам,а ведь мог это сделать,но не делал(((только...Космическая живоп...
  • Elena Amanova
    сильно дорогой.  Нельзя ли подешевле?Легкий двухмоторн...
  • Александр Шиховцев
    Как обычно все приврали! Прошло уже 18 лет! Все было подругому. Смертельное пике ...

Восход и закат «Созвездия» - окончание

В первой части статьи было рассказано, сколько проблем принесла ракета-носитель «Арес-1» ещё на стадии разработки. Как бы то ни было, её экспериментальный образец, названный «Арес-1 Х», стартовал 28 октября 2009 г. с космодрома им. Кеннеди на мысе Канаверал. Это был давно запланированный пуск; тем не менее, он сразу вызвал массу вопросов. Впрочем, вообще «Арес-1» по мере своего создания не уменьшал, а увеличивал количество вопросов.

Ситуация сложилась, скажем так, нетипичная. На дворе XXI в. За полвека истории практической космонавтики успешно испытано немало носителей разных классов, включая и тяжёлые. У тех же США громадный опыт наземных, стендовых испытаний ракетно-космических конструкций. Так зачем, спрашивается, нужен такой странный пуск?

Первый и... последний

Стартует «Арес-1»А пуск был действительно странный. Судите сами:

- штатный твёрдотопливный двигатель 1-й ступени должен состоять из пяти сегментов. Да, на стенде он испытан, но полностью воспроизвести на земле полёт нельзя. Казалось бы, вот и отработать новый (хоть и из старых модулей) агрегат - ан нет! На «Арес-1 Х» поставили 1-ю ступень из четырёх рабочих и одного «инертного» (с балластом вместо твёрдого топлива) сегментов;

- водородная ступень для «Ареса-1» делается совершенно новая. Да, её ломают на всевозможных наземных стендах, но они, опять-таки, не в состоянии полностью воспроизвести поведение легчайшей (71 кг/м3) жидкости в огромной 27-метровой «бочке» при полётных нагрузках! Казалось бы, почему не воспользоваться экспериментальным пуском? Нет, летит габаритно-весовой макет, радикально отличающийся от «рабочей» ступени конструкцией;

- с системами аварийного спасения (САС) американцы не имели дела 40 лет. Опять то же самое: идут стендовые испытания, готовятся пуски специальных ракет - но они работают не на тех скоростях и высотах, на которых может потребоваться работа САС. Казалось бы - вот полный профиль полёта 1-й ступени, почему бы не испытать систему в верхних слоях атмосферы? Нет, и «Орион», а с ним и САС, летит в виде габаритно-весового макета!

Приходится согласиться со «злыми языками», сразу сказавшими, что полёт имеет одну главную задачу - загрузку производственных мощностей фирмы-изготовителя твердотопливных двигателей «Alliant Techsystems Inc.»...

Сам полёт прошёл почти успешно. Ракета ушла со старта, не сломав его (хотя по метеоусловиям пуск переносился несколько раз в сутки). «Недоделанная» 1-я ступень отработала положенное время и отделилась. Здесь, правда, вышла заминка: нештатно сработали два из трёх спасательных парашютов, и корпус твёрдотопливного двигателя был при посадке в Атлантический океан повреждён гораздо сильнее, чем должен был. Габаритно-весовой макет 2-й ступени и корабля благополучно упал в 250 км от стартового комплекса и затонул в океане. Уже в начале ноября журнал «Тайм» признал «Арес-1» «самым значительным техническим достижением 2009 года», с чем можно было поспорить сразу же, а в свете дальнейших событий - тем более.

Самый-самый

Восход и закат «Созвездия» - окончаниеОднако «Арес-1» должен был решить только одну задачу - доставку корабля с астронавтами на околоземную орбиту. Здесь ему предстояло встретить связку «Альтаира» и отлётной ступени EDS, которым, собственно, и предстояло решить главную задачу новой концепции пилотируемой космонавтики - обеспечить полёт за пределы этой орбиты. Для запуска «Альтаира» и EDS создавалась ракета-носитель сверхтяжёлого класса «Арес-5».

За основу конструкции взяли «шаттловский» подвесной бак. Удлинили, изменили форму верхнего днища кислородного бака, в нижней части поставили пять двигателей SSME, сверху - водородно-кислородную ступень EDS с двумя двигателями J-2S (или один J-2X). С боков же крепились твёрдотопливные ускорители, на базе «шаттловских», но сразу пятисегментные. Предполагалось, что при стартовой массе 2900,3 т «Арес-5» на околоземную орбиту будет доставлять 146,6 т, а к Луне (вместе с 25-тонным «Орионом») будет отправляться 60,6 т. Но в таком виде носитель оставался недолго.

Прежде всего выяснилось, что «шаттловские» ЖРД и здесь не очень подходят. Решили вместо них поставить новейшие двигатели RS-68, созданные для ракет-носителей «Дельта-4». Их тяга в полтора раза больше, чем у SSME, зато стоимость в 2,5 раза меньше! Пришлось увеличить запас топлива, и диаметр ракетного блока вырос с 8,38 до 10,6 м (снова привет идее унификации с «шаттлами»). Но на этом дело не кончилось.

Напомню, что перевод взлётной сту-пени «Альтаира» с компонентов метан-кислород на монометилгидразин - азотный тетраоксид вызвал утяжеление корабля. Пришлось наращивать и грузоподъёмность (а значит, и стартовую массу, и стартовую тягу) носителя. В результате «Арес-5» получил твёрдотопливные ускорители из... 5,5 «шаттловских» сегментов и 6 (шесть!) ЖРД RS-68B. Стартовая масса достигла 3704,5 т, грузоподъёмность на низкую орбиту 187,7 т, а к Луне - 71,1 т, включая пристыковываемый на орбите корабль.

Для сравнения стоит вспомнить, что 40 лет назад «Сатурн-5» при стартовой массе 3038,5 т на низкую орбиту доставлял 118 т, а к Луне отправлял 47 т. Полтора десятилетия спустя для «Энергии» эти величины составили, соответственно, 2400, 90 и 28--32 т. При этом в обоих случаях носители отправляли (или должны были отправлять) к Луне то, что поднимали с Земли сами, тогда как «Аресу-5» предстояло «подхватывать» на околоземной орбите 25-тонный «Орион». Только «Арес-5» должен был обеспечивать и развёртывание лунной базы, и сборку марсианских кораблей. Но лётные испытания носителя сверхтяжёлого класса планировались на 2018 г. в лучшем случае...

Работает 2-я ступень «Арес-5»

За 2020 годом

Хотя возвращение на Луну предполагалось не ранее 2020 г., американцы начали разработку и той техники, которой предстояло действовать на поверхности естественного спутника Земли. Многим, наверное, запомнилось участие посадочно-ходового макета обитаемого лунохода SPR (Small Pressurized Rover - «компактный герметичный вездеход») в... инаугурации нового Президента США Б. Обамы. Машина эта, хоть пока и макетная, революционна, она задаёт, так сказать, стандарт на обитаемые планетоходы на ближайшее столетие. Достаточно перечислить принципиальные новые техническиерешения, объединённые в одной конструкции:

- SPR оснащён 12 небольшими колёсами, собранными в шесть тележек. На каждую двухколёсную тележку опирается полноповоротная (на 360°) стойка переменной высоты, причём ход подъёмников больше диаметра колёс. В результате машина может с одинаковой скоростью двигаться в любую сторону, разворачиваться на месте, преодолевать серьёзные неровности, сохраняя свою горизонтальность;

- имея такую конструкцию, SPR может стыковаться с себе подобными или с другими герметичными модулями лунной инфраструктуры, что позволит астронавтам не надевать скафандр для перехода между объектами, собирать мобильную обитаемую базу из нескольких SPR;

- впервые реализован «в металле» давно предложенный, но остававшийся на бумаге т.н. «безшлюзовой выход». Скафандр для работы на поверхности Луны, сделанный по схеме советского «Орлана»,- с входом через люк-ранец на спине, - находится снаружи и не попадает в гермокабину, полностью исключая загрязнение или заражение как гермоотсеков, так и поверхности планеты. Об этом - чуть подробнее.

Small Pressurized Rover - «компактный герметичный вездеход»
Small Pressurized Rover - «компактный герметичный вездеход» 

Со стороны кабины имеется люк, открывающийся внутрь, с крышкой, выполненной в форме ниши, с минимальным зазором «облегающей» люк-ранец скафандра. Астронавт откидывает люк-нишу, открывает люк-ранец, раз - и он уже в скафандре, снаружи кабины. Закрывается люк-ранец, закрывается люк-ниша, расцепляются замки-фиксаторы - и всё, человек пошёл в скафандре по поверхности Луны (ну, сначала по платформе лунохода). Практически нет потерь воздуха, зазор между люками легко продезинфицировать. В обратном направлении человек подходит спиной к люку-нише, вставляет туда ранец до срабатывания защёлок и герметизации стыка. В зазоре, опять же, не остаётся места для каких-то внешних загрязнений...

Ещё любопытнее система «Атлет». Её основой является обод из нескольких секций с замками и приводами между ними. Он может как замыкаться, образуя силовое кольцо, так и размыкаться для наезжания на какие-либо опоры. К секциям обода прикреплены длинные суставчатые «ноги», оканчивающиеся мотор-колёсами на полноповоротной подвеске. Диаметр колёс невелик, зато длина ног перекрывает высоту посадочной ступени «Альтаира», а их «гибкость» позволяет опустить силовое кольцо с грузом на грунт. «Атлет», собственно, и предлагается для разгрузки «Альтаира» в грузовой конфигурации.

Восход и закат «Созвездия» - окончание
«Атлет» 

Для создания обитаемых отсеков будущих лунных баз активно изучаются возможности надувных конструкций. Причём надувные гермоотсеки предлагают применять в сочетании с обсыпкой грунтом, призванной защитить от космической радиации (ну, и от микрометеоритов).

Один из вариантов обитаемой лунной базы с надувными жилыми отсеками и солнечной энергоустановкой

Марсианские корабли в США (как, собственно, и у нас) разрабатывать никогда и не прекращали. Проекты появляются постоянно, вбирая в себя достижения науки и космической техники; другое дело, что остаются они на бумаге, на предэскизной стадии. Единственное, что окончательно было определено в «марсианском» сегменте «Созвездия», так это то, что полетит не один корабль, а несколько, и собираться они будут на околоземной орбите из блоков, запускаемых «Аресами-5», а источник энергии будет атомный.

Впрочем, определилась и ещё одна характерная черта: пилотируемый корабль должен иметь искусственную силу тяжести. Да, опыт В. Полякова и других советских, российских, а теперь уже и американских космонавтов показал, что годы, необходимые для полёта туда и обратно, человек в невесомости проживёт. Но... На Марсе людям нужно будет работать, двигаться. А после многомесячного пребывания в невесомости требуется многосуточный (а то и многонедельный) период реадаптации.

На Земле с этим всё понятно, но на Марсе-то нет спасателей, врачей, санаториев... Да и тратить на реадаптацию время, а значит, прежде всего, ресурсы марсианского посадочно-взлётного модуля, как-то странно...

А по целям ли средства?

Однако лунная база и марсианские эскадры оставались дальней перспективой, первоочередными же целями были «Арес-1» и «Орион». Работа шла, но недоумённые вопросы - прежде всего к носителю - не сокращалось, а множилось. Начали расти и затраты на программу. В принципе, это процесс, к сожалению, объективный. Экономика - наука крайне неточная, случаи, когда заявленная сумма затрат на какую-то новую техническую программу не была превышена, во всём мире можно пересчитать по пальцам одной руки. И, когда в конце 2007 г. М. Гриффин запросил 2 млрд дополнительных долларов на то, чтобы уложиться в декларированный срок первого полёта корабля, это, в общем, не вызвало особой неприязни, даже при том, что изначально на разработку, испытания и серийное производство «Орионов» уже ассигновалось 7,4 млрд долл.

Но это было только начало. К середине 2009 г. выяснилось, что для выполнения программы «Созвездие» даже с некоторым (год-два) опозданием необходимо дополнительно 3 млрд долл. ЕЖЕГОДНО! В разгар официально, наконец, признанного экономического кризиса такие запросы несколько напрягли американское государственное руководство, хотя о прекращении работ речь ещё не шла.

Однако всё яснее становился главный вопрос к программе «Созвездие»: а решают ли создаваемые технические средства поставленную задачу? И, кстати, что, собственно, представляет собой эта задача?

Полёт человека за пределы низкой околоземной орбиты - это прекрасно, это романтично, но... зачем? Чего ему там делать? Какие политические, военные (по техническим причинам ни «Аресы», ни другие средства, создававшиеся в рамках «Созвездия», военных задач решать не могут), а тем более - экономические преимущества получит страна, выполняющая по два рейса на Луну в год (а именно такой предполагалась частота запусков «Ареса-5»)? Что даст разрабатываемая лунная инфраструктура, если Конгресс США прямо запретил создавать базу для постоянного пребывания на Луне?

Такое впечатление, что только после выступления Дж. Буша-мл., параллельно с работами по «Созвездию», в NASA озаботились этими вопросами. И надо сказать, ответ был найден. Более того, весной 2007 г. соответствующий документ был подписан представителями 14 национальных космических агентств (включая Роскосмос), как необязательный, но желательный к исполнению!

В документе, названном «Глобальная стратегия исследований», впервые не в фантастическом романе, а в рабочих материалах ведущих государственных космических организаций ГЛАВНОЙ задачей пилотируемой космонавтики было названо РАСШИРЕНИЕ АРЕАЛА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА РАЗУМНОГО. Или дословно: «Наша цель - не много быстрых посещений, а скорее - длительное, и, в конечном счёте, - самообеспечивающееся, поддерживаемое автоматическими системами, человеческое присутствие вне Земли». Как минимум - на всех пригодных для этого объектах Солнечной системы.

Ну и как же с точки зрения поставленной цели выглядит программа «Созвездие»? Конструкция «Ареса-1» и «Ориона» консервируют уникальность космических полётов, тогда как постоянное присутствие человека внеЗемли требует регулярного сообщения. Не спасает положения и «Арес-5»: плохо не то, что он гигантский, а то, что из-за применяемых технических решений носитель не только дорог в производстве, но крайне сложен в эксплуатации, и не имеет перспектив увеличения частоты запусков. Да, «Аресы» способны доставить на Луну десятки тонн, необходимые для развёртывания там научного форпоста. Но для самообеспечивающейся колонии на Луне там нужно разворачивать производство, для чего нужны уже сотни, а может и тысячи тонн - хотя бы сначала, пока это производство не заработает...

Нужны не четыре человека раз в полгода, а 40 в неделю! Но «Аресы», «Орион» и «Альтаир» на такую работу (работу, а не подвиг) не способны и не могут быть соответствующим образом доработаны. И поэтому были обречены. Вопрос был лишь в том, не похоронит ли «Созведие» под своими обломками и всю пилотируемую космическую программу США? Оказалось - нет, не похоронит!

Прощай «Созвездие», здравствуй... C3РО?

И настало 1 февраля 2010 г. В проекте государственного бюджета на 2011 г., направленном в тот день в конгресс, президент США Б. Обама закрыл программу «Созвездие» по причине отсутствия технологической новизны по сравнению с «Аполлоном», созданным 40 лет назад, и из-за значительного перерасхода изначально выделенных средств.

Однако бюджет NASA при этом... увеличился. Изменились и задачи, стоящие перед агентством. Теперь ему предписано сосредоточиться прежде всего на разработке и отработке технологий, пригодных для применения в космической технике, отдельных конструктивно-технологических решений. А создание самих летательных аппаратов делегируется коммерческим фирмам, за NASA же остаётся функция заказчика космической техники. В качестве приоритетных направлений названы создание и испытания технологий и средств для хранения и перекачки топлива в космическом пространстве, разработка замкнутых систем жизнеобеспечения, отработка надувных обитаемых отсеков, систем автоматической стыковки. В ближайшие пять лет поручено создать необходимый научно-технический задел для последующей ускоренной разработки дешёвых ракет-носителей тяжёлого класса. 6 млрд долл. выделено на закупку разрабатываемых коммерческими компаниями летательных грузовых и пилотируемых аппаратов. В частности, «Боингу» поручен 7-местный корабль, пригодный для запуска на «Дельте-4». Компании «Блю Ориджин» профинансировано продолжение работ над одноступенчатому воздушно-космическому аппарату вертикального взлёта и посадки, в честь первого американского астронавта названном «Шеппард».

Новая американская ракета-носитель тяжёлого класса «Дельта-4 хэви»
Новая американская ракета-носитель тяжёлого класса «Дельта-4 хэви» 

«Сьерра Невада Корпорейшн» реанимирует 7-местный корабль «Дрим Чазер», рассчитанный для запуска носителем «Атлас-5» - под разными названиями он разрабатывается уже больше 10 лет. Ещё две фирмы - «Орбитал Сайнс» и «Спэйс-Х» - по уже заключённым контрактам делают средства доставки грузов на МКС.

Всеми перечисленными (и другими, ещё не названными) проектами ведает подразделение NASA, названное «Офис программ коммерческой доставки экипажа и грузов», на языке оригинала - «Commercial Crew and Cargo Program Office», C3PO. Совпадение, прямо скажем, любопытное. Кто смотрел хоть одну серию «Звездных войн», наверняка вспомнит главный комический персонаж этой неглупой сказки - потешного золочёного человекоподобного робота-секретаря. Снимая 35 лет назад одно из величайших произведений космической кинофантастики, Дж. Лукас - почему-то - назвал трогательного железного недотёпу... да, именно так - C3PO, «Си-3-пи-о». Очень хочется, чтобы одноимённое подразделение Национального аэрокосмического агентства США не стало всеобщим посмешищем, а поспособствовало бы превращению сказки (и не столь кровавой, как у Лукаса) в быль!

http://www.technicamolodezhi.ru/rubriki_tm/0/2126

Картина дня

наверх