какие двигатели ставят на ракеты маска
Особая ракетная магия Илона Маска
Любое обсуждение российского ракетостроения, можно превратить в многостраничный холивар, если написать слово из четырех букв: «Маск». Тут же найдутся его сторонники, которые вспомнят, что с Байконура летают ракеты, разработанные еще в 60-е, а компания Маска SpaceX появилась всего 12 лет назад, и уже делает многоразовую ракету. В ответ можно будет услышать про «секту любителей Маска» и эксцентричного шарлатана, который решил бросить вызов формуле Циолковского. В любом случае, равнодушные быстро покинут обсуждение, а неравнодушные продолжат схватку за свои идеалы.
Что же это за человек такой Илон Маск, почему его появление вынудило Роскосмос говорить о «наступающих на пятки конкурентов», а его марсианские мечты вдохновляют энтузиастов космоса по обе стороны океана?
Обозначу основные моменты становления Илона, как ракетного магната, а потом порассуждаем, на тему многоразовых ракет и «культа Маска».
Арт из группы ВК elonmusk
Его решение удачно легло на желание американского государства разбавить ракетный монополизм Boeing и Lockheed Martin, которые в 2006 году объединились в United Launch Alliance (ULA) и фактически подсадили NASA и Пентагон на ракеты с российскими двигателями первой ступени Atlac V. Целеустремленность Маска активно вскармливалось госзаказами DARPA, а позже NASA. Разрабатывал ракеты Маск на свои, а запуски оплачивало государство. За четыре года компания SpaceX создала легкую ракету Falcon 1, а спустя еще четыре года успешно стартует Falcon 9 — средняя ракета, сравнимая по характеристикам с российским «Союз-2».
К этому времени NASA закрывает программу Space Shuttle и остается без пилотируемых космических кораблей. Для ликвидации отставания от России и Китая, в США объявляются конкурсы на создание грузовых и пилотируемых космических кораблей. SpaceX берется решить обе задачи, и уже в 2012 году к МКС успешно стартует первый грузовик Dragon.
На волне успеха, Маск заявляет свои следующие амбициозные цели: многоразовая ракета, сверхтяжелая ракета и колония на Марсе.
В 2012 году публикуется видеоконцепт первой идеи.
И начинаются испытания многоразового ракетного модуля Grasshopper.
Оба видео становятся источником яростных дискуссий в этих наших интернетах.
Сторонники Маска начинают считать метры, на которые «прыгает кузнечик» (англ. Grasshopper) — 2 — 5 — 9 — 40 — 80 — 250 — 325 — 744… Критики, напоминают, что до околоземной орбиты немного выше, а музыка Muse не даст нужной прибавки тяги, для успешного решения формулы Циолковского.
В серьезность намерений Маска верят единицы инвесторов, вкладывающих в SpaceX, и толпы поклонников. Специалисты же более сдержаны. Скептики говорят, что Grasshopper скачет по Техасу для успокоения инвесторов, которые не поняли как Маск их «развел» многоразовой ракетой и мечтой о Марсе. Многочисленные ракетные эксперты Вконтакта, рассуждают о недальновидности Маска, забывшего про парашют. И даже реальные эксперты вроде Андрея Ионина, главного аналитика НП «ГЛОНАСС», доверяющие Илону, полагают, что Grasshopper нужен для отработки посадки на Марс, т.е. не верят в многоразовую ракету.
Тем временем SpaceX продолжает развиваться модернизирует двигатели и сам Falcon 9, испытывает головной обтекатель, подходящий для коммерческих запусков и будущей сверхтяжелой ракеты, и запускает спутник на геостационарную орбиту, т.е. претендует на рынок не только «Союза», но и «Протона».
В 2013-м Grasshopper уходит на покой, а его место занимает более продвинутая модель Falcon 9R.
R означает reusable, т.е. “многоразовый”. Это уже настоящая ракетная ступень с ногами, аналоги которой должны отправляться в будущем на высоту около 100 км и возвращаться невредимыми.
При этом, SpaceX продолжает запуски по контракту с NASA, и пуски коммерческих спутников. Они никак не связаны с созданием многоразовой ракеты. Но SpaceX умудряется совмещать выполнение контрактов и отработку технологий будущего.
В сентябре 2013 года он запускают ракету, первая ступень которой впервые должна попытаться маневрировать после выполнения основной задачи. В ходе этого пуска ступень должна была принять вертикальное положение, что необходимо для будущей мягкой посадки.
Попытки управления падающей ступенью видны с 4-й минуты.
Испытания закончились неудачей, при том, что основная задача — выведение на орбиту канадского спутника Cassiope, решена успешно. Но на обратном пути ракетная ступень принялась вращаться в продольной оси, топливо в баках поднялось вверх под действием центробежной силы и двигатели загорелись. Несмотря на неудачу, Маск отрапортовал: «Теперь мы знаем, что надо делать».
И вот, 18 апреля 2014 года, после многочисленных переносов, состоялся запуск первой настоящей ракеты с ногами.
Выведение космического корабля Dragon прошло безупречно, но самое интересное началось позже. Первая ступень ракеты, после отделения, принялась маневрировать. Сначала надо было достигнуть первую цель — вертикализировать ракету. Это было достигнуто благодаря второму этапу испытаний — раскрытию опорных “ног”. Ракета садилась/падала в Атлантический океан, и, к сожалению, там был шторм.
Несмотря на ветер и волны первая ступень смогла войти в воду на малой скорости и практически в идеально вертикальном положении. То есть цели испытания были полностью достигнуты, но корабли не смогли найти ракету в бушующем море и нам осталось только невнятное видео, которое смогли принять по радио.
В этом ролике можно увидеть финал посадки — раскрытые “ноги” и волна на поверхности океана, расходящаяся от работающих двигателей.
Так почему же затея Маска вызывает столь жаркие обсуждения в России?
Даже сейчас, с его одноразовыми ракетами, стоимость выведения полезной нагрузки у SpaceX сравнимо с российскими ценами. А Россия только благодаря ценам и надежности носителей держит лидерское положение на мировом рынке запусков. Но и полных фейлов у Falcon 9 не было (был один частичный, когда потеряли попутные микроспутники). При этом SpaceX оплачивало не только производство, но и разработку ракеты. Конструирование же российских моделей, по большей части, оплатил еще бюджет СССР. Кто-то считает, что нынешние цены Маска — это сознательный демпинг в надежде на будущие заказы и вытеснение конкурентов с рынка. Даже если так, он уже показал свое превосходство перед российскими современными ракетостроителями, если сравнить время создания “Ангары” и Falcon.
Маск — не супергерой. 4-5 лет на ракету — это реально. Тот же “Протон” был создан за 3 года. Но, как мне кажется, между создателями “Протона” и Маском гораздо больше общего, чем между создателями “Протона” и “Ангары”. Маск одержим космосом, известна его фраза, что он мечтает закончить жизнь на Марсе, и не от удара о поверхность. Точно так же были одержимы космосом Королев и Челомей. Сроки с которыми они решали задачи, поражают, в сравнении с сегодняшней российской космической тягомотиной.
Сегодняшняя цель российских космических предприятий — госзаказ. И чем дольше он продлится тем им же лучше. Цель Илона Маска — Марс, а госзаказ — это лишь средство, которое он использует в своих интересах. Сделает он многоразовую ракету или нет — это не так важно. Вся суть в его стремлении вверх, в развитии и постоянном совершенствовании технологии. Это и вдохновляет его сторонников по всему миру.
Хотя очень многие надеются, и действительно верят как в чудо, в его Falcon 9 Reusable. Если он его действительно создаст, это обрушит цены на выведение на низкую околоземную орбиту, оставит позади даже дешевые “Днепры”, и откроет новый этап в освоении космоса.
И я хочу, чтобы это свершилось! Чтобы “Союз”, “Протон” и еще не родившаяся “Ангара” стали слишком дорогими и ненужными ракетами. Тогда, Роскосмосу придется проснуться от бюрократической спячки, вспомнить советскую молодость, и заняться, наконец, прорывными разработками будущего, чтобы наверстать конкурентов. Может ли он такое сделать? Не знаю. Однако…
В Центральном аэрогидродинамическом институте им. проф. Н.Е. Жуковского завершен первый этап комплексных исследований многоразовых ракет-носителей (МРКН). Специалистами ЦАГИ сформированы предложения по усовершенствованию перспективной системы выведения на орбиту, разрабатываемой ГКНПЦ имени М.В. Хруничева в кооперации с более чем двадцатью предприятиями авиационно-космической отрасли.
Планируется, что новое семейство МРКН обеспечит выведение полезных грузов массой от 20 до 60 т без полей падения первой ступени, что является качественно новым шагом в отечественном ракетостроении.
Как тебе никакое, Илон Маск? Почему у США нет своего ракетного двигателя
Компания SpaceX Илона Маска подала в суд на Военно-воздушные силы США и требует отменить результаты тендера по созданию замены российскому ракетному двигателю РД-180. Почему США никак не построят свой аналог и чего добивается SpaceX?
США вот уже более 20 лет используют в своей космической программе российские ракетные двигатели РД-180, у которых нет аналогов в мире. Перейти на лучшие в мире жидкостные двигатели американцам пришлось после официального закрытия программы Space Shuttle и из-за отсутствия собственных разработок.
Разумеется, подобная ситуация не может быть вечной, и США с тех пор ведут собственные разработки аналогов. Однако пока они существуют в виде чертежей и прототипов, а правительство США всеми силами старается избавиться от зависимости и выделяет деньги на опытно-конструкторские работы и испытания.
SpaceX при этом уже получала финансовую поддержку на свои разработки грузовиков Dragon и других космических новинок. В то же время компания неожиданно проиграла тендер на создание аналога российскому РД-180. Победителем вышла компания United Launch Alliance (ULA) — совместное предприятие Lockheed Martin и Boeing. ULA обещает построить свои ракеты-носители вместе с двигателями к 2021 году, а SpaceX уверяет, что может успеть раньше. А значит, и деньги должны принадлежать ей, а не конкурентам.
Драка за двигатель
О поданном в Федеральный суд США иске SpaceX против ВВС США сообщило в четверг агентство Reuters. В иске компания отмечает, что тендер на 2,3 млрд долларов по созданию американского аналога двигателя РД-180 должен быть объявлен вновь из-за нарушения контрактных правил со стороны ВВС США.
SpaceX полагает, что состоявшийся в 2018 году тендер нечестно распределил эти 2,3 млрд долларов между компаниями-конкурентами. Так, наибольшую долю финансирования получила ULA — 967 млн долларов. Компания Blue Origin Джеффа Безоса получила 500 млн долларов, а корпорация Northrop Grumman — 791,6 млн. SpaceX же не получила ничего, хотя считает себя лидером по разработке космических технологий.
В своей жалобе компания Space Exploration Technologies Corp заявила, что были заключены контракты на три «не построенные и никогда не летавшие» ракетные системы, которые не будут готовы к полётам в установленные правительством сроки, что «нанесёт ущерб целям», намеченным в программе ВВС,
— сообщает Reuters со ссылкой на содержание иска.
Фото: www.globallookpress.com
Три победителя тендера получили финансирование на создание своих ракет с соответствующими двигателями. ULA строит тяжёлую ракету Vulcan, Northrop Grumman — ракету OmegA, Blue Origin — ракету New Glenn. SpaceX отмечает, что ВВС США нарушили контрактные условия по пяти пунктам, не предоставив компании Илона Маска возможности конкурировать с победителями конкурса. Все три компании уже заявили, что намерены участвовать в судебной тяжбе, так как иск напрямую затрагивает их коммерческие интересы.
Стоит отметить, что SpaceX и ULA — злейшие конкуренты. Как напоминает Reuters, SpaceX уже пыталась навредить деятельности ULA. В 2014 году компания Илона Маска подала в суд из-за контракта ВВС США на 36 млрд долларов на 36 ракетных запусков компанией ULA. Самое интересное было потом: до открытой драки за правительственные контракты так и не дошло, потому что ВВС в итоге сертифицировали SpaceX на пуски в интересах национальной безопасности, что тогда удовлетворило компанию.
Таким образом, на наших глазах в США разворачивается корпоративная борьба за то, кто в итоге будет официальным создателем американской замены РД-180. Компанию Маска в чём-то можно понять: за последние годы она построила космический грузовик Dragon, который успешно летал на МКС, запускала ракету-носитель Falcon и даже придумала, как возвращать её первую ступень на плавучую платформу. Конкуренты же пока такими достижениями похвастаться не могут.
На чём летают американцы?
Россия и США заключили первый контракт на поставку 101 двигателя РД-180 ещё в далёком 1997 году. С тех пор соглашение продлялось, так как американцы никак не могут сделать ничего, что могло бы сравниться с нашей разработкой. РД-180 используются в США на ракетах Atlas V, первая ступень которых в полёте отделяется и падает в океан. Наличие РД-180, которые использует ULA, до сих пор позволяет ей на равных конкурировать со SpaceX, у которой есть не такие мощные и надёжные двигатели Merlin собственной разработки.
Фото: www.globallookpress.com
На первую ступень Atlas V ставится просто один российский РД-180, тогда как более-менее схожего эффекта для своей ракеты-носителя Falcon SpaceX добивается компоновкой сразу нескольких двигателей Merlin — на «соколе» Маска стоят сразу девять маршевых двигателей Merlin 1D+, которые используют керосин в качестве топлива и жидкий кислород в качестве окислителя, как и российский двигатель.
Однако характеристики «мерлинов» далеки от того, что показывает российский космический «мотор»: тяга РД-180 в вакууме составляет 423,4 тонна-силы, а у Merlin 1D+ — всего 78 тонна-силы. Важно отметить и тот момент, что РД-180 сконструирован для многоразового использования, тогда как ULA просто топит в океане каждый новый российский двигатель вместе с первой ступенью, а SpaceX только-только изобрела способ возвращения первой ступени своей ракеты на плавучую платформу.
На что же тогда делает ставку Илон Маск? SpaceX сейчас продолжает работу над двигателем Raptor. 11 февраля 2019 года Маск сообщил в Twitter, что Raptor во время испытания впервые смог превзойти РД-180 по уровню давления в камере сгорания — оно достигло 274,2 килограмм-силы на кв. см против 261,7 кгс у РД-180.
Однако тогда «Энергомаш» напомнил, что российский двигатель сертифицирован с запасом как минимум в 10% мощности, тогда как для Raptor нынешние показатели являются, вероятно, предельными. Главное также состоит в том, что Raptor — это всё же прототип, а не реально существующий двигатель, и доводить его до ума, стабилизировать характеристики, испытывать в разных условиях и при разных нагрузках инженерам SpaceX предстоит ещё долго.
Свой аналог РД-180 создаёт и компания Blue Origin. Он получил название BE-4. Ожидается, что он будет иметь тягу в 249,5 тс, что больше, чем Merlin от SpaceX, но почти в два раза меньше, чем у РД-180.
Долгий путь
На самом деле, несмотря на все разработки, американцам предстоит проделать сложную работу. Если вернуться вновь к тому, что делает SpaceX, то нельзя не отметить ещё несколько интересных разработок. Компания уже построила целую линейку двигателей Draco, которые используются на «грузовиках» Dragon (18 двигателей) для управления и ориентации в космосе. Также Draco устанавливались на вторую ступень носителей Falcon и включались тогда, когда на первой ступени уже отработали двигатели Merlin.
Фото: www.globallookpress.com
SpaceX также построила двигатель SuperDraco, который должен использоваться в пилотируемых полётах в космос на корабле Crew Dragon. Задача двигателя — резко отстрелить и увести в сторону капсулу с астронавтами в случае возникновения нештатной ситуации. При помощи SuperDraco Илон Маск даже планировал мягко и плавно приземлять спускаемый аппарат с астронавтами в заданном районе.
Важно также и то, что все успешные и провальные разработки SpaceX — это маневренные двигатели, а вовсе не маршевые гиганты вроде РД-180. Да и с маневренными, как мы видим, есть большие проблемы. Что же касается маршевых, то ULA проводит запуски в интересах США, включая даже спутники связи и слежения, только лишь с помощью РД-180. Потому что этот двигатель надёжен и зарекомендовал себя десятилетиями.
Нынешняя ситуация с контрактами на создание американского аналога РД-180 в США печальна. Несколько компаний в буквальном смысле грызутся за контракты от правительства и мешают друг другу жить, пытаясь урвать кусок пожирнее и навредить конкуренту. Возможно, именно из-за отсутствия единой государственной программы, единого управления опытными и конструкторскими работами, а также из-за наличия «волчьих» корпоративных интересов и стремления к обогащению отдельно взятых и без того не бедных менеджеров США по-прежнему всё ещё отстают от России в технологиях космических кораблей и ракетных двигателей.
Илон Маск против России: двигатель SpaceX побил рекорд отечественного РД-180
Новый двигатель Raptor, разработанный SpaceX, побил рекорд российского РД-180 по уровню давления в камере сгорания. Об этом глава компании Илон Маск заявил в своем Twitter.
Raptor планируется установить на космический корабль Starship, вторую ступень ракеты BFR, которая сможет доставить астронавтов на Луну и, теоретически, на Марс. 7 февраля 2019 года SpaceX впервые протестировала Raptor и вывела ракетный двигатель на полную мощность. В отличие от подавляющего большинства действующих ракетных двигателей он работает на метане, а не на керосине. Благодаря этому в двигателе не образуется сажи, его проще готовить к повторным полетам. В предыдущих испытаниях давление в камере сгорания достигало 250 атмосфер — показателя, близкого к среднему давлению в российском двигателе РД-180, у которого этот показатель составляет 266,7 бар. Такие двигатели делают на НПО «Энергомаш».
«Сегодня Raptor достиг 268,9 бара, побив предыдущий рекорд, установленный потрясающим российским РД-180», — написал Маск.
Еще в конце декабря основатель SpaceX считал РД-180 самым совершенным двигателем. «Стыдно, что компаниям Boeing и Lockheed нужно использовать российский двигатель на ракете Atlas-5, однако конструкция двигателя великолепна», — написал он в твиттере.
Планы и реальность
Справедливости ради стоит отметить, что двигатель РД-180 производится серийно и уже используется в упомянутом Маском Atlas-5. В будущем его планируется применить в российской сверхтяжелой ракете «Енисей», по данным источника РИА Новости. SpaceX же в своих ракетах пока не использует Raptor. В уже существующих Falcon-9 и Falcon Heavy применяются двигатели Merlin, менее совершенные, чем РД-180. Двигатель Raptor еще только предстоит испытать в составе ракеты, — ее SpaceX также еще лишь предстоит создать. Кроме того, российские двигатели стремится заменить и Джефф Безос — его компания Blue Origin разрабатывает BE-4.
Планируется, что на более совершенных версиях двигателя Raptor инженерам удастся повысить давление до отметки в 300 атмосфер. Маск обещает, что на таких двигателях ракеты SpaceX смогут облететь Луну уже в ближайшее время. В 2019 году SpaceX запланировала запуск тестовой версии Starship, которая получила называние Starhopper. Она должна будет подняться вверх на несколько десятков километров, а затем плавно опуститься обратно на Землю. На ней будут отработаны технологии для создания многоразовой полноценной версии второй ступени BFR — Starship.
В то же время главные конкуренты Маска в борьбе за Луну — ракета SLS, собранная инженерами NASA, и российская ракета-носитель сверхтяжелого класса «Енисей», — многоразовыми не являются. При этом первая российская пилотируемая экспедиция по всей видимости отправиться на Луну не раньше 2031 года.
Если Маску удастся доказать, что его многоразовые ракеты запускать в разы дешевле, то разработки NASA и «Роскосмоса» окажутся устаревшими уже на стадии разработки.
Очередной выпуск авторской программы военного обозревателя Александра Артамонова «Контрольный выстрел» посвящён космосу.
Сегодня стараниями Илона Маска к этой теме по обе стороны океана повысился интерес:
с лёгкой руки основателя Tesla американская космонавтика, как утверждают американские политики и СМИ, обретает второе дыхание.
Даже уже объявлено, что впредь для полетов США будут обходиться без российского двигателя — силовой установки для движения в безопорном пространстве.
К слову, американцы уже в течение 20 с лишним лет вынуждены использовать РД-180.
Это российский ракетный двигатель еще советского производства, который используется на ракетах Atlas, включая Atlas V. Это единственный маршевый двигатель, который позволяет выводить грузы и, в том числе, людей из гравитационного колодца, то есть с поверхности Земли.
Блеф космического масштаба
Все разговоры про то, что Илон Маск уже больше года как создал при помощи своей программы SpaceX Dragon некий новый ракетный двигатель, не более чем разговоры.
Никакого двигателя Маск не создал. Его «агрегат» — всего лишь связка более 20 единиц двигателей не основного хода, не маршевых, а маневровых. Это двигатель Merlin, малый двигатель, приблизительно в 4-5 раз менее мощный, чем РД-180.
Он связал их, грубо говоря, в единый механизм, при помощи которого удалось выводить ракету на орбиту. Довольно опасное, кстати, мероприятие, потому что достаточно легкой разбалансированности одной из силовых установок для того, чтобы импульс совсем был не тот, который нужен. Итог в этом случае очевиден.
И вся планета его уже несколько раз видела. В прямом эфире.
Технику скопировать невозможно
Надо сказать, что Маск в своём желании создать собственный РД-180 не является оригинальным. Сделать это пытаются и Rocketdyne, и корпорация ULA.
И самое любопытное, что наши спецы в ракетостроении абсолютно убеждены, что американцам эта задача не по зубам по ряду объективных данных.
Натан Эйсмонт, ведущий научный сотрудник Института космических исследований Российской академии наук, сказал:
«Говорить о том, какие американские разработки более перспективны, просто рано. Очень сомнительно, что какой-то из аналогов сможет превзойти РД-180. В нем был достигнут потолок технологических возможностей».
Петр Левочкин, главный конструктор НПО «Энергомаш»:
«Я бы сказал, что все они сходятся в одном, что создать подобный двигатель в принципе невозможно, если у вас нет сплавов, если ваши сплавы не выдерживают запредельные температуры камеры сгорания и вы не знаете до конца, каким образом добиться нетекучести стенок, чтобы стенки сохраняли твердость, плотность при тех запредельных температурах в камере сгорания, которые возникают. Вопрос материаловедения, вопрос сплавов, вопрос еще правильного впрыскивания топлива — все эти вопросы американцы решить не могут, несмотря на то, что у них даже есть доступ к конструкторской документации. Мы не запираемся, мы им ее передаем».
Реальные факты в подтверждение
Технологическая тайна действительно может десятилетиями оставаться тайной. Вроде бы всё скопировали, а — не работает машинка. Так же и с РД-180. Поэтому у американцев до сих пор нет собственного нового нормального ракетного двигателя, способного поднять груз на орбиту.
Последний прототип двигателя, который построили американцы в рамках корпорации ULA по чертежам РД-180, прямо на стенде взорвался.
Нам же остается надеяться, что и далее мы сумеем сохранить высокую планку эпохи Королева, создавая новые разработки, и останемся по-прежнему на коне, а наши «конкуренты» — под конем.
PS: Не просто же так США подписали новое соглашение на шесть двигателей РД-180.
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.