Насколько SpaceX сбила цены запусков ракет. Насколько SpaceX сбила цены запусков ракет Многоразовая первая ступень ракеты носителя falcon 9

Falcon 9 Block 5 на стартовом столе перед испытаниями

Несколько дней назад глава компании SpaceX Илон Маск рассказал о планах на будущее. Рассказ был достаточно подробным, с приведением финансовых деталей. По словам Маска, в течение последующих трех лет стоимость пуска Falcon 9 снизится до $5-6 млн. Этот прогноз будет реальным, если большее количество элементов ракеты-носителя станут многоразовыми.

Сейчас наиболее дорогим элементом ракеты является первая ступень, которую представители SpaceX уже научились возвращать. На нее приходится около 60% цены ракеты, соответственно, ее цена оказывает наибольшее влияние на себестоимость пуска. Кроме того, еще 20% - это вторая ступень и 10% - головной обтекатель и остальные элементы, без которых невозможен запуск. Оставшиеся 10% - топливо и стоимость всего, что так либо иначе связано с пуском.

Модификацию ракеты Block 5 планируют эксплуатировать и дальше - всего SpaceX собирается осуществить около 300 пусков, включая и те, что будут реализовываться с использованием уже отработавших ступеней. Сейчас, по словам представителей компании, первую ступень можно запускать около десяти раз без ремонта. Если же ее регулярно ремонтировать, можно добиться увеличения количества пусков до ста раз. До 2019 года компания собирается провести интересный эксперимент - два раза в течение одних суток запустить Block 5 с одной и той же первой ступенью.

Предыдущая версия ступени, Block 4, тоже могла использоваться до десяти раз подряд, но для этого требовался косметический ремонт между полетами. Сейчас же никаких работ не требуется - ступень можно использовать сразу же, как только она вернулась на Землю. Единственное, что нужно ракете для полета - топливо. Баки ступени заправляются, и она летит снова.

Block 5 Falcon 9, по словам Маска - наиболее совершенная модификация ракеты-носителя Falcon. Впервые обновленная ракета полетела в космос несколько дней назад. Она вынесла на геостационарную орбиту Земли первый спутник Бангладеш, он получил название Bangabandhu-1.

С нумерацией модификаций первой ступени есть некоторая путаница. Несмотря на то, что она называется Block 5, это уже шестая версия. Все улучшения и доработки сделаны на основе информации, полученной ранее. Кстати, само слово «Block» взято Маском из лексикона русских космонавтов и ракетостроителей.

Сейчас двигатели первой ступени улучшены, их мощность увеличилась на 8%. Что касается второй ступени, то и здесь двигатели улучшены, их мощность выше на 5%. Возможно дальнейшее увеличение мощности двигателей - тягу планируют увеличить процентов на 10%.

По словам представителей SpaceX, увеличена и безопасность ступеней, теперь их изготовление и эксплуатация полностью соответствуют всем требованиям НАСА. Производить их стало немного проще, что позволило уменьшить количество времени, требуемого на производство. В числе прочих изменений - складные опоры, которые более не понадобится снимать после посадки ступени на Землю.

Текущая версия Falcon - финальная. Она оказалась настолько удачной, что SpaceX не станет ее больше модифицировать, оставив статичной во времени. Вместо этого у компании появится больше времени на реализацию своих проектов по созданию Big Falcon Rocket и сети спутников Starlink. При необходимости в конструкцию Falcon 9 могут внести какие-то изменения, но вряд ли они будут значительными. «Не будет Block 6. Мы решили остановиться на версии Block 5 и в дальнейшем не планируем вносить значительные изменения в ее конструкцию», - заявил Маск.

Кстати, недавно китайцы заявили о планах создать возвращаемую первую ступень по типу Falcon 9. Ведь Китай - космическая держава, и сэкономить пару десятков миллионов долларов США на пусках там никто не против. Недавно китайский инженер-конструктор Лонг Лехао (Long Lehao) из Академии технологии ракет-носителей Китая (China Academy of Launch Vehicle Technology, CALT) рассказал , что сейчас идёт разработка ракеты-носителя «Чанчжэн-8» (Long March 8) с многоразовой первой ступенью. Первый испытательный запуск может состояться уже в 2020 году.

К 2035 году Корпорация аэрокосмической науки и техники (CASC) планирует добиться повторного использования всех ракет-носителей страны.

Falcon 9 (с англ. -  «сокол») - семейство одноразовых и частично многоразовых тяжёлого класса серии американской компании SpaceX. Falcon 9 состоит из двух ступеней и использует в качестве компонентов топлива керосин марки RP-1 (горючее) и жидкий кислород (окислитель). Цифра «9» в названии обозначает количество жидкостных ракетных двигателей Merlin, установленных на первой ступени ракеты-носителя.

Ракета-носитель с момента первого запуска прошла через две существенные модификации. Первая версия, Falcon 9 v1.0, запускалась пять раз с 2010 по 2013 год, ей на смену пришла версия Falcon 9 v1.1, выполнившая 15 запусков; использование её было завершено в январе 2016 года. Последняя версия, Falcon 9 Full Thrust (FT), впервые запущенная в декабре 2015 года, использует сверхохлаждённые компоненты топлива и максимальную тягу двигателей для увеличения производительности ракеты-носителя на 30 %.

Falcon 9 изначально создавалась с расчётом на повторное использование. Во время первых запусков изучалась возможность возврата обеих ступеней с помощью парашютов, однако данная стратегия себя не оправдала и была изменена в пользу использования для посадки собственных двигателей ступени. На первую ступень ракеты-носителя установлено оборудование для её возврата и вертикального приземления на посадочную площадку или плавающую платформу . Вторая ступень одноразовая, повторное использование её не планируется, поскольку это существенно снизит показатели выводимой полезной нагрузки.

22 декабря 2015 года, после запуска на 11 Orbcomm-G2, первая ступень ракеты-носителя Falcon 9 FT впервые успешно приземлилась на площадку Посадочной зоны 1.

8 апреля 2016 года, в рамках миссии SpaceX CRS-8, первая ступень ракеты Falcon 9 FT впервые в истории ракетостроения успешно приземлилась на морскую платформу «Of Course I Still Love You».

30 марта 2017 года, та же ступень, после технического обслуживания, была запущена повторно в рамках миссии SES-10 и снова успешно приземлилась на морскую платформу.

Falcon 9 используется для запусков геостационарных коммерческих , научно-исследовательских , в рамках программы Commercial Resupply Services по снабжению , а также будет использоваться для запуска его пилотируемой версии Dragon V2.

Заявленная на сайте производителя цена вывода коммерческого спутника (до 5,5 т на ГПО) ракетой-носителем Falcon 9 - 62 млн $ . Из-за дополнительных требований, для военных и правительственных заказчиков цена запуска ракеты-носителя выше коммерческой, контракты на запуски для ВВС США на суммы 82,7 млн $ и 95,6 млн $ подписаны в 2016 и 2017 годах, соответственно.

Общая конструкция

Первая ступень

Использует керосин RP-1 в качестве горючего и жидкий кислород в качестве окислителя. Построена по стандартной схеме, когда бак для окислителя располагается над баком для топлива. Перегородка между баками общая. Оба бака выполнены из алюминий-литиевого сплава, добавление в сплав лития увеличивает прочность конструкции и уменьшает её вес. Стенки бака для окислителя сами по себе являются несущей конструкцией, в то время как стенки бака для топлива усилены шпангоутами и продольными балками, в связи с тем, что на нижнюю часть первой ступени приходится наибольшая нагрузка. Окислитель попадает к двигателям через трубопровод, проходящий через центр бака для топлива, по всей его длине. Для создания повышенного давления в баках используется сжатый гелий.

Первая ступень Falcon 9 использует девять жидкостных ракетных двигателей Merlin. В зависимости от версии ракеты-носителя разнятся версия двигателей и их компоновка. Для запуска двигателей используют самовоспламеняющуюся смесь триэтилалюминия и триэтилборана (TEA-TEB).

Первую и вторую ступень соединяет переходный отсек, оболочка которого выполнена из алюминиево-углепластикового композита. Он закрывает двигатель второй ступени и содержит механизмы разделения ступеней. Механизмы разделения - пневматические, в отличие от большинства ракет, использующих для подобных целей пиропатроны. Такой тип механизма позволяет обеспечить его дистанционное испытание и контроль, повышая надежность разделения ступеней.

Является, по сути, уменьшенной копией первой ступени, с использованием тех же материалов, производственных инструментов и технологических процессов. Это позволяет существенно уменьшить расходы на производство и обслуживание ракеты-носителя и, как следствие, снизить стоимость её запуска. Стенки баков для топлива и окислителя из сверхпрочного алюминий-литиевого сплава являются несущей конструкцией ступени. Также использует в качестве компонентов топлива керосин и жидкий кислород.

На второй ступени используется один жидкостный ракетный двигатель Merlin Vacuum. Отличается значительно увеличенным соплом для оптимизации работы двигателя в вакууме. Двигатель может быть перезапущен многократно для доставки полезной нагрузки на различные рабочие орбиты. Вторая ступень также использует для запуска двигателя смесь TEA-TEB. Для повышения надёжности система зажигания двукратно резервирована.

Для управления пространственным положением в фазе свободного орбитального полёта, а также для контроля вращения ступени во время работы основного двигателя используется система ориентации.

Бортовые системы

Каждая ступень оборудована авионикой и бортовыми полётными компьютерами, которые контролируют все параметры полёта ракеты-носителя. Вся используемая авионика собственного производства SpaceX и выполнена с трёхкратным резервированием. Для повышения точности вывода полезной нагрузки на орбиту в дополнение к инерциальной навигационной системе используется GPS. Полётные компьютеры работают под управлением операционной системы Linux с программным обеспечением, написанным на языке C++.

Каждый двигатель Merlin оснащён собственным контроллером, следящим за параметрами двигателя в течение всего времени работы. Контроллер состоит из трёх процессорных блоков, которые постоянно проверяют показатели друг друга с целью повышения отказоустойчивости системы.

Ракета-носитель Falcon 9 способна успешно завершить полёт даже при аварийном выключении 2 из 9 двигателей первой ступени. В такой ситуации полётные компьютеры выполняют перерасчёт программы полёта, и оставшиеся двигатели работают дольше для достижения необходимой скорости и высоты. Аналогичным образом меняется полётная программа второй ступени. Так, на 79-й секунде полёта SpaceX CRS-1 первый двигатель был аварийно остановлен после срыва конического обтекателя и последовавшего падения рабочего давления. Космический корабль Dragon был успешно выведен на расчётную орбиту за счёт увеличенного времени работы остальных 8 двигателей, хотя выполнявший роль вторичной нагрузки спутник Orbcomm-G2 был выведен на более низкую орбиту и сгорел в через 4 дня.

Так же, как и в ракете-носителе Falcon 1, последовательность запуска Falcon 9 предусматривает возможность остановки процедуры запуска на основании проверки двигателей и систем ракеты-носителя перед стартом. Для этого пусковая площадка оборудована четырьмя специальными зажимами, которые некоторое время удерживают ракету уже после запуска двигателей на полную мощность. При обнаружении неполадок запуск останавливается и происходит откачка топлива и окислителя из ракеты. Таким образом, для обеих ступеней предусмотрена возможность повторного использования и проведения стендовых испытаний перед полётом. Подобная система также использовалась для «Шаттла» и «Сатурна-5».

Головной обтекатель

Конический обтекатель располагается на вершине второй ступени и защищает полезную нагрузку от аэродинамических, температурных и акустических воздействий во время полёта в атмосфере. Состоит из двух половинок и отделяется сразу же после выхода из атмосферы. Механизмы отделения полностью пневматические. Обтекатель, как и переходной отсек, изготавливается из ячеистой, сотовидной алюминиевой основы с многослойным карбоновым покрытием. Высота стандартного обтекателя Falcon 9 составляет 13,1 м, диаметр - 5,2 м, вес - около 1 750 кг. Обтекатель не используется при запуске космического корабля Dragon. SpaceX ищет способ безопасного возвращения створок обтекателя для повторного использования.

Варианты Falcon 9

Полная линейка ракет-носителей Falcon.

Falcon 9 v1.0

Первая версия ракеты-носителя, также известная как Block 1 . Было осуществлено 5 запусков данной версии с 2010 по 2013 год.

Первая ступень Falcon 9 v1.0 использовала 9 двигателей Merlin 1C. Двигатели располагались рядно, по схеме 3 на 3. Суммарная тяга двигателей составляла около 3800 кН на уровне моря, и около 4340 кН в вакууме, удельный импульс на уровне моря - 266 с, в вакууме - 304 с. Номинальное время работы первой ступени - 170 с.

Вторая ступень использовала 1 двигатель Merlin 1C Vacuum, с тягой 420 кН и удельным импульсом в вакууме - 336 с. Номинальное время работы второй ступени - 345 с. В качестве системы ориентации ступени использовались 4 двигателя Draco.

Высота ракеты составляла - 54,9 м, диаметр - 3,7 м. Стартовая масса ракеты - около 318 т.

Стоимость запуска на 2013 год составляла 54-59,5 млн $.

Масса выводимого груза на НОО - до 9000 кг и на ГПО - до 3400 кг. Фактически, ракета использовалась только для запусков космического корабля Dragon на низкую опорную орбиту.

Во время запусков проводились испытания на повторное использование обеих ступеней ракеты-носителя. Изначальная стратегия использования лёгкого теплозащитного покрытия для ступеней и парашютной системы себя не оправдала (процесс посадки даже не доходил до раскрытия парашютов, ступень разрушалась при вхождении в плотные слои атмосферы), и была заменена на стратегию управляемого приземления с использованием собственных двигателей.

Планировался так называемый Block 2 , версия ракеты с улучшенными двигателями Merlin 1C, повышающими суммарную тягу ракеты-носителя до 4940 кН на уровне моря, с массой выводимого груза на НОО - до 10 450 кг и на ГПО - до 4540 кг. Впоследствии планируемые наработки были перенесены в новую версию 1.1.

Использование версии 1.0 было прекращено в 2013 году с переходом на Falcon 9 v1.1.

Falcon 9 v1.1

Схема расположения двигателей. Falcon 9 v1.0 (слева) и v1.1 (справа)

Вторая версия ракеты-носителя. Первый запуск состоялся в 2013 году.

Баки для топлива и окислителя, как первой, так и второй ступени ракеты-носителя Falcon 9 v1.1 были значительно удлинены по сравнению с предыдущей версией 1.0.

Первая ступень использовала 9 двигателей Merlin 1D, с увеличенной тягой и удельным импульсом. Новый тип двигателя получил способность к дросселированию со 100 % до 70 %, и, возможно, ещё ниже. Изменено расположение двигателей: вместо трёх рядов по три двигателя используется компоновка с центральным двигателем и расположением остальных по окружности. Центральный двигатель также установлен немного ниже остальных. Схема получила название Octaweb , она упрощает общее устройство и процесс сборки двигательного отсека первой ступени. Суммарная тяга двигателей - 5885 кН на уровне моря и увеличивается до 6672 кН в вакууме, удельный импульс на уровне моря - 282 с, в вакууме - 311 с. Номинальное время работы первой ступени - 180 с. Высота первой ступени - 45,7 м, сухая масса ступени - около 23 т (около 26 т для (R)-модификации). Масса помещаемого топлива - 395 700 кг, из которых 276 600 кг - жидкий кислород и 119 100 кг - керосин.

Вторая ступень использовала 1 двигатель Merlin 1D Vacuum, тяга 801 кН с удельным импульсом в вакууме - 342 с. Номинальное время работы второй ступени - 375 с. Вместо двигателей Draco применена система ориентации использующая сжатый азот. Высота второй ступени - 15,2 м, сухая масса ступени - 3900 кг. Масса помещаемого топлива - 92 670 кг, из которых 64 820 кг - жидкий кислород и 27 850 кг - керосин.

Высота ракеты увеличилась до 68,4 м, диаметр не изменился - 3,7 м. Стартовая масса ракеты выросла до 506 т.

Заявленная масса выводимого груза на НОО - 13 150 кг и на ГПО - 4850 кг.

Стоимость запуска составляла 56,5 млн $ в 2013 году, 61,2 млн $ в 2015.

Последний запуск данной версии состоялся 17 января 2016 года со стартовой площадки SLC-4E на базе Ванденберг, на орбиту успешно доставлен спутник Jason-3.

Дальнейшие запуски будут производиться с помощью ракеты-носителя Falcon 9 FT.

Falcon 9 v1.1(R)

Титановые решётчатые рули и блок газовых сопел системы ориентации (под флагом)

Falcon 9 v1.1(R) (R от англ. reusable - повторно используемая) является модификацией версии 1.1 для управляемого приземления первой ступени.

Модифицированные элементы первой ступени:

1. Первая ступень оснащена четырьмя раскладывающимися посадочными стойками, используемыми для мягкой посадки. Суммарная масса стоек достигает 2100 кг;
2. Установлено навигационное оборудование для выхода ступени к точке приземления;
3. Три двигателя из девяти предназначены для торможения и получили систему зажигания для повторного запуска;
4. 1. На верхней части первой ступени устанавливаются складные решетчатые рули для стабилизации вращения и улучшения управляемости на этапе снижения, особенно в то время, когда двигатели будут отключены (в целях снижения массы, для рулей использовалась незамкнутая гидравлическая система, не требующая тяжелых насосов высокого давления). Позже гидравлическая система была улучшена до замкнутой, а алюминиевые рули заменены на титановые, что упростит многоразовое использование. Новые рули немного длиннее и тяжелее своих алюминиевых предшественников, повышают возможности контроля ступени, выдерживают температуру без необходимости нанесения абляционного покрытия и могут быть использованы неограниченное количество раз, без межполётного обслуживания
   2. В верхней части ступени установлена система ориентации - набор газовых сопел, использующих энергию сжатого азота, для контроля положения ступени в пространстве до выпуска решетчатых рулей. На обеих сторонах ступени расположен блок, каждый по 4 сопла, направленные вперёд, назад, в сторону и вниз. Сопла, направленные вниз используются перед запуском трёх двигателей Merlin при манёврах торможения ступени в космосе, производимый импульс опускает топливо в нижнюю часть баков, где оно захватывается насосами двигателей.

Falcon 9 Full Thrust

Все вернувшиеся первые ступени Falcon 9 имеют полосатый вид. Белая краска темнеет из-за сажи от двигателей и высокой температуры. Но на кислородном баке образуется изморозь, которая защищает его и он остается белым.

Обновлённая и улучшенная версия ракеты-носителя, призванная обеспечить возможность возврата первой ступени после запуска полезной нагрузки на любую орбиту, как низкую опорную, так и геопереходную. Новая версия, неофициально известная под названием Falcon 9 FT (Full Thrust; с англ. -  «полная тяга») или Falcon 9 v1.2, пришла на смену версии 1.1.

Основные изменения: модифицировано крепление двигателей (Octaweb); посадочные стойки и первая ступень усилены, для соответствия возросшей массе ракеты; изменено устройство решётчатых рулей; композитный отсек между ступенями стал длиннее и прочнее; увеличена длина сопла двигателя второй ступени; добавлен центральный толкатель для повышения надёжности и точности расстыковки ступеней ракеты-носителя.

Топливные баки верхней ступени увеличены на 10 %, за счёт чего общая длина ракеты-носителя увеличилась до 70 м.

Стартовая масса выросла до 549 054 кг за счёт увеличения вместимости топливных компонентов, что было достигнуто благодаря использованию переохлаждённого окислителя.

В новой версии ракеты-носителя применяются более охлаждённые компоненты топлива. Жидкий кислород будет охлаждаться с −183 °C до −207 °C, что позволит повысить плотность окислителя на 8–15 %. Керосин будет охлаждён с 21 °C до −7 °C, его плотность увеличится на 2,5 %. Повышенная плотность компонентов позволяет поместить большее количество топлива в топливные баки, что, в сумме с возросшей тягой двигателей, значительно увеличивает характеристики ракеты.

Первая ступень Falcon 9 FT после посадки доставлена в сборочный ангар LC-39A и готовится к испытательному прожигу. Краска местами облупилась, но серьёзных повреждений нет.

В новой версии используются модифицированные двигатели Merlin 1D, работающие на полной тяге (в предыдущей версии тяга двигателей была намеренно ограничена), что позволило значительно увеличить показатели тяги обеих ступеней ракеты-носителя.

Так, тяга первой ступени на уровне моря выросла до 7607 кН, в вакууме - до 8227 кН. Номинальное время работы ступени уменьшилось до 162 секунд.

Тяга второй ступени в вакууме возросла до 934 кН, удельный импульс в вакууме - 348 с, время работы двигателя увеличилось до 397 секунд.

Максимальная полезная нагрузка, выводимая на низкую опорную орбиту (без возвращения первой ступени), составляет 22 800 кг, при возвращении первой ступени уменьшится на 30–40 %. Максимальная полезная нагрузка, выводимая на геопереходную орбиту, составляет 8300 кг, при возвращении первой ступени на плавающую платформу - 5500 кг. Полезная нагрузка, которую можно будет вывести на траекторию перелёта к , составит до 4020 кг.

Первый запуск версии FT состоялся 22 декабря 2015 года, при возвращении к полётам ракеты-носителя Falcon 9 после аварии миссии SpaceX CRS-7. Были успешно выведены на целевую орбиту 11 спутников Orbcomm-G2, а также впервые состоялась успешная посадка первой ступени на посадочную площадку на .

Falcon Heavy

Ракета-носитель тяжёлого класса Falcon Heavy (heavy с англ. -  «тяжёлый»), в отличие от Falcon 9, будет иметь дополнительную пару присоединенных сбоку ускорителей, созданных на основе первой ступени FT.

Стоимость вывода на ГПО спутника массой до 8 т составит 90 млн $ (2016 год). Для одноразового варианта ракеты-носителя масса выводимого груза на НОО составит до 63,8 т, на ГПО - 26,7 т, до 16,8 т на Марс и до 3,5 т на .

Первый запуск Falcon Heavy планируется в 2017 году.

Falcon 9 Block 4

Falcon 9 Block 4 представляет собой переходную модель между Falcon 9 Full Thrust (Block 3) и Falcon 9 Block 5. Первый полет состоялся 14 августа 2017, миссия CRS-12.

Falcon 9 Block 5

В октябре 2016 года Илон Маск рассказал про версию Falcon 9 Block 5, где “много мелких улучшений, которые в сумме очень важны, а наиболее важными являются повышенная тяга и улучшенные посадочные стойки”. В январе 2017 года Илон Маск добавил, что модель Block 5 “значительно повышает тягу и легкость повторного использования”. Он описал эту модель как “окончательную” версию ракеты. Ожидается, что производство Block 5 начнется в начале 2017 года, а первые полеты произойдут во втором или третьем квартале 2017 года.

Возвращение и посадка первой ступени

Разогнав вторую ступень с полезной нагрузкой, первая ступень отключает двигатели и отделяется на высоте около 70 км. Отстыковка происходит примерно через 2,5 минуты после запуска ракеты-носителя и зависит от конкретной задачи. Скорость при расстыковке ступеней также определена условиями задачи, в частности целевой орбитой (НОО или ГПО), массой полезной нагрузки, а также местом посадки ступени. При относительно низкоэнергетичных запусках на низкую околоземную орбиту скорость ступени при разделении составляет около 6000 км/ч (1700 м/с; 4,85 Махов), в то время как при высокоэнергетичных запусках на геопереходную орбиту, когда требуется посадка на удалённую в океане плавающую платформу ASDS, скорость достигает 8350 км/ч (2300 м/с; 6,75 Махов). После расстыковки первая ступень ракеты-носителя с помощью системы ориентации осуществляет небольшой манёвр ухода от пламени второй ступени и производит разворот двигателями вперёд в процессе подготовки к трём основным манёврам торможения:

Схема возврата ступени на платформу

1. Импульс перехода на обратный курс При возврате к месту запуска на посадочную площадку, вскоре после расстыковки ступень использует продолжительное (~40 с) включение трёх двигателей для изменения направления своего движения на противоположное, выполняя сложную петлю с пи́ковой высотой около 200 км, при максимальном отдалении от стартовой площадки до 100 км в горизонтальном направлении. В случае посадки на плавающую платформу после запуска на низкую околоземную орбиту, ступень по инерции продолжает движение по баллистической траектории приблизительно до высоты 140 км. При приближении к апогею производится торможение тремя двигателями для сброса горизонтальной скорости и задания направления к платформе, находящейся приблизительно в 300 км от места запуска. Длительность работы двигателей составляет около 30–40 секунд. При запуске спутника на геопереходную орбиту первая ступень работает дольше, используя больше топлива для набора более высокой скорости до расстыковки, резерв оставшегося топлива ограничен и не позволяет выполнить сброс горизонтальной скорости. После расстыковки ступень двигается по баллистической траектории (без торможения) по направлению к платформе, расположенной в 660 км от места запуска. 2. Импульс вхождения в атмосферу В процессе подготовки к вхождению в плотные слои атмосферы первая ступень осуществляет торможение путём включения трёх двигателей на высоте около 70 км, что обеспечивает вход в плотные слои атмосферы на приемлемой скорости. В случае запуска на геопереходную орбиту, в связи с отсутствием предыдущего манёвра торможения, скорость ступени при вхождении в атмосферу вдвое (2 км/с против 1 км/с), а тепловая нагрузка в 8 раз больше соответствующих значений при запуске на низкую околоземную орбиту. Нижняя часть первой ступени и посадочные стойки выполнены с использованием термостойких материалов, позволяющих выдержать высокую температуру, до которой нагреваются элементы ступени при входе в атмосферу и движении в ней. Продолжительность работы двигателей также разнится в зависимости от наличия достаточного резерва топлива: от более продолжительного (25–30 с) при запусках на НОО до короткого (15–17 с) для миссий на ГПО. На этом же этапе раскрываются и начинают свою работу решетчатые рули для контроля рыскания, тангажа и вращения. На высоте около 40 км двигатели выключаются и ступень продолжает падение до достижения конечной скорости, а решетчатые рули продолжают работать до самой посадки. 3. Посадочный импульс

При достаточном резерве топлива включение одного, центрального, двигателя происходит за 30 секунд до посадки и ступень замедляется, обеспечивая мягкую посадку по схеме, отработанной в рамках проекта Grasshopper. Посадочные опоры откидываются за несколько секунд до касания посадочной площадки. При запусках на геопереходную орбиту, для максимально быстрого снижения скорости с меньшими затратами топлива, используют короткое, 10-секундное торможение сразу тремя двигателями. Два внешних двигателя выключаются раньше центрального и последние метры полёта ступень завершает используя один двигатель, который способен к дросселированию до 40 % от максимальной тяги. Перед финальным торможением ступень не нацеливается непосредственно на платформу, чтобы избежать её повреждения в случае, если двигатель не запустится. Окончательное выруливание происходит уже после запуска двигателя.

Возвращённые ступени (слева направо: Orbcomm 2, JCSAT-14, SpaceX CRS-8)

Возвращение первой ступени уменьшает максимальную полезную нагрузку ракеты-носителя на 30–40 %. Это вызвано необходимостью резервирования топлива для торможения и посадки, а также дополнительной массой посадочного оборудования (посадочные опоры, решётчатые рули, система реактивного управления и прочее).

В SpaceX ожидают, что по меньшей мере половина от всех запусков ракеты-носителя Falcon 9 будет требовать посадки первой ступени на плавающую платформу, в частности все запуски на геопереходную орбиту и за пределы земной орбиты.

В январе 2016, после неудачной посадки ступени в рамках миссии Jason-3, Илон Маск высказал ожидания, что 70 % попыток посадки ступени в 2016 году будут успешными, с увеличением процента успешных посадок до 90 в 2017 году.

Стартовые площадки

В настоящее время запуски Falcon 9 производятся с двух пусковых площадок:

• (мыс Канаверал, Флорида, США) - LC-39A; арендуется у НАСА с апреля 2014. Модернизирован для запусков Falcon 9 и Falcon Heavy, будет использоваться для пилотируемых полётов. Первый запуск с площадки состоялся 19 февраля 2017 года.
• (Калифорния, США) - SLC-4E; арендуется у ВВС США. Первый запуск произведён 29 сентября 2013 года. Используется для вывода спутников (в частности, Iridium NEXT) на полярные орбиты.

Одна площадка находится в процессе восстановления после взрыва ракеты-носителя в сентябре 2016 года:

• База ВВС США на мысе Канаверал (мыс Канаверал, Флорида, США) - SLC-40; арендуется у ВВС США. Отсюда 4 июня 2010 года был осуществлён первый запуск Falcon 9. Этот стартовый комплекс ранее использовался для запусков ракет Титан III и Титан IV.

Ещё на одной площадке ведутся подготовительные и строительно-монтажные работы:

• Частный космодром SpaceX (деревня Бока Чика недалеко от Браунсвилл, штат Техас, США). Находится в стадии строительства. Разрешение на строительство получено в июле 2014 года.

Площадка для суборбитальных полётов и испытаний:

• полигон Макгрегор в штате Техас. Использовался для испытаний систем многоразового использования первых ступеней ракеты в рамках проекта Grasshopper в 2012-2014 годах.

Посадочные площадки

Посадочная зона 1, основная площадка

В соответствии с озвученной стратегией возврата и повторного использования первой ступени Falcon 9 и Falcon Heavy, компания SpaceX заключила договор аренды на использование и переоборудование 2-х наземных площадок, на западном и восточном побережье США.

• База ВВС США на мысе Канаверал - Посадочная зона 1 (бывший стартовый комплекс LC-13); арендуется у ВВС США. Дебютная посадка первой ступени Falcon 9 была выполнена 22 декабря 2015 года. Планируется создание ещё 2-х посадочных площадок, которые позволят выполнять посадку боковых ускорителей Falcon Heavy.
• База Ванденберг - стартовый комплекс SLC-4-West; арендуется у ВВС США, находится в фазе сертификации.

При запусках, условия которых не дают возможности возвращения первой ступени Falcon 9 к месту запуска, посадка осуществляется на специально изготовленную плавающую платформу autonomous spaceport drone ship , которая является переоборудованной баржей. Установленные двигатели и GPS-оборудование позволяют доставить её в необходимую точку и удерживать в ней, создавая устойчивую площадку для посадки. Ширина платформ не позволяет им проходить Панамский канал от базы Ванденберг до мыса Канаверал, поэтому в настоящее время SpaceX имеет две такие платформы:

Автономный беспилотный корабль-космопорт. Вид сверху

• «Of Course I Still Love You» (Marmac 304), атлантическое побережье США, порт базирования - Канаверал;
• «Just Read the Instructions» (Marmac 303), тихоокеанское побережье США, порт базирования - Лос-Анжелес.

История

В ходе выступления перед сенатским комитетом по коммерции, науке и транспорту в мае 2004 года глава SpaceX Илон Маск заявил: «Долговременные планы требуют тяжёлого и, в случае наличия спроса покупателей, даже сверхтяжёлого носителя. <…> В конечном счёте, я верю, что цена выводимой на орбиту полезной нагрузки в 500 USD/фунт(~1100 USD/кг) и меньше вполне достижима».

SpaceX формально анонсировала ракету-носитель 8 сентября 2005 года, описывая Falcon 9 как «полностью многоразовый тяжёлый носитель». Для среднего варианта Falcon 9 указывалась масса груза, выводимого на НОО, равной 9,5 т и цена 27 млн $ за полёт.

12 апреля 2007 года SpaceX объявила, что основная часть первой ступени Falcon 9 была закончена. Стены баков выполнены из алюминия, отдельные части соединены сваркой трением с перемешиванием. Конструкция была перевезена в центр SpaceX в Уэйко (Техас, США), где проводились стендовые огневые испытания первой ступени. Первые испытания с двумя двигателями, присоединёнными к первой ступени, производились 28 января 2008 года и закончились успешно. 8 марта 2008 года три двигателя Merlin 1C были испытаны в первый раз, 29 мая были испытаны одновременно пять двигателей и первые испытания всех девяти двигателей на первой ступени, которые проводились 31 июля и 1 августа, закончились успешно. 22 ноября 2008 года все девять двигателей первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 прошли испытания длительностью, соответствующей длительности полёта (178 с).

Изначально первый полёт Falcon 9 и первый полёт ракеты-носителя с кораблём Dragon (COTS) были запланированы на конец 2008 года, но неоднократно откладывались по причине огромного количества работы, которую предстояло выполнить. Согласно утверждению Илона Маска, сложность технологических разработок и требования законодательства для запусков с мыса Канаверал сказались на сроках. Это должен был быть первый запуск ракеты Falcon с эксплуатируемых космодромов.

В январе 2009 года ракета-носитель Falcon 9 была впервые установлена в вертикальном положении на стартовой площадке комплекса SLC-40 на мысе Канаверал.

22 августа 2014 года на испытательном полигоне Макгрегор (Tехас, США) в ходе испытательного полёта трёхдвигательный аппарат F9R Dev1, прототип многоразовой ракеты-носителя Falcon 9 R, через несколько секунд после старта автоматически уничтожился. В ходе испытаний ракета должна была после взлёта вернуться на стартовую площадку. Сбой в двигателях означал неизбежное падение ракеты на незапланированной территории. По словам представителя SpaceX Джона Тейлора, причиной взрыва послужила некая «аномалия», обнаруженная в двигателе. В результате взрыва никто не пострадал. Это был пятый запуск прототипа F9R Dev1. Позднее Илон Маск уточнил, что авария произошла из-за сбойного сенсора, причём если бы такой сбой случился в Falcon 9, этот сенсор был бы заблокирован как сбойный, поскольку его показания противоречили данным от других сенсоров. На прототипе эта система блокирования отсутствовала.

В январе 2015 года SpaceX сообщила о намерении усовершенствовать двигатель Merlin 1D с целью увеличения его тяги. В феврале 2015-го было объявлено, что первым полётом с улучшенными двигателями станет запуск телекоммуникационного спутника SES-9, запланированный на второй квартал 2015 года. В марте 2015-го Илон Маск объявил, что проводятся работы, которые позволят использовать возвращаемую первую ступень и для запусков к ГПО: увеличение тяги двигателей на 15 %, более глубокая заморозка окислителя, увеличение объёма бака верхней ступени на 10 %.

В октябре 2015 года было принято решение, что первыми с помощью новой версии ракеты-носителя будут запущены 11 спутников связи Orbcomm-G2. Поскольку спутники будут функционировать на низкой околоземной орбите (около 750 км), для их запуска не потребуется перезапуск второй ступени Falcon 9. Это позволило после завершения миссии перезапустить и испытать обновлённую вторую ступень без риска для полезной нагрузки. Повторный перезапуск второй ступени необходим для запуска космических аппаратов на геопереходную орбиту (например, спутника SES 9).

Первая ступень в ангаре LC-39A

22 декабря 2015 года, на пресс-конференции после успешной посадки первой ступени на Посадочную зону 1, Илон Маск сообщил, что приземлившаяся ступень будет доставлена в ангар горизонтальной сборки стартового комплекса LC-39A для тщательного изучения. После этого планируется короткий испытательный прожиг двигателей на стартовом столе комплекса, с целью выяснить, все ли системы находятся в хорошем состоянии. По словам Маска, эта ступень, вероятнее всего, не будет использоваться для повторных запусков, после всестороннего исследования её оставят на земле как уникальный первый экземпляр. Также он сообщил о возможности повторного запуска в 2016 году одной из приземлившихся после будущих запусков первой ступени. В начале января 2016 года Илон Маск подтвердил, что существенных повреждений ступени не обнаружено и она готова к испытательному прожигу.

Двигатели вернувшейся ступени (Octaweb)

16 января 2016 года на стартовом комплексе SLC-40 был проведён испытательный прожиг вернувшейся после миссии Orbcomm-G2 первой ступени Falcon 9 FT. В целом, были получены удовлетворительные результаты, но наблюдались колебания тяги двигателя № 9, возможно из-за попадания внутрь мусора. Это один из внешних двигателей, который включается при манёврах выхода на посадку. Ступень вернули на бороскопическое исследование двигателя в ангар LC-39A.

В январе 2016 года Военно-воздушные силы США сертифицировали ракету-носитель Falcon 9 FT для запусков военных и разведывательных спутников системы национальной безопасности США, что позволило SpaceX конкурировать с компанией United Launch Alliance (ULA) за государственные оборонные контракты.

Три вернувшиеся ступени в ангаре стартового комплекса LC-39A

8 апреля 2016 года, после запуска корабля Dragon в рамках миссии SpaceX CRS-8 совершена первая успешная посадка первой ступени Falcon 9 на плавающую платформу. Посадка на плавающую платформу отличается повышенной сложностью, так как платформа меньше посадочной площадки и находится в постоянном движении из-за волн.

27 апреля 2016 года анонсирован контракт на сумму 82,7 млн $ между SpaceX и ВВС США на запуск спутника GPS-3 ракетой-носителем Falcon 9 в мае 2018 года.

6 мая 2016 года в рамках миссии JCSAT-14 произведена первая успешная посадка первой ступени на платформу после запуска спутника на геопереходную орбиту. Профиль возвращения отличался многократно повышенной температурной нагрузкой на ступень при вхождении в плотные слои атмосферы, поэтому ступень получила наибольшие внешние повреждения по сравнению с другими двумя ранее приземлившимися. Ранее посадка по подобной схеме предпринималась 4 марта 2016 года после запуска спутника SES-9, но тогда она окончилась неудачей.

28 июля, на испытательном полигоне SpaceX в Техасе, проведён полноценный прожиг первой ступени Falcon 9 (серийный номер F9-0024-S1), вернувшейся после запуска спутника JCSAT-14, которую компания использует для наземных испытаний. Девять двигателей ступени работали в течение 2,5 минут, что соответствует отрезку работы первой ступени при запуске.

14 марта 2017 года анонсирован контракт на сумму 96,5 млн $ с ВВС США на запуск ешё одного спутника GPS-3 в феврале 2019 года.



Пуск Falcon 9, с помощью которой SpaceX 31 января вывела на орбиту очередной спутник, должен был стать экспериментальным. Первая ступень ракеты после пуска по плану садилась обратно более экономичным способом. Чтобы избежать повреждения морской посадочной платформы в случае сбоев, ступень планировали посадить в море, где она бы утонула. Однако на практике она осталась плавать на поверхности, и сейчас SpaceX раздумывает над тем, чтобы отбуксировать её к берегу. О происходящем пишет Илон Маск в своём аккаунте в "Твиттере".

В этот раз для запуска использовалась первая ступень с заводским номером B1032, которая до этого уже дважды использовалась для запусков Falcon 9. Однако, в отличие от предыдущих случаев, В1032 не планировалось спасать для повторного использования. Вместо этого компания провела на ней эксперимент: она должна была садиться резче и экономичнее обычного. Сегодня первые ступени Falcon 9 садятся за счёт только одного из девяти двигателей Merlin 1D. В последнем запуске ракета должна была тормозить сразу тремя двигателями. Это более сложный способ (нужно координировать импульсы от трёх разных двигателей, чтобы ступень при посадке не завалилась на бок). Зато он экономичнее: более быстрое торможение означает сокращение времени расхода топлива при посадке, ступени меньше времени приходится бороться против земной гравитации.

Поскольку такая посадка проводилась впервые в истории, было неясно, не повредит ли ступень (если всё же завалится на бок) морскую посадочную платформу SpaceX. Из-за этого ступень сажали в море. Предполагалось получить от ракеты телеметрию, показывающую, насколько успешен метод торможения тремя двигателями, а потом смириться с тем, что она утонет. Однако, как видно на фото, ступень села настолько плавно, что не погрузилась в воду и не набрала её при разрушении швов. Поскольку после выработки топлива первая ступень изнутри занята в основном пустыми баками, она весит меньше воды и плавает на её поверхности.

Илон Маск отмечает, что в компании не ожидали такого поворота событий, полагая, что ступень всё же утонет. Просчёт был связан с тем, что до сих пор опыта управляемой посадки первых ступеней на воду ни у кого не было. Чтобы понять, как это влияет на параметры ступени, SpaceX планирует послать к ней корабль и отбуксировать к берегу для подробного изучения.

Из новой экспериментальной посадки очевидно, что приземление на сразу трёх работающих двигателях достаточно безопасно. Компания намерена в будущем сажать свои первые ступени именно так. Это позволит снизить количество топлива, расходуемого на спасение ступени, и тем самым поднять полезную нагрузку многоразовой версии Falcon 9.

ТАСС-ДОСЬЕ. 14 августа 2017 года американская компания SpaceX осуществила запуск из Космического центра им. Джона Кеннеди (штат Флорида) ракеты-носителя Falcon 9. На орбиту выведен корабль Dragon с 2,91 т различных грузов для Международной космической станции (МКС).

Falcon 9 - американская частная ракета космического назначения, частично многоразового использования. Предназначена для запуска многоразового космического корабля Dragon и спутников различного назначения.

История проекта

Ракета разработана в 2005-2008 годах компанией SpaceX (Space Exploration Technologies, г. Хоторн, штат Калифорния), основанной в 2002 г. канадско-американским инженером, миллиардером Илоном Маском. Создана на базе ракеты Falcon 1, запуски которой проводились в 2006-2009 годах. В 2011 г. стоимость программы по разработке ракеты оценивалась Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) в $3 млрд 977 млн США, а SpaceX - в $1 млрд 659 млн.

В декабре 2008 года NASA подписало с SpaceX контракт об использовании созданных компанией ракеты Falcon 9 и корабля Dragon для доставки грузов на МКС, предусматривающий 12 миссий. На эти цели NASA выделило компании $1,6 млрд (в случае заказа дополнительных полетов предусмотрено увеличение общей суммы контракта до $3,1 млрд). Впоследствии была достигнута договоренность об увеличении миссий до 20.

Модификации

Всего разработано пять модификаций космического носителя.

Запуски базовой версии ракеты - Falcon 9 v1.0 - проводились в 2010-2013 годах.

Затем появилась модификация Falcon 9 v1.1 (запускалась в 2013-2015 годы) и ее версия Falcon 9 v1.1 (R) с возвращаемой ступенью (2014-2016 годы). На запусках Falcon 9 v1.1 (R) отрабатывался спуск и посадка многоразовой ступени.

Следующим этапом стало создание Falcon 9 FT (FT - Full Thrust, "полная тяга"; другое обозначение: Falcon 9 v1.2). Эта модификация оснащена возвращаемой ступенью, которая способна выдерживать около двух-трех повторных запусков. Впервые Falcon 9 FT стартовала 22 декабря 2015 года, эта версия эксплуатируется в настоящее время.

В октябре 2016 года Илон Маск сообщил о разработке модификации Falcon 9 (Block 5), которая станет окончательной. Компания SpaceX рассчитывает использовать ее многоразовую ступень не менее 10 раз и проводить повторные запуски через 24 часа после посадки ступени. Переходной версией между третьей и пятой модификациями будет Falcon 9 (Block 4). Эта версия стартовала впервые сегодня, 14 августа 2017 года.

Характеристики

Falcon 9 - двухступенчатая ракета-носитель тяжелого класса. Максимальная длина эксплуатируемой версии Falcon 9 FT составляет 70 м, диаметр - 3,66 м, стартовая масса - 549 т.

Заявленная грузоподъемность - до 8,3 т на геопереходную орбиту и до 22,8 т на низкую опорную. За время эксплуатации самый тяжелый полезный груз, выведенный Falcon 9 в космос, составил 8,6 т. Столько весил грузовой корабль Dragon, который был запущен 8 апреля 2016 года на МКС.

Ракета оснащена жидкостными двигателями производства SpaceX: на первой ступени установлено 9 двигателей Merlin 1D, на второй - один Merlin Vacuum. В качестве топлива используется керосин (окислитель - жидкий кислород). Топливные баки изготовлены из алюминий-литиевого сплава.

Для повышения точности выведения полезного груза на орбиту система управления ракеты сопряжена со спутниковой навигационной системой GPS. Для надежности Falcon 9 производителем предусмотрена автоматическая остановка процедуры запуска (при обнаружении проблемы происходит откачка топлива, ракета снимается со стартовой площадки, затем после выяснения причины и доработки используется для повторного пуска), а также возможность работы при аварийной остановке одного или двух двигателей первой ступени во время полета.

Возвращаемая ступень

SpaceX разработана технология, предусматривающая возвращение на Землю отработавшей первой ступени, оснащенной четырьмя раскладывающимися посадочными опорами для мягкого приземления. Спуск осуществляется с помощью торможения двигателей и парашюта. После посадки на специальную морскую платформу (длина - 90 м, ширина - 50 м) судна-робота в акватории Мирового океана или на спецплощадку на территории базы ВВС США на мысе Канаверал (штат Флорида) первая ступень может использоваться повторно.

Впервые эксперимент по возвращению первой ступени был проведен 29 сентября 2013 года после запуска версии Falcon 9 v1.1. Ступень планировалось плавно спустить и приводнить в океан, однако из-за сильного вращения она упала на воду и разрушилась. Первая успешная посадка на землю состоялась 22 декабря 2015 года (запускалась версия Falcon 9 FT), на морскую платформу - 8 апреля 2016 г. (Falcon 9 FT).

Всего к 14 августа 2017 года мягкую посадку ступени удалось осуществить в 13 случаях: пять раз на землю и восемь на морскую платформу. Дважды ранее возвращенные ступени ракеты использовались повторно: 31 марта и 23 июня 2017 года (ранее запускались 8 апреля 2016 года и 14 января 2017 года соответственно).

Запуски

Запуски Falcon 9 осуществляются с арендуемых SpaceX пусковых площадок базы Военно-воздушных сил США Ванденберг (штат Калифорния) и Космического центра им. Джона Кеннеди (расположен на острове Мерритт северо-западнее мыса Канаверал; в 2014 году компания заключила с NASA договор об аренде площадки Центра сроком на 20 лет). Ранее использовалась площадка базы ВВС на мысе Канаверал, но она была разрушена из-за взрыва ракеты 1 сентября 2016 года. Кроме того, компания с 2014 года ведет строительство собственного космодрома на юге штата Техас, недалеко от г. Браунсвилл в районе населенного пункта Бока Чика (он обойдется SpaceX примерно в $85 млн; ввод в строй ожидается в 2017-2018 гг.).

Стоимость одного запуска Falcon 9 составляет в среднем $60-65 млн (зависит от массы и объема выводимой полезной нагрузки). Примерно во столько же оценивается запуск "Протона-М" аналогичного класса (около $65 млн), но разница в том, что российская ракета - полностью одноразовая. SpaceX за счет повторного использования первой ступени своей ракеты планирует сократить стоимость запуска Falcon 9 примерно на 30%. На восстановление первой ступени сегодня затрачивается около четырех месяцев.

Впервые ракета стартовала 4 июня 2010 года с мыса Канаверал с прототипом корабля Dragon. В ходе второго запуска, 8 декабря того же года, на орбиту был выведен полноценный Dragon (первый демонстрационный полет корабля).

Всего к 14 августа 2017 года включительно проведено 38 запусков ракеты-носителя - 35 успешных, два частично успешных и один аварийный. Из них 13 - с кораблем Dragon (в т. ч. аварийный).

Предыдущий запуск Falcon 9 состоялся 6 июля 2017 года в 02:38 мск из Космического центра им. Джона Кеннеди. Ракета вывела на околоземную орбиту телекоммуникационный спутник Intelsat 35e международного консорциума Intelsat (штаб-квартира - Люксембург). Посадка первой возвращаемой ступени ракеты не проводилась.

Инциденты

При запуске 8 октября 2012 года с базы ВВС на мысе Канаверал ракета в версии Falcon 9 v1.1 успешно доставила на орбиту корабль Dragon, но из-за аварийной остановки одного из девяти двигателей первой ступени был потерян попутный груз - спутник связи Orbcomm ("Орбкомм") компании SpaceX.

18 апреля 2014 года ракета Falcon 9 v1.1 (R) стартовала с базы ВВС на мысе Канаверал со 109 космическими аппаратами: кораблем Dragon, четырьмя малыми аппаратами и 104 фемтоспутниками (сверхмалые аппараты массой до 100 г), находящимися в блок-кассете. Однако фемтоспутники не удалось развернуть на орбите - они сгорели внутри блока. ЧП помешало американской ракете стать рекордсменом по количеству одновременно запущенных космических аппаратов (в н. в. первое место принадлежит индийской ракете PSLV, "Пи- эс-эл-ви"; 15 февраля 2017 г. она вывела в космос 104 аппарата).

Стартовавшая 28 июня 2015 года с базы ВВС на мысе Канаверал Falcon 9 v1.1 (R) взорвалась на 139-й секунде полета, еще до отделения первой ступени. В результате были потеряны корабль Dragon и 8 спутников Flock 1f. Обломки ракеты и космических аппаратов упали в Атлантический океан. К аварии привел разрыв одного из стальных стержней, удерживающих баллон с сжатым гелием внутри бака с жидким кислородом в верхней ступени ракеты (гелий необходим для поддержания высокого давления в баке). Оторвавшийся баллон "выстрелил" в направлении верхней части бака, что и привело к взрыву. После установления причины аварийного запуска SpaceX заявила о внесении изменений в конструкцию ракеты.

1 сентября 2016 года во время предстартовых испытаний на пусковой площадке базы ВВС на мысе Канаверал произошло ЧП: за два дня до запланированного запуска при заправке топливом взорвалась Falcon 9 v1.2. Никто не пострадал. Ракета и установленный на ней израильский спутник связи Amos-6 были разрушены, также повреждения получила стартовая площадка. На время расследования инцидента запуски Falcon 9 были приостановлены и не проводились более четырех месяцев. Специалисты SpaceX пришли к выводу, что к взрыву привело повреждение одного из баллонов системы подачи гелия в резервуар с жидким кислородом на второй ступени ракеты.

Перспектива

В SpaceX заявляют, что компания в настоящий момент имеет контракты на более 70 запусков Falcon 9 на ближайшие несколько лет. Их общая сумма не разглашается, но, по оценкам экспертов, может достигать $10 млрд. В перспективе ракета станет выводить в космос пилотируемую версию корабля Dragon v2 , который будет использоваться для доставки экипажей на МКС.

На базе Falcon 9 компания создает сверхтяжелый носитель Falcon Heavy грузоподъемностью около 53 т, его первый запуск планируется провести осенью 2017 года.

В декабре 2008 года NASA подписало с SpaceX контракт об использовании созданных компанией корабля Dragon и ракеты-носителя Falcon 9 для доставки грузов на Международную космическую станцию (МКС), предусматривающий 12 миссий на станцию. На эти цели NASA выделило компании $1,6 млрд (в случае заказа дополнительных полетов предусмотрено увеличение общей суммы контракта до $3,1 млрд). В марте 2015 года NASA приняло решение продлить контракт еще на три полета к МКС (запланированы на 2017 год).

В декабре 2008 года NASA подписало с SpaceX контракт об использовании созданных компанией корабля Dragon и ракеты-носителя Falcon 9 для доставки грузов на МКС, предусматривающий 12 миссий на станцию. На эти цели NASA выделило компании $1,6 млрд (в случае заказа дополнительных полетов предусмотрено увеличение общей суммы контракта до $3,1 млрд). В марте 2015 г. NASA приняло решение продлить контракт еще на три полета к МКС (запланированы на 2017 год).

Интернет заполонили бурные, продолжительные аплодисменты по поводу успешного возвращения первой ступени ракеты «Falcon-9» компании «SpaceX». Были выложены фотографии, видео - можно подумать, что произошло событие года. Типичные комментарии :

«Этот исторический полет ознаменовал начало орбитальной экономики, обещая будущее чрезвычайно дешевых космических полетов ».

«В некотором смысле эта миссия отметила начало новой космической эпохи. Обещание многоразовых ракет-носителей начало приобретать силу, что важно для расширения доступа к космосу ».

Восторг неописуемый, вот только вызван он не техническими достижениями, а обычным пиаром. Постмодернизм, знаете ли: казаться важнее, чем быть.

Понятно, почему поднята такая шумиха: на фоне снижения первенства США во многих областях: от военной техники до незыблемости доллара, - остро требуется рапорт о значимом успехе. И космос для этого очень подходит.

Вот только не надо «забывать», что достижение не сводится к «ура, она вернулась!» Надо будет посмотреть, как эта ступень будет летать потом, как она будет подтверждать свою многоразовость. Также логично подумать: зачем вообще это нужно, кроме пиара?

Смотрим на практический результат: новейшая модификация «Falcon-9» весом в 540 тонн вывела на околоземную орбиту 11 спутников по 172 кг, итого - менее двух тонн полезной нагрузки. Напоминаю, что первый запуск «Falcon 9» был произведен в 2010 году, а значит, ракета - свежая разработка. Вспомним классический советский «Протон-М» - масса у него больше - 705 тонн. Зато на геопереходную орбиту он забрасывает почти семь тонн и 3,7 тонны - на геостационарную (в описаниях «Фалькона» почему-то про геостационарную орбиту скромно умалчивается). И это, извините, разработка 1965 года.

Отметим, что в норме «Falcon-9» может доставить на геопереходную орбиту около пяти тонн. То есть, вполне достигает по сравнимой грузоподъёмности древний «Протон-М», а вот с возвращением первой ступени - полезная нагрузка стремительно уменьшается. Всё логично: требуется дополнительное топливо, дополнительные управляющие агрегаты, более прочное устройство аппаратуры в целом… А если отправить на орбиту бейсбольный мячик и не более того, так и вторую ступень можно научить обратно прилетать, никто не спорит.

Многоразовость двигателя? Также ничего нового: двигатели «Шаттлов» («SSME») были многоразовые, ещё советский РД-170 аттестован для 10-кратного использования - на всякий случай, по советской привычке делать запас прочности. Используется он с 1980-х, разработка была начата в 1976-м. Так что и это - не достижение, даже если не ждать, как оно дальше-то выйдет, а поверить в многоразовость на слово. Нельзя, кстати, забывать, что ракетные двигатели испытывают очень серьёзные нагрузки, и чтобы обеспечить эту самую многоразовость - их надо проектировать почти что заново. И в любом случае вернувшуюся ступень надо будет практически разбирать по винтикам, перепроверять, заменять детали и т.д. И при этом всё равно надёжность будет меньше, чем у новой: даже в прочном корпусе при таких условиях неизбежно будут накапливаться локальные усталости металла.

Экономия, как повторяют друг за другом журналисты? В это может поверить лишь тот, у кого в голове больше одной мысли за раз не помещается: мол, это же какой здоровый кусок ракеты вернулся, халява, ура! При этом топливо ничего не стоит, уменьшение полезной нагрузки безразлично, все специалисты работают максимум за кофе, износа у стартового оборудования никакого, а тестировочные и восстановительные работы производятся посредством волшебной щуки имени Емели. И не забываем: если б/у ступень забарахлит, то накрывается не только очередной «Фалькон», но и груз крайне недешёвый. Стоит ли овчинка выделки?

Может, важно освоение приземления на реактивной струе, без парашютных систем? Но, знаете ли, когда наши луноходы отправляли на Луну, там атмосферы тоже не было.

Но тогда, вероятно, сам двигатель - сверхновая разработка? Вон как летает и всё - как минимум в теории - выдерживает! Однако «Мерлин» - это двигатель открытого цикла, который действительно больше приспособлен к многоразовости, так как конструктивно более прост (и, соответственно, имеет худшие характеристики), чем ракетные двигатели закрытого цикла. Такие, как РД-170.

Итого: имеем относительно примитивный носитель, основанный на технологиях прошлого века (по крайней мере, для России), и «гениальный прорыв» сводится даже не к цирковому трюку, а к чистому пиару: «так ещё никто не делал!». Ну да, не делал. А причину, по которой никто так не делал - очень хорошо описывает бородатый анекдот про Неуловимого Джо.

Кстати, раз уж завели разговор, имеет смысл сразу указать и на второй миф о якобы высокой эффективности частной космонавтики. Вообще-то, в США частные компании используются в космонавтике давным-давно, и никакого принципиального отличия «SpaceX» нет. Просто сейчас NASA отказалась от монополии на запуски. Однако космодромы либо старые государственные, либо строятся новые при государственном участии, а компании получают государственные субсидии.

«Если говорить конкретно об Илоне Маске, его детальная космическая бухгалтерия недоступна, но, по данным открытых источников, он лично вложил в свое детище около 100 млн долларов и примерно столько же получил от венчурных инвесторов. Но это капля в море по сравнению с примерно 5-6 млрд долларов, которые Маск получил в качестве прямого финансирования со стороны NASA, а также в виде платежей (преимущественно авансовых) за доставку грузов на орбиту от американского государства и негосударственных заказчиков в США и за их пределами. Интересно, что стоимость запуска "Falcon-9»" с полезной нагрузкой составляет примерно столько же, сколько и для российских ракет-носителей, – порядка 40-60 млн долларов ».

То есть, если не вестись на рекламу, то Маск получал для своего «SpaceX» государственные субсидии, сравнимые по объёму с финансированием космической отрасли в РФ - и при этом правительство США выступает гарантом компании. Действительность весьма отличается от «энтузиаста, мечтающего о космосе, который сам осуществил свою мечту».