США и космос: в болоте многоразовости
Американцы успешно вернули первую ступень ракеты-носителя, но это оказалось дороже запуска одноразовых ракет
Революцией в космической индустрии назвал владелец компании SpaceX Илон Маск успешный запуск и возвращение первой ступени ракеты Falcon 9. Особенно важно в этом смысле, что ступень не просто возвращена, а запущена и возвращена после уже состоявшегося ранее, в апреле 2016 года, запуска космического грузовика на МКС.
"Невероятный день, первый повторный полёт первой ступени, это потрясающий день для всей космической индустрии!" - воскликнул Илон Маск. Свой восторг он пояснил так: "Это огромная революция в космических полетах, когда вы можете повторно использовать первую ступень ускорителя, самую дорогую часть ракеты-носителя!"
Однако реальные профессионалы в космической отрасли скептически пожимают плечами. "Обратите внимание на даты, - посоветовал один из них в частном разговоре с Царьградом. - Год почти между запусками! Могу только представить, в какую копеечку обошлось новое приведение ступени к полётному состоянию!"
Дорогая многоразовость
"Это – революция!" – по мнению Илона Маска. А на самом деле? Фото: Francois Mori/AP/TASS
И, вообще, рассказал этот специалист, настоящей многоразовости пока добиться чрезвычайно трудно. И дело не в технологиях - на самом деле попытки возвращать ступени на парашютах предпринимали в своё время и СССР, и США. И ничего принципиально невозможного в этом нет. Дело в стоимости. Она делает нерациональными очень многие начинания, кажущиеся изначально логичными.
Действительно известно, что американцы, удовлетворив свою ревность победой над СССР в гонке многоразовых "шаттлов" и протрезвев, обнаружили, что это сильно дорогой и невыгодный проект. Согласно логике, всё должно было быть замечательно: на низкую орбиту можно было доставлять почти 25 тонн полезной нагрузки - в три раза больше, чем "Союзом", затем корабль возвращался на Землю и снова был готов везти столько же. Русские замучаются запускать по три своих носителя на один американский…
Но выяснилась неприятная вещь. Вернее, выяснилось много неприятных вещей - а два раз так даже ценою гибели кораблей с экипажами, но одной достаточно: контроль, перебор, выпуск и замена элементов жаростойкого покрытия обходились в немалую копеечку. Один запуск обходился в конечном итоге в 500 млн долларов. Это 13 - 15 тысяч долларов за килограмм забрасываемого веса.
А в это же самое время русский "Союз" - да, вытягивающий максимально 7 - 7,5 тонн груза - требовал на один запуск от 35 до 70 млн долларов (4,2 - 11,2 тыс. долл./кг). То есть в среднем 50 млн - и, значит, при грузе, меньшем только в 3 раза, запуск обходился дешевле в 10 раз. С точки зрения бизнеса - бешеная экономия и в три раза большая эффективность.
Но это - относительно маломощный "Союз". А в те годы для грузовых запусков в России использовали одноразовые же "Протоны". И вот он на низкую орбиту забрасывал сравнимое с "шаттлами" количество груза - 23 тонны. При этом стоимость запуска была сравнима с "Союзом" - 65 - 80 млн долларов, что означало всего около 3 тысяч долларов на кило.
Немудрено, что каждый запуск "шаттла" был чистым, безнадёжным убытком!
Сколько стоит "Фалькон"?
Российский "Протон" можно назвать самым экономичным носителем мира. Фото: Сергей Савостьянов/ТАСС
А что же получается с "Фальконом", который, как намечено, должен выполнять грузовые полеты к МКС по контракту с НАСА?
Официально признанная стоимость запуска этих носителей составляла по состоянию на 2013 год 54 - 60 млн долларов. Это на 9 тонн, забрасываемых на низкую орбиту. Большая эффективность ожидается, когда (и если) полетит тяжёлая Falcon Heavy, которая сможет выводить на низкую орбиту 54 тонны. По планам взлететь эта ракета должна в нынешнем году.
При этом, однако, специалисты самой же корпорация SpaceX отмечают, что обеспечение возвращаемости первой ступени уменьшает полезную нагрузку носителя на 30 - 40%. Понятное дело - дополнительный вес и место отнимает топливо для маневрирования и посадки, а также аппаратура, система управления, рули, опоры и прочее.
И вот теперь эксперты, подсчитав все попутные и неизбежные накладные затраты, признают, что прежние обещания снизить затраты на запуск на 30 - 60 процентов в сравнении с одноразовыми ракетами оказались чересчур оптимистичными. Или изначально мошенническими, поправляют злые языки. Во всяком случае получается не более 10% экономии - и то только в случае полной безаварийности запусков и посадок.
Намерение использовать одну и ту же ступень до 20 раз тоже представляется теперь малореалистичным. Потому что, как выяснилось, стоимость повторного использования ступеней превышает стоимость производства новых конвейерным способом. А если восстановить каторгу специально для руководства Воронежского мехзавода, где запороли 71 двигатель для "Протонов", а заодно отправить чистить снег на Колыме и руководство ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, такую диверсию допустившее, то разница в стоимости будет ещё больше.
По крайней мере, и в нынешних условиях катастрофической деградации российской космонавтики при одинаковой с "Протоном" стоимости пуска килограмм груза на низкую орбиту стоит на "Фальконе" почти в два раза больше. И перспективы на уменьшение затрат кажутся весьма сомнительными…
Эффективная многоразовость - дело не близкое
"О реальной многоразовости можно говорить, когда ракета сможет летать в режиме самолёта, - сделал сравнение собеседник Царьграда. - Не в том смысле, чтобы взлетать-садиться как он, этого не позволяет энергетика нынешних топлив. А в том, чтобы сам процесс взлёта, посадки, обслуживания и замены запчастей был сравнимым по стоимости. Тогда многоразовые машины просто экономически "закроют" одноразовые".
Фото: Марина Лысцева/ТАСС
Определённо перспективным направлением в этом смысле остаётся запуск космических аппаратов с самолётов из высоких слоёв атмосферы, считают специалисты. Но при нынешних топливах это остаётся уделом совсем близкого космоса и, что называется, "малых форм". Второе направление сейчас отрабатывается на Макеевском ракетном центре в Миассе, где делают многоразовую и при том одноступенчатую (!) ракету "Корона". Подробностей особых не раскрывается. Известно лишь, что ракета жидкостная, топливо - водород, кислород - окислитель, материал - углепластик, полезный вес до 7 тонн на низкой орбите. Обещают какие-то "упрощённые стартовые сооружения" - что такое, непонятно, но можно себе представить, когда знаешь, что здесь разрабатывают баллистические ракеты для подводных лодок.
А, в общем, заключают специалисты, многоразовость или одноразовость в сегодняшних условиях становятся категориями всё менее актуальными. Потому что это всё - от нынешней энергетической бедности, которая диктует огромную долю веса топлива в весе всей ракеты вместе с космическим аппаратом. Даже тот же высокоэффективный "Протон" имеет стартовую массу 705 тонн. И, следовательно, на орбиту он выводит… всего 3% полезной нагрузки. Возвращение или выбрасывание отработавших ступеней остаётся при таких раскладах экономией копеечек.
Впереди обязательно разработка новых двигателей на новых энергиях. И вот тут Россия пока впереди - если ничего не сорвётся, то в 2018 году начнутся первые испытания ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса.
Читайте также по теме:
Время новых инструментов для космоса: Рогозин поздравил Маска с повторным запуском Falcon 9