После запуска Falcon Heavy Маск планирует переселить на Марс целый город. Ракета на марс
Полет на Марс – когда и кто полетит первым на четвертую от Солнца Красную планету
В ночь на 7 февраля компания SpaceX американского бизнесмена Илона Маска произвела первый запуск ракеты Falcon Heavy, согласно заявлениям разработчиков.
Сам Илон Маск неоднократно связывал проект создания Falcon Heavy с будущим путешествием на Луну и Марс. Неудивительно, что успех проекта многие трактовали как важный шаг в космической одиссее землян, сделавший жителей Земли еще на шаг ближе к полету к Красной планете.
Так ли это на самом деле, и каковы вообще перспективы человечества в этом смысле? Попытаемся разобраться.
Полет над гнездом "Тяжелого сокола"
Способна ли Falcon Heavy полететь на Марс? Безусловно, да. Станет ли она ракетой-носителем, с помощью которой люди совершат первую посадку на Марсе? Крайне маловероятно. Означает ли ее запуск некую важную веху на пути к организации такого полета? Скорее всего, нет.
Однако вообще-то в человеческой истории бывали ракеты и помощнее. Например, американская Saturn-5 могла выводить на низкую орбиту 140 тонн, т. е. в 2,5 раза больше, чем Falcon Heavy. Запуски Saturn-5 осуществлялись с 1967-го по 1973-й – в рамках Лунной программы США. Слетав на Луну шесть раз, американцы явно удовольствовались достигнутым. Программа "Аполлон" была закрыта, Saturn-5 больше не собирались.
Оно и понятно: стоимость одного запуска Saturn-5 в пересчете на современные цены составляла около 1 миллиарда долларов США. Это означало, что стоимость вывода на околоземную орбиту 1 тонны груза составляла 7 миллионов долларов.
Для сравнения, запуск российского "Протона-М" сегодня обходится примерно в 65 миллионов долларов, что с учетом его грузоподъемности дает стоимость вывода на орбиту одной тонны груза в 2,8 миллиона долларов. Примерно столько же составляет стоимость вывода на орбиту тонны груза для Falcon 9, запуск которого стоит около 60 миллионов.
Аналогичная судьба постигла советский проект сверхтяжелой ракеты "Энергия", разрабатываемой для проекта "Буран" – аналога американского проекта Space Shuttle. "Энергия" могла выводить на орбиту до 100 тонн груза, а ее так и не появившийся на свет старший брат "Вулкан" – до 200 тонн.
Иными словами, ничего принципиально нового в плане грузоподъемности Falcon Heavy собой не представляет — бывало и больше.
Другое дело, что себестоимость запуска Falcon Heavy сравнительно невелика – по предварительным оценкам, около 90 миллионов долларов. Это, с учетом грузоподъемности ракеты, делает ее довольно выгодным "космическим грузовиком": стоимость доставки 1 тонны груза на низкую опорную орбиту составит порядка 1,4 миллиона долларов США – вдвое меньше, чем у российского "Прогресса-М" или Falcon 9.
Иными словами, Falcon Heavy сможет составить серьезную конкуренцию тому же "Прогрессу" в плане основной "работы", которую сегодня выполняют ракеты – вывода на орбиту различных искусственных спутников Земли.
Правда, в России уже в 2018 году планируют запустить тяжелую ракету "Ангара-А5", которая в теории сможет догнать, а то и обогнать Falcon Heavy по этому показателю. Считается, что запуск одной такой ракеты грузоподъемностью в 38 тонн после "обкатки" производства будет стоить 50-55 миллионов долларов, что позволит достичь показателя в 1,3 миллиона долларов за тонну груза.
Правда, до этого, как говорится, еще нужно дожить.
Путь на Марс
Но вернемся к дальним космическим полетам: сверхдорогие ракеты-монстры для них в прошлом веке создавали совершенно не зря.
Цифры грузоподъемности, которые мы приводили выше, характерны лишь для вывода на низкую орбиту – самую первую ступеньку, которую нужно преодолеть космическому аппарату для полета к Марсу. Для того чтобы попасть на поверхность Красной планеты, кораблю нужно совершить еще множество эволюций.
Так, после выхода на орбиту кораблю нужно набрать достаточную скорость, чтобы покинуть поле тяготения Земли: 11,2 километра в секунду. После этого, правда, двигатели можно выключать: большую часть пути к Марсу корабль пролетит по инерции. Однако с приближением к Марсу у двигателей снова появится работа.
Дело в том, что корабль будет двигаться слишком быстро для того, чтобы выйти на орбиту Марса. Если ничего не предпринять, он просто пролетит его, став искусственным спутником Солнца (как им стал автомобиль Tesla, запущенный в космос Falcon Heavy). То есть, кораблю снова придется включать двигатели для того, чтобы затормозить до 5 километров в секунду, что позволит ему выйти на орбиту Марса.
Каждый из этих этапов требует значительных затрат топлива, которое корабль вынужден везти на "своем горбу". Проще говоря, в 63,8 тонны груза, которую может поднять с Земли Falcon Heavy, должен входить и вес этого топлива, а значит реальная грузоподъемность ракеты для марсианской миссии будет существенно ниже.
Так, по собственным расчетам SpaceX, Falcon Heavy способен доставить на орбиту Марса всего около 4 тонны груза, тогда как вес спускаемого аппарата, который будет приземляться на Марс, вряд ли можно будет сделать меньше 20 тонн.
А ведь выходом на орбиту дело не ограничится. Кораблю (или хотя бы его части) еще надо будет каким-то образом приземлиться (снова-таки, потратив топливо на торможение). А после того как космонавты закончат на Марсе свои дела, надо будет снова взлететь (опять топливо!), выйти на орбиту, а затем разогнаться для схода с нее и взять курс на Землю. Все это – дополнительное топливо, а значит – дополнительный вес. Иными словами, для Falcon Heavy марсианская миссия является делом, увы, неподъемным – в буквальном смысле слова.
Справедливости ради надо сказать, что в SpaceX на самом деле и не планировали использовать Falcon Heavy для пилотируемого полета на Марс с посадкой и стартом с его поверхности. Рассматривался вариант лишь отправки к Марсу беспилотного космического корабля Red Dragon, который должен был доставить на Землю груз марсианского грунта. Однако даже от этого проекта в итоге вынуждены были отказаться из-за ряда трудностей.
Хотя это не значит, что Илон Маск отказался от планов слетать на Марс. Просто планы эти реализуются в рамках другого проекта, не имеющего к Falcon Heavy прямого отношения.
Марсианский проект SpaceX
Планы пилотируемого полета на Марс в SpaceX связывают с т. н. Межпланетной транспортной системой, Interplanet Transpot System, или ITC.
В сентябре 2017 года Илон Маск представил обновленный проект реализации такой системы, в основе которой лежит космический корабль BFR – Big Falcon Rocket.
Big Falcon Rocket должен состоять из двух ступеней. Первая из них, ускоритель, позволит вывести корабль на орбиту Земли, а вторая будет отвечать за полет к Марсу. Обе ступени предполагается сделать многоразовыми.
BFR (в составе двух ступеней) будет иметь такие же размеры, как и Saturn-5, и сможет поднимать на орбиту 150 тонн груза, т. е. лишь немногим больше, чем старая ракета. Преимуществом BFR будет существенно более низкая стоимость запуска.
К слову, BFR по плану Маска, должен вытеснить с рынка все другие космические аппараты, заменив в том числе Falcon 9 и Falcon Heavy.
В SpaceX предполагают, что после вывода на околоземную орбиту ускоритель BFR вернется на землю, а вторая ступень проведет на орбите какое-то время, пока другие аналогичные корабли, оборудованные под работу в качестве танкеров, заправят его доставленным с Земли топливом. Его – по расчетам – должно хватить для того, чтобы долететь до Марса и приземлиться там.
Однако на взлет и обратный полет этого топлива BFR уже не хватит. Поэтому в SpaceX предлагают предварительно отправить на Марс несколько кораблей без экипажа и пассажиров.
Они полетят в один конец, но зато доставят на Марс части автоматической установки по производству метана и жидкого кислорода из местной атмосферы – то есть ракетного топлива. Им-то и заправится пилотируемый космический корабль, когда он через несколько лет прибудет на Марс. Таким образом, космонавты и смогут вернуться на Землю.
Отправить на Марс беспилотные корабли Илон Маск планирует уже в 2022 году, т. е. через пять лет. А на 2024 год намечен старт к Марсу и пилотируемого корабля. Иными словами, по планам Маска, уже через семь-восемь лет мы сможем увидеть первые селфи людей на поверхности Марса! Захватывающе, не правда ли?
Однако многие исследователи считают такой проект слишком сложным. В частности, они указывают на то, что производство ракетного топлива из атмосферы Марса хотя и возможно теоретически, будет связано с большим количеством технических проблем.
В частности, для этого потребуется каким-то образом доставить на Марс достаточно мощный источник энергии – по крайней мере, небольшой ядерный реактор, и существуют большие сомнения в том, что все компоненты системы удастся заставить согласованно работать без участия человека.
NASA приземляться не спешит
У NASA существует свой собственный марсианский проект, никак не связанный с впечатляющими, но не слишком реалистично выглядящими планами Илона Маска. Здесь покорение Марса связывают с проектом создания сверхтяжелой ракеты-носителя SLS, которая будет использована для вывода в космос корабля "Орион" массой около 25 тонн.
"Орион" принципиально ничем не отличается от кораблей серии "Аполлон", однако построен с использованием куда более совершенных технологий, а потому должен быть мощнее, эффективнее и экономичнее.
Беспилотная версия "Ориона" впервые полетела в космос еще 5 декабря 2014 года. Сборка пилотируемой версии началась в январе 2018-го. В 2019 году ожидается первый полет "Ориона" вокруг Луны (без экипажа), в 2022 году – первый пилотируемый полет (также вокруг Луны). Старт к Марсу запланирован на 2033 год (через 7 лет после того, как туда намерен попасть Илон Маск). Предполагается, что за это время на орбите Луны будут созданы запасы топлива и всего необходимого для марсианской миссии – лунная орбита станет, таким образом, своего рода "аэродромом подскока".
Однако вынужден разочаровать читателей: в планах проекта SLS-"Орион" посадки на Красную планету не предполагается. Это можно будет сделать еще через несколько лет и пару-тройку миссий, в ходе которых на орбите Марса будет создана орбитальная станция – своего рода "космическая АЗС", которая обеспечит достаточным количеством топлива операцию по посадке "Ориона" на Марс и взлету с него.
Иными словами, "сэлфи с Марса" в проекте НАСА ожидаются не раньше 2050 года.
Россия тоже хочет на Марс
У Российской Федерации имеются свои представления о способах попасть на Марс.
Первый из них в целом похож на проект НАСА, только российский корабль называется "Федерация", а первый пилотируемый полет к Международной космической станции запланирован на 2024 год (тот самый год, в который Маск планирует отправить первую пилотируемую миссию на Марс). К 2033 году россияне планируют слетать на Луну (НАСА тогда уже должно готовиться к запуску "обзорной орбитальной экскурсии" к Марсу). И лишь когда-нибудь потом "Федерация" сможет слетать и на Марс, который, если верить Маску, к тому моменту будет уже основательно исследован и освоен.
Но в России активно разрабатывают другой, более амбициозный, проект. Для того чтобы понять, о чем идет речь, нам придется сделать небольшое, но очень важное отступление.
Шанс для прорыва в космос: электричество вместо химии
Как известно, космические ракеты приводятся в действие реактивной тягой. Принцип ее работы прост: если мы отбрасываем что-то от себя, то нас отбрасывает в другую сторону с силой, пропорциональной массе и скорости отбрасываемого. С помощью этого принципа передвигаются многие водные организмы: например, морской гребешок, кальмары и т. п.
Тот же принцип используют реактивные самолеты и космические ракеты. Только в них используются более высокоэнергетичные процессы: в камере двигателя топливо соединяется с окислителем и воспламеняется. Выделяющаяся химическая энергия нагревает продукты горения до высокой температуры, в камере создается высокое давление, за счет которого продукты горения выбрасываются наружу через сопло – с очень значительной скоростью.
Чем больше эта скорость и чем больше интенсивность истечения выбрасываемых продуктов горения – тем быстрее летит ракета или космический корабль. К примеру, в первой ступени двигателя ракеты "Протон-М" за 121 секунду работы сгорает более 400 тонн топлива и окислителя. То есть за одну секунду из сопел двигателя выбрасывается более трех тонн вещества.
Но проблема в том, что, как уже писалось выше, топливо космической ракете приходится везти "на своем горбу". В результате значительная часть мощности двигателя тратится на разгон запасов топлива, которые придется сжечь на последующих этапах полета. В случае с Falcon Heavy полезный груз при выходе на низкую орбиту составляет лишь 4% от стартовой массы ракеты, а при полете к орбите Марса – около 1%.
Именно с этим и связаны все трудности дальних космических полетов, о которых мы рассуждали выше.
Проблему можно было бы решить, если бы удалось существенно увеличить скорость истечения продуктов сгорания из сопла: тогда меньшая масса топлива позволила бы разогнаться до большей скорости. Однако эта скорость, к сожалению, сильно ограничена скоростью протекания химических реакций, и существенно увеличить ее уже не удастся.
Однако увеличить скорость реактивной струи все-таки можно, если использовать для работы двигателя не химические реакции, а иные процессы – например, разгоняя заряженные частицы в электромагнитном поле.
Скорость, до которой можно разогнать такие частицы, практически не ограничена: например, в ускорителях их разгоняют до скоростей, близких к световым. А значит, такой двигатель будет требовать для своей работы намного (в десятки и сотни раз!) меньше "топлива".
В химическом ракетном двигателе используется энергия, выделяющаяся непосредственно за счет сгорания топлива. В случае с электрическим (ионным, плазменным) двигателем ее нужно "внести со стороны": электромагнитное поле для разгона частиц "само" не возникнет. Иными словами, кораблю с электрическим ракетным двигателем нужен некий источник питания – и притом достаточно мощный: например, ядерный реактор.
Вторым недостатком такого двигателя будет относительно малая мощность: да, он будет расходовать "топливо" (правильнее будет говорить – рабочее тело) куда эффективнее, но при этом делать это очень медленно. Поэтому использовать электрические ракетные двигатели на Земле невозможно: их тяга будет недостаточно сильна для того, чтобы оторвать ракету от Земли.
В космосе, где сила гравитации значительно меньше, – другое дело. В теории такой двигатель, установленный на борту космического корабля, может разогнать его до скорости, достаточной для полета к Марсу, использовав в десятки раз меньше топлива, чем классический ракетный двигатель.
Именно такие корабли – на электрической, а не химической ракетной тяге – позволят человечеству достигнуть не только Марса, но и других планет Солнечной системы. И главная новость заключается в том, что работа над такими двигателями уже ведется.
Так, в России с 2009 года разрабатывают так называемый транспортно-энергетический модуль (ТЭМ). Разработчиками проекта выступают совместно корпорации "Роскосмос" и "Росатом". Космический корабль будет снабжен компактным ядерным реактором мощностью в 1 мегаватт, который будет создавать энергию для питания 30-киловаттных плазменных двигателей. Работы над реактором планируют закончить к 2019 году, а первый рабочий образец устройства планируют запустить в 2025 году.
Работают над электрическими ракетными двигателями и в США: "Ad Astra Rocket Company" разрабатывает подобное устройство по заказу НАСА и уже испытала несколько стендовых образцов с использованием сверхпроводящих магнитов. По некоторым оценкам, в своей работе разработчики Vasimr продвинулись дальше российских коллег. Что же касается реактора, то в октябре 2017 года НАСА представили систему Kilopower, преобразующую тепло ядерного реактора в электроэнергию с помощью двигателя Стирлинга.
В настоящий момент предполагается, что первые образцы ядерно-электрических установок будут использованы для создания "космических буксиров", предназначенных для доставки грузов с земной на лунную орбиту. И не исключено, что для таких "рабочих лошадок" полет к Марсу окажется вполне подъемной задачей. А даже если нет, то с ней легко справится следующее поколение подобных кораблей, вслед за чем перед человечеством откроется перспектива покорить и более удаленные планеты Солнечной системы.
Иными словами, освоение технологии ядерно-электрического двигателя для космических кораблей может открыть в истории освоения космоса действительно новую главу.
strana.ua
Российская ракета взяла курс на Марс!
Фридрих Цандер был человеком на первый взгляд очень странным. Еще в небо с трудом поднимались моторные самолеты, а он уже носился со своим лозунгом: «Вперед, на Марс!»
Фридрих Артурович не был болтливым прожектером. Выдающийся русский изобретатель, один из создателей первой советской ракеты он и вправду считал, что до полета на Красную планету осталось не так уж много времени. И мечтал до этого момента дожить.
Увы. Все оказалось не так просто. Только спустя сто лет дело, кажется, пошло...
Только недавно из годового полета на МКС вернулись двое - наш Михаил Корниенко и американец Скотт Келли. Их эксперимент - это реальная подготовка к полету на Марс (ученые изучают насколько организм человека будет справляться с нагрузками после почти 300 суток полета - столько лететь к ближайшей к нам планете). А следом запуск миссии ExoMars - сразу двух аппаратов для исследования Красной планеты. И это только первый этап программы.
А ракета - наша!
ExoMars придумали в Европейском космическом агентстве. И поначалу партнерами позвали НАСА. Европейцы рассчитывали, что американцы дадут им мощную ракету, чтобы подкинула на нужную орбиту. Ага. Не на тех напали: у США собственная большая программа изучения Марса - с марсоходами и летающими лабораториями. Нужен им конкурент?
Тогда европейцы обратились к России. И практически сразу же получили согласие. Главный вклад Роскосмоса в первый этап проекта - наша тяжелая ракета «Протон-М». Но не только...
И вот «Протон-М» вывела на орбиту ExoMars-2016. Он состоит из двух аппаратов. Орбитальный (это по сути метеостанция) и посадочный. Его назвали в честь итальянского астронома Джованни Скиапарелли.
К Марсу орбитальный и посадочный модули будут лететь вместе. Займет такой перелет девять месяцев. За три для до входа в атмосферу посадочный модуль отделится и у него начнется собственное путешествие.
Зачем все это?
Модуль, который останется на орбите, будет изучать атмосферу Марса. И, главное, метан, который может стать доказательством биологической или геологической активности на планете. Исследования, проведенные прежде, дали противоречивые результаты. А пора бы точно выяснить - живая планета Марс или нет.
Анализаторы аппарата способны с высоты 400 км «вылавливать» в Марса метан, пары воды, диоксид азота и ацетилена. Ученые рассчитывают, что наконец удастся найти места, где этот самый метан вырабатывается (а на Земле, между прочим, метан по большей части продукт нашей с вами жизнедеятельности) и отправить в эти точки исследовательские модули.
Блок инструментов для определения химического состава и структуры атмосферы разработан в нашем Институте космических исследований. Также как и нейтронный детектор для изучения распределения водорода в атмосфере и поиска льда неглубокого залегания.
Второй аппарат - посадочный аппарат Скиапарелли должен проложить дорогу (в прямом смысле, кстати) для настоящего марсохода, который отправится следом через два года. Для его «примарсения» будет использован десантный модуль российской разработки.
Скиапарелли должен проработать на поверхности Марса до 8 суток и сообщить всю необходимую информацию для конструкторов марсохода. Место посадки - Плато Меридиана. Это большая равнина - есть где разгуляться. На Скиапарелли тоже установлены приборы, которые заточены на изучение местной атмосферы.
ПРЯМАЯ РЕЧЬ
"У нас великая задача - мы всерьёз ищем жизнь на Красной планете"
Что перед стартом рассказали о миссии ExoMars космические начальники России и Европы
Байконур из иллюминатора самолёта "Сухой Суперджет" и сам похож на Марс - сухая кирпично-желтая степь в чёрных зигзагах трещин. Мы прилетели сюда вместе со всем космическим начальством России и Европы - главой госкорпорации "Роскосмос" Игорем Комаровым и его коллегами из Великобритании, Франции, Италии, а также директором Европейского космического агентства Йоханом-Дитрихом Вернером.
- ExoMars - важнейший проект для науки и космической отрасли России и Европы, - объяснил перед стартом марсианской экспедиции гендиректор Роскосмоса Игорь Комаров.
- Марс для многих поколений был символом освоения космоса, это мечта, ближайшая планета, на которой может высадиться человек, и интереснейший объект для исследований. NASA недавно обнаружило воду на Красной планете, а если есть вода - мы можем говорить и о жизни, - глава Европейского космического агентства Йохан-Дитрих Вернер явно воодушевлен перспективами совместного проекта.
На Марсе аппараты, улетевшие с Байконура, окажутся осенью 2016 года - сейчас расстояние между двумя планетами самое короткое. Российские приборы, созданные в Институте космических исследований, отправились на соседнюю планету вместе с европейскими аппаратами. Их задача - искать воду под поверхностью Марса, а также анализировать газы в атмосфере Красной планеты.
- Это великая задача! Мы действительно ищем жизнь на Марсе! Мы очень давно ждали этого дня. Надеюсь, получим интересные результаты, - не скромничает директор Института космических исследований Лев Зелёный.
К Красной планете с Байконура запущена совместная экспедиция Европейского космического агентства и РоскосмосаФото: Виктор ГУСЕЙНОВ
Итальянцы гордятся, что посадочный модуль, который "примарсится" на Красной планете, назван именем итальянского астронома Джованни Скиапарелли - именно он первым разглядел в телескоп каналы на поверхности Марса. Это было ещё в позапрошлом веке. И все научная и около научная публика заговорила о том, что там тоже, наверное, кто-то живёт и строит эти каналы!
- Одна из важнейших задач ExoMars - узнать, что происходит под поверхностью Марса. Возможно, именно там нас ждут сюпризы. Или даже жизнь, - делится надеждами современных учёных президент Итальянского космического агентства Роберто Баттистон.
На марсианской миссии сотрудничество России и Европы в космосе не заканчивается.
- В планах - совместные исследования Луны и Меркурия, а также большие проекты в пилотируемой космонавтике, - рассказал директор Института космических исследований Лев Зелёный.
В день старта марсианской экспедиции, 14 марта, на Байконуре было облачно и ветрено. Мощная ракета-носитель "Протон-М" оторвалась от земли, разорвала серые тучи и еще несколько секунд сияла пламенем двигателей, словно второе солнце. А потом скрылась. За следующими минутами полета мы на наблюдательной площадке следили уже по трансляции.
А когда космический аппарат вышел на околоземную орбиту, выдохнули и начали поздравлять друг друга на всех европейских языках (хотя объявления об отделении ступеней "Протона" сотрудники космических агентств и журналисты из Великобритании, Франции, Италии, Испании как будто отлично понимали по-русски!
- Первый этап проект ExoMars прошел успешно, - поздравили коллег глава Роскосмоса Игорь Комаров и директор Европейского космического агентства Йохан-Дитрих Вернер.
ЗЕМНЫЕ ВОПРОСЫ
Санкции в космос не берут
Политические отношения России и Запада сейчас не самые простые. На космос, получается, санкции не влияют?
- Мы только что отмечали 40-летние советско-американской космической программы "Союз-Аполлон" - ее даже в годы холодной войны осуществили! - напомнил гендиректор Роскосмоса Игорь Комаров. - Все проблемы, которые есть на Земле, остаются на Земле. В космос мы их не берём.
Байконур - Москва
С космодрома Байконур была запущена ракета-носитель "Протон-М".К Красной планете с Байконура запущена совместная экспедиция Европейского космического агентства и Роскосмоса.
www.ural.kp.ru
Космос: Наука и техника: Lenta.ru
Последний раз сверхтяжелая ракета стартовала почти 30 лет назад, когда советская «Энергия» вывела на околоземную орбиту многоразовый корабль «Буран». В ближайшие несколько лет должны полететь еще несколько носителей такого класса, что позволит человеку по-настоящему начать освоение дальнего космоса. Похоже, американская SpaceX и тут станет первой. «Лента.ру» рассказывает о том, как компания Илона Маска опередила всю российскую космонавтику и почему «Роскосмос» просит помощи США.
Традиционно тяжелыми ракетами считаются носители, способные доставлять на низкую околоземную орбиту (от 160 до 2 000 километров над уровнем моря) от 20 до 50 тонн полезной нагрузки. Средства выведения, отправляющие в космос более 50 тонн, относятся к сверхтяжелым. В мире всего четыре страны — США, Россия, Франция (фактически ЕС) и Китай — располагают тяжелыми ракетами, и только две — США и СССР — запускали сверхтяжелые носители.
Материалы по теме
00:54 — 28 сентября 2016
Исторически потребность в сверхтяжелых носителях возникла в годы холодной войны, когда США и СССР участвовали в космической гонке. Победителем в ней стали Соединенные Штаты, которые после запуска первого искусственного спутника Земли и полета Юрия Гагарина решили первыми доставить человека на поверхность Луны. Вызов принял СССР, который ранее рассматривал более амбициозные проекты, прежде всего полеты к Венере и Марсу.
Первой в мире сверхтяжелой ракетой стал американский Saturn V, который до сих пор остается самым высоким (110,6 метра), тяжелым (около 3 000 тонн при старте), грузоподъемным (выводил до 140 тонн полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту) и мощным (по развиваемой тяге) носителем, когда-либо запускавшимся человеком. Конструктивно Saturn V состоял из трех ступеней, первая оснащалась пятью двигателями F-1.
Пуск Saturn V с миссией Apollo 8
Фото: AP
Всего с 1967 по 1973 год Saturn V запускали тринадцать раз. Все старты, кроме последнего (запуска первой американской орбитальной станции Skylab), проходили в рамках лунной программы Apollo. Из этих двенадцати пусков всего два старта (беспилотная миссия Apollo 6 и пилотируемая Apollo 13) считаются частично удачными. Всего при помощи Saturn V астронавты девять раз летали к Луне, в том числе совершили шесть высадок на спутник Земли.
Стоит отметить, что работы над однокамерным F-1 были начаты компанией Rocketdyne (сегодня входит в Aerojet Rocketdyne) по заказу ВВС США еще в 1955 году, в результате чего первые огневые испытания двигателя состоялись уже в 1959 году. Первоначально в камере сгорания двигателя наблюдалось нарушение режима стабильного горения, с чем к 1961 году успешно удалось справиться. К моменту пилотируемых пусков Saturn V технология двигателей F-1 была отработана практически идеально.
Материалы по теме
00:07 — 26 января 2017
В СССР работы над двигателями НК-15 для первой ступени пятиступенчатой (в лунном варианте) сверхтяжелой ракеты Н-1 начались только в 1962 году, на семь лет позже, чем в США. К 1967 году, когда куйбышевскому ОКБ-276 (часть современного ПАО «Кузнецов») удалось завершить разработку НК-15, США уже запустили Saturn V. В период с 1969 по 1972 год было проведено четыре пуска советской сверхтяжелой ракеты, рассчитанной на выведение на околоземную орбиту до 90 тонн полезной нагрузки, все они оказались неудачными. Проблемы возникали из-за неотлаженной одновременной работы 30 двигателей НК-15, устанавливаемых на первую ступень носителя.
Альтернативой Н-1 с тридцатью куйбышевскими НК-15 на первой ступени могла бы стать ракета УР-700 с девятью РД-270, созданными в 1962-1967 годах химкинским ОКБ-456 (современное НПО «Энергомаш»). РД-270, в отличие от НК-15, работавших на кислороде и керосине, использовали токсичные гептил и тетраоксид диазота, а ОКБ-456, в отличие от ОКБ-276, отказалось разрабатывать для сверхтяжелой ракеты более экологичные агрегаты.
Хотя фактически причина отказа сводилась к личному конфликту конструкторов Валентина Глушко из ОКБ-456 с Сергеем Королевым из ОКБ-1 (данное бюро занималось советской лунной ракетой), формально свою позицию первый объяснил невозможностью ОКБ-456 в сжатые сроки разработать для сверхтяжелой ракеты мощный двигатель на кислороде и керосине. Доля правды в этом есть, экологичный двигатель РД-170 КБ «Энергомаш» разработал только к 1981 году.
Ракетно-космическая система «Энергия-Буран»
Фото: Александр Моклецов / РИА Новости
С другой стороны, агрегат НК-33, созданный ОКБ-276 в 1968-1972 годах на основе НК-15, разработан с использованием передовых технологий, которые получили широкое распространение только несколько десятилетий спустя. Это привело к тому, что даже сегодня тяговооруженность экологичного НК-33 уступает только токсичным двигателям РД-253 (созданы к 1963 году тем же ОКБ-456) и современным агрегатам Merlin 1D (компания SpaceX).
Материалы по теме
00:57 — 25 июля 2015
Стоит отметить, что СССР, в отличие от США, так и не удалось решить задачу стабильного горения топлива в камере двигателя. По этой причине РД-170 оказался четырехкамерным, а не однокамерным, как F-1, который так и остался самым крупным и мощным в мире однокамерным ракетным двигателем, работающим на жидком топливе. С другой стороны, именно РД-170 и РД-171 (модификация РД-170 для ракет семейства «Зенит»), созданные почти 20 лет спустя после F-1, оттеснили последний на третье место в рейтинге самых мощных жидкостных ракетных двигателей.
По одному РД-170 получили четыре боковых ускорителя (нулевая ступень) сверхтяжелой ракеты «Энергия», рассчитанной на запуск до 100 тонн на низкую околоземную орбиту. Носитель запускался в 1987-1988 годах всего дважды — оба раза успешно. В ходе второго пуска также был успешно отправлен в автономный полет (первый и единственный раз) многоразовый корабль «Буран», который стал советским ответом на американскую программу Space Shuttle. Как и в случае с Н-1, СССР снова догонял США, которые свой первый шаттл запустили еще в 1981 году.
В 1990-е и 2000-е годы после завершения космической гонки интерес к сверхтяжелым ракетам упал, для обслуживания околоземных станций и запуска спутников и межпланетных миссий хватало тяжелых носителей. Дорогие проекты сверхтяжелых ракет в лучшем случае разрабатывались слишком медленно либо, в худшем, существовали только на бумаге. В итоге в ближайшее время стоит ожидать запуска коммерческой Falcon Heavy.
Глава компании SpaceX Илон Маск 28 января 2018 года заявил, что Falcon Heavy полетит 6 февраля. Ракета должна доставить личный автомобиль бизнесмена Tesla Roadster на околомарсианскую орбиту, хотя скорее всего полезная нагрузка пролетит мимо Красной планеты на минимальном расстоянии 80 миллионов километров и станет одним из искусственных спутников Солнца. Маск отдельно подчеркивает, что ему нравится мысль о том, что спустя миллионы лет Tesla Roadster может быть обнаружен инопланетянами.
Конструктивно первая ступень Falcon Heavy состоит из центрального блока и пары боковых ускорителей, представляющих собой модернизированные первые ступени тяжелой ракеты Falcon 9. На низкую околоземную орбиту носитель способен выводить 63,8 тонны груза, стоимость пуска в зависимости от полезной нагрузки составит 90-120 миллионов долларов. Как и в случае Falcon 9, после старта Falcon Heavy компания планирует посадить центральный блок и боковые ускорители.
Между тем ранее Маск сомневался в успешности первого пуска Falcon Heavy, требующего синхронной работы 27 двигателей Merlin 1D (девять агрегатов стоят на первой ступени Falcon 9). Никто в мире, кроме СССР, никогда не пытался запускать ракеты, содержащие такое большое число двигателей на первой ступени. В случае, если старт носителя SpaceX пройдет успешно, свернутый советский эксперимент полувековой давности, запуски Н-1 с 30 двигателями на первой ступени, перестанет казаться таким уж бесперспективным, а двигатели типа РД-170 — уникальными и безальтернативными.
Сверхтяжелая ракета-носитель SLS
Изображение: NASA / MSFC / Reuters
После Falcon Heavy в 2019-2020 годах стоит ожидать запуска американской лунно-марсианской сверхтяжелой ракеты SLS (Space Launch System). Разработанная компанией Boeing ракета рассматривается в качестве основного средства выведения модулей планируемой международной окололунной станции DSG (Deep Space Gateway). В 2022 году Маск пообещал запустить сверхтяжелый носитель BFR (Big Falcon Rocket), хотя наверняка сроки существенно сдвинутся вправо. К 2025 году Китай пообещал запустить свой первый сверхтяжелый носитель Long March 9. Эскиз российской сверхтяжелой ракеты должен быть готов к 2019 году, ее летные испытания запланировано начать к 2027 году. Также в 2020-х не исключено создание сверхтяжелого носителя New Armstrong американской компании Blue Origin.
Ракета SLS практически готова, носитель Long March 9, учитывая интерес Поднебесной к космосу, также скорее всего будет создан. Тем временем финансирование российской сверхтяжелой ракеты пока даже не прописано в Федеральной космической программе на 2016-2025 годы. Поэтому неясно, что будет делать Россия, если не успеет создать собственный сверхтяжелый носитель.
Выход был найден в ходе собрания многостороннего координационного совета по разработке DSG в Токио. «Роскосмос» предложил создать для проекта многоцелевой модуль стоимостью 706 миллионов долларов, но запускать его не на чем. Поэтому, за неимением собственной сверхтяжелой ракеты, была выдвинута идея отправить его к Луне на американской SLS.
lenta.ru
Tesla Roadster - только начало. Маск отправит на Марс целый город
Мир обсуждает эпохальное событие в освоении космоса, которое приблизило человечество к полетам на Марс. Знаменитый предприниматель и инженер Илон Маск, владелец компании SpaceX, таки запустил с мыса Канаверал в США ракету-носитель сверхтяжелого класса Falcon Heavy («Тяжелый сокол») со спортивным электромобилем Tesla Roadster на борту. Из-за сильного ветра запуск перенесли больше чем на два часа, ракета отправилась в космос 6 февраля около 11 вечера по киевскому времени. За ней наблюдали в прямом эфире миллионы землян.
Tesla в космосе - мемы и шутки
Tesla на орбите
Полет «Сокола» превратили в целое шоу. Личный вишневый кабриолет Маска Tesla Roadster, за рулем которого находится манекен в скафандре, направился к красной планете под песню Дэвида Боуи Space Oddity (космическая странность). Высаживать автомобиль на поверхность Марса не планируют, но, как сказал Маск, он теперь будет вращаться по орбите миллионы лет.
В автомобиле Tesla установлены камеры наблюдения, съемки которых обещают быть «эпическими», рассказывал Маск ранее.Ускорители Falcon Heavy, как и было запланировано, после запуска успешно вернулись обратно. Два боковых ускорителя приземлились на мысе Канаверал, выполняя, по словам главы SpaceX, «синхронный пилотаж».
Третий, центральный ускоритель должен был совершить посадку на плавучую платформу возле побережья Флориды, которую Space X окрестила «Of Course I Still Love You» («Конечно, я все еще люблю тебя»), но в итоге он упал в океан примерно в 100 метрах от нее, рассказал Маск. «Я буду считать успехом, если ракета просто взлетит со стартовой площадки, а не взорвется прямо на месте. Это чуть меньше 2 млн кг в тротиловом эквиваленте. Если эта вещь взорвется, тут мало чего останется», — говорил по поводу предстоящего запуска Маск.
Falcon Heavy — самая мощная из ракет-носителей. В «Тяжелом соколе» стоит почти три десятка двигателей, которые по мощности равны 18-ти самолетам модели Boeing 747.
Ракета Маска может доставить на низкую околоземную орбиту до 64 тонн груза. Ракета компании Boeing, которая считалась самой грузоподъемной в мире до нынешнего времени, поднимает на орбиту 29 тонн грузаЗапуск Falcon Heavy обойдется Space X в $90 млн, это считается недорого. Тот ж «Боинг» послал в космос свою ракету, стоимость которой в четыре раза дороже.
Человек на Марсе
Именно на таких ракетах уже в ближайшие десять лет американцы планируют посылать к Марсу обитаемые космические корабли, которые прямо сейчас строят в Штатах. Это означает, что то, что считалось научной фантастикой, становится реальностью. Как признался сам Маск, его главная цель — отправить на Марс человека.
По плану, в 2022 году на Марс отправятся первые два беспилотных корабля. Вместе они доставят туда 300 тонн грузов. Значительную его часть составит оборудование для завода по производству ракетного топлива. Если все будет хорошо, то уже в 2024 году на Марс полетят еще два грузовика, а также два корабля с первыми колонистами. А потом каждые два года на Марс будут летать новые корабли — грузовые и пассажирские. А уже через 12 лет должен вырасти первый марсианский город.
Как рассказал сам Маск на Международном конгрессе по астронавтике, он собирается создать многоразовую транспортную систему, которая позволит довезти до Марса сразу сто человек. Путешествие займет всего 80 дней, а в будущем долететь до красной планеты можно будет за месяц. Заправлять космический корабль планируют метаном и кислородом. Первые билеты на Марс будут стоить $200 тыс.
vesti-ukr.com
Запуск ракеты SpaceX на Марс и Украина - блог - последние новости мира - США
Главная новость этой ночи и, наверное, всего сегодняшнего дня пришла из США. С мыса Канаверал успешно стартовала в первый демонстрационный полёт тяжёлая ракета-носитель Falcon Heavy частной аэрокосмической компании SpaceX. Ракета-носитель Falcon Heavy использовала в качестве полезного груза личный автомобиль Илона Маска - красный Tesla Roadster, который остался в открытом космосе.
Машина будет летать вокруг Солнца сотни миллионов лет и может достичь орбиты Марса. То есть полеты в космос выходят на новый уровень и это действительно большой день в истории человечества. Побочный эффект удачного запуска и посадки – стоимость отправки грузов в космос в ближайшее время заметно снизится. Что поставит крест на еще одном источнике российских доходов. Потому что пока именно РФ, используя старый космический потенциал привлекала заказчиков самыми низкими ценами. Падали, правда, часто, зато недорого. Но оставим в покое США и РФ – вернемся в нашу страну. Ключевой вопрос – почему такие проекты пока невозможны у нас?
В первую очередь причина в образе мышления. Небольшое количество действительно сильных и перспективных украинских ученых не может работать эффективно в составе древнего советского монстра под названием Академия Наук. От слова совсем. Сказать, что эту структуру нужно реформировать – это очень мягко. Проще выделить действительно нужные элементы в ее структуре и эффективно работающих людей. Все остальное – ликвидировать. Политиков это тоже касается. Нельзя параллельно развивать инновационные проекты и спорить о моратории на торговлю землей. Нельзя устраивать маски-шоу программистам и ждать от них технологических прорывов. Вообще ничего нельзя достичь, если делать ставку на экспорт сырья, произнося слова "аграрная держава" с гордостью.
Да, еще один важный момент – компания SpaceX частная. То есть проект реализован не за счет американского бюджета государственными структурами, а частной компанией. Когда украинский бизнес выйдет на такой уровень и почему этого до сих пор не случилось? Потому что ключ к таким серьезным проектам как раз время. Игра в долгие инвестиции. А у нас это, мягко говоря, рискованно. Страшно вкладывать сотни миллионов долларов в исследования, оборудование, создание современного производства, если после очередных выборов у тебя могут все это отнять. По решению коррумпированного суда, по сфабрикованному уголовному делу в качестве "платы за свободу". И именно этот момент – самый важный. Долгие, наукоемкие проекты с высокой добавленной стоимостью возможны только тогда, когда гарантия неприкосновенности частной собственности 100% и измеряется не годами, а столетиями.
В конце приятная мелочь. Украинские "Авиалинии Антонова" приняли непосредственное участие в подготовке запуска, предоставив свой самолет Ан-124-100 "Руслан" для перевозки составляющих ракеты. Речь идет о части головного обтекателя ракеты с габаритами, которые способен вместить только такой мощный грузовой самолет, как украинский "Руслан". То есть потенциал у нас есть. Уже не тот, что раньше, но есть. Осталось дать ему шанс…
www.obozrevatel.com
как комплектуют ракеты на Марс – Журнал "Все о Космосе"
👁 567
Марс — планета очень модная. Судите сами: NASA хочет отправить первых космических туристов на Марс уже через 10 лет, а SpaceX планирует изучать Марс в течение 6 лет. Мы решили посмотреть и сравнить некоторые громкие проекты в этой области.
В далеком 1960 году американская ракета-носитель “Saturn V” была поистине экстремальным проектом. Космический корабль длиной в 110 метров стал основным носителем целого ряда лунных экспедиций с 1967 по 1973 год; он и по сей день — спустя полвека! — остается самой высокой, тяжелой и мощной ракетой в мире.
А целью 21-го века крупнейшие космические корпорации объявили полет на Марс. Отправлять людей на Красную планету планируют не только государства, но и частные компании. И если вы вдруг решите стать первым космическим туристом (ну или добровольцем-смертником, тут уж как посмотреть), выбирайте самую большую и мощную ракету. Какую? Разбираемся.
“Atlas V” альянса United Launch Alliance (первый запуск 21 августа 2002 года)
В 2011 году ракету запустили с самым тяжелым грузом, который когда-либо приземлялся на Марсе — марсоходом “Curiosity”. В 2020-м таким же образом на Красной планете планируют высадить его «собрата». “Atlas V” – одна из наиболее успешных современных ракет-носителей, доказавший свою надежность 71 удачным запуском.
Максимальная загрузка: 5000 кг
Стоимость запуска: 163 000 000 долларов
«Чанчжэн-5», Китай (первый запуск 3 ноября 2016)
Было время, когда китайцы немного отстали в мировой «космической гонке», но сейчас они быстро догоняют. Их мощнейшая на сегодняшний день ракета отправится на Китайскую космическую станцию вместе с астронавтами к 2020 году. И уже оттуда запустит на Марс свой первый зонд.
Максимальная загрузка: 4600 кг
Стоимость запуска: неизвестно
“Falcon Heavy” от SpaceX (первый запуск запланирован на конец 2017 года)
«Тяжелый сокол» (так дословно переводится название ракеты) дебютирует в этом году. Особенность его в том, что он может поднимать в два раза больше веса, чем любая действующая сегодня ракета. Инженеры SpaceX, как и их китайские конкуренты, планируют запустить масштабное исследование Марса в 2020 году.
Максимальная загрузка: 13 600 кг
Стоимость запуска: 90 000 000 долларов
Space Launch System (SLS) (первый запуск запланирован на 2018 год)
Первая ракета-носитель, которая по своей мощности превзойдет “Saturn V”, готовится стартовать в следующем году. SLS доставит астронавтов на орбиту Луны уже в ноябре 2018 года (миссия Exploration Mission 1), а первый экипаж на Марс прибудет к 2033 году (миссия Exploration Mission 11).
Максимальная загрузка: 40 800 кг
Стоимость запуска: 500 000 000 долларов
Interplanetary Transport System (ITS) SpaceX
Пока что фантастический проект. Это будет самая огромная ракета, какую только видел мир: она сможет за раз доставить на Красную планету 100 человек. Если, конечно, будет построена. Никаких толковых данных по программе ITS пока не существует, разработку её начали в 2012 году.По материалам Популярная Механика
Журнал "Все о Космосе" рекомендует:
aboutspacejornal.net
Интересно: ракета, которая полетит на Марс
На прошлой неделе основатель SpaceX Илон Маск представил на Международном космическом конгрессе в Австралии стратегию развития компании и свое видение будущего космической индустрии в целом.
Маск по-прежнему мечтает о Марсе и готов направить все усилия для колонизации этой планеты — но, помимо этого, он обещает разработать новый вид дешевого транспорта, который сможет преодолевать расстояние от Нью-Йорка до Лондона за полчаса. Издание Meduza рассказало, что пообещал публике Маск.
Главное объявление Илона Маска — это новая ракета под названием BFR, Big Falcon Rocket или Big Fucking Rocket, как пошутил сам основатель SpaceX. BFR станет третьей ракетой SpaceX — в дополнение к уже успешно работающей Falcon 9 и новой Falcon Heavy, которая в космос пока ни разу не летала.
Планируется, что BFR станет основой всех проектов SpaceX по освоению космоса, в том числе полетов к Марсу и на Луну. Она заменит вообще все существующие ракеты и космические корабли компании.
Первая ступень BFR — это разгонный модуль, вторая представляет собой космический корабль с местом для грузов или пассажиров. Туда можно будет поместить 40 кают, в которых поместятся до 100 человек. Именно на такой ракете люди и полетят к Марсу, уверен Илон Маск.
Его новая ракета будет достаточно дорогой в производстве (пока неясно, сколько именно стоит BFR), но быстро окупится за счет многократного и многоцелевого использования. BFR может выводить в космос спутники и летать к Марсу; ракета также может использоваться как стационарная лунная база — но самое главное, что новая ракета будет принципиально новым средством передвижения по Земле.
Маск предлагает использовать BFR как баллистическое транспортное средство, которое сможет за 30 минут долететь из Нью-Йорка в Лондон и за 40 минут — в Шанхай. Путешествие в любую точку Земли займет не более часа, утверждает основатель SpaceX, а билет будет стоить столько же, сколько сейчас обходится полет на обычном самолете в эконом-классе.
Маск не представил никаких технических деталей подобных путешествий и не рассказал, в каком году планирует запустить ракетный транспорт. Не объяснил он и насколько тяжелыми для неподготовленного человека окажутся перегрузки при полете.
Как и прежде, все разработки SpaceX подчинены одной цели — путешествию на Марс. Именно с этой целью и была создана его космическая компания. Маск считает, что с помощью BFR удастся достичь Марса в 2024 году, а первые беспилотные миссии отправить уже в 2022-м.
Для полета к Марсу требуется значительное количество топлива — в четыре раза больше, чем для обычного запуска. Схему такого полета Маск представил еще год назад. По задумке SpaceX, это получится реализовать благодаря дозаправке на орбите: одна ракета выводит космический корабль на орбиту, другая доставляет ему необходимое количество топлива для путешествия к Марсу. Такая же схема будет работать на Марсе, где планируется добывать ракетное топливо — так что BFR сможет вернуться на Землю.
Как и остальные инициативы SpaceX, и идея освоения Марса, и создание межконтинентального ракетного транспорта кажутся малореалистичными, но вполне выполнимыми. Единственное, что наверняка не сбудется из обещаний Илона Маска — это сроки, которые все его компании традиционно срывают из-за перфекционизма их создателя.
источник: meduza
chudo.tech
