Oleg А. Chagin (olegchagin) wrote,
Oleg А. Chagin
olegchagin

Category:

SpaceX, Blue Origin и ULA: новая космическая гонка

teslarati.

com

Статья опубликована две недели назад, но IMHO интересна именно в сегодняшнем контексте. Сопроводительные фото лучше смотреть в оригинале (ссылка вверху).

В настоящее время мы наблюдаем гонку нового поколения, но на этот раз речь идёт не о том, какая страна первой выйдет на орбиту вокруг Земли, а о том, какая космическая компания первой запустит свой сверхтяжелый носитель второго поколения (SHLV).

SpaceX, United Launch Alliance (ULA), Blue Origin и NASA — все они планируют создать и эксплуатировать собственные SHLV. Все организации глубоко погружены в проектирование и разработку и в большинстве своем находятся на разных этапах сборки и интеграции первых лётных изделий, тем самым давая отличную возможность сравнить в деталях различные подходы непосредственно в работе.

В то время как NASA и ULA разрабатывают "одноразовые" ракеты с твердотопливными ракетными ускорителями, SpaceX и Blue Origin трудятся над многоразовыми системами, которые будут использовать огромные первые ступени со множеством двигателей.

SPACEX: STARSHIP / SUPERHEAVY

В настоящее время единственный в мире производитель и оператор сверхтяжелой РН — это SpaceX. После Falcon Heavy, её ракета следующего поколения, несомненно, самая известная.

Система следующего поколения компании SpaceX состоит из Starship и SuperHeavy — и является самой амбициозной. По словам генерального директора компании Илона Маска, новая ракета будет иметь мощную первую ступень SuperHeavy, с 35 двигателями Raptor, способными создавать при взлете в общей сложности тягу более 70000 кН. Верхняя ступень системы известна как Starship и будет представлять собой многоразовое транспортное средство в вариантах для экипажа и для груза, оснащаясь при этом 6 двигателями Raptor — 3 двигателя с оптимизацией для уровня моря, и ещё 3 двигателя — для вакуума.

В соответствии с обновленным дизайном от сентября 2018 года, Starship и Super Heavy будут иметь общую высоту около 118 метров и сможет запускать минимум 100 метрических тонн ПН на LEO в полностью повторно используемой конфигурации, в которой оба компонента возвращаются на Землю для восстановления и повторного использования. Сам по себе Starship будет иметь высоту не менее 55 метров и будет иметь массивный отсек полезной нагрузки (или же секцию для экипажа) с полезным объемом не менее 1000 кубических метров. Устаревший дизайн 2018 года также содержал почти 90 кубометров негерметичного грузового объёма, что во много раз больше, чем у космического корабля Cargo Dragon.

Хотя генеральный директор Илон Маск заявил, что дизайн посадочных опор и аэродинамических поверхностей управления Starship с тех пор изменился, включая добавление посадочных опор к SuperHeavy, дизайн верхней ступени 2018 года включал в себя два малых носовых "крыла" и три посадочные опоры–"крыла", две из которых имели собственную механизацию.

В настоящее время SpaceX активно строит два орбитальных прототипа Starship на двух отдельных площадках в Cocoa, штат Флорида и Boca–Chica, штат Техас, а также необычный тестовый прототип, более известный как Starhopper. Оснащенный одиночным двигателем Raptor (SN06), Starhopper совсем недавно совершил небольшой "подскок на привязи", после чего полностью свободно успешно взлетел на высоту ~20 метров.

По словам Маска, Starhopper готовится ко второму самостоятельному полёту уже 16 августа, когда ракета достигнет максимальной высоты порядка 200 метров и совершит небольшой перелёт по горизонтали, приземляясь на соседнюю со стартовой посадочную площадку. Маск также планирует представить основную информацию о статусе звездолета во время официального мероприятия, которое должно состояться 24 августа в Бока Чика, штат Техас. Помимо сотен разрозненных фрагментов в форме твитов Маска, это будет первая официальная презентация Starship после того, как в SpaceX совершили радикальный переход от использования в дизайне углеродного волокна к нержавеющей стали.

У SpaceX действительно беспрецедентный подход к производству Starship и SuperHeavy: в настоящее время собирает два полномасштабных прототипа Starship (Mk1 и Mk2) практически "в чистом поле", хотя некоторые спартанские крытые производственные площади возводятся одновременно со Starship'ами на обеих площадках.

BLUE ORIGIN: BE–4 ДЛЯ ВСЕХ

На противоположной соревнующейся стороне Blue Origin и ULA сформировали партнерство в том смысле, что обе компании в конечном итоге будут использовать одни и те же двигатели от Blue Origin для запуска своих собственных ракет–носителей следующего поколения. ULA решила приобрести двигатели BE–4 у Blue Origin для своей ракеты Vulcan Heavy, мотивируя это прежде всего тем, что из–за введённых санкций после 2022 года больше не сможет законно импортировать российские двигатели RD–180, используемые на РН Atlas V.

Однако прежде всего Blue Origin разрабатывает BE–4 в качестве основных двигателей для собственной двухступенчатой ​​сверхтяжелой ракеты, известной как New Glenn. Первая ступень New Glenn будет иметь 7 чрезвычайно мощных кислородно–метановых двигателя с тягой у каждого не менее 2450 кН (всего 17100 кН).

Похоже, что New Glenn будет иметь на 33% меньшую тягу, чем Falcon Heavy от SpaceX (~23000 кН) на взлёте, однако, вероятно, сможет соперничать с Falcon Heavy на более высоких орбитах в многоразовой конфигурации. Преимущество New Glenn состоит в большей эффективности системы с единой первой ступенью и водородными двигателями BE–3U для верхней ступени. По словам Blue Origin, New Glenn сможет выводить 45 тонн на LEO и 13 тонн на GTO при полном восстановлении первой ступени — по сравнению с 8–10 тоннами на GTO у Falcon Heavy.

New Glenn будет иметь высоту около 95 метров и самый большой эксплуатируемый обтекатель полезной нагрузки, имеющий не менее 7 метров в диаметре. Ракета–носитель New Glenn будет следовать по стопам своего предшественника New Shepard от Blue Origin — и использовать рули для маневрирования в атмосфере, а также два зафиксированных мини–крыла во время спуска. New Glenn также будет иметь шесть убирающихся посадочных опор и приземляться на модифицированной морской платформе, подобно семейству ракет Falcon компании SpaceX.

В то время как Blue Origin практически ни слова не публикует о прогрессе в производстве РН New Glenn с момента анонса в сентябре 2016 года, компания каждые несколько месяцев предоставляет небольшие обновления о состоянии своего двигателя BE–4, включая фотографию с испытаний полнофункционального двигателя, прошедшего 2 августа 2019 года на заводе Blue's Van Horn, штат Техас.

ULA: VULCAN HEAVY

Ракета следующего поколения Vulcan Heavy компании ULA будет использовать два двигателя BE–4, но будет "расходуемой" в течение не менее чем 4–6 лет с даты номинального дебюта в 2021 году. ULA будет и впредь полагаться на использование твердотопливных ускорителей (SRB) в количестве от 2 до 6 штук, добавляя максимум ~12000 кН своей тяги к паре BE–4, производящих около 4800 кН тяги.

В своей самой большой конфигурации РН Vulcan Heavy будет иметь высоту 69,2 м (чуть меньше, чем Falcon 9) и сможет запускать до 15 тонн на GTO и 30,3 тонн на LEO.

Генеральный директор ULA Тори Бруно недавно сообщил в Twitter о прогрессе в разработке Vulcan, указав, что тестовая первая ступень Vulcan был недавно завершена на заводе компании Decatur, штат Алабама. Это структурное испытательное изделие (STA) никогда не будет летать, но тем не менее является значимой вехой в процессе разработки РН следующего поколения компании ULA.

Фотографии дают отличное представление о масштабе, поскольку STA для Vulcan сфотографирован рядом с первой ступенью РН Atlas V компании (диаметр 5.4 метра против 3.8 метра).

В конечном счете, эта космическая гонка, как мы надеемся, принесет пользу космической отрасли в целом, особенно в том, что касается внедрения New Glenn — которая, как мы надеемся, составит многоразовым ракетам Falcon 9 и Heavy хотя бы некоторую конкуренцию. Vulcan от ULA стремится к своему дебюту в первой половине 2021 года, а за ним последует New Glenn в конце 2021 или в 2022 году.

Falcon Heavy компании SpaceX уже работает и только что завершил третий запуск — в июне 2019 года, имея в багаже ещё несколько подписанных контрактов на запуск с конца 2020 года. Текущий прогресс системы Starship/SuperHeavy в настоящий момент непонятен, но генеральный директор Илон Маск считает, что первая попытка орбитального запуска может произойти уже в начале 2020 года. Тем временем НАСА очень медленно движется к запуску своей ракеты Space Launch System (SLS), который может задержаться до 2022 года.

Если повезёт, начало 2020–х годов будет ознаменовано эксплуатационным дебютом двух, трёх, четырёх или даже более ракет, что окажет беспрецедентное влияние на цены в индустрии запусков. А пока мы все ждём...

Subscribe
Comments for this post were disabled by the author