SpaceX — на острие копья, по лезвию ножа
Судя по количеству просмотров и комментариев к опубликованной 8 сентября этого года статье «Успешный полёт Starship-Super Heavy: новая реальность, которая изменит всё», интерес к развитию космической отрасли у нас в стране по-прежнему сохраняется на достаточно высоком уровне.
Однако верно и то, что до сих пор существуют полярные мнения на развитие этого направления, в частности, в ответ на указанную статью Дмитрием Верхотуровым были опубликованы статьи Открывает ли нам космические дали суборбитальный прыжок Starship-Super Heavy? и Сколько стоит полететь на Falcon 9, в которых выбранное компанией SpaceX направление развития и достигнутые ими успехи ставятся под сомнение, а перспективы кажутся надуманными.
Что ж, давайте ещё раз вернёмся к этой теме, поскольку моё мнение на этот счёт однозначное – кто будет владеть космосом, тот будет владеть миром, а это значит, что стать аутсайдером в этой гонке мы просто не имеем права.
Через тернии к звёздам
Практически вся история создания многоразовых ракет-носителей (РН) компанией SpaceX – это озвучиваемый скептиками перечень причин, по которым им не удастся то или иное достижение, и точка «вы здесь», когда очередная вершина вновь была взята.
Конечно, сейчас накал страстей несколько стих, всё-таки отрицать очевидное становится всё сложнее, но что творилось в самом начале...
Помнится, лет 15 тому назад мне попалась статья некоего «эксперта с опытом работы в космической сфере», который заявлял, что ничего у Илона Маска с ракетой Falcon не получится: не то соотношение габаритов ступеней, корпус слишком тонкий — переломится при посадке, и так далее, и тому подобное. К сожалению, тогда эту статью не сохранил, а теперь не получается её найти — скорее всего, «эксперт» её попросту удалил.
Falcon-9 – многие вообще не верили, что эта ракета будет летать, а тем более, что станет частично многоразовой
Сколько их было, таких «экспертов» — и американскую пилотируемую космонавтику хоронили, да и вообще всю их космическую отрасль, дескать, что они будут делать без наших ракетных двигателей РД-180 — особенно «турбопатриотам» зашла издевка насчёт батута.
А ещё очень широко было распространено два мнения: первое, что Илон Маск всё украл, наследие Советского Союза у России, дескать, именно за этим он сюда и приезжал, и второе, что бизнес компании SpaceX не был бы успешным без господдержки США.
Да, Илон Маск действительно приезжал в Россию на проведение неких переговоров, но были ли они успешными? Судя по всему, нет, в противном случае об этом вещали бы все официальные российские СМИ, но они молчат, потому что по факту «предъявить» попросту нечего, даже для внутреннего рынка.
Если же в конструкциях ракет компании SpaceX и прослеживаются какие-то технические решения, схожие с реализованными в СССР, то это вполне логично, ведь это нормально — изучать ранее накопленный опыт и выбирать из него лучшее, никто не предъявляет претензий какому-нибудь стартапу по производству велосипедов за то, что он не сделал свой байк с треугольными колёсами, да и сам Илон Маск не отрицает, что внимательно изучал успехи советской / российской космонавтики и относится к нашим достижениям с большим уважением.
Как знать, возможно, что инженеры компании SpaceX черпали вдохновение, изучая советский опыт лунной ракеты Н-1
Кстати, у SpaceX свои ракетные двигатели, как на «рабочей лошадке» РН Falcon-9, так и на разрабатываемой системе Starship-Super Heavy, причём на последней они тоже достаточно революционные – закрытого цикла с полной газификацией компонентов топлива, на топливной паре «метан + кислород», причём топливо используется переохлаждённое для увеличения его плотности.
Из статьи Дмитрия Верхотурова:
...Дальше — интереснее. Тяга нашей «керосинки» РД-191 — 196 тс. Четырех таких хватает, чтобы обеспечить вывод 24 тонн на низкую околоземную орбиту. Про Raptor сначала говорилось в 2014 году, что у него будет тяга от 705 до 840 тс, потом в 2015 году Маск снизил планку до 230 тс, в 2019 году нам заявили, что достигнута тяга в 172 тс. Теперь вроде как у него три варианта двигателя с тягой от 185 до 280 тс. Вроде бы помощнее нашего.
Но теперь нам говорят, что у них есть ракета-носитель с суммарной тягой 1400 тс (при 32 двигателях это дает всего 42 тс на двигатель), а по другим данным даже 7680 тс, которая с нагрузкой всего 16 тонн (в 10 раз меньше обещанного!!) в «историческом» запуске делает только суборбитальный прыжок. На чем они там вообще летают?!
Не стану сейчас делать расчеты тяги для такого прыжка, но реальная тяга изделий Маска не менее чем на порядок меньше заявленных характеристик...
Но теперь нам говорят, что у них есть ракета-носитель с суммарной тягой 1400 тс (при 32 двигателях это дает всего 42 тс на двигатель), а по другим данным даже 7680 тс, которая с нагрузкой всего 16 тонн (в 10 раз меньше обещанного!!) в «историческом» запуске делает только суборбитальный прыжок. На чем они там вообще летают?!
Не стану сейчас делать расчеты тяги для такого прыжка, но реальная тяга изделий Маска не менее чем на порядок меньше заявленных характеристик...
Возможно, потому, что двигатели используют не на максимальную мощность, как раз для того, чтобы повысить их ресурс? Двигатель какого автомобиля прослужит дольше: того, на котором ездили на дачу на скорости 60 км/ч, или того, на котором «стритрейсили», не выходя из красной зоны тахометра?
Да и вообще, куда должна была полететь эта ракета в ходе испытательного полёта — сразу на Марс? Самолёты вообще на испытаниях просто по аэродромам катаются, но никто же не утверждает, что это от недостатка мощности их двигателей...
Ни одного внятного материала с обоснованной критикой РД Raptor мне найти не удалось
Что касается государственной поддержки – а без неё можно вообще реализовать проекты такого масштаба? Да и что это за государственная поддержка? Прямые безвозвратные субсидии? Льготные кредиты? Или же просто заказы на вывод полезной нагрузки (ПН) на орбиту?
Что-то мне подсказывает, что в основном это последнее, и в этом нет ничего необычного, как будто другие подрядчики не получают заказы и субсидии от правительства США. Скорее верно обратное, что в условиях меньшей стоимости вывода ПН на орбиту власти США не отдают все заказы SpaceX, а диверсифицируют запуски, поддерживая разные компании, впрочем, ниже мы к этому вопросу ещё вернёмся.
По лезвию ножа
В упомянутой выше статье Дмитрия Верхотурова определена примерная стоимость вывода полезной нагрузки (ПН) на орбиту в размере 3991 доллара и 42 центов США.
Вопрос в том, как эта стоимость оценивается – дескать, ничего особенного, ведь всё равно реальная-то стоимость у SpaceX ненамного ниже рыночной, вот капиталисты проклятые!
Для понимания ценовой политики SpaceX необходимо учитывать ряд ключевых факторов.
Первый фактор — это то, что стоимость товара / услуги всегда формируют как минимум два показателя — она должна быть выше себестоимости, но ниже стоимости аналогичной продукции / услуги у конкурентов. Исключением может быть ситуация, когда кто-то готов реализовывать продукцию по стоимости ниже рыночной, готов терпеть убыток ради того, чтобы передавить всех конкурентов и захватить рынок.
Кстати, клиенту не так уж и важно, б/у ракета-носитель или не б/у, это больше должно волновать страховые компании, а с ними у SpaceX проблем нет, значит, оценивают они их надёжность как вполне достаточную.
Так почему бы Илону Маску не монополизировать рынок?
Да потому что госструктурам США это не понравится. Антимонопольное законодательство в США работает достаточно эффективно – кто-нибудь помнит, как Intel заставили поделиться своими наработками по процессорам на архитектуре x86 с AMD? А ведь эта архитектура была собственностью именно Intel, зачем им с кем-то делиться? Заставили...
В США хорошо понимают, что монополия до добра не доводит, и не обманываются наличием внешней конкуренции, нам бы то же следовало об этом помнить
Так что компания SpaceX фактически ходит по лезвию ножа, ведь при желании у них имеются вполне реальные шансы стать монополистом как минимум в двух сферах – в выводе ПН на орбиту и в предоставлении услуг высокоскоростной спутниковой связи.
Антимонопольная служба США такого не потерпит и вполне может разделить монополиста на несколько компаний, а это, в свою очередь, может уничтожить оба направления, поскольку они друг друга взаимно дополняют – без низкой стоимости вывода ПН на орбиту не будет десятков тысяч спутников связи, а без необходимости вывода на орбиту десятков тысяч спутников связи не будет загрузки у многоразовых РН, по крайней мере вначале.
Даже если бы Илон Маск и мог снизить цену почти до себестоимости запуска, то зачем ему это делать? Какой кретин так поступит, откажется от значительной части прибыли? Такие альтруисты в бизнесе не выживают... Не лучше ли вложить сверхприбыли в перспективные проекты для того, чтобы ещё сильнее вырваться вперёд?
И SpaceX, судя по всему, вкладывает, иначе на какие «шиши» они смогли бы строить такое количество прототипов сверхтяжёлых ракет системы Starship-Super Heavy, да ещё не переживать по поводу того, что они бьются на испытаниях, получая с кучи датчиков огромное количество информации, позволяющей быстро оптимизировать конструкцию, в то время как другие потратили бы десятилетия, отрабатывая компоненты системы на наземных стендах.
Возможно, самый дорогой фейерверк в истории...
Кстати, а сколько сверхтяжелых РН было запущено за период разработки системы Starship-Super Heavy другими компаниями или даже целыми странами?
На острие копья
Реализованные компанией SpaceX производственные мощности по конвейерному изготовлению высокотехнологичных спутников связи и ракет-носителей сами по себе поражают воображение – ничего подобного ни у кого пока просто нет, но именно по этому пути уже идёт Китай, который собирается производить ракеты-носители и космические аппараты «как автомобили».
Из статьи Дмитрия Верхотурова:
...Вот теперь пусть адепты Илона Маска и пояснят, зачем нужны эти паузы в запусках, да еще неравномерные по протяженности, и что в это время со ступенью делают. Разумеется, что-то делают, не любуются же на нее месяцами.
Единственное объяснение таким паузам в запусках возвращаемых ступеней — разборка. Ступень разбирают и собирают снова. Завод-изготовитель, к примеру, получив вернувшийся двигатель, довольно быстро его перебирает, заменяя неудовлетворительные части новыми. Разница в сроках оборота разных ступеней связана с изготовлением запчастей. Некоторая часть узлов и агрегатов, несомненно, заменяется на новые после каждого же запуска...
Единственное объяснение таким паузам в запусках возвращаемых ступеней — разборка. Ступень разбирают и собирают снова. Завод-изготовитель, к примеру, получив вернувшийся двигатель, довольно быстро его перебирает, заменяя неудовлетворительные части новыми. Разница в сроках оборота разных ступеней связана с изготовлением запчастей. Некоторая часть узлов и агрегатов, несомненно, заменяется на новые после каждого же запуска...
И что в этом такого? Вы представляете разницу в сложности, стоимости и сроках между сборкой и разборкой какого-либо сложного изделия, пусть и с диагностикой, и с частичной заменой, по сравнению с полным изготовлением всех узлов и агрегатов?
Да и вообще вся инфраструктура SpaceX по запуску и приёму ракет внушает, включая собственный космодром. Напомнить, как строили наш «Восточный»? А у них всё просто: «Эй, а не построить ли нам ещё один космодром?» Такое ощущение, что их не поддерживают, а скорее сдерживают, в первую очередь с помощью экологических организаций с их запредельными требованиями.
А ещё у SpaceX есть специальные суда, башни «Мехадзила», инфраструктура заправки переохлаждённым топливом и окислителем и многое, многое другое...
Если раньше сомнения вызывал тонкий и ломкий корпус ракет Falcon, то теперь прицепились к «метёлке» ракетных двигателей системы Starship-Super Heavy, дескать, почему нельзя было сделать три-четыре «больших и мощных» ракетных двигателя?
Существует такая штука, как закон квадрата-куба, не позволяющий осуществлять прямое масштабирование каких-либо объектов без потери их свойств. Нельзя увеличить человека в три раза, точнее, условно можно, но он тут же сломается пополам, не может существовать гигантских насекомых в наших физических условиях (соотношение температуры, атмосферного давления, влажности, гравитации и т. д.), нельзя взять реактивный двигатель от истребителя, пропорционально его увеличить и засунуть в бомбардировщик.
А как же ракетные двигатели лунной ракеты «Сатурн-5»?
Далеко не факт, что ракетные двигатели таких габаритов и такой мощности можно сделать многоразовыми и обеспечить эффективное дросселирование их тяги, что, безусловно, необходимо для многоразового применения. А может, что и возможно, но значительно сложнее, так что к этому инженеры SpaceX придут постепенно, модернизируя РД Raptor, повышая их мощность и оптимизируя конструкцию.
Ну а что касается надёжности «метёлки» ракетных двигателей, то здесь вопрос скорее лежит в технологиях производства и контроле качества, так что посмотрим на статистику аварийности Starship-Super Heavy – происходит-то всё практически на наших глазах, взрыв сверхтяжёлой РН скрыть сложно.
Сравнение РН Н-1 с 30-ю двигателями НК-33 и РН Super Heavy с 33 двигателями Raptor. Источник Space Room | Космос
Что касается применения парашютной системы для частично многоразовых ракет, то кто-то реально считает, что после приземления парашютным способом двигатели не придётся тестировать и перебирать? Особенно учитывая то, что ветер – это штука непредсказуемая, и приземляющиеся ракетные двигатели могут влететь в какую-нибудь конструкцию, а не плавно приземлиться на ракетной тяге – попробуйте сами прыгнуть с парашютом, оцените силу удара лично.
Особенно это относится к «махине» двигателей для «сверхтяжа». Парашютные системы применяют, но лишь для сверхлёгких ракет, да и там стараются поймать их вертолётом в воздухе, чтобы минимизировать ущерб при падении-приземлении.
Выводы
Отрицание реальности, отрицание той революции, которую уже совершает компания SpaceX, и которую может произвести, и, скорее всего, произведёт система Starship-Super Heavy, приведёт к тому, что мы не интенсифицируем усилия в этом направлении.
В Китае вот чётко осознают потенциал полностью многоразовых ракет-носителей и вкладывают огромные средства, прикладывают значительные усилия для развития этого направления. Для этого применяется стратегия First Assembly Pull, которая направлена на массовое производство компонентов спутников и ракет с более низкой себестоимостью при сохранении высоких стандартов качества, используются схемы снабжения, аналогичные используемым при производстве автомобилей.
А нам зачем суетиться, если и так всё хорошо? Правда, рынок космических запусков потеряли, но это не из-за того, что у нас стоимость вывода ПН на орбиту выше, чем у конкурентов, а из-за санкций. А раз всё хорошо, то и делать ничего не надо – идём своим путём, как шли, главное ракету правильно покрасить, как-нибудь скрепно, духовно, под гжель или под хохлому, а то Мизулина лететь не разрешит...
Информация