Orion – революция или эволюция в космосе?

5 декабря 2014 года состоялся Exploration Flight Test 1 – первый испытательный полет нового американского космического корабля Orion, осуществлявшийся в беспилотном режиме. Событие это вызвало различные резонансы в российском социуме. Сторонники западных ценностей радостно заговорили, что Марс-то теперь наверняка американский (в «Аэлите» красноармеец Гусев говорил, что «если мы первые сюда заявились, то Марс теперь наш, русский…»). Люди здравомыслящие и не одобряющие пустой похвальбы, стали намекать известному местному чиновнику на то, что у янки появился довольно мощный батут. Но большинство просто не поняло, что произошло…

А произошел очередной этап освоения человечеством космоса. Очередной этап развития технологий. Не революция, а эволюция. Идущая строго по тем законам, которые управляют появлением технических новинок. Посмотрим же, что такое корабль Orion, как он связан с предыдущими конструкциями и какими законами природы обусловлена его конструкция. Взглянем на его изображение, на картинке.

«Орион» в сравнении с «Аполлоном».

Деталь сверху – аэродинамический обтекатель, начиная с первого «Востока» он защищает космический аппарат от нагрузок, возникающих при преодолении атмосферы и снижающий аэродинамическое сопротивление ракеты-носителя. Но вместе с пассивными защитными свойствами он включает и активные устройства. В верхней части иглы обтекателя размещены твердотопливные двигатели системы аварийного спасения. Случись что с ракетой-носителем на старте, их тяга оттащит космический корабль в более безопасное место.

На «шаттлах» такой системы не было, и трем членами экипажа «Челленджера», пережившим взрыв бака, помочь ничто не могло. А вот на «Аполлонах» и «Союзах» такая система была – именно она 26 сентября 1983 года спасла экипаж «Союза-Т-10-1», Владимира Титова и Геннадия Стрекалова, уведя корабль от загоревшейся ракеты-носителя. А «семерка», «Союз-У» была уже крайне надежной, «вылизанной» ракетой. Тем более, работающей на высококипящем горючем, керосине. У американского же носителя Delta IV, в варианте Delta IV Heavy забрасывающей Orion на орбиту, двигатели RS-68A жгут жидкий водород уже в первой ступени.

Это позволяет улучшить энергетику ракеты за счет более высокого удельного импульса, но связано с необходимостью решения множества проблем – температура жидкого водорода куда ниже, чем у жидкого кислорода, что влечет за собой необходимость решения массы проблем с теплоизоляцией, материаловедением, не говоря уже о собственно конструкции двигателя. У прошлых тяжелых носителей, созданного штурмбанфюрером фон Брауном Saturn-V и у отечественной «Энергии» первые и нулевые (соответственно) ступени работали на керосине, что упрощало работу стартовых расчетов, которым не было необходимости одновременно заливать криогенное горючее в несколько блоков. Новая же «Дельта Хэви» будет требовать более сложной эксплуатации, которая всегда имеет конечный уровень надежности – поэтому забота о спасении экипажа, которой пренебрегали создатели «челноков» отнюдь не лишня.

Ниже под обтекателем, рядом с человечком в красном скафандре, мы видим командный модуль корабля «Орион». Термин «командный» в русском техническом прижился со времен «Аполлонов» – это не потому, что оттуда командуют, как скажем из КШМки, а потому, что там сидит экипаж, команда, crew. Именно этот модуль совершает полет полностью, от старта до приводнения, что дает возможность называть «Орион» частично многоразовым кораблем.

По форме командный модуль тот же конус, что и у «Аполлона», хоть и заметно больше – это дало возможность американским любителям техники обозвать его «Аполлоном на стероидах». Но в такой форме нет никакого плагиата, а есть одна лишь голая физика. Смоделировать ее очень легко. Возьмите лафитничек, такую традиционную российскую рюмку, наверняка живущую в старом шкафу. Налейте в нее воду и заморозьте, не забыв вставить палочку от мороженного. Потом извлеките, слегка нагрев, отливку и подайте на нее струю воздуха.

Можно – из пылесоса, если терпеливы. Можно – из фена, если спешите… И – понаблюдайте за процессами. Это простейшая модель того, как работает спускаемый аппарат в атмосфере. Именно коническая форма придает ему устойчивость. И она же создает наилучшие условия для работы абляционного покрытия, которым обеспечивается теплозащита командного модуля. Покрытие это отличается от защитных плиток «шаттлов» – те должны были изолировать аппарат от тепла, а абляционное покрытие, испаряясь, уносит тепло с парами. Оно – одноразово, ибо жертвует собой при возвращению в атмосферу. Но – может быть достаточно быстро и надежно (по мнению создателей «Ориона») восстановлено для новых полетов.

Под коническим командным модулем мы видим цилиндрический модуль служебный. Внизу сервисного модуля хорошо видно здоровенное сопло – именные такие габариты нужны для обеспечения высоких характеристик двигателя в пустоте. Ведь именно сервисный модуль обеспечивает «Ориону» возможность орбитальных маневров. А еще –получает с солнечных батарей и хранит в аккумуляторах электроэнергию, снабжает командный модуль водой и кислородом, обеспечивает температурный режим…

На землю служебный модуль не возвращается – перед посадкой происходит расстыковка его с командным модулем. Самое интересное в служебном модуле это то, что он создан не американцами, а европейцами. Это – слегка переделанный Automated Transfer Vehicle, космический грузовик Европейского Космического Агентства (головная машина серии, «Жюль Верн», была запущена в 2008 году). Именно на него американцы заменили первоначальный проект сервисного модуля собственной разработки. Свидетельствует это сразу о нескольких вещах. Прежде всего – современные технологии работают лишь в глобальном масштабе, даже США слишком малы для их «автотрофного» воплощения.

«Орион» со служебным модулем.

Кроме того, тут играет роль такая важная в технике вещь, как унификация, возможность сэкономить на применении уже отлаженной конструкции. Позволяющей повысить гибкость космической системы «Дельта-Орион», например, при решении задач беспилотной транспортировки грузов на орбиту.

Дальше отметим очень важную вещь – компьютерную начинку нового американского космического корабля. Она довольно скромна – используются одноядерные процессоры PowerPC 750FX образца 2002 года, что вызывает бурное веселие американских гиков (NASA’s Orion spacecraft runs on a 12 year-old single-core processor from the iBook G3). Потешаются они зря – точно так же, как зря веселятся наши «рукопожатные», прочитав об отечественных электронных изделиях, выполненных по «большим» допускам.

Дело в том, что в военной и космической электронике принципиально важна надежность. Устойчивость к спецвоздействиям, к температурным воздействиям, перегрузкам и вибрациям… Именно по этим соображениям американские инженеры и выбрали архаичную элементную базу. И – испытали ее в жестоких условиях. Впервые после миссий «Аполлонов» космический корабль – хоть и в беспилотном режиме – прошел через высокоэнергетические зоны поясов Ван-Аллена. И – насколько можно понять, бортовая электроника при этом работала вполне надежно, ТЗЧ тоже не прилетали…

Вот на это-то в первую очередь надо обратить внимание отечественным чиновникам от хайтека и обороны. С каждым днем все меньше и меньше верится, что двадцать первый век обойдется без ядерной войны тех или иных масштабов. А американская казенная электроника – да «космического» исполнения, а не просто «военного» – продемонстрировала очень интересные свойства. И не стоит ли срочно позаботиться чтобы отечественная продукция – в идеале даже «пятой» приемки – оказалась бы не менее «дубовой»?

Вторым интересным обстоятельством полета «Ориона» оказалась высокая скорость его входа в атмосферу, позволившая протестировать системы теплозащиты в максимально жестких условиях. Она не подвела. Возможность финиширования на таких скоростях расширяет семейство доступных траекторий, вплоть до лунных полетов. На орбиту нашего спутника «Орион» способен доставлять четверых астронавтов, на околоземную – шестерых. Мечтать же о марсианских полетах на аппарате с обитаемым объемов в девять кубометров вряд ли более серьезно, чем рассматривать его возможность по советскому, 1960 года, утвержденному ПОСТАНОВЛЕНИЕМ ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 23 июня 1960 года № 715-296, «Плану проектных и экспериментальных работ по созданию тяжелых межпланетных кораблей» (как утверждают – преусмотревшему полет к Марсу на 1971 год). Дело в том, что человечество все еще ограничено той же «химией» о которой сто одиннадцать лет назад писал калужский учитель.

Ну а в завершение скажем, что мы наблюдали характерный пример эволюции космических технологий, движения их «по спирали». Эволюции, управляемой теми же законами, что и технология и экономика в целом. Создали же систему аэрокосмические гиганты, носитель – Boeing, корабль – Lockheed Martin. Только они обладают необходимыми, десятилетиями наработанными технологиями. И оплачивало это NASA – только у мегадержавы есть нужные для этого финансы. Так что ждать каких-то космических прорывов и яблонь на Марсе в обозримое время оснований нет.

**********************************************************************************************************

А.Х. Михаил Ваннах в упор не видет успехов компании SpaceX? Спел оду аэрокосмическим гигантам...