О лидерстве США в космосе

После успешного запуска космо-корабля Маска Дракон внезапно по всем СМИ и соцсетям разнеслось, что Роскосмос теперь умер, что Россия навсегда отстала от штатов, что полимеры опять тово..

Что же случилось на самом деле.

Существует МКС, на которую как-то надо добираться, и особенно возвращаться обратно. Для этого нужна пилотируемая космонавтика, которая существовала только у двух стран: Союза, а затем РФ, и Штатов. Больше никого. Даже европейские страны не обладают пилотируемой программой.

До 2011 года у штатов были полеты на КК шаттлах, которых всего было построено 5, многоразовых кораблях. У РФ используется до сих пор КК Союз, одноразовый.

В чем большая разница. Многоразовость подразумевает послеполетное обслуживание: пересборку, исследование всех деталей на предмет дефектов, замена дефектных, исследование остаточного ресурса всех элементов конструкции, и подготовку из получившегося набора элементов "того же самого" корабля. Этакий вечный ремонт бэушного корабля.

Одноразовость всего этого не подразумевает. Один раз сделали, один раз использовали. При этом конструктивно достигается оптимальный уровень себестоимости и отрабатывается высочайший уровень надежности.

По факту выяснилось, что американская программа шаттлов вместо удешевления себестоимости эксплуатации -- многократно удорожилась, достигнув непредставимой дороговизны. Сравнивать с русскими Союзами просто невозможно.

Но главное даже не в этом. Если штаты печатают деньги, то они могут напечатать сколько угодно, и позволить себе такую роскошь. Главное в техническом совершенстве и в надежности. В пилотируемой космонавтике главное это безопасность экипажа. Стоимость жизни бесценна, но стоимость подготовки каждого космонавта это крайне дорого. Потеря любого механизма в сравнении просто мелочи. Поэтому для пилотируемой и автоматической космонавтики совсем разные требования.

Один из главных элементов это Система Автоматического Спасения (САС), которая при возникновении проблем с ракетой-носителем мгновенно уводит корабль от ракеты и позволяет вернуть экипаж на землю. У Союза САС есть, и два раза это спасало жизни экипажа. У шаттла САС отсутствует как факт. Экипаж фактически смертники на бочке с порохом. С учетом технического несовершенства проекта, это всегда игра со смертью. Астронавты впоследствии делились, что ожидание проблем было 1 к 9. В то время как Союз абсолютно надежен и безопасен.

Штатов не смутили две аварии с потерей шаттла и гибелью всего экипажа. Оставшиеся 3 челнока еще эксплуатировали до 2011. Но потом за исчерпанием их ресурса программу закрыли, оставшись без средств доставки на МКС. И Роскосмос был вынужден доставлять международные экипажи на Союзах почти 10 лет. Впрочем и продолжает. Контракты с НАСА продолжаются, несмотря на "победу Маска".

Были несколько программ по созданию пилотируемого корабля для НАСА. Пока единственный чего-то добился, это Маск со своим Драконом. Один раз слетал на МКС как грузовик, и вот один раз доставил экипаж, спусков пока не было. А его конкурент Боинг пока не смог ни разу запустить свой Старлайнер, все чудили по своему, то САС, то парашюты, то часы забыли дома и промахнулись в ориентировании.

Так что же такое создал Маск. Многоразовый корабль, с САС, 4-х местный, весь супер-технологичный и с тремя синими ЖК-экранами перед лежащими в супер-костюмчиках астронавтами. Полный айфон! Посадка на сушу при помощи двигателей, наподобие возвращаемой первой ступени Фалькона.

В реальности случился "хипстерский дизайн", как его назвал Конаныхин. Они совместили САС и посадочную двигательную систему. Это один набор двигателей по бокам корпуса. Другого места не нашлось: сверху крышка над стыковочным шлюзом, а снизу термозащита для посадки.
При этом баки с топливом, окислителем и вытесняющим газом -- внизу, а двигатели наверху.

Что это дает в смысле САС? При аварии САС должна сработать за доли секунды. И в случае твердотопливной САС над кораблем, как это делается у Союза, оно работает. А в случае ЖИДКОСТНОЙ САС у Дракона случается доставка топлива снизу вверх из баков к двигателям, под таким давлением, чтобы успеть. И получается гидроудар и взрыв корабля. Для безопасного запуска двигателей надо понизить давление и увеличить время запуска до 4 секунд.

Что это означает при аварии ракеты на старте? Гарантия гибели корабля и экипажа.

Они взорвали несколько Драконов, прежде чем разобрались, что надо успокоиться и не трогать САС. Провели одну презентацию с запуском САС ПОСЛЕ планового отделения от ракеты. Сняли картинку и объявили, что испытание успешное. ОДНО. И то постановочное.

У Дракона нету САС. Экипаж опять смертники.

Что же касается посадки на струе. Это означает, что возврат через плотные слои атмосферы будет с кучей ядовитого гептила в баке, плюс окислитель, и всё это вплотную к термозащите, раскаляющейся до тысяч градусов. Бочка с порохом в сравнении просто идеал безопасности.

Поэтому НАСА для пилотируемых миссий запретило посадку на струе, и Дракон теперь будет садиться на парашютах в море. После контакта с соленой водой о многоразовости речи не идет.

НАСА так и объявило, что для пилотируемых миссий ни какой многоразовости, ни Дракона, ни Фалькона. Только новые.

Отдельно отметим, что двигательная установка с баками топлива, окислителя -- осталась на месте. Ее придется таскать чистым балластом на орбиту и обратно.


В сравнении, Союз садится на парашютах на сушу, с автоматической системой мягкой посадки.
У Союза возвращаемый модуль и бытовой, с наличием туалета. У Дракона один модуль, без туалета. При внешне бОльшем виде у Дракона меньше внутренний объем.

Заказчик проекта -- НАСА. Маск -- исполнитель. Было заказано: доставка экипажа на МКС. Маск создал чудовищно нетехнологичную конструкцию, которая не исполняет вложенных в нее функций. Вся шумиха исключительно ради пиара не работающих технологий.

Так где же тут ЛИДЕРСТВО?

* * *

Исторически сложилось, что в русской школе космонавтики разделили разработку КК для пилотируемых миссий и грузовики. На настоящий момент эксплуатируются Союз для пилотируемых миссий, включая доставку экипажей на МКС, и грузовик Прогресс. Каждый из них оптимален для своей задачи, каждый прошел свой эволюционный путь. Поэтому Роскосмос выполняет доставку на МКС раздельно, люди на Союзе, грузы на Прогрессе. Для военных миссий существуют свои отдельные соответствующие аппараты.

В американской школе всегда шаттлы выполняли совмещенную роль, и люди, и грузы. Такое совмещение ролей можно для наглядности сравнить с поездками в магазин на Камазе. Крайне ресурсоемко и совершенно не оптимально. При этом уровень безопасности от грузовика, без САС.

Запущенный нонче к МКС Дракон опять демонстрирует приверженность к этой школе: прилетели два астронавта и привезли с собой 4 ящика с грузами. При этом опять уровень безопасности от грузовика, без САС.

Хотя у НАСА уже есть работающий с 2013 года грузовик Сигнус, который уже 10 раз доставлял грузы на МКС и вывозил оттуда мусор и отходы для сжигания в атмосфере.

Фактически НАСА заказывало Маску сделать корабль для экипажа, а он опять сделал грузовик с возможностью доставки людей. Задание-то выполнено, но НАСА теперь понимает, что надо ждать, пока у Боинга что-то получится. И продолжает контракты с Роскосмосом для использования Союзов.


У креативного класса одна из претензий в том, что американцы сделали кучу новых кораблей, красивых и модных, а Роскосмос умирает, потому что летает на древнем как бивень мамонта союзе. Но если Союз такой удачный, что успешно и надежно выполняет все поручаемые задачи, то какой смысл его выбрасывать, и делать новый, если задачи вот они, и очевидно решение!

Союз сохраняется только концептуально, как схема конструкции, которую никто в мире пока не смог повторить: модульная конструкция, раздельные бытовой отсек, возвращаемый аппарат (оба обитаемые), приборно-агрегатный отсек. Оптимальное соотношение функций, оптимальное выполнение задач, возвращается только один аппарат, с оптимальным выполнением всех его режимов и нагрузками на составляющие механизмы и устройства, например в никакой другой конфигурации невозможно реализовать автоматическую мягкую посадку на суше при спуске на парашютах. Впрочем, ровно так же, как и десантирование бронетехники с самолета на сушу -- никто в мире не смог реализовать, кроме СССР, тот же принцип.

Что же касается начинки, то системы управления и аппаратура менялись и обновлялись несколько поколений, в зависимости от уровня развития технологий и актуальных задач. Сейчас летает 6-е поколение Союз-МС, со вполне современной цифровой начинкой.

Это вполне современный корабль, и для низкоорбитальных задач другой не нужен. Именно Союз используется в качестве спасательного корабля, который пристыкован на МКС на экстренный случай. Американка дрелью сверлила дырку именно в расчете на спасательную миссию на том Союзе.

Кроме того, степень автономности Союза, в котором есть туалет, вне любой конкуренции. Ведь его разрабатывали для полета на Луну. В то время как новые американские корабли всего лишь такси до МКС, и больше ничего с ними нельзя сделать.


Но Роскосмос разрабатывает другой корабль, для задач на высоких орбитах, что означает выход за пределы земной магнитосферы, где уже нет защиты от космического излучения. А это значит совершенно другой подход к уровню защиты, устройства корабля. И задача возвращения на Землю уже не с 1-й космической скоростью, а со 2-й космической. Что в сумме подразумевает лунные миссии. Разумеется, это всё требует огромных ресурсов, в том числе и времени. Тут недостаточно надеть модельные резиновые сапоги и повесить три синих телевизора на стену.

Полагаю, что вопросы лидерства тут очевидны. Американцы лишь пытаются ДОГНАТЬ то, что работает уже 63 года. И вот наконец у них ЧТО-ТО получилось, но через такое место, что НАСА прекрасно понимает временность этого решения. А другие даже не пытаются.


Это что касается именно кораблей. А про космические станции -- очевидный лидер всегда был СССР и затем Россия, от создания первых станций и всю подряд дорогу, накопив столько компетенций, знаний и умений, что двадцать лет РФ строила МКС при финансировании штатов, и учила американцев и прочих технологиям, знаниям. Ну вот теперь считается, то американцы догнали учителей, и тоже что-то умеют. Однако, у них нет проектов развития этой темы, просто нет. А Роскосмос разрабатывает уже следующую орбитальную станцию, которая должна заменить МКС после исчерпания ее технических ресурсов, лет через 10. Уже есть кроме узлового модуля -- энергетический, для задач заправки космических кораблей и спутников, что позволит радикально изменить уровень орбитальных задач и сроков жизни и работы спутников и кораблей. Вот таким образом "страна-бензоколонка" расширяет свой горизонт. 

* * *

Немножко о двигателях. Ракета Антарес с Сигнусом летает на советских НК-33, адаптированных под их системы, а затем на российских РД-181. Ракета Атлас-5 для Сигнуса и Старлайнера летает на советских РД-180, производимых в России. Лучшие в мире двигатели, с лучшими характеристиками.

Маск изобрел свой двигатель Мерлин, и его ракета Фалькон-9 летает на 9 таких. Он гораздо слабее и менее эффективен, менее надежен, поэтому 9-кратное резервирование, и часто не все двигатели срабатывают. Зато реализовано возвращение первой ступени, что ухудшает общую арифметику, но позволяет "реализовать" "многоразовость".

Тут чуть подробней. Что такое многоразовость Фалькона 9. Возвращается первая ступень, почти две трети стоимости всей ракеты. В ней практически вся ценность в двигателях. И тут очень ловкое лукавство -- ступень пересобирают с дефектовкой и заменой дефектных частей.

А ЧТО происходит с ЖРД на паре керосин-кислород? Вся конструкция загаживается продуктами сгорания, и ее надо отмывать. Ходит мнение, что малая мощность Мерлинов позволяет сохранить остаточную конструктивную прочность, и есть смысл пересобирать и отмывать бэушные двигуны.

В русских ракетах двигатели на этой топливной паре гораздо мощнее и эффективнее, и никому в голову не приходит заниматься практической реализацией многоразовости в ущерб эффективности.

Конкурент Маска -- Боинг -- занимается выводом своего Старлайнера на атласе 5, который летает на русских двигунах РД-180, и не собирается заниматься ерундой с многоразовостью ракеты.

Есть миф лидерство амеров про двигатель на метане, которым занимается Безос, но его BE-4 сильно уступает по ТТХ русскому РД-180, и конгресс не очень стремится одобрять ухудшение.

Но если присмотреться, то прототип метанового двигателя пиндосы купили в РФ в 90-е. И сейчас у Роскосмоса есть программа, без особого шума, для доведения этого двигателя до ума, без потери качеств. Но использование метана кроме удобства упаковки баков с окислителем в одном конструктиве, что упрощает конструкцию, еще и гораздо чище в плане загаживания двигуна продуктами сгорания, что вполне может позволить сделать реальную многоразовость, а не цирк с подменой, как у Маска.


И вот НАСА официально заявило, что в пилотируемых пусках никакой нафиг многоразовости.

Ни Дракоша, ни Сокол-9. Баловаться со спичками -- только в песочнице.

НАСА это ЗАКАЗЧИК разработки. А Маск -- ИСПОЛНИТЕЛЬ, с цирковой акробатикой под куполом.

Комментарий автора: 

Разумеется, всё это уже набило оскомину, и много раз было проговорено и переговорено, но частями и в разных местах. Это просто попытка сделать краткую выжимку для самых маленьких, чтобы выслать ссылочку в несколько собеседников для ознакомиться.