В кораблях Маска нашли российские детали

0
Как устроен американский пилотируемый Crew Dragon, впервые полетевший к МКС
Ракета Falcon 9 с пилотируемым космическим кораблем Crew Dragon стартовала 30 мая в 22:22 с 39-го стартового комплекса Космического центра имени Джона Фицджеральда Кеннеди во Флориде (США). Пуск к станции стал вторым для Crew Dragon и первым, проходящим с экипажем на борту. 31 мая корабль успешно пристыковался к МКС.
thealphacentauri.net
Продолжаются споры о том, насколько технологически новым является запущенный к МКС космический корабль Crew Dragon. Илон Маск произвел ряд ярких, но по сути чисто внешних эффектов (как его новые скафандры, например). Однако некоторые технические решения Crew Dragon являются рискованными.
Больше «Союза», но к Луне не полетит
Начнем с простого: Crew Dragon действительно значительно больше и тяжелее своего основного конкурента – российского космического корабля «Союз». Объясняется это просто: изначальный проект «Союза» проектировался в условиях очень жестких ограничений по габаритам и весу – «в девичестве» первый «Союз» был орбитальным кораблем советской лунной программы и носил название 7К-ЛОК. Параметры 7К-ЛОК задавались возможностями и диаметром головной части советской лунной ракеты Н-1: масса корабля 9,85 тонны, а основной диаметр – 2,2 метра. Впоследствии «Союз» переделали для экспериментов, а после закрытия лунной программы – и для постоянной эксплуатации на околоземной орбите. Из-за этого «Союз» пришлось еще больше ужать по стартовому весу, до 6,6 тонны, так как выводить на орбиту Земли его пришлось одноименной ракетой, которая имела очень жесткие ограничения по полезной нагрузке.
Первый запуск орбитального «Союза» в беспилотном варианте осуществили еще в 1966 году, более полувека тому назад. С тех пор за счет улучшения возможностей ракеты-носителя «Союз» вес новых модификаций «Союза» довели до 7,2 тонны. А вот с габаритными размерами что-то сделать оказалось гораздо сложнее – и они остались такими же, как у первых «Союзов». Из-за ограничений веса и габаритов «Союза» его конфигурацию несколько раз меняли от трехместной к двухместной – и наоборот, но и сегодня при наборе в отряд космонавтов присутствуют антропометрические ограничения (хотя и менее строгие, чем в 1960-1990-х годах). Сегодня в космосе летает уже шестое поколение «Союзов», имеющее название «Союз-МС», а экипаж корабля составляют три человека.
А вот диаметр Crew Dragon составляет 3,66 метра при стартовом весе 12 тонн. Изначально под полеты к Луне планировали и Crew Dragon, но впоследствии в SpaceX отказались от этой идеи, ограничив применение своего корабля околоземной орбитой.
Всё дело в том, что старты к Луне – совсем недешевое начинание, один запуск тяжелой ракеты SLS, которую хотят использовать для вывода нового американского лунного корабля «Орион» к нашему естественному спутнику, будет стоить около 1,3 млрд. долларов. Второй причиной такого изменения планов SpaceX стала масса сложностей, с которыми сталкивается любой лунный корабль. Полет к Луне задает массу требований по автономности и надежности, а возвращение на Землю со второй космической скоростью резко поднимает требования к теплозащите при входе в атмосферу нашей планеты. Так что часто встречающееся утверждение о том, что Crew Dragon может летать к Луне и будет использован как корабль снабжения для новой американской окололунной станции, не соответствует действительности. Его удел – полеты в пределах околоземной орбиты, с миссиями снабжения МКС. Для запусков Crew Dragon будут использовать ракету Falcon 9, которая является частично многоразовой и применяет возвращаемые первые ступени.
Герметичная капсула Crew Dragon может вмещать до семи человек (но в полётах для NASA будет летать максимум четыре). Внутри капсулы всё выглядит довольно минималистично, а приборная панель с кучей кнопок и тумблеров заменена сенсорными дисплеями.
Впервые за 9 лет
Отметим, что полет Crew Dragon с двумя астронавтами на борту – первый запуск американского пилотируемого корабля за почти десять лет. Последний Спейс-шаттл коснулся земной поверхности 21 июля 2011 года. Продлившаяся пару недель миссия STS-135 ознаменовала завершение эпохи многоразового космического челнока. Соединённые штаты остались без собственных средств выведения людей в космос и все миссии к МКС (Международной космической станции) с тех пор выполнялись только на российских «Союзах».
Программа Коммерческих пилотируемых полётов (Commercial Crew Program) стартовала за год до последнего полёта Спейс-шаттла. Коммерческая компания построит корабли и будет выполнять функцию космического такси, в то время как NASA проконтролирует процесс проектирования и испытания, а затем будет оплачивать полёты. Одно место на корабле SpaceX обойдётся NASA примерно в 55 млн. долларов.
После закрытия программы Спейс-шаттл российский оператор запусков постоянно повышал стоимость одного кресла для астронавтов NASA и других государств. К 2020 году за одно место в корабле «Союз» NASA было вынуждено платить почти 90 млн. долл., в то время как в 2010 сумма составляла около 30 млн.
Для NASA – только новые корабли и новые ступени
Еще одним отличием Crew Dragon от российских «Союзов» является их система аварийного спасения экипажа (САС). В американском корабле она интегрирована в конструкцию – в то время как в «Союзах» она внешняя, построенная на сбрасываемых на участке выведения пороховых ускорителях.
Внешняя пороховая САС всегда будет мертвым грузом на старте, а вот интегрированная в систему корабля САС может использовать топливо, предназначенное для маневров ориентирования и сближения на орбите. В этом случае никакого лишнего груза САС, сбрасываемого после старта, не будет – всё это топливо попадет на орбиту вместе с кораблем.
Кроме того, не нужно специальным образом крепить тянущую пороховую САС перед пилотируемым кораблем, что упрощает требования к носовому обтекателю на старте. В силу этого Crew Dragon использует небольшой носовой конус, защищающий стыковочный адаптер во время полета в атмосфере, а в качестве обтекателя выступает сам корпус корабля.
На «Союзах» с орбиты управляемо сходит лишь небольшой спускаемый аппарат, который не подлежит повторному использованию. У Crew Dragon возвращаемые герметические капсулы составляют около половины корабля по массе и объему, что позволяет говорить об их «частичной многоразовости» и решать эту задачу в дальнейшем. Как следствие, при повторном использовании это сулит экономию средств.
Впрочем, такая компоновка САС несет и определенный риск – фактически космический корабль стартует на «бочке с гидразином», токсичным топливом, которое используется в САС и двигателях системы ориентации.
Такие опасения отнюдь не досужий вымысел: в апреле прошлого года САС внезапно взорвалась на испытательном стенде, разрушив капсулу Crew Dragon. В итоге надежность новой системы САС пришлось проверять в отдельном испытательном полете – в январе 2020 года ракета-носитель Falcon 9 стартовала с массогабаритным макетом Crew Dragon, который был принудительно «спасен» с помощью САС, отработавшей в этот раз штатно.
Всё это в значительной мере затянуло выход Crew Dragon на финишную прямую. Изначально первый пилотируемый полет к МКС был запланирован на 2017 год, но в последние три года Crew Dragon несколько раз проваливал критические испытания, после чего инженеры SpaceX были вынуждены производить болезненные переделки и длительные доводки новых систем.
Подробнее расскажем о многоразовой двухступенчатой ракете Falcon 9. В качестве горючего используется ракетное топливо-1 (RP-1, керосин) и жидкий кислород в качестве окислителя. Эти компоненты закачиваются сверхохлаждёнными, поскольку тогда они имеют большую плотность, и позволяют вместить в один и тот же объем большую массу топлива. На низкую околоземную орбиту Falcon 9 может выводить до 22800 кг полезной нагрузки, а на геопереходную — до 8300 кг.
Первая ступень оснащена 9 двигателями Merlin (по количеству двигателей и название ракеты — Falcon 9). Каждый из них обеспечивает до 914 кН тяги в вакууме. Двигатели расположены так называемой октасеткой — 8 по кругу и 1 в центре. В такой позиции они позволяют поддержать миссию даже при отказе одного или двух двигателей. Такая способность из всех ракет есть только у Falcon 9. К тому же, двигатели Merlin способны регулировать тягу, что играет важную роль при посадке первой ступени.
В этой миссии используется первая ступень версии Block 5, финальной модификации Falcon 9. Ступень имеет номер B1058.1 и запускается впервые — все пилотируемые запуски для NASA проходят на новых ступенях. Возвращение ступени планируется на автономную баржу Of Course I Still Love You, которая находится примерно в 500 километрах от берега. К слову, в прямой трансляции запуска этой миссии сам момент приземления ступени показан не был.
Со второй ступенью первую соединяет композитная структура, которая содержит механизм разделения ступеней. После отделения на высоте около 80 км, первая ступень начинает свой путь назад, а вторая — продолжает основную миссию. Вторая ступень имеет один двигатель Merlin. Оптимизированный для работы в вакууме, он обеспечивает до 934 кН тяги и отрабатывает около 6 минут полёта, после чего полезная нагрузка — в данном случае корабль — отделяется и выводится на нужную орбиту.
Возвращается капсула не на землю, как «Союзы», а садится на воду. Чтобы убедиться в надёжности парашютной системы, SpaceX провели больше 100 испытаний, самые последние из которых состоялись этой весной. Crew Dragon может оставаться у МКС почти 120 дней, хотя «Союзы» – 200 дней. Нынешний Crew Dragon приводнится в Атлантическом океане у побережья Флориды, где экипаж и капсулу встретит судно SpaceX Go Navigator. Если этот полёт пройдёт успешно, то Crew Dragon будет введён в эксплуатацию и возьмётся за регулярную доставку астронавтов на МКС, начиная с миссии Crew-1, которая пока планируется на осень.
Отметим, что для миссий NASA будут запускаться только новые корабли. Вероятно, SpaceX будут использовать их повторно для других заказчиков, например, для туристических полётов на орбиту.
Все остальные элементы конструкции Crew Dragon (включая большие обзорные иллюминаторы, красивые, но неудобные скафандры экипажа, которые даже невозможно надеть без посторонней помощи, или же сенсорные дисплеи в кабине экипажа) – это лишь внешний антураж, не имеющий особого значения для развития пилотируемой космонавтики. Хотя, конечно, все эти визуальные моменты были использованы SpaceX в пиаре первого пилотируемого полета их космического корабля. Картинка получилась яркая.
Заимствование у россиян
На сегодняшний день Crew Dragon – это всё тот же корабль снабжения для МКС, просто чуть более новый, нежели российский «Союз».
Кроме того, в корабле Crew Dragon использованы российские детали, отметил эксперт в области космонавтики Вадим Лукашевич. Он пояснил, что американский корабль пристыковался к МКС через адаптер IDA, разработанный на головном предприятии госкорпорации «Роскосмос» РКК «Энергия». Ранее компания Boeing заказала у России три летных образца IDA и четыре элемента для испытаний основной конструкции. Позднее летные образцы были дооснащены в США рядом элементов и переданы в SpaceX для установки на корабли Dragon.
3 июня немецкая газета Der Tagesspiegel указала, что Маск позаимствовал у россиян концепцию раздельной доставки людей и грузов в космос. В новой «постшаттловской» концепции США по сравнению с прошлой произошли значительные изменения. «Раньше космические челноки могли перевозить как тонны материалов, так и более 20 членов экипажа», — написала немецкая Der Tagesspiegel, указав, что россияне с самого начала отдавали предпочтение раздельным стартам космических «грузовиков» и пилотируемых кораблей.
Как пишет издание, раздельная доставка людей и грузов в космос, по мнению Маска, целесообразна и по другим причинам. Так, SpaceX в среднесрочной перспективе хочет возить в космос не только грузы и астронавтов, но и туристов. «И здесь первопроходцами стали именно русские, которые прокатили до МКС туриста Денниса Тито еще в 2001 году».
Share.

Comments are closed.