Starship – уникальное инженерное решение Маска или вера в С. Королёва?

19:59 30/04/2023
Комментарии 3 👁 1 710

Credit: SpaceX

Ранее в нашем журнале “Всё о Космосе” мы рассказали о том, что первые летные испытания Starship компании SpaceX закончились традиционно  взрывом. Испытания системы запуска Starship/Super Heavy компании SpaceX продлились всего несколько минут после старта. Starship достиг максимальной высоты 39 километров и максимальной скорости 2157 километров/час. К счастью для SpaceX, компания может позволить себе “тестировать в железе”. Она может это делать, потому что уже построила еще три сверхтяжелых ракеты, которые почти готовы к полету. Фактически, SpaceX может построить 10 первых ступеней Super Heavy за время, необходимое НАСА для создания одной ракеты SLS.

Тестировать в железе – это дорогое удовольствие, которое не всякой частной компании по карману.

Такая возможность была у С.П. Королева, однако ракета Н1 так и не достигла космоса ни в одном из своих четырех испытательных полетов в период с 1969 по 1972 год.

«Стоит иметь в виду, что российская ракета Н1, которая является наиболее близким аналогом Starship, потерпела ряд неудач и так и не вышла на орбиту», — сказал Маск. «И это было, когда Советский Союз был на пике ракетных возможностей с командой «А», с максимальной кнутом, максимальным пряником, что означало, что вы станете Героем Советского Союза, если вы добьетесь успеха, или отправитесь в ГУЛАГ, если вы этого не сделаете. Так что максимальная мотивация, команда «А-плюс», а они все равно не справились. Стоит иметь это в виду».

Компьютерное моделирование обходится дешевле и даёт возможность найти ряд технических решений без существенных материальных затрат. Но следующий этап- это реальный полет.

У SpaceX есть еще несколько прототипов, находящихся на разных стадиях сборки, и компания намерена предпринять следующую попытку в течение нескольких месяцев.

«Было приятно полетать на этом транспортном средстве, поэтому мы можем перейти к более совершенным конструкциям. Booster 9 более совершенен». – Илон Маск

После этого первого тестового полета Starship/Super Heavy космическое сообщество бурлит и строит догадки, обсуждает перспективы компании и пытается разобраться в причинах неудачи.

Маск отметил, что компания «определенно не ожидала» разрушения бетона стартовой площадки и образования кратера. Однако сам Маск признал, что “3 месяца назад мы начали строить массивную стальную плиту с водяным охлаждением, чтобы разместить ее под ракетой. Не успели вовремя, мы ошибочно полагали, основываясь на статических данных, что конструкция выдержит 1 пуск. “Но тут же отмечает, что “во время статического огневого испытания двигатели работали только на половинной тяге”.

Но надеяться на авось тут не работает.

Логично, что у людей возникли вопросы:

Katya Pavlushchenko: Могу я спросить, почему вы не планируете построить огневую траншею (или несколько траншей), как, например, на стартовой площадке Н1?

Были и досадные высказывания:

Chris Hadfield: Построив стартовые площадки из соломы, дерева и кирпича, SpaceX теперь собирается попробовать сталь с водяным охлаждением.

Стартовые комплексы — это отдельная тема. Однако бытует мнение, что Маск намерен построить функциональное и недорогое сооружение для частых полетов:

“В следующем полете «мы запустим двигатели быстрее и быстрее стартуем с площадки”. От запуска двигателя до взлёта Starship “прошло около 5 секунд, что очень долго, это может повредить площадку”. Постараюсь сократить это время вдвое.”

Маск сказал, что «повреждение на самом деле довольно небольшое» и  возможно «быстро отремонтировать». По его оценке, необходимый ремонт означает, что SpaceX «вероятно будет готова к запуску через шесть-восемь недель». Башня высотой 500 футов «находится в хорошей форме», «без существенных повреждений», несмотря на то, что в нее врезались «довольно большие куски бетона».

И всё же, почему SpaceX не построила систему отвода пламени и не закачала воду для поглощения тепловой и звуковой энергии?

Как правило, места запуска ракет имеют большие бетонные траншеи, которые перенаправляют энергию от площадки и ракеты, в то время как вода охлаждает территорию. Непонятно, почему SpaceX не использовала такую ​​инфраструктуру, которая используется для запуска ее ракет Falcon.

Возможно причина заключается в том, что для получения разрешения на строительство потребуются месяцы или годы, которые компания SpaceX не хотела тратить, ожидая разрешения от Инженерного корпуса армии США (US Army Corps of Engineers), что для компании SpaceX  не ново.

Ранее Инженерный корпус армии США закрыл заявку на получение разрешения на предполагаемое расширение объекта SpaceX Starbase в Бока-Чика, штат Техас, что является потенциальным препятствием в планах компании по добавлению в этот район новых стартовых и посадочных площадок, а также существенному расширению площадки. Корпус сослался на неспособность SpaceX предоставить запрошенную дополнительную информацию о предлагаемых изменениях в качестве причины для закрытия разрешения. Среди прочего, Корпус хотел получить более подробную информацию о том, какие меры по смягчению последствий предпримет компания, чтобы ограничить потерю воды и водно-болотных угодий, окружающих объект.

Корпус инженеров Армии США (United States Army Corps of Engineers (USACE)) — федеральное ведомство и военная организация США, существующая с 1775 года.

Основные задачи Корпуса инженеров Армии США:

Планирование, проектирование, строительство дамб.
Проектирование и строительство систем защиты от наводнений.
Проектирование и управление строительством военных объектов для сухопутных войск, военно-воздушных сил и других оборонительных сил и федеральных ведомств.
Экологическое регулирование и восстановление экосистемы.

Поскольку Starbase затрагивает илистые отмели, водно-болотные угодья в устьях рек, армейский корпус должен выдать разрешение на это. И это отдельно от процесса NEPA (Закон о национальной экологической политике)/PEA (программная экологическая оценка).

Возможно я ошибаюсь, это только предположение. И, возможно, что установка стальной плиты решит эти вопросы. Тогда при следующем запуске мы не увидим таких разрушений стартового стола и повреждений двигателей во время пуска.

Люди также недоумевали по поводу конфигурации первой ступени с множеством двигателей как у неудачной ракеты Н-1. Почему бы не пойти по пути более успешной ракеты “Сатурн-5”, на первой ступени которой было установлено пять двигателей F-1?

Дорого? Трудно?

Credit: Roskosmos

Илон Маск считает, что ракета Н-1 опередила своё время. По мнению Маска, “отказ Н-1 главным образом объясняется сбоями авионики”.

Выбранная для Falcon Heavy архитектура безопаснее -использование на первой ступени меньшего числа более мощных двигателей, нежели 30 двигателей НК-15, как на Н-1.

Так почему же Маск пошел по пути Н-1?

Возможно, что такая конфигурация первой ступени способна обеспечить оптимальную управляемость ракеты и безопасность в случае отказов. Более экономичный, менее сложный, при минимально возможной массе, с меньшим количеством узлов многоразовый двигатель очень удобен при производстве и замене при необходимости.

К тому же SpaceX тестировала двигатели необходимое количество раз.

Они провели множество тестов и испытаний, извлекая уроки.

Другой вопрос

Почему С.П. Королев пошел по этому пути? И почему двигатели для ракеты создавались на Самарском научно-техническом комплексе имени Н. Д. Кузнецова, где разрабатывались авиадвигатели марки НК?

Дорого? Трудно? Или просто не было другой возможности? Приходилось ли идти на “компромиссы” при тестировании на стендах?

В любом случае, при достаточном тестировании, возможно, были бы получены совсем другие результаты, а Илон Маск не пошел бы по этому пути…и мы бы сейчас наблюдали за полетом Starship с мощными пятью двигателями.

Ирина Дорошенко (Filipok)

3 Comments

  1. Владимир Кудрин:

    Для такой ракеты у Макса просто нет таких 5 достаточно мощных двигателей.

  2. 1 “Тестировать в железе” не только.
    Идет активное натурально-вычислительное поисковое моделирование “внутринностей” системы: опорной плиты, баков, трубопроводов, САУ, технологий изготовления (штамповка крупных (9х10-20м) деталей) и т.п.

    2. “работали только на половинной тяге” из-за отказа на старте 3 двигателей. Необходимо было увеличивать их суммарный импульс, что привело к соответствующим последствиям. Еще, к сожалению, не всех известных.
    Маск об этом упоминает! Непонятно, при запасе 1,5, 10% отразились на старте

    3. “почему вы не планируете построить огневую траншею” из-за гидрогеологии.

    4. “Люди также недоумевали по…”.
    Недоумевают и что планета Земля оказывается шар, а не диск.
    Всему свое время!

    5. “отказ Н-1 главным образом объясняется сбоями авионики”, согласно доступной инф-е.
    Он же государственную политику СССР не знает, высказывания Королева не слышал, не жил в тоталитарном, директивном государстве, поэтому и видение.

    6. “почему двигатели для ракеты создавались на Самарском …” погуглите, много доступной инф-и!
    Систему типа Starship создать в гос системе типа СССР в принципе не возможно!
    Следите за технологиями Китая и получите ответы на многие вопросы.

    Автором Ириной Дорошенко (Filipok) проделана интересная интригующая оригинальная работа, за что редакции Е-издания, спасибо!
    Ждем аналогичных открытых рассуждений редакции, вызывающих интерес.
    А то познакомился с процессом избрания Президента РАН, вспомнил конец 80-ых.
    Все закономерно, но страшно!

    1. Страшно, когда знакомишся с
      https://www.proekt.media/narrative/uchenye-uezzhayut/!
      А что будет дальше, куда движется ядерное государство со своим руководством?

Добавить комментарий