Что не так с ракетной космической программой Илона Маска
10 февраля 2022
Поклонники технического гения и инноватора Илона Маска рассказывают нам, как ловко частный бизнес натянул государственные структуры в деле освоения космоса, и как прекрасны ракеты SpaceX на фоне керосиновых бидонов от Роскосмоса.
Однако правда состоит в том, что пока что Маск не сделал ничего сверх достижений СССР еще 60-х годов - то есть он лишь повторяет то, что было сделано 50-60 лет назад довольно отсталым технически СССР. И его ракеты, между прочим, летают на том же самом керосине и кислороде, что и гагаринская Р-7. Скажу больше - двигатели «Мерлин», используемые Маском, технически не более продвинуты, чем древние РД-107 с королёвской «семерки», это всё те же примитивные моторы с открытым циклом и довольно низким давлением в камере сгорания (около 90 атм). Для сравнения - в СССР уже в древних НК-33 использовалось давление 147 атм и закрытый цикл, соответственно эти моторы имели бОльший удельный импульс.
НК-33 отработал без съёма со стенда 16 пусков, наработал 15 тысяч секунд (4 часа 10 минут). Двигатель НК-33 имеет чрезвычайно высокую надежность - 999,4. И это, еще раз повторю - старьё 1960-х годов. Сейчас русские дошли уже до давлений в 270 атм на той же кислородно-керосиновой топливной паре. А что же Илон? А у Илона технологии 60-х годов, только с прикрученными сбоку китайскими компьютерами.
Хуже того - двигатель «Мерлин» основан на конструкции, разработанной НАСА во времена программы «Аполлон». Это в чистом виде мотор 60-х годов, причем даже для того времени он был отнюдь не передовым. Маск просто украл эту старую конструкцию и немного адаптировал ее к современным материалам.
ЕДИНСТВЕННОЕ собственное техническое достижение Илона Маска в ракетной технике - это посадка первой ступени ракеты на баржу. Достижение довольно сомнительное, прямо скажем.
Идеи с многоразовыми ракетными ступенями совсем не новость, они были опробованы в том же СССР (да и в США) опять же в 60-е годы, и от них быстро отказались ввиду экономической бессмысленности, стоимость переборки и повторных испытаний моторов, в которые заложен ресурс для многоразовости - получается сопоставима со стоимостью одноразовых серийных моторов. Хуже того - многоразовые моторы становятся кратно дороже одноразовых уже именно потому, что выпускаются кратно меньшими сериями.
Не поняли? ОК, я поясню. Специфика производства ракетных двигателей - в том, что основная доля их себестоимости приходится не на материалы, а на амортизацию оборудования, используемого для их производства, и на затраты на разработку и доводку. Оборудование очень специфично, и как правило непригодно для выпуска чего-либо другого, кроме ракетных двигателей, при этом его мощность при современных объемах запусков ракет избыточна в десятки раз.
В общем, картина выглядит так - если выпускать в год 10 двигателей, они будут стоить, скажем, по 10 миллионов баксов за штуку, а если выпускать 100 двигателей - они будут стоить по 1.5 миллиона за штуку. Если выпускать тысячу двигателей - их себестоимость легко может оказаться ниже 1 миллиона, и сильно ниже - скажем, около 500 тыщ за штуку.
Другими словами - делая ракетный двигатель многоразовым, при нынешней частоте полетов вы почти не выигрываете в его цене, разнесенной на число полетов (ведь число полетов остается тем же самым, а моторов надо меньше - и они окажутся пропорционально дороже). Но далеким от производства реактивных моторов и вообще техники лохам кажется, что всё наоборот - полеты станут дешевле, ведь стоимость мотора размажется на много запусков. Именно на этом заблуждении Илон Маск и паразитирует.
Ну а многоразовые корпуса ракет со всеми магистралями и модулями - это вообще идея, граничащая с бредом. Конструкции ступеней испытывают экстремальные напряжения при полете, при этом их делают предельно облегченными. Если закладывать ресурс на несколько полетов - это утяжеляет ступень, и очень заметно, а там каждый килограмм на счету. После полета ступень надо разбирать и проводить инспекцию всего - иначе надежность будет хреновая. Ракета - это не автомобиль и даже не самолет.
Практически никто из обывателей никогда не задумывался, отчего торпеда на несколько порядков дешевле подводной лодки, а плавает глубже и быстрее?
Да-да, она дешевле вот именно благодаря одноразовости.
Когда торпеду делают многоразовой (в США это практикуется даже для тепловых топред Mk48) - у них, во-первых, серьезно снижают режимы (то есть многоразовая практическая торпеда, даже лишенная полезной нагрузки напрочь - идет медленнее боевой и на меньшую дальность), а во-вторых, каждое такое изделие после каждого использования разбирают, и проводят такой объем работ по обслуживанию и переборке, что его ценник сопоставим с ценником новой серийной торпеды. Экономия от 10-разового использования Mk48 получается совсем невеликой даже при чудовищном американском ценнике торпеды, при этом надежность изделия на повторных пусках падает драматически (но для обучения это считается приемлимым).
В России никто не сошел с ума настолько, чтобы делать многоразовыми тепловые торпеды. Но электрические торпеды - да, есть многоразовые. В них даже серебряные батареи заменены на обычные свинцово-кислотные аккумуляторы, и мощность мотора урезана двое и даже втрое от боевого режима.
Так вот - то, что пытается делать Маск, напоминает идею сначала сделать многоразовую торпеду, а потом на ней катать пассажиров, вместо подводной лодки. Это техническая дурость и кончится это трупами - но биржевым спекулянтам пофигу. Пипл же хавает, акции растут.
Проблема тут именно в многоразовости, ну и в требуемой надежности при сохранении многоразовости и приемлемом объеме обслуживания, которое неизбежно из-за требований надежности.
В СССР во время войны качество изготовления торпед было такое хреновое, что около трети их подыхали при первом же пуске, не дойдя до цели - какая уж там многоразовость. Но даже такой процент отказов в 30-35% для одноразового изделия никого в общем-то не напрягал.
А теперь прикинь, товарищ, что было бы, если бы при каждом выходе в море треть подлодок тонула? Ощущаешь, как меняются требования к надежности агрегатов, к запасу прочности и так далее?
Так вот - современная ракета она как торпеда, одноразовая - и именно одноразовость делает ее эффективной и при этом достаточно надежной даже для запуска в космос человеков. При этом хитрые совки всё равно подстраховали человеков аварийной системой спасения - которая реально работает и уже спасала людей. В том числе и сравнительно недавно.
А что же у Илона? А у Илона текущий унитаз на потолке и кривая система спасения в Драгоне, которая ни разу никого не спасла, и многоразовые ракеты, которые весело взрываются уже при подготовке к старту (привет спутнику Цукерберга).
Уровень технических решений - убогий. Причем проблема именно в непонимании комплексности систем - каждое отдельное техническое решение в ракетах Маска, благодаря современным материалам и технологиям, кажется хорошим, но всё вместе выглядит сделанным на коленке в гараже, наворочена куча без понимания того, как оно вместе будет действовать.
В том, что делает Маск со своей SpaceX - нет никакого настоящего технического прогресса. Это косплей того, что было сделано 60 лет назад - только с громким пиаром и с пафосными заявлениями, рассчитанными на дилетантов. Нормальные ракеты летают вот так:
Click to viewЭто недавний (5 февраля) пуск Союза-2.1а из Плесецка. В интересах военных.
А в это время в США запуск РН «Астра» был отменен за семь секунд до старта. Уже двигатели зажгли - и тут бац, авария, срочное гашение. Чудом удалось избежать взрыва ракеты.
Запуск первоначально предполагалось провести еще субботу. Однако в связи с неполадками в работе наземного радара на стартовом комплексе он дважды переносился на сутки.
Свой первый и единственный успешный запуск компания совершила в октябре прошлого года. Тогда ракета-носитель Rocket 3.2 стартовала на орбиту с экспериментальным аппаратом в интересах Космических сил США с Тихоокеанского космического комплекса на острове Кадьяк (штат Аляска). До этого американский космический стартап Astra Space, начавший испытание своих легких носителей в 2018 году, не совершил ни одного успешного запуска. Все они были неудачными.
Вот вам и частный бизнес.
Постоянный адрес статьи: http://xn----8sbeyxgbych3e.ru-an.info/новости/что-не-так-с-ракетной-космической-программой-илона-маска/welcome-1-8-2/