Falcon Heavy

Сокол-Тяжелый. Дебют сверхтяжелой ракеты

6 февраля 2018 г. в 20:45:00 UTC (15:45:00 по местному времени) со стартовой площадки стартового комплекса LC-39A Космического центра. Кеннеди (полуостров Меррит-Айленд, Флорида, США) запустил ракету-носитель Falcon Heavy компании Space Exploration Technologies Corporation (SpaceX).

Первый пуск этой мощнейшей современной ракеты с грузоподъемностью, более чем в два раза превышающей ракету Delta-4H, хотя и задержался почти на пять лет по сравнению с первоначальными заявлениями, завершился впечатляющим успехом не только в плане технологий, но и в средствах массовой информации. В основном это было связано с необычным грузом, который использовал, но сам Илон Маск, кабриолет Tesla Roadster.

Краткая история Сокола

SpaceX с первоначальным капиталом в $150 млн была основана в июне 2002 года иммигрантом из ЮАР Илоном Маском, сооснователем ИТ-компании и разработчиком банковских систем. По его собственным словам, целью проекта было создание «космической цивилизации» за счет более дешевого доступа к ракетам-носителям за счет серийного производства, использования современных, но дешевых электронных решений, а также повышения надежности ракет за счет их стандартизации и частичного повторного использования. Позже, несмотря на первые неудачи (первые три «Фэлкона-1», запущенных в 2006-08 гг., не смогли выйти на орбиту), Маск вычеркнул из последней фразы слово «частичный». Такая идея — возвращение всей ракеты-носителя — пока фигурировала только в фантастической литературе или в мечтах конструкторов. Подавляющее большинство комментаторов полагали, что его компания повторит судьбы других и развалится через несколько лет «бездельничания». Однако Маск не пошел по этому пути.

Он предложил и, что важно, построил ряд ракет, которые используют не только двигатели Merlin, но и отдельные ступени. Это значительно упрощало конструкторские работы и, прежде всего, позволяло постепенно приобретать необходимый опыт. Этот опыт, как я уже упоминал, поначалу мог быть удручающим, но, к счастью, у компании было не только видение, но и финансовая база, достаточная для нескольких неудач. К счастью, еще два полета Falcon-1 прошли успешно, что позволило компании сохранить стабильность и укрепиться. После этой небольшой ракеты Маск планировал построить более крупную, серийную и регенерируемую первую ступень, названную Falcon-9 — исходя из количества двигателей на первой ступени. Ракета Falcon-5 должна была стать переходным вариантом, оснащенным, разумеется, пятью «Мерлинами». Однако анализ рынка показал, что спрос на него будет низким, а возможная прибыль не покроет даже затрат на проектные работы, не говоря уже о строительных работах, поэтому от этой концепции быстро отказались.

Falcon-9, дебютировавший в 2010 году, все еще находится в стадии разработки, несмотря на то, что он совершил более 50 запусков — до сих пор он летал в четырех версиях: 1.0, 1.1, 1.2 (или Full Thrust) и Block 4, а также в в ближайшем будущем Block 5, который станет окончательным вариантом ракеты. Он, а точнее его первая ступень, может быть повторно использован очень быстро, порядка 24 часов, и выполнить не менее десяти полетов. Используемые в настоящее время версии требуют нескольких месяцев обслуживания и капитального ремонта и могут безопасно использоваться только дважды. Однако даже пятая версия Falcon-9 не смогла обрадовать Маска. Ракете было еще далеко до грузоподъемности Atlas-5 или Delta-4H, чтобы конкурировать за выгодные контракты на перевозку тяжелых разведывательных спутников для Национального разведывательного управления (NRO) или межпланетных зондов для НАСА. В ответ на это требование была разработана суперракета под названием Falcon Heavy.

Концепции и инфраструктура суперракет

Первые сообщения о возможности создания суперракеты исключительно за счет частного капитала появились в 2004 году. Приблизительный анализ затрат показал, что бюджет проекта превысит полмиллиарда долларов. Маск был очень оптимистичен, когда в 2008 году подсчитал, что первый запуск Falcon Heavy с предполагаемой на тот момент грузоподъемностью 53 тонны на НОО может состояться в течение двух лет. Между тем именно столько времени потребовалось, чтобы поднять в воздух Falcon-9, компоненты которого должны были стать основой для тяжелой версии ракеты. Неизменный уровень оптимизма проявился и на пресс-конференции в Вашингтоне в апреле 2011 г., где в качестве даты начала был назван 2013 г.

Между тем опыт полетов Falcon-9, и особенно восстановление их первых ступеней с применением различных вариантов торможения (одно- или двухимпульсное, с применением одного-трех двигателей и т. д.), вызвал изменения в несколько раз принимал решения, которые все же оттягивали предполагаемую дату первого взлета. Изначально SpaceX планировала использовать совместное распределение топлива в центральной и поперечной ступенях, что значительно улучшило бы характеристики ракеты. Однако прокачка таких больших объемов топлива и окислителя, измеряемых тоннами в секунду, за короткое время, максимум две минуты, оказалась неразрешимой задачей. Тем не менее, от этой концепции отказались только в 2016 году в пользу другой, в которой тяга двигателей центральной ступени значительно снижается вскоре после взлета и возвращается к номинальному уровню только после отделения боковых ступеней. Хотя этот метод не дает такого большого выигрыша в энергии, как перекрестная подача, он оказался гораздо более удобным и, прежде всего, простым в использовании благодаря своей простоте.

На апрельской пресс-конференции в Вашингтоне Маск сообщил, что реконструкция стартового комплекса SLC-4E на космодроме Ванденберг в Калифорнии для первого запуска ракеты Falcon Heavy начнется в середине июля. Конечно, из-за своего расположения и возможных азимутов взлета Ванденберг почти исключительно подходит для запуска спутников на полярные орбиты, так что это был лишь явный жест, побуждающий NRO и ВВС США рассмотреть вопрос о замене «Тяжелой дельты» на «Тяжелый сокол». “. Космодром во Флориде (от первого запуска с Ванденберга где-то в 2016 году отказались в пользу мыса Канаверал) пришлось использовать для выведения большей части полезной нагрузки на переходные к геостационарным орбитам (ГТО) или построить новый. SpaceX пошла сразу в обоих направлениях.

Сначала в апреле 2014 года SpaceX подписала с NASA договор аренды комплекса LC-39A сроком на 20 лет. Историческая пусковая установка, в основном башни поддержки ракет Apollo и Space Shuttle Saturn, были значительно перестроены или выведены из эксплуатации для работы с ракетами Falcon-9 и Falcon Heavy. Через год рядом был построен сборочный ангар HIF (Horizontal Integration Facility), что означало отход от традиционной для НАСА и ВВС США вертикальной сборки ракет в пользу горизонтальной сборки. Таким образом, возникла необходимость оснащения комплекса специальным устройством, выполняющим одновременно функции транспортера, подъемного и пускового устройства (Transporter/Erector/Launcher, TEL). Во-вторых, в августе того же года компания объявила, что, рассмотрев семь мест, решила построить собственный космодром в 40 км к востоку от города Браунсвилл, штат Техас, на побережье Мексиканского залива, недалеко от границы. с Мексикой, в месте под названием Бока-Чика. В настоящее время там строится адекватная инфраструктура, аналогичная той, что есть в Ванденберге и Космическом центре Кеннеди. Срок ввода объекта в эксплуатацию, вероятно, конец следующего года, если только работы не затягиваются из-за необходимости нагромождения довольно раскисшего участка.