SpaceX
Pierwszy nagrywanie pierwszego kosmicznego silnika na metanu otwiera drogę największego ракетному projektem w historii ludzkości
7 lutego 2019 roku SpaceX po raz pierwszy wyprowadziła atak rakietowy silnik Raptor na pełną moc, potrzebną do jego użytkowania w lotach kosmicznych. Już w tym roku z pomocą nowego silnika podnoszą się w powietrze wersję demonstracyjną statku kosmicznego Starship, ii stopnia BFR. Na pierwszy rzut oka, Elon Musk zrobił ogromny krok w tył, zamiast rozwoju specjalistycznego statku do lotów na Marsa poszedł na kompromisowy, “дауншифтерский” opcja BFR. Uczynił to, aby szybko dostać na statek, nadające się do załogowego lotu na Księżyc. Czy uda mu się odebrać chleb przyszłych bardzo ciężkich rakiet NASA i Roskosmosu”, tworzonych specjalnie dla księżycowych misji?
Dlaczego najbardziej nowoczesna rakieta Ziemi przypomina stare książki dla dzieci?
W radzieckiej bajki “Незнайка na Księżycu”, opublikowanej na długo przed narodzinami Maska i pojawienia SpaceX, transport do załogowego lotu na Księżyc opisano tak: “…Zewnętrzna powłoka rakiety została wykonana ze specjalnej stali nierdzewnej. Pod tym stalowe powlekane była druga powłoka…”.
To dość zabawny zbieg okoliczności. Rzecz w tym, że w końcu 2018 — na początku 2019 roku Ilona Maskę z wielkim trudem, pokonując нешуточное opór, udało się odwieść inżynierowie SpaceX zrobić rakietę z włókna węglowego. Zamiast tego, według jego namową wykończenia wykonane ze stali nierdzewnej. A ta stalowa powłoka dwuwarstwowa i jak w bajce Nosowa, wyjątkowo trwała. W odróżnieniu od zwykłej stali nierdzewnej będą ją obsługiwać сжиженными gazów o ultra-niskiej temperatury — dla uzyskania maksymalnej wytrzymałości.
First firing of Starship Raptor flight engine! So proud of great work by @SpaceX team!! pic.twitter.com/S6aT7Jih4S
— Elon Musk (@elonmusk) 4 lutego 2019 r.
Jednak na tle nowej rakiet koncepcji Maska rakieta z “know-słówka”, muszę powiedzieć, że wygląda zachowawczo. W przeciwieństwie do statku z dziecięcej książki na BFR nie ma wewnętrznej polimerowej powłoki dla ochrony załogi przed promieniowaniem. Związane jest to z tym, że teraz poziom promieniowania kosmicznego znany lepiej, niż pół wieku temu. Już wiadomo, że ona jest niebezpieczna tylko w przelotów dłuższy niż pół roku (a Musk zapowiada się dostać szybciej — za 4 miesiące). Dlatego druga, wewnętrzna warstwa poszycia BFR jest wykonany nie z ochronnych polimerów, a także ze stali nierdzewnej. Dwie warstwy potrzebne, aby wpuszczać między nimi jest niewielka ilość ciekłego metanu. Podczas hamowania w atmosferze ten będzie częściowo odparować przez specjalne otwory w pierwszej warstwie poszycia, zabierając od rakiety zbędne ciepło.
Pierwszy stopień BFR będzie siadać na ogon, tak samo jak i pierwszy stopień już latających Falcon 9 od SpaceX. A oto druga połączona z пилотируемым statkiem kosmicznym i zwana Starship — wykorzystuje zupełnie niezwykły i do tego nigdy nie практиковавшийся metoda lądowania. Ona będzie schodzić, zwracając się “boczki w dół” — aby gasić główną część energii padającego statku tarcia o atmosferę, prawie nie wydając na to paliwo. Właśnie po to, aby utrzymać ciepło z takiego hamowania i opłaca się zastosować ze stali nierdzewnej. Ona nie traci wytrzymałości co najmniej do 800оС, wtedy jak cfrp zaczyna robić to już po 150оС.
Raptor: dwa razy coś niebywałego bestia
Jak już pisaliśmy, silnik do BFR nie mniej niezwykłe, niż ona sama. I dlatego połowa kosztów SpaceX na projekt BFR poszła na ten nowy silnik rakietowy — Raptor.
Pierwsza бросающаяся oczy do cholery Raptor — метановое paliwo. Nigdzie na świecie do 2019 roku żadna kosmiczna rakieta nie latała, wykorzystując jako paliwo płynny metan. Jego korzyści są dość oczywiste. To gdzie taniej, niż nafta i tym bardziej wodór lub stałe paliwo rakietowe. Do tego jest gdzie gęstsze ciekłego wodoru, co oznacza, że rakieta z niego wyjdzie mniejszy. Jeszcze jedna zaleta: w przeciwieństwie do nafty metan można zdobyć z marsjańskiego gruntu. Ale i trudności na drodze do świetlanej wulkanu metanu przyszłości duże. Nikt i nigdy nie robiłem takie rakietowe silniki seryjnie, czyli SpaceX tutaj wystąpiła w trudnej roli pioniera. Należy zauważyć, że метановые silniki rakietowe obecnie opracowywane są i w Rosji, w organizacjach POZARZĄDOWYCH “Энергомаш”.
Druga niezwykła cecha silnika — to, co w nim jest, w przeciwieństwie do silników z użyciem nafty, wszystko płynne paliwo zamienia się w gaz. Dzięki temu już w pierwszej pełnowymiarowej wersji Raptor udało się podnieść ciśnienie w komorze spalania do 250 atmosfer. Na неполноразмерных, demonstracyjnych próbkach, испытывавшихся przez firmę wcześniej, było nie więcej niż 200 atmosfer. 250 atmosfer — wskaźnik zbliżony do średniego ciśnienia w rosyjskim silnik RD-180, jednym z najlepszych wśród istniejących.
Elon Musk już zaznaczył, że na razie poszedł na kompromis w stosunku do ciśnienia w komorze spalania Raptor. Początkowo plan ciśnienie do 300 atmosfer (to jeszcze bardziej podnosi wydajność silnika) będzie realizowane tylko na nowszych wersjach silnika. Z tego samego powodu na Raptor dopóki są uniwersalne dysze, choć dla “marsa” w wersji BFR trzeba robić specjalne dysze do próżni (w silnikach drugiego stopnia) i do pracy w atmosferze (na pierwszym stopniu).
Dlaczego Księżyc zamiast Marsa?
Tymczasowy kompromis Raptor już stał się najdoskonalszym z istniejących na świecie silników rakietowych. I dlatego, że on метановый (najbardziej perspektywiczne z paliw rakietowych), i dlatego, że na razie tylko on jest w stanie zamienić w gaz praktycznie wszystkie swoje paliwo płynne: tak taniej i nie ma zanieczyszczenia silnika, łatwiej перезаправлять. Ale rodzi się pytanie: dlaczego болеющий Marsem Musk jednak poszedł na tworzenie “osi”, księżycowej wersji Raptor?
Rzecz w tym, że Elon Musk nie tylko “całkowicie szalony” marzyciela, jak go pieszczotliwie nazywają koledzy z zachodniej branży kosmicznej, ale i bardzo praktyczny biznesmen. W tej chwili NASA na Marsa lecieć nie planuje, bo nie wierzy, że jest to możliwe przy obecnym poziomie techniki rakietowej. W BFR w NASA też nie wierzą, ale nie wierzą nie jest za darmo, a za bardzo duże pieniądze.
Rzecz w tym, że agencja opanowała już bardzo wiele miliardów dolarów na opracowanie znacznie mniej wydajna i bardziej kosztowny — ale “jego” — rakiety SLS. W takiej sytuacji dla NASA rakieta BFR — to ostry nóż, приставленный do gardła. Jeśli dziecko Maska poleci, nie będzie można wyjaśnić członkom i prezydenta USA, dlaczego trzeba latać na Księżyc i na jednorazowych SLS na pół miliarda dolarów na start, a nie wielokrotnego użytku BFR — z uruchomieniem dziesięć razy tańsze. Tak, że w NASA obiektywnie zainteresowani w tym, aby udawać, że nie ma BFR nie istnieje. Odpowiednio, Maskę trzeba zrobić tak, żeby ktoś — politycy i opinia publiczna — заломил ręce agencji i zmusił go zainteresować się rakietą, bardziej wydajnej i taniej, niż własna rakieta NASA.
W rzeczywistości, jest tylko jeden sposób, aby to zrobić: szybko utworzyć i latać możliwie prostą wersję rakiety BFR. Właśnie w celu obniżenia kosztów i uproszczenia bardzo przydatna rzecz i “tymczasowe” wersja tylko że badający ogniem silnika Raptor, stal nierdzewna, znacznie bardziej tania niż cfrp, i uproszczonych konstrukcji dyszy.
SpaceX i Maskę na tej drodze zostało oderwać się od Ziemi wizualizer Starship, który podniesie się na dziesiątki kilometrów w górę, a następnie powoli spada z powrotem (wersja testowa nazywa Starhopper). To powinno się stać już w 2019 roku. Następnie zostanie utworzony i pełnowymiarowa wersja statku, która może latać w kosmos. Przez kilka lat, po pierwotnych badań na niskiej orbicie, Starship będzie musiał dokonać latają na Księżyc, niosąc na pokładzie japońskiego miliardera, otoczonego artystami, których weźmie się tam z własnego wyboru.
Chodzi o gigantycznej skali pr-show. Jeśli ekscentryczny japończyk nie da się grać w nim w roli aktora drugiego planu — pokaz uda się na chwałę. Po nim u NASA po prostu nie będzie żadnej możliwości rezygnacji z korzystania z BFR do lotów na Księżyc. Nie da rady konkurować z BFR i przyszłej federacji сверхтяжелой rakiety. Jest już przesądzone, że będzie to jednorazowe, jak i SLS — a więc automatycznie droższe. Tym bardziej, że i SLS, i pierwszy wariant rosyjskiego сверхтяжа będą w stanie latać na Księżyc, ale nie usiąść na niej. A Starship i w swoim tymczasowym, “księżycowym” wersji jest wystarczająco potężny, aby wsadzić tam załoga, zdobyć sporo próbek księżycowego gruntu i lodu i spokojnie wrócić na Ziemię.
Idąc na “księżycowy-kompromisowy” opcja Raptor i BFR, Musk warzy “zupa z siekiery”. On nie może zmusić zbyt жадное i w nic nie верящее NASA finansować lot na Marsa. Ale jeśli uda mu się zmusić agencja zapłacić mu za loty na Księżyc, środki na przeróbki marsa wersji BFR u SpaceX się pojawią.
redakcja poleca
Gwiazda skoczek: dlaczego statek Starhopper Ilona Maska nie poleci w kosmos