Успех New Shepard: многоразовый носитель и суборбитальный туризм

[lozga.livejournal.com]

На прошлой неделе произошло действительно историческое событие - компания Blue Origin, возглавляемая Джефом Безосом, осуществила первую успешную мягкую посадку первой ступени ракеты. Любопытно, что этим успехом Безос обошел не только Элона Маска, чьи попытки посадить первую ступень на баржу уже два раза терпели неудачу, но и Ричарда Брэнсона с его суборбитальным самолетом SpaceShipTwo, который потерпел катастрофу осенью 2014 года и до сих пор не вернулся к полетам. Компания Blue Origin не гонится за пиаром, поэтому тем интереснее посмотреть на то, какими технологиями она, оказывается, располагает, и чем может нас порадовать в скором будущем.

Первый успешный

23 ноября состоялся испытательный беспилотный пуск комплекса New Shepard - одноступенчатой ракеты-носителя и корабля для суборбитального космического туризма. Капсула достигла высоты 100,5 км и успешно приземлилась на парашютах. Впервые ракета-носитель совершила успешную посадку на двигателях:

Успех пришел не сразу - во время первого испытательного пуска 29 апреля 2015 года была достигнута высота 93,5 км, но ракета разбилась из-за потери давления в гидравлической системе.

Внезапный двигатель

Если копнуть чуть-чуть глубже, главным сюрпризом New Shepard будет двигатель. Фактически стартап к 2015 году сумел создать перезапускаемый дросселируемый двигатель BE-3 на паре "водород-кислород" с тягой от 1 до 50 тонн. Двигатель появился не сразу - инженеры тренировались "на кошках", разработав двигатели BE-1 и BE-2 на перекиси водорода, но результат все равно впечатляет.


Испытания двигателя BE-3 на стенде

Возможность перезапуска и дросселирования в широких пределах означает, что этот двигатель будет очень полезен на верхних ступенях космических ракет. А использование топливной пары "водород-кислород", обладающей максимальным удельным импульсом, значит, что BE-3 будет очень эффективен в этой роли. Да, то, что используется открытая схема с фазовым переходом, означает, что удельный импульс будет ниже максимально возможных 450 секунд (точное значение удельного импульса BE-3 не опубликовано в открытых источниках), но двигатели открытой схемы проще и дешевле, что немаловажно для частной космической компании.
Теоретически, на основе первой ступени New Shepard уже сейчас можно создать легкую ракету-носитель, которая бы выводила на низкую орбиту несколько сотен килограмм. Но планы Blue Origin более смелые - сейчас разрабатывается двигатель BE-4 на топливной паре "метан-кислород" с тягой 250 тонн. С таким двигателем можно будет создать ракету-носитель среднего класса с грузоподъемностью в районе 8 тонн на низкую околоземную орбиту. Предполагается, что первая ступень этой ракеты также будет многоразовой.

Сравнение с Маском

Почти успешная посадка первой ступени Falcon 9. Увы, "почти" не считается...

На Geektimes появился материал, в котором утверждалось, что сравнивать New Shepard и Falcon 9 некорректно, мол, то, чего добился Безос, Маск уже давно сделал на Grasshopper. Я не согласен. Да, New Shepard меньше, короче и легче первой ступени Falcon 9 и не выводит полезную нагрузку на орбиту. Но обе ступени возвращаются из суборбитального полета и совершают точную посадку на ограниченную площадку, а Grasshopper представлял собой тестовый стенд, который не перезапускал двигатель и не поднимался выше километра. Если рассуждать о сложности задачи, то никто не заставлял Маска экспериментировать с посадкой ракеты-носителя сразу среднего класса, тем более, что начинал он с легкой ракеты Falcon 1.
Также, обе ракеты должны проверить на практике экономическую выгоду (или ее отсутствие) от многоразовых ракет-носителей, поэтому их сравнение, несмотря на различие задач, корректно. Знание негативного опыта человечества со Спейс Шаттлом сделало меня скептиком по отношению к многоразовым ракетам-носителям. Но теперь, когда у нас есть две потенциально многоразовые ракеты-носителя, тем более в разных классах, смотреть на их испытание временем очень интересно. Напоминаю, об экономической эффективности (или отсутствии таковой) многоразовых ракет мы сможем узнать спустя годы после начала их серийной эксплуатации, чего не сумели пока достичь ни SpaceX, ни Blue Origin. Но мы являемся свидетелями интереснейшего эксперимента - то, что Falcon 9 - ракета среднего класса, а New Shepard - геофизического (суборбитального) позволяет нам посмотреть на возможность масштабируемости многоразовой схемы. Может оказаться так, что сложность и цена обслуживания многоразовой системы будут резко падать с уменьшением размера, и в таком случае у New Shepard максимальные шансы стать экономически успешной.

Сравнение с Брэнсоном

В сравнении успеха Blue Origin со SpaceX незаметным оказался тот факт, что Безос стал очень опасным конкурентом в сфере суборбитального космического туризма, где предыдущие годы все говорили о Ричарде Брэнсоне с кораблем SpaceShipTwo. А успех Blue Origin наглядно показал, что по нескольким показателям конструкция New Shepard лучше.
Во-первых, Blue Origin способны спустя полгода после аварии ракеты-носителя испытать новую ступень. После катастрофы SpaceShipTwo второй летный экземпляр, строящийся с 2012 года, до сих пор не летает. Летные испытания SpaceShipTwo не завершены - суборбитальный аппарат еще не разу не поднялся до 100 км, а проблемы с двигателем, которые были обнаружены, возможно, до сих пор не решены. New Shepard уже обогнал SpaceShipTwo по степени готовности.
Во-вторых, New Shepard безопаснее SpaceShipTwo. Еще в 2012 году была испытана система аварийного спасения, которая вместе со штатной системой посадки обеспечивает спасение пассажиров на всех этапах полета:

На SpaceShipTwo же нет систем спасения, которые бы сумели помочь пассажирам при разрушении аппарата, что наглядно показала катастрофа 2014 года. Если полет в New Shepard будет выполняться в высотных костюмах, которые смогут защитить от разгерметизации, то безопасность полетов достигнет уровня таковой в "Союзах". Но уже сейчас, если бы у меня были лишние сто тысяч долларов и желание совершить суборбитальный полет, то я бы однозначно выбрал New Shepard.

Заключение

Есть некая ирония судьбы в том, что компания, которая не особо гонится за пиаром, сумела разработать очень многообещающую конструкцию и, фактически, обошла две компании, которые не сходят с новостных лент. Девиз Blue Origin "шаг за шагом, беспощадно" удивительным образом воплощается в жизнь.

Comments

Спасение Ангары вертолётом и десантником на джетпаке

[zampotehkenguru.livejournal.com]

А чтобы вы не расстраивались за Россию, напомню вам про спасение Ангары вертолётом и десантником на джетпаке, по следующей схеме:



Подробности по ссылке: http://engineering-ru.livejournal.com/310415.html

Преимущество нашей схемы в том, что на торможение ступени не тратятся тонны топлива. Так, что наша схема более эффективна.

[dlazerka.livejournal.com]

Вместо вертолёта я думаю уже можно сразу делать квадрокоптер, и стрелять гарпуном сразу, без этих магических джетпаков. Долго висеть в воздухе не надо (хотя хз как далеко ступень от космодрома окажется), да и real-time computer vision уже на уровне чтобы коптер сам прицеливался и стрелял.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> Вместо вертолёта я думаю уже можно сразу делать квадрокоптер

Нельзя. 20 тонн может поднять только Ми-26.

[dlazerka.livejournal.com]

Тоже мне проблема, большой квадро- (гекса-, окто-) коптер на 20 тонн сделать куда легче и дешевле, чем Ми-26.
Ми-26 перевозит людей (со всеми вытекающими) на сравнительно большие расстояния, больше 1000 км (со всеми вытекающими), в разную погоду.
А нашему мультиротору в воздухе надо побыть всего полчаса, людей не перевозить, только в хорошую погоду. Однозначно проще и дешевле. И не так жалко, если разобьётся.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> Тоже мне проблема, большой квадро- (гекса-, окто-) коптер на 20 тонн сделать куда легче и дешевле

Так сделайте и приходите, раз это легче и дешевле. Тогда и обсудим.

[dlazerka.livejournal.com]

Ещё вы пишете, что "Важный плюс такой системы - отсутствие рисков." Простите, но джетпак -- это пока жутко экспериментальное детище самых оторванных BASE-джамперских голов. На данный момент они считаются очень опасными. И это без сильных завихрений, которые в этом плане создаёт вертолёт, без верёвки, даже двух -- джетпак всё равно пока супер-экстремальный спорт.
Если убрать его из плана (а лучше вообще людей), то план интересный. С джетпаком -- цырк на дроце.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> но джетпак -- это пока жутко экспериментальное детище самых оторванных BASE-джамперских голов

Вообще-то там джетпак на страховочном тросе. ... И никакие они не экспериментальные. Им полвека уже. В шестидесятые на них был бум.

[dlazerka.livejournal.com]

Даже если оставить в плане экстремала-джетпакера, то ему безопаснее будет отстегнуться сразу от своей верёвки (тут с верёвкой-гарпуном бы справится и не запутаться в ней), а самому потом падать и приземляться на своём парашюте, чем пытаться забраться назад в вертолёт. Собственно, так сейчас джетпакеры и приземляются.

[toropyggka.livejournal.com]

Можно сразу стрелять с земли...

Разработчики считали, с какой скоростью должен падать Ми-26, чтобы уравнять скорости движения со ступенью?

[zampotehkenguru.livejournal.com]

Ми-26 не падает. Не было ни одной катастрофы у Ми-26 из-за груза.

[antontsau.livejournal.com]

Аааааааа! На поверхность спускающейся ракеты взбирается специальный русский космодесантник в валенках и ушанке, и тремя ударами кувалды при помощи гвоздей-соток прикрепляет собачью цепь. После чего вынутый из музея ми12 на этой цепи относит ракету на красную площадь, где ее готовит к старту команда дрессированых медведей, перезаправляя водкой.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

Ми-12 нужен для ракетоносителей Зенит, и Протон, которые весят 30 тонн. А для Ангары хватит и Ми-26, так как весит 8-10 тонн.

Хотя и Ми-12 при желании можно было бы реанимировать.

[antontsau.livejournal.com]

это в статике 10, а ее надо будет ловить на веревочку, с рывочком...

[poulsam.livejournal.com]

В точку

[max-andriyahov.livejournal.com]

ну нельзя так жестоко! этожидети!

[fiberline.livejournal.com]

наша схема более эффективна.

да, расскажите нам, сколько уже ступеней спасено, и сколько из них совершили повторный полет?
Хочу сравнить эффективность)

[zampotehkenguru.livejournal.com]

Наше дело - предложить. Чтобы потом никто не говорил, что не было вариантов. Так, что захотят - сделают.

[fiberline.livejournal.com]

то есть предложение схемы вы приравниваете к её эффективности?)

[beobahter.livejournal.com]

Это какая-то совершенно ненаучная фантастика...

Просто мелочь - Вы подумали о том, как запускать jet-pack ВНУТРИ вертолета? Или Вы думаете его запускать в воздухе, из состояния свободного падения?

Хотел бы я посмотреть на того, кто согласится вживую испытывать эту штуку...

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> Просто мелочь - Вы подумали о том, как запускать jet-pack ВНУТРИ вертолета?

Попробуйте прочитать сначала текст по ссылке. Сначала надо читать, а потом критиковать.
Там же можете посмотреть как вживую испытывают "эту штуку".

[oleg-letsinsky.livejournal.com]

А что расстраиваться-то? В статье даже сказано, что экономическую выгоду от этого всего еще надо проверить.

То есть сначала

1) Построят, допилят
2) Будут запуски, чтобы убедиться, что оно получается дешевле, чем одноразовые ракеты.
3) А еще потом нужно будет убедиться, что оно хотя бы не хуже по безопасности.

А если выяснится, что опять получилось как со Space Shuttle - то пусть лучше они деньги на ветер пускают.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

Проверьте на самолётах тогда. Спросите у авиакомпаний, что лучше, одноразовый самолёт или многоразовый.

Сравнение со Space Shuttle некорректно потому, что у него твёрдотопливные двигатели, где условно 95% стоимости приходится на топливо, а рыжий топливный бак был одноразовый.

[oleg-letsinsky.livejournal.com]

Сравнивать со SS - некорректно, значит. А с самолетом - корректно. Во как.

[vitus_wagner]

Сколько-сколько тонн топлива сожжет Ми-26 в процессе охоты на ступень?

[zampotehkenguru.livejournal.com]

Это не важно, так как они не отнимаются от полезной нагрузки, в отличии от американской схемы с торможением и посадкой на двигателях.