Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США

Ракеты компании «SpaceX»

Основные ошибки Э. Била — независимость от правительственных структур и максимализм (если строить, то сразу тяжелые ракеты) — были в полной мере учтены другим милли-онером-энтузиастом — Элоном Маском, основавшим летом 2002 г. компанию «Space Exploration Technologies» («SpaceX»). Первой задачей фирмы, базирующейся в Эль-Сегундо (шт. Калифорния), стала разработка ракеты-носителя «Falcon-1» («Сокол»), рассчитанной на выведение на низкую орбиту спутников массой до 453 кг с затратами 6 млн долл.

Технические характеристики новой ТКС, которая должна стать базовой моделью целого семейства, были, без сомнения, предопределены потребностями военных организаций. И это позволило молодой фирме сразу же получить два контракта: один на проектные исследования по ракетам оперативного запуска ORS, а другой на запуск в 2005 г. легкого спутника TacSat-1, изготовленного Исследовательской лабораторией ВМС NRL (Naval Research Laboratory).

Низкие затраты на проектирование и эксплуатацию, а также непродолжительный период создания ракеты «Falcon-1» предполагается обеспечить за счет простоты конструкции изделия и самостоятельной разработки большинства систем и агрегатов. Лишь отдельные компоненты будут заказываться сторонним организациям.

По мнению президента компании, закупка необходимого оборудования у крупных аэрокосмических фирм обходится дороже, чем наем небольшого количества высокопрофессиональных специалистов. Поэтому в штате компании, не превышающим пятидесяти человек, числятся бывшие высокопоставленные чиновники Министерства обороны и NASA, главный инженер корпорации «Orbital Sciences», руководитель отдела разработки двигателей компании TRW, начальник производства ракет «Дельта» корпорации «Boeing» и т.п.

Двухступенчатая ракета «Falcon-1», имеющая высоту 21м и стартовую массу 27,2 т, комплектуется кислородно-керосиновыми блоками. Первая ступень, оснащенная парашютной системой, рассчитана на многократное применение. Другой ее особенностью являются тонкостенные топливные баки из алюминиевого сплава. Однако в отличие от ранних ракет-«Атлас» они не требуют постоянного наддува для поддержания формы. Устойчивость стенок обеспечивает центральный силовой шпангоут с совмещенными днищами (его конструкция и технология изготовления запатентованы компанией «SpaceX»).

Для первой ступени компания спроектировала ЖРД «Merlin», развивающим в течение 170 с тягу 38,5 т (в вакууме). Камера сгорания изделия оснащена относительно простым для производства осевым распылителем компонентов топлива, примененным в 1960-е годы фирмой TRW в двигателе LMDE.

На ступени используется турбонасосная система подачи топлива с рабочим давлением 53,5 кг/см2. Одновальный ТНА массой 68 кг, часть мощности которого будет отбираться для качания маршевого ЖРД, был изготовлен фирмой «Barber-Nichols».

^{Ракета-носитель Falcon-1}

В целях экономии средств и уменьшения массы двигатель «Merlin» изготавливается из композиционных материалов на основе углеродных волокон с силиконо-фенольным абляционным покрытием; в критическом сечении камеры установлены огнеудорные вставки из материала «Astroquartz».

Снижение массы второй ступени планируется обеспечить за счет применения алюминий-литиевых топливных баков. Однако из-за возникших сложностей со сваркой таких емкостей, которыми занимается фирма «Spincraft», на первых ракетах будут использоваться обычные алюминиевые.

Вторая ступень комплектуется двигателем «Kestrel» тягой 3,4 т. Этот ЖРД рассчитан на многократные включения общей продолжительностью 400 с. Для упрощения конструкции блока на нем использована вытеснительная система подачи топлива с давлением 10,5 кг/см2.

Выбранная стратегия реализации проекта «Falcon-1», весьма необычная для аэрокосмической промышленности, пока вполне оправдывается. Уже в марте 2003 г., то есть через девять месяцев после начала работ, на технической базе в Техасе, выкупленной, кстати, у фирмы «Beal Aerospace», компания «SpaceX» успешно провела первое стендовое испытания двигателя «Merlin». В ходе запуска ЖРД проработал 18 с практически на номинальном уровне тяги (93%). Спустя пять месяцев началась отработка двигателя «Kestrel». Первый сбой в напряженном графике работ произошел в октябре 2003 г., когда при стендовом запуске одного из ЖРД возник пожар и изделие было полностью уничтожено. Тем не менее испытания возобновились уже через неделю.

Осенью 2004 г. после завершения стендовой отработки маршевых двигателей компания «SpaceX» собиралась приступить к комплексным испытаниям квалификационной модели первой ступени ракеты. В ходе их проведения предусматривалось выполнения всех предпусковых операций с включением ЖРД.

Затем эту ступень планируют переоборудовать в летный образец для использования в составе второй ракеты «Falcon-1», старт которой может состояться в 2005 г. Для сборки ракет компания «SpaceX» арендовала вблизи аэропорта Лос-Анджелеса два корпуса общей площадью около 4000 м2.

Запуск первой ракеты «Falcon-1» будет производиться со стартовой площадки SLC-3W базы Ванденберг, ранее использовавшейся для полетов ракет «Атлас». Необходимую модернизацию комплекса, потребовавшую несколько миллионов долларов, компания «SpaceX» провела за свой счет.

Благодаря высокой мобильности новой ТКС ее старты также предполагается выполнять с мыса Канаверал и с одного из Маршалловых островов, расположенного вблизи экватора.

Некоторые сложности возникли у компании «SpaceX» с оформлением необходимых лицензий на запуски ракет Falcon. Для получения соответствующих санкций от служб безопасности полигонов потребовалось собрать свыше 60 документов, а также на собственные средства (около 10 тыс. долл.) провести экологическую экспертизу с целью оценки возможного ущерба, который может быть причинен флоре и фауне ближайших к стартовым площадкам районов.

Разработка ракеты «Falcon-1» ведется в основном на личные средства основателя компании «SpaceX». Элон Маек (1971 г.р.), занимающий 23-ю позицию среди самых богатых людей Америки в возрасте до 40 лет, добился значительных успехов как программист и Web-дизайнер. Свою первую фирму, которая занималась поддержкой сайтов таких корпораций, как «New York Times Со.» и «Knight Ridder», он продал в 1999 г. компании «Compaq Computer» за 300 млн долл.; созданная им электронная платежная система «PayPal» «ушла» на интернетовском аукционе в 2002 г. за 1,5 млрд долл.

Как заявляет Э. Маек, к реализации какого-либо предприятия он приступает при наличии трех условий: оно должно быть коммерчески привлекательным, полезным для общества и интересным для него самого. Программа «Falcon-1» не должна стать самым дорогостоящим для ее инициатора проектом (в систему «PayPal» было вложено 240 млн долл., прежде чем она стала приносить прибыль).

На создание новой ракеты-носителя Э. Маек готов израсходовать 100 млн долл. При этом в указанную сумму включены возможные убытки от двух неудачных стартов, третья авария, по его словам, вынудит прекратить работы. В противном же случае, то есть при благоприятном исходе первых полетов, объем сторонних инвестиций на дальнейшее развитие программы может составить 50—100 млн долл.

Данное предположение аналитиками обосновывается следующими доводами.

Во-первых, успешное начало эксплуатации ракеты «Falcon-1» сразу же лишит корпорацию «Orbital Sciences» монополии на рынке выведения малых спутников. При современных ценах на запуск в 20—25 млн долл. ракета «Пегас» не сможет конкурировать с новой ТКС, и ее единственным заказчиком на ближайшие годы останется NASA, которое не использует для выведения своих аппаратов РН с неопределенными показателями надежности.

И, во-вторых, профессиональные амбиции и стремление Э. Маска доказать, что ракетная техника может быть относительно дешевой, не ограничиваются средствами выведения малых спутников. В настоящее время компания «SpaceX» занимается еще проектами двух более мощных моделей семейства.

Первоначально для повышения грузоподъемности ракеты «Falcon-1» до 1,35 т на низкой орбите предлагалось использовать жидкостные стартовые ускорители. Однако из-за сложности и высокого риска при отделении блоков от этого варианта отказались.

Поэтому было решено разработать к 2006 г. более мощную Первую ступень с пятью двигателями «Merlin». Причем для этого блока предусматривается схема, апробированная на ракетах «Сатурн-5»: в зависимости от этапа полета ракета решает свою задачу даже при трех отказавших ЖРД. Вторая ступень, также увеличенная в габаритах, комплектуется двумя двигателями «Kestrel». В такой конфигурации ракета вы-сотой 29 м будет иметь стартовую массу около 130 т.

Энергетические характеристики этой ТКС, названной «Falcon-5-LEO» (Low Earth Orbit— «Для низкой околоземной орбиты»), позволят доставлять на указанную орбиту грузы массой 4,53 т. За счет освоенных в рамках проекта «Falcon-1» технологий ее себестоимость не превысит 12 млн долл., реальная же цена за запуск (с учетом оплаты услуг полигонных служб) составит 14 млн долл. В результате удельные затраты на выведение грузов по сравнению с первой моделью сократятся с 13 до 3,1 тыс. долл./кг.

^{Ракета Falcon-5-LEO}

На 2006—2007 гг. запланирован старт ракеты «Falcon-5-GTO» (Geosynchronous Transfer Orbit — «Для переходной орбиты»)» которая будет выводить на соответствующую орбиту спутники массой 4,53 т. И, как следствие, данная модель сможет конкурировать с такими ракетами, как «Атлас-3» и «Дельта-4М».

Увеличение грузоподъемности модели «Falcon-5-GTO» по сравнению с предыдущей модификацией будет достигнуто за счет повышения тяги маршевых ЖРД первой ступени (до 45 т на уровне моря), а также использования в качестве второй ступени разгонного блока с кислородно-водородным двигателем RL-10 фирмы «Pratt and Whitney». Закупка уникальной криогенной ступени увеличит стоимость ракеты до 20 млн долл. Но и в этом случае компания «SpaceX* станет активным участником престижного рынка запусков стационарных спутников связи.

По мнению представителей компании, для освоения данного сегмента рынка сложилась вёсьма благоприятная обстановка. Помимо чисто экономических соображений (стоимость конкурирующих ракет в 3—3,5 раза выше) необходимо учитывать то обстоятельство, что корпорация «Boeing» отказалась от коммерческой эксплуатации ракет «Дельта-4», а правительственные санкции за незаконное использование служебной информации компании «Lockheed Martin» существенно ужали ее «портфель» заказов по федеральным программам.

Заявленные расценки на ракеты Falcon уже привлекли многих клиентов, в основном из военного ведомства, заинтересованного в наличии дешевых и оперативных средств выведения КА. Компания «SpaceX» располагает предварительными заявками на проведение в 2005—2007 гг. запусков пяти ракет «Falcon-1» и трех «Falcon-5». Продемонстрировав в первых полетах высокую надежность своих РН, компания рассчитывает привлечь к ним внимание NASA, с которым уже были проведены официальные переговоры.

При успешном решении первоочередных задач компания «SpaceX» планирует через несколько лет ежегодно осуществлять до десяти стартов ракет «Falcon» обеих моделей.

<<<Назад Страница 139 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz