In die middel van die 20ste eeu was die mensdom gefassineer deur die ruimte. Die bekendstelling van die eerste satelliet, Gagarin se vlug, ruimtewandeling, landing op die maan - dit lyk effens meer - en ons sal na die sterre vlieg, veral omdat ambisieuse interplanetêre ruimtetuigprojekte bestaan het. En as basis op die maan, vlugte na Mars - dit was iets wat vanselfsprekend was.
Maar prioriteite het verander. Die tegnologieë van die vorige eeu, hoewel dit dit moontlik gemaak het om al die bogenoemde te implementeer, was uiters duur. Uitbreiding in die ruimte, gebaseer op tegnologie van die vorige eeu, sou 'n heroriëntering van alle ekonomieë van die voorste lande in die wêreld vereis om hierdie probleem aan te spreek.
Intensiewe ruimteverkenning vereis die oplossing van twee basiese take: die eerste is om die moontlikheid te verseker dat massiewe vrag in 'n wentelbaan gelanseer word, en die tweede is om die koste om in 'n wentelbaan per kilogram loonvrag (PN) te verlaag, te verminder.
As die mensdom die eerste taak relatief goed hanteer het, dan met die tweede - was alles baie ingewikkelder.
Lang reis in die ruimte (en baie duur)
Van die begin af was lanseervoertuie (LV) weggooibare. Die tegnologie van die 20ste eeu het nie 'n herbruikbare lanseerder moontlik gemaak nie. Dit lyk ongelooflik as honderde miljoene of miljarde roebels / dollar in die atmosfeer brand of op die oppervlak neerstort.
Kom ons stel ons voor dat die skepe slegs vir een uitgang na die see gebou sou word, en daarna onmiddellik verbrand sou word. Sou die era van groot geografiese ontdekkings in hierdie geval aanbreek? Sou die kontinent van Noord -Amerika gekoloniseer word?
Onwaarskynlik. Heel waarskynlik sou die mensdom as afgesonderde sentrums van die beskawing geleef het.
Die moontlikheid om groot en super-swaar vragte in 'n lae verwysingsbaan (LEO) te begin, is geïmplementeer in die Amerikaanse monsteragtige super-swaar lanseringsvoertuig Saturn-5. Dit was hierdie vuurpyl wat 141 ton PN na LEO kon vervoer, wat die Verenigde State op daardie stadium die leiers in die ruimtewedloop kon maak en Amerikaanse ruimtevaarders op die maan kon aflewer.
Die Sowjetunie het die wedloop om die maan verloor omdat dit nie 'n super-swaar lanseringsvoertuig kon skep wat vergelykbaar is met Saturn-5 nie.
En die USSR kon weens die gebrek aan kragtige vuurpyl-enjins nie 'n super-swaar lanseervoertuig skep nie. As gevolg hiervan is 30 NK-33-enjins geïnstalleer in die eerste fase van die Sowjet-super-swaar vyf-trap LV N-1. Met inagneming van die afwesigheid van die moontlikheid van rekenaardiagnose en die sinchronisering van die werking van die enjin op daardie tydstip, sowel as die feit dat, weens 'n gebrek aan tyd en geld, gronddinamika en vuurbanktoetse van die hele LV of die eerste fase -samestelling was nie uitgevoer nie, het alle toetsbekendstellings van die LV N-1 in die stadium van die eerste fase in 'n mislukking geëindig.
'N Poging om die koste vir die lanseer van 'n ruimtetuig in 'n wentelbaan radikaal te verminder, was die American Space Shuttle -program.
In die herbruikbare ruimtetuig van die ruimtetuig (MTKK) is twee uit drie komponente terugbesorg - versterkers met vaste brandstof per valskerm wat in die see neerspring en na kontrole en brandstof kan hergebruik word, en die ruimtevliegtuig - 'n pendeltuig, beland volgens die vliegtuigskema op die aanloopbaan. In die atmosfeer het slegs 'n tenk vir vloeibare waterstof en suurstof gebrand, waarvan die brandstof deur die shuttle se enjins gebruik is.
Die Space Shuttle -stelsel kan nie as 'n super -swaar lanseervoertuig geklassifiseer word nie - die maksimum gewig van die vrag wat in 'n lae verwysingsbaan (LEO) geplaas is, was minder as 30 ton, wat vergelykbaar is met die vragvermoë van die Russiese Proton -lanseervoertuig.
Die Sowjetunie het gereageer met die Energy-Buran-program.
Ondanks die eksterne ooreenkoms van die ruimtetuig en die Energia-Buran-stelsel, het hulle belangrike verskille gehad. As die ruimtetuig in die ruimtependel gelanseer is deur twee herbruikbare vaste dryfversterkers en die ruimtetuig self, was Buran in die Sowjetprojek 'n passiewe vrag van die Energia-lanseervoertuig. Die Energia -lanseervoertuig self kan met reg toegeskryf word aan die 'super -swaar' - dit kon 100 ton in 'n lae verwysingsbaan plaas, slegs 40 ton minder as Saturn -5.
Op die basis van die Energia-lanseervoertuig is beplan om 'n Vulcan-lanseervoertuig te skep met 'n groter aantal syblokke tot 8 stukke, wat 175-200 ton vrag aan LEO kan lewer, wat dit moontlik sou maak om vlugte uit te voer na die maan en Mars.
Die interessantste ontwikkeling kan egter die projek "Energy II" - "Hurricane" genoem word, waarin alle elemente herbruikbaar moes wees, insluitend die ruimtevaartuig, die sentrale blok van die tweede fase en die syblokke van die eerste fase. Die ineenstorting van die USSR het hierdie ongetwyfeld nie 'n interessante projek moontlik gemaak nie.
Vir al sy epiese karakter is beide programme ingeperk: een - weens die ineenstorting van die USSR, en die tweede - weens die hoë ongeluksyfer van "pendeltjies" wat 'n dosyn Amerikaanse ruimtevaarders doodgemaak het. Boonop het die Space Shuttle -program nie aan die verwagtinge voldoen nie ten opsigte van 'n radikale verlaging van die koste om 'n vraglading in 'n wentelbaan te begin.
Na die voltooiing van die Energia-Buran-program, het die mensdom geen super-swaar lanseervoertuie oor nie. Rusland het geen tyd hiervoor gehad nie, en die Verenigde State het sy ruimte -ambisies aansienlik verloor. Om die huidige dringende take op te los, was die lanseervoertuie wat in albei lande beskikbaar was, voldoende (behalwe die tydelike gebrek aan die Verenigde State se vermoë om ruimtevaarders onafhanklik in 'n wentelbaan te laat loop).
Die Amerikaanse lugvaartagentskap NASA het geleidelik die ontwerp van 'n super-swaar lanseervoertuig uitgevoer om ambisieuse take op te los: soos 'n vlug na Mars of die bou van 'n basis op die maan. As deel van die Constellation-program is die super-swaar lanseervoertuig Ares V ontwikkel. Daar word aangeneem dat "Ares-5" 188 ton vrag na LEO sal kan bring en 71 ton PN na die maan kan lewer.
In 2010 is die Constellation -program gesluit. Die ontwikkelings op "Ares-5" is gebruik in 'n nuwe program vir die skep van 'n super-swaar LV-SLS (Space Launch System). Die super -swaar lanseringsvoertuig van die SLS in die basiese weergawe behoort 95 ton vrag aan LEO te kan lewer, en in die weergawe met 'n groter vrag - tot 130 ton vrag. Die SLS LV-ontwerp maak gebruik van enjins en soliede dryfversterkers wat as deel van die Space Shuttle-program geskep is.
Trouens, dit sal 'n soort moderne reïnkarnasie van "Saturnus-5" wees, soortgelyk aan dit, beide in eienskappe en in koste. Ondanks die feit dat die SLS -program waarskynlik nog voltooi sal word, sal dit nie 'n revolusie in die Amerikaanse of die wêreld -ruimtevaarder veroorsaak nie.
Dit is 'n doelbewuste doodloopstraat.
Dieselfde lot wag op die Russiese projek van die super-swaar lanseervoertuig Yenisei / Don, as dit gebou is op die basis van 'tradisionele' oplossings wat in ruimtetegnologie gebruik word.
Oor die algemeen was die situasie in die Verenigde State en in Rusland tot op 'n sekere punt relatief soortgelyk: nóg van NASA of van Roskosmos sou ons beswaarlik deurbraakoplossings gesien het om die vrag in 'n wentelbaan te plaas. Ook in ander lande is niks nuuts gesien nie. Die ruimtebedryf het baie konserwatief geword.
Private ondernemings het alles verander, en dit is baie natuurlik dat dit in die Verenigde State gebeur het, waar die gemaklikste sakevoorwaardes geskep is.
Privaat ruimte
Natuurlik praat ons eerstens oor die SpaceX -onderneming Elon Musk. Sodra hy nie geroep is nie - 'n bedrieër, 'suksesvolle bestuurder', 'Ostap Petrikovich Mask', ensovoorts, ensovoorts. Die skrywer het op een van die bronne 'n pseudo-wetenskaplike artikel gelees oor hoekom die Falcon-9-lanseervoertuig nie sal vlieg nie: sy bak is nie dieselfde nie, te dun en die enjins is nie dieselfde nie, in die algemeen is daar 'n miljoen redes waarom "nee". Sulke beoordelings is terloops nie net deur onafhanklike ontleders uitgespreek nie, maar ook deur amptenare, hoofde van Russiese staatstrukture en ondernemings.
Musk word daarvan beskuldig dat hy self niks ontwikkel het nie (en dat hy self al die ontwerpdokumentasie moes maak en dan self die lanseervoertuig kon saamstel?), En dat SpaceX baie inligting en materiaal oor ander projekte ontvang het van NASA (en SpaceX moes alles van nuuts af doen, asof ruimteprogramme nie voor dit in die Verenigde State bestaan nie?).
Op die een of ander manier, maar die Falcon-9-lanseervoertuig het plaasgevind, dit vlieg met 'n benydenswaardige reëlmatigheid die ruimte in, die uitgewerkte eerste fases land met dieselfde gereeldheid, waarvan een reeds 10 (!) Keer gevlieg het. Roskosmos het die grootste deel van die mark verloor vir die lanseer van vragmotors in 'n wentelbaan, en na die skepping van SpaceX van die herbruikbare bemande ruimtetuig Crew Dragon (Dragon V2) en die mark vir die aflewering van Amerikaanse ruimtevaarders.
Maar SpaceX het ook 'n Falcon Heavy -vuurpyl wat meer as 63 ton aan LEO kan lewer. Dit is tans die swaarste en mees gewigvragmotor ter wêreld. Die eerste fase en syversterkers is ook herbruikbaar.
'N Ander Amerikaanse miljardêr, Jeff Bezos, blaas in die agterkant van SpaceX se kop. Natuurlik, hoewel haar suksesse baie beskeie is, maar daar is steeds prestasies. Dit is eerstens die skepping van 'n nuwe metaan-suurstof-enjin BE-4, wat gebruik sal word in die New Glenn-lanseervoertuig en in die Vulcan-lanseervoertuig (wat die Atlas-5-lanseervoertuig moet vervang). Aangesien Atlas-5 nou op Russiese RD-180-enjins vlieg, sal Roskosmos na die verskyning van BE-4 nog 'n verkoopsmark verloor.
In die Verenigde State en in ander lande is daar honderde nuwe ondernemings om lanseervoertuie en ander soorte vliegtuie te skep vir die lanseer van vragte in 'n wentelbaan, nuwe ondernemings om satelliete en ruimtetuie vir verskillende doeleindes te skep, industriële tegnologieë vir die ruimte, wenteltoerisme, ensovoorts, ensovoorts.
Waarheen sal dit alles lei?
Die feit dat die ruimte -mark vinnig sal uitbrei en die mededinging in die mark om 'n vrag in 'n baan te plaas, sal lei tot 'n aansienlike vermindering van die koste van die verwydering van die berekening vir een kilogram.
Die koste van die lanseer van 1 kg vrag na LEO deur die Space Shuttle-stelsel of deur die Delta-4-vuurpyl beloop ongeveer $ 20,000. Rusland se Proton -lanseervoertuie kan laer vragte aan LEO lewer vir minder as $ 3,000 per kilogram, maar hierdie missiele loop op die uiters giftige asimmetriese dimetielhidrasien en is tans buite produksie. Goedkoop, ontwikkel in die USSR, Russies-Oekraïense Zenits is ook iets van die verlede.
Die Falcon-9-lanseervoertuig, op voorwaarde dat die terugkeer-eerste fase gebruik word, kan 'n vragvrag in 'n lae verwysingsbaan laat aflaai teen minder as $ 2 000 per kilogram. Volgens Elon Musk kan die Falcon-9 moontlik die koste van die lanseer van 500-1100 dollar per kilogram verminder.
'N Mens sou kon vra: waarom is dit nou soveel duurder vir kliënte om vragte te laai?
Eerstens word die koste nie net bepaal deur die koste van die bekendstelling nie, maar ook deur die marktoestande - die pryse van mededingers. Watter kapitalis sou ekstra wins prysgee? Dit is winsgewend om effens laer as mededingers te wees, geleidelik die mark te vang, eerder as om te stort sonder om iets te verdien, veral omdat in so 'n spesifieke kritieke bedryf soos die ruimte -lanseermark in elk geval verskeie beheerverskaffers ondersteun word, selfs al het 'n mens pryse verskeie kere hoër as die mededinger.
Daar kan aanvaar word dat SpaceX se prysverlaging slegs veroorsaak sal word deur die opkoms van mededingers in die gesig van Blue Origin met sy New Glenn -lanseervoertuig of ander maatskappye en lande wat middele sal skep om ladingvragte met 'n lae bekendstellingskoste te begin.
Die meeste nuwe ondernemings en belowende projekte hou egter verband met die bekendstelling van 'n vrag wat honderde, hoogstens duisend kilogram, in 'n wentelbaan weeg. Dit sal nie 'n rewolusie in die ruimte veroorsaak nie - om iets groots te bou, sal swaar en super -swaar herbruikbare lanseervoertuie verg, met 'n lae koste om 'n vrag in 'n wentelbaan te stuur. En hier, soos ons reeds hierbo gesien het, is alles hartseer.
Alles behalwe SpaceX se belangrikste projek, 'n volledig herbruikbare ruimtetuig met 'n volledig herbruikbare Super Heavy eerste fase
Super herbruikbaar
Die verskil tussen Starship (hierna Starship genoem as 'n kombinasie van Starship + Super Heavy) van alle ander lanseervoertuie is dat beide fases herbruikbaar is. Terselfdertyd moet die Starship se vrag na 'n lae verwysingsbaan 100 ton wees, dit wil sê, dit is 'n volwaardige super-swaar vuurpyl. Vir Starship het SpaceX nuwe, unieke, Raptor-metaan-suurstof-enjins met 'n geslote siklus met volledige vergassing van komponente ontwikkel.
SpaceX beplan om al sy lanseervoertuie deur die Starship te vervang, insluitend die uiters suksesvolle Falcon 9. Gewoonlik is dit baie duur om 'n super -swaar vuurpyl te begin - in die orde van een miljard dollar. Om die koste van die bekendstelling laag te hou, beplan SpaceX om albei fases baie keer te gebruik - elk 100 lanseerings, en moontlik meer. In hierdie geval daal die koste met bykans twee ordes - tot tien miljoen dollar per bekendstelling. As ons die maksimum vrag van 100 ton in ag neem, kry ons die koste om die vrag na LEO te bring op ongeveer 100 (!) Dollars per kilogram.
Natuurlik benodig die teruggekeerde fases onderhoud, vervanging van enjins na 50 aanvang, hervulling, gronddienste moet betaal word, maar Starship self sal waarskynlik minder as 'n miljard dollar kos, en sy produksie- en onderhoudstegnologieë sal voortdurend verbeter word namate ervaring word opgedoen deur SpaceX.
Elon Musk sê in werklikheid dat Starship moontlik 'n ladingskoste van ongeveer $ 10 per kilogram kan bereik met 'n totale lanseerkoste van $ 1,5 miljoen, en die koste om vrag aan die maan te lewer, sal ongeveer $ 20-30 per kilogram beloop. maar dit vereis dat die Starship weekliks gelanseer word.
Waar kan ek sulke volumes kry?
Selfs die weermag het eenvoudig nie so 'n groot hoeveelheid vrag dat daar reeds 'n burgerlike ruimte is nie - die ontwikkeling van die mark sal dekades duur.
Kolonisasie van Mars?
Dit is moeilik om ernstig hieroor te praat.
Kolonisasie van die maan?
Nader kan Starship die SLS heelwat sink en die Amerikaners 'n tweede keer maan toe stuur. Maar dit is tientalle bekendstellings, nie honderde of duisende nie.
SpaceX het egter 'n besigheidsplan wat baie meer werklik is as om koloniste na Mars te stuur - met behulp van Starship om passasiers interkontinentaal te vervoer. As u van New York na Tokio deur die aarde se wentelbaan vlieg, sal die vliegtyd ongeveer 90 minute wees. Terselfdertyd beplan SpaceX om operasionele betroubaarheid te verseker op die vlak van moderne groot vliegtuie, en die koste van die vlug - teen die koste van 'n transkontinentale vlug in besigheidsklas.
Vragte kan op dieselfde manier afgelewer word. Die Amerikaanse weermag het byvoorbeeld al in hierdie geleentheid belanggestel. Daar word beplan om 80 ton vrag in een vlug te lewer, wat vergelykbaar is met die vermoëns van die C-17 Globemaster III-vervoervliegtuig.
In die geheel: die vervoer van passasiers en vrag, die aflewering van Amerikaanse ruimtevaarders na die maan, en moontlik na meer verre voorwerpe van die sonnestelsel, die onttrekking van kommersiële ruimtetuie, ruimtetoerisme, ensovoorts, ensovoorts, en dies meer - SpaceX kan moontlik die koste van die onttrekking van die vrag verminder, hoewel dit tot $ 100 per kilogram kan styg.
In hierdie geval sal Starship 'n nuwe era in die verkenning van ruimte en verder inlei.
Vooruitsigte en implikasies
Starship word tans met 'n mate van agterdog bejeën. Dit lyk asof alles op papier mooi is, en die ervaring van SpaceX spreek vanself, maar op een of ander manier is alles te rooskleurig?
Soms is daar 'n gevoel dat die potensiaal van hierdie stelsel net nie in die gedagtes van die leierskap van die Amerikaanse weermag, NASA -bestuur, eienaars en bestuurders van ondernemings in 'n wye verskeidenheid nywerhede pas nie. Om te lank te begin, het selfs 'n klein vrag in die ruimte geloods, koste van miljoene dollar beteken.
Die vraag is wat gebeur as $ 100 per kilogram werklikheid word?
As geleerde mense in die Amerikaanse departement van verdediging verstaan dat dit vinniger en goedkoper is om 'n konvensionele tenk in 'n wentelbaan te gooi as om dit met 'n militêre vervoervliegtuig van die Amerikaanse vasteland na Europa te vervoer, tot watter gevolgtrekkings sal hulle dan kom?
Nee, ons sal die Abrams nie op die maan sien nie, maar die tenk is nie die doelwit nie, dit is slegs 'n manier om die projektiel aan die vyand te lewer. Wat as dit makliker is om hierdie projektiel direk vanuit 'n baan te kry? Hoe vinnig sal die Verenigde State hulle onttrek aan die vreedsame ruimteverdrag as dit 'n strategiese voordeel daarin (in die ruimte) behaal? Hoe vinnig sal die Amerikaanse weermag in 'n wentelbaan begin migreer?
Boonop is selfs die bestaande vermoëns om laaivragte in die vorm van Falcon-9 en Falcon Heavy te plaas, gekombineer met tegnologie vir massasatellietkonstruksie, genoeg om LEO vas te steek met verkennings-, bevel- en kommunikasiesatelliete, wat daartoe lei dat die Verenigde State die oppervlak van die planeet 24/365 sal monitor. Vergeet van groot oppervlakmagte, militêre groeperings, mobiele grondmissielstelsels - dit alles is slegs doelwitte vir langafstand wapens met vlugbaan -regstelling.
Die sukses van Starship sal 'n ruimtestaking by hierdie stel voeg, waar die teiken binne 'n paar tientalle minute na ontvangs van die versoek uit die ruimte getref sal word. Geen politieke leier in die wêreld kan vol vertroue weet dat 'n onvermydelike wolframstort op enige sekonde uit die ruimte kan val nie.
Teen 'n prys van $ 100 per kilogram sal almal wat nie te lui is nie - farmaseutiese maatskappye, metallurgiese en mynbouondernemings - die ruimte in klim. Ons sal later meer praat oor ruimte -ekonomie. As dit moontlik is, deur goedere van die baan af te laai en te verwyder, word ruimte die nuwe Klondike. Wat kan ons sê oor 10 dollar per kilogram …
Dit is heel moontlik dat ons tans 'n historiese gebeurtenis aanskou wat 'n keerpunt in die ontwikkeling van die mensdom kan word
Kan hierdie proses stop?
Miskien is die verhaal onvoorspelbaar. Menslike hebsug, onnoselheid of net 'n ongeluk - 'n ketting van mislukkings kan enige van die suksesvolste ondernemings begrawe. 'N Paar groot ongelukke wat Starship met die dood van honderde mense volstaan, is genoeg, en die verkenning van ruimte kan weer ernstig vertraag word, soos dit reeds in die twintigste eeu was.
As 'n eensydige voordeel in die ruimte verkry word, sal die Verenigde State 'n baie meer aggressiewe beleid begin voer as wat dit nou is. By gebrek aan 'n geleentheid om gelykheid in die ruimte te verseker, kan ons heel moontlik na die vlak van Noord -Korea gly, op 'n 'kerntas' sit en dreig om onsself, ons bure en almal te ondermyn in geval van iets (wat blykbaar om vreemde redes, selfs 'n beroep op sommige).
In hierdie verband is dit nodig om meer aandag te gee aan die ruimtevaartbedryf, waarvan die toestand op die oomblik geen optimisme veroorsaak nie.
Neem byvoorbeeld die projek van die super -swaar lanseringsvoertuig "Yenisei" / "Don" - dit is genoeg om na al die onderling uitsluitende verklarings van verskillende leiers en departemente oor hierdie projek te kyk, en dit word duidelik dat niemand, in beginsel, weet hoekom dit geskep word, en ook nie wat dit is nie. As dit die volgende 'Angara' is, kan die projek nou gesluit word - daar is geen nut om mense se geld daaraan te spandeer nie.
Terselfdertyd sit China nie ledig nie.
Benewens die ontwikkeling van tradisionele lanseervoertuie, bestudeer en neem hulle aktief die Amerikaanse ervaring aan, sonder om te huiwer om dit direk te kopieer. Alles is regverdig in sake van nasionale veiligheid.
Op die Nasionale Ruimtedag het die Chinese raketnavorsingsinstituut gepraat oor die projek van 'n suborbitale vuurpylstelsel, wat passasiers in minder as een uur van een punt van die planeet na 'n ander moet vervoer.
Ons kan sê dat dit tot dusver slegs tekeninge is, maar China het onlangs herhaaldelik sy vermoë bewys om leiers in verskillende takke van wetenskap en nywerheid in te haal.
Dit is ook tyd dat Rusland verwarring en onstuimigheid in die ruimtebedryf opsy sit, doelwitte duidelik formuleer en verseker dat dit op enige manier toegepas kan word.
As China en Rusland op 'n nuwe tegnologiese vlak met die Verenigde State in die ruimte kan meeding, is lae wentelbane net die begin, en die mensdom gaan inderdaad 'n nuwe era binne, wat tot dusver slegs op die bladsye van science fiction -romans bestaan.
