Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Успех New Shepard: многоразовый носитель и суборбитальный туризм
lozga
01.jpg
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.

02.jpg
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


03.jpg
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


04.jpg

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.

Интересно? Подписывайтесь на обновления.

Записи из этого журнала по тегу «облегчение доступа в космос»


промо lozga ноябрь 4, 2014 17:00
Разместить за 20 жетонов
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…

  • 1
за Маска по-человечески обидно) удачи в декабре!

Может это не невезение, а замах на слишком сложную задачу?

ну первый раз - да. а уж авария... до сих пор нет логичного объяснения(((

Учитывая сложность ракетной техники, логично, когда авария происходит :)

но там было что то мистическое. конструкция отработана, испытана, условия - те же. И объяснение причины (стойка в баке разрушилась) какое-то невнятное было...

" 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."

Откуда известно, что BE-4 там будет один?

Можно и больше поставить, никто не спорит. Но стартовая масса в районе 200-250 тонн дает логично выглядящую ракету среднего класса.

С посадкой первой ступени (-30% ПН) не дает. Речь скорее идет о трех BE-4 и диаметре 5-6 м. "Very Big Brother" Нью Шепарда как говорит Безос.

Не получится. Диаметр сопла посчитайте.

Ну будет 6 метров диаметр ступени. В любом случае двигателей будет не меньше двух.

Маск всё-таки сажает башню побольше и в море. На видео видно, как водит первую ступень перед посадкой.

На видео водит обе ступени. Вопрос в том, что у Маска пока не получалось приземлиться даже при помощи газовых рулей наверху, которых нет у Безоса.

не понял, открытая схема или с фазовым переходом? до сих пор считал, что это взаимоисключающие решения.

Схема с фазовым переходом бывает открытая и закрытая. В первом случае после турбины водород сбрасывается наружу (две трубы хорошо видны на фото в посте), во втором случае - подается в камеру сгорания. Первый вариант менее эффективен, но проще.

Там вообще кажется отбор газа прямо из КС. Первый летающий двигатель такой схемы.

(Анонимно)
И тем не менее несмотря на все усилия Безоса , даже не так - несмотря на его достижения -он идет по пути в тупик . Стоит только увеличить массу приземляемой первой ступени ( а это станет неизбежным в процессе развития ) он не сможет приземлить ступень подобным образом . Никакие опоры не выдержат ударный импульс .

Водородный двигатель 1-й ступени - это на сегодняшний день тоже тупик. Даже метановый двигатель, с кучей проблем у него, все ещё фантастика на сегодняшний момент.

(Анонимно)
И еще .
Сейчас принято ругать отечественную космонавтику ( и есть за что )
НО - светлые головы еще остались .Сейчас разрабатывается принципиально иной вариант посадки .Вообще не имеющий аналогов в мире . Надежный на 100% .В ближайшее время он будет показан .Это примерно 2016 год .ну может конец года

BE-3 и Falcon - несравнимы!

Правы те, кто говорит, что принципиально достижение Шепарда повторяет пятилетний успех команды Маска.
Дело в том, что BE-3 - это однодвигательная система, не могущая в принципе вывести ничего серьезного на околоземную орбиту - ей для этого просто не хватит тяги. В базовой конфигурации орбитального РН от BO - целых 5(!) таких "карандашей" - а управляемо посадить конфигурацию из 1 и 5 двигателей - это кардинально разная проблема, с которой до сих пор не справился и Маск (начавший на 5 лет раньше).
Более того, двигатели у Маск - кислород-керосин, у BE-3 - водород+кислород.
газовые ракетные двигатели имеют одну очень неприятную особенность - из-за повышенной текучести компонентов топлива их нужно охлаждать как при заправке, так и при подготовке, так и при предстартовой готовности. Вся эта тягомотина, во-первых, резко снижает гибкость логистики старта - у жидкостного РН время "выстаивания" на столе и в заправленном состоянии может достигать нескольких месяцев. У газового - несколько часов.
Ещё одна проблема - двигатели типа "BE-3" очень опасны с точки зрения развития аварии - в случае нештатной работы ступени взрыв будет развиваться доли секунд (в отличие от открытых керосинок, у экипажа которых есть несколько секунд на принятие решения).
Так что, до полноценного и безопасного полета в космос на Шеппарде - еще как минимум годы, если не десятилетия.

Re: BE-3 и Falcon - несравнимы!

Поймите, я сравниваю Безоса с Маском не по запуску спутников, а по созданию многоразовых ракет с ракетной посадкой. Никто не спорит что у Безоса ракета геофизическая. Но задача многоразовой ракеты у них одинаковая.
Пачку первых ступеней Безос ставить не собирался.
А вот двигатель у них очень впечатляет - водородные двигатели сложнее и эффективней.
Несколько секунд ни у кого нет - сравнительно медленнее взрываются РН на гептиле, но и там надо сваливать быстро, запаса в несколько секунд на принятие решения нет нигде, а САС рулит автоматика.
Если сравнивать, Шепард безопаснее SpaceShipTwo.

Как, все же, неприлично выглядит эта ракета :).

Ничего не поделаешь, форма диктуется в том числе и аэродинамикой. Больше смотрите на ракеты, это пройдет :)

  • 1
?

Log in

No account? Create an account