Строительство и эксплуатация ракет-носителей — это своеобразная «черная команда» космонавтики. Большая и сложная работа делается незаметно, а большинство лавров достаются разработчикам полезной нагрузки. Мы забыли о сложности задач, которые решаются при проектировании и производстве ракет-носителей. Эта статья призвана показать важность темы и представить небольшой ликбез тем, кто хотел бы узнать, «как оно летает».
В комментариях к первой статье мне справедливо указали, что я совсем не рассказал о твердотопливных двигателях, которые применяются в космонавтике. Действительно, в одну статью даже простой ликбез не влез. Поэтому приглашаю желающих почитать продолжение.
В третьей части «Незаметных сложностей ракетной техники» я бы хотел рассказать о ещё не охваченных в первой и второй частях проблемах, которые требуют решения. Эта статья посвящена развитию темы различных ограничений, которые приводят к инженерно неоптимальным решениям.
Разнообразна и неприятна дань, которую приходится платить несовершенству нашего мира разработчикам ракетной техники. Сегодня мы поговорим о том, чем приходится платить за повышение параметров жидкостных реактивных двигателей и о тех незаметных проблемах, которые ждут проектировщиков баков.
Стартовые сооружения — это отдельный интересный аспект космической техники. В самом деле, ракету надо собрать, вывезти на стартовый стол, ещё раз проверить, заправить, посадить экипаж (если пуск пилотируемый) и запустить. И каждая из задач бросает вызов инженерной сообразительности, материаловедению, сопромату и множеству других дисциплин.
Римский философ Сенека сказал: «Если человек не знает, куда он плывет, то для него нет попутного ветра». В самом деле, какая нам польза от двигателей, маховиков или соленоидов, если мы не знаем положения аппарата в пространстве? Этот рассказ о приборах, которые позволяют нам не заблудиться в космосе.
2015 году не повезло с анонсированными первыми запусками ракет. В начале года говорили о первом пуске Falcon Heavy, но он съехал на 2016 год. Также планировался первый пуск сверхлегкой ракеты Super Strypi, она же SPARK. Увы, пуск 3 ноября окончился неудачей. По поступающим новостям, похоже, проект будет закрыт. Жаль, с инженерной точки зрения проект обещал быть интересным.
Успешный космический пуск привлекает мало внимания. Но если знать, что миссия по выведению Intelsat 31 находилась на волосок от гибели, становится гораздо интересней. По данным в открытом доступе можно вычислить, что произошло, и почему спутник все-таки был успешно выведен на нужную орбиту.
Ракетные двигатели — одна из вершин технического прогресса. Работающие на пределе материалы, сотни атмосфер, тысячи градусов и сотни тонн тяги — это не может не восхищать. Но разных двигателей много, какие же из них самые лучшие? Чьи инженеры поднимутся на пьедестал почета? Пришло, наконец, время со всей прямотой ответить на этот вопрос.
Оказывается, на ракете, стартовавшей с «Восточного» впервые в практике отечественной космонавтики стояла бортовая камера. И сейчас, три недели спустя, наконец-то появилось видео с нее:
Если вы следили за злоключениями модуля «Наука», который уже много лет не могут запустить к МКС, и, по последним новостям, находят там все новые загрязнения, то вас могла возмутить эта история. Действительно, можно подумать что-то вроде: «ну промойте уже эти баки и трубопроводы или замените их и запускайте в конце концов!» На бытовом уровне это логично. Но если разобраться, то история «Науки» превращается в притчу, о том, что однажды достигнутый уровень технологии может быть легко забыт и потерян.
«Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю» — так, по легенде, сказал Архимед, научно объяснив интуитивно понимаемый принцип работы рычага. Но в космическом вакууме опоры нет. А спутникам нужно, чтобы солнечные батареи смотрели на Солнце, антенны — на Землю, камера — на интересный участок Марса, а двигатель для коррекции орбиты — строго в определенную точку пространства. Приходится что-то придумывать, чтобы опереться на пустоту.
История космонавтики, как и любой другой отрасли, хранит примеры остроумных решений, когда желаемая цель достигалась красивым и неожиданным способом. СССР/России не повезло с доступностью геостационарной орбиты. Но вместо того, чтобы достать до нее более тяжелыми ракетами или пытаться снизить массу полезной нагрузки, разработчиков осенила идея использования специальной орбиты. Об этой орбите и спутниках, которые ее используют до сих пор, наш сегодняшний рассказ.
С 2013 года космические корабли «Союз» летают на МКС по короткой шестичасовой схеме. Она более комфортна для экипажа, и переход на двухсуточную схему стыковки обычно означает, что «что-то пошло не так». Но в этот раз не было никаких неисправностей, и для «Союза ТМА-18М» двухсуточная схема была запланирована изначально. Почему так получилось?
Когда ракета-носитель отрывается от стартовой площадки и начинает свою недолгую, но яркую жизнь, за ней следят не только фанаты космонавтики по интернет-трансляции. Специальные устройства в разных диапазонах принимают данные с борта, все ли в порядке, измеряют траекторию полета, фиксируют полет в оптическом диапазоне и отслеживают траекторию падения отработавших ступеней и сброшенного головного обтекателя.
С одной стороны, глупо ждать технической достоверности от сценария фильма про супергероев. С другой стороны, можно принять фантастические допущения вроде неуязвимости уроженца планеты Криптон, но то, что создатели не знают достаточно известных фактов жизни на нашей Земле, печалит. Еще в первом трейлере готовящегося к выходу фильма «Бэтмен против Супермена» Супермен позировал с головным обтекателем корабля «Союз» на руках. На днях вышел второй трейлер, где более полно раскрывается его очередной подвиг — ракета-носитель «Союз» взрывается на старте, и Супермен спасает космонавтов с астронавтами (на ГТ сломалась возможность показа видео не с начала, смотрите с 48 секунды).
Проблема в том, что разработчики космических аппаратов заранее понимают, что в нашем несовершенном мире аварии случаются, а вот супергероя поблизости, как назло, не окажется. Поэтому инженеры примеряют на себя одежды суперинженеров и создают системы, которые спасут жизни космонавтов.
Сейчас, когда весь мир говорит об обнаружении гравитационных волн, не хочется писать ни о чем, кроме астрономии. Тем более, что проект космической лаборатории для наблюдения гравитационных волн разрабатывается уже много лет, а спутник — технологический демонстратор уже находится в космосе и скоро приступит к наблюдениям. Его запуск прошел без особой помпы, но сейчас, как мне кажется, самое время вспомнить о зонде LISA Pathfinder.
Сейчас, в двадцать первом веке, есть космические ракеты, для запуска которых используются детали из дерева. Тридцать две березовые палки являются важным элементом системы запуска двигателей. И если страну-производитель таких ракет вы, наверняка, угадали (да, это Россия, а ракеты — семейство «Союз»), то от презрительного отношения к такому инженерному решению я бы вас предостерег — это будет серьезной ошибкой. Почему?
На днях меня попросили проконсультировать инфографику РИА Новости, посвященную первому пуску с космодрома «Восточный». И там будет одно серьезное упрощение из-за ограничений формата материала. На самом деле, космодром «Восточный» нужен нам не из-за того, что большинство гражданских запусков происходит с космодрома «Байконур». Но, чтобы объяснить, зачем он нам нужен, придется рассказать, почему орбиту космического аппарата можно сравнить с туннелем, а также объяснить, что за «железо» падает с неба, и на кого оно падает.
В минувшее воскресенье состоялся уже четвертый пуск одной и той же ракеты New Shepard с суборбитальным кораблем. В этот раз в беспилотном корабле летели научные эксперименты, сам корабль тестировал успешность посадки в случае отказа одного из парашютов, и, главное, мы впервые увидели полную трансляцию пуска. Теперь мы мы смогли наблюдать полный цикл полета, крупные планы техники и можем сказать, как проходит полет, какие технические решения использовали конструкторы, и как они смешали идеи, реализованные в ракете-носителе «Энергия» и кораблях «Apollo» и «Союз».
