Утро 22 декабря 2015 года навсегда войдет в историю мировой космонавтики. Американская частная аэрокосмическая компания SpaceX Илона Маска, впервые в мире смогла вернуть на Землю и мягко посадить в заданном районе первую ступень ракеты-носителя Falcon 9 , которая вывела на орбиту 11 спутников компании Orbcomm.
Посадить космический аппарат на поверхность планеты или кометы – дело непростое, и я уже писал об этом, когда зонд «Филя» с автоматической межпланетной станции Rosetta неудачно приземлился («скозлил») на комету Чурюмова-Герасименко:
В чем причина неудачной посадки зонда на маленькое твердое ядро кометы?
Ведь вроде бы европейские космические инженеры на сегодняшний день опережают и нас и американцев в части беспилотной автоматической космонавтики? Почему же им не удалось обеспечить мягкую и точную посадку зонда на ровной местности?
Чтобы оценить ситуацию, придется обратиться за помощью к теории дифференциальных уравнений.
Великий математик академик Владимир Арнольд в одном из своих знаменитых математических эссе рассказал о разговоре с известным советским расчетчиком траекторий космических кораблей Лидовым. Тот с гневом обрушился на кабинетных математиков, которые не признают, что «теорема единственности, согласно которой интегральные траектории обыкновенных дифференциальных уравнений не пересекаются, - математическая фикция. Именно поэтому из-за описанного эффекта при каждом причаливании корабля к пристани в последний момент матрос бросает на пристань чалку, которую там быстро наматывают на кнехт (часто это делает, спрыгнув на пристань, тот же матрос), после чего заключительная часть причаливания происходит вручную»… (В.И. Арнольд. «Что такое математика»).
И кстати, по этой же причине, на бортах всех дебаркадеров висят автомобильные покрышки – чтобы смягчить удар при причаливании судна. Ведь интегральные траектории движения корабля (вариант – самолета, космического корабля) и дебаркадера (вариант – Луны, Земли, кометы, взлетно-посадочной полосы) не пересекаются, а значит абсолютно мягкой посадки невозможно обеспечить ни при каких обстоятельствах.

Об эту суровую математическую правду разбилась не так давно (в апреле этого года) первая возвращаемая ступень американского частного космического корабля «Falcon 9». Владелец ракеты Илон Маск решил доказать «урби эт орби», что ее можно использовать многократно, изготовил для посадки огромную бронированную баржу, закрепил ее на якорях на морской воде и хотел организовать на нее мягкую посадку огромной ракеты.
А получился большой взрыв. Правда, баржа уцелела.
Инженеры Илона Маска конечно же знали все про дебаркадеры, чалки и теорему единственности. И ракета приводнилась (или прибаржилась?) довольно мягко, как и планировалось. Однако в момент, когда ее вертикальная скорость упала до минимума, ракету просто сдуло ветром, так как она была пустой, без горючего и уже не являлась с точки зрения математики твердым телом. Перекисные двигатели вверху ракеты оказались маломощными и не смогли дать надлежащий импульс по оценке российского космического инженера Алексея Широнина (в личном разговоре со мной).
Первую ступень «Дракона» можно было посадить на морскую баржу только при ненулевой посадочной скорости и при наличии мощных двигателей прижатия, как на советском лунном корабле. Но авантюрист Маск, который в свое время пытался задешево купить наши носители, до этого пока не додумался.
Думаю, что такую же схему приземления на комету следовало применить и ЕКА. Учитывая, что масса кометы мизерная и скорость приземления была не выше одного метра в секунду, эту задачу можно было легко решить. Двигатели прижатия могли быть довольно маломощными. Ровно для того, чтобы зонд не скозлил при посадки. А он скозлил. Прямо под скалу».
После успешной мягкой посадки первой ступени ракеты-носителя я должен признать, что Илон Маск вовсе не авантюрист, а выдающийся организатор космического производства, у которого есть все шансы сравняться или даже превзойти как Вернера Брауна, так и Сергея Королева.
Что изменилось в ракете Маска?

Усилены раскладывающиеся опоры, которые не дают ракете упасть под давлением ветра после выключения двигателей.
Новая версия называется Falcon 9 FT (Full Thrust - полная тяга) или Falcon v1.2.
Модифицирована структура крепления двигателей (octaweb); изменён дизайн решетчатых рулей (они, кстати, изобретены в пятидесятые годы прошлого века С. Белоцерковским из ЦАГИ); композитная структура между ступенями стала длиннее и крепче; увеличена длина сопла двигателя второй ступени; добавлен центральный толкатель для повышения надёжности и точности расстыковки ступеней ракеты-носителя. Топливные баки верхней ступени увеличены на 10 %, за счёт чего общая длина ракеты-носителя увеличилась до 70 м. Стартовая масса выросла до 541 300 кг, за счёт увеличения вместимости топливных компонентов, что было достигнуто благодаря использованию переохлаждённого окислителя.
Отметим, что спускаемая первая ступень касается земли не с нулевой скоростью, а примерно со скоростью 6 метров в секунду (скорость спуска парашютиста – 5 метров в секунду). То есть все огрехи, приведшие к неудачной посадке зонда на поверхность кометы и падению самого «Фалькона 9» при попытке посадки на морскую баржу, учтены.
В одноразовом варианте Falcon 9 v 1. 2 может выводить полезную нагрузку около 21 тонн на низкую орбиту. Это делает его прямым конкурентом российской ракеты Протон-М. В следующем году на испытания выйдет тяжелая версия американской ракеты – Falcon Heavy, с грузоподъемностью до 53 т на низкую орбиту в одноразовом варианте. Если все пройдет успешно, ракеты семейства Falcon оставят всех своих конкурентов далеко позади. Это, если не учитывать экономические характеристики и надежность.
Причем надежность даже важнее чисто финансовых соображений, хотя Илон Маск и обещает, что сможет снизить стоимость вывода единицы полезной нагрузки на орбиту на порядок.
Вспомним, что 40 процентов могучего флота космических челноков – «Шаттлов» - было потеряно в результате катастроф и в конечном итоге этот проект был закрыт. Поэтому реальным конкурентом российским «Союзам» и «Протонам» «Фалькон 9» станет только после как минимум десятка-другого успешных взлетов и мягких посадок. Причем в случае тяжелой ракеты возвращаемыми планируется сделать все три ступени. Таким образом сложность каждого полета «туда и обратно» возрастает в три раза, что по теореме умножения вероятностей дает мультипликативное снижение надежности всего проекта. Что, впрочем, не должно успокаивать руководителей российской космонавтики, эксплуатирующих отработанные техпроцессы и носители пятидесятилетней давности.
Автор: Владимир Прохватилов, Президент Фонда реальной политики (Realpolitik), эксперт Академии военных наук
Добавляйте CСб в свои источники дзен
Картина дня
С миру по нитке: в правительстве обсуждают сбор на поддержку авиастроения с пассажиров
Трамп заявил, что не просит Украину объявлять энергетическое перемирие в одностороннем порядке
Росфинмониторинг предложил блокировать счета граждан из-за схожести их данных с данными экстремистов
Макрон заявил о готовности работать с Трампом над согласованием моратория на удары по украинской инфраструктуре
Обладатель Гран-при Каннского кинофестиваля режиссер Андрей Звягинцев внесен в реестр иноагентов
Екатерина Гордон заявила, что еще в начале суда над Блиновской предлагала ей отдать все, чтобы избежать тюрьмы
Ксения Бородина подала в суд на блогершу, раскритиковавшую ее мужа
Наши публикации
Организаторы концерта Канье Уэста обещают вернуть деньги за билеты если шоу не состоится, а они есть?
Силуанов рассказал, что бюджет на следующий год будет сверстан с дефицитом более четырех триллионов рублей
Трамп заявил, что Россия более не контролирует свою нефтяную промышленность
Памфилова заявила о наличии у эсэров шанса пройти в Госдуму, а в самой партии - об адекватном состоянии Миронова
Марин Ле Пен меняет позицию в отношении России и Украины
Новые стандарты российской медицины
Медведи в этом году совсем обурели, или нам это только кажется?
Слухи, скандалы, сплетни
Джиган слетел с катушек и устроил стрельбу по своей обслуге в Подмосковье, а потом улетел в рехаб
Представитель "БиС" рассказал о состоянии Бикбаева после падения с высоты
Ксения Бородина подала в суд на блогершу, раскритиковавшую ее мужа
Организаторы концерта Канье Уэста обещают вернуть деньги за билеты если шоу не состоится, а они есть?
Шоубиз
Ксения Бородина вышла замуж за Николая Сердюкова
Виктория Боня о своем восхождении на Эверест: "Удивило молчание коллег по шоу-бизнесу"
Наука
Вопреки прогнозам скептиков, Россия продолжит участие в работе МКС - пока до 2030 года
«Роскосмос» планирует запуск двух ракет «Союз-5» летом 2027 года
На российском сегменте МКС обнаружили два места утечки воздуха
Ракета компании Безоса взорвалась во время испытаний
Хайтек
В сеть утекли 16 млрд паролей от аккаунтов Apple, Google и других сервисов
Разработчики ПО для российской ОС «Аврора» подали заявление о банкротстве
В ФСБ рекомендовали откаться от использования российского браузера "Спутник"
Ъ: В российских кнопочных телефонах обнаружили уязвимость, которая позволяет управлять телефоном посторонним
Туризм
Turkish Airlines и Pegasus заявили о сохранении полетной программы в России
Казахстан вводит платные электронные разрешения на въезд - они понадобятся и россиянам
В Ярославской области введут туристический налог с 2027 года
Власти Черногории объявили о введении виз для граждан России и ряда других стран с 1 ноября
Спорт
Камилу Валиеву все же лишили нейтрального статуса
Фигуристка Камила Валиева обжаловала в ЕСПЧ дисквалификацию по делу о допинге
Лионель Месси завершил карьеру в сборной
Зинедин Зидан стал главным тренером сборной Франции по футболу
Глава FIDE Дворкович временно покинул должность из-за санкций ЕС
Девять стран призвали лишить МОК финансирования ЕС из-за допуска россиян, но они очевидно в меньшинстве
Вкусный раздел
Юлия Дианова: Не просто завтрак
Дарья Близнюк: «Заготовки от Даши. Вкусно, как ни «крути»!
Анна Аксёнова: Муссовые торты. Легче легкого!
Софи Дюпюи-Голье: Мир хлеба. 100 лучших рецептов домашнего хлеба со всего мира


Ректор МФТИ сообщил об отмене встречи с Дмитрием Муратовым, поскольку возник риск провокаций
Телескоп Hubble запечатлел момент рождения новой звезды
Земля-снежок: ученые рассказали, стоит ли готовиться к новому ледниковому периоду
Ученые выяснили, как возникает сознание в мозге