Чому ракета Falcon 9 є секретним інгредієнтом успіху SpaceX

11

Узбережжя Флориди, 3 червня 2010 року, тропічна злива за годину вилила близько 20 см опадів. В центрі управління помітили, що телеметрія з другого ступеня підготованої до запуску ракети-носія Falcon 9 надто слабка. Вода, можливо, залила електроніку. Провал запуску Falcon 9 міг означати не лише діру в репутації SpaceX, а й можливе її банкротство. Ставки були дуже високими, адже раніше SpaceX виконала п’ять запусків значно меншої Falcon 1, і три з них провалилися.

Ввечері того ж дня ракету поїхали оглянути директор запуску Тім Базза, засновник SpaceX Ілон Маск та старший директор відділу авіоніки Булент Алтан. На той момент ракету-носія зняли з пускового столу та перемістили в горизонтальне положення.

Алтан після огляду підтвердив – в ракету потрапила вода. Потрібно було відправляти Falcon 9 назад в ангар та виконати ремонт, що зайняло би кілька днів. Це було недопустимо і фахівці вирішили спробувати просушити електроніку феном.

Справи SpaceX на цей момент були не дуже райдужними. Двома роками раніше ця восьмирічна компанія майже збанкрутувала – її врятувало космічне агентство NASA. Його фінансування зробило можливим запуск Falcon 9.

Наступного дня сигнал телеметрії був достатній, хоча й не такий потужна, як очікувалося. Маск вирішив продовжувати і пополудні 4 червня 2010 року перша Falcon 9 відірвалася від землі.

Ракета-носій показала чудові результати, діставшись у космос з високою точністю. Нахил орбіти склав 34,494 градуси замість очікуваних 35 градусів.

У травні 2020 року Falcon 9 доправила капсулу Crew Dragon на Міжнародну космічну станцію, нарешті, досягши фінальної мети своєї розробки – стати робочою конячкою США та бути космічним транспортом.

Ракета-носій Falcon 9 стала багато в чому першою. Вона вперше продемонструвала вертикальну посадку на Землю. Вона стала першою з багаторазовим використанням. Вона першою літала на орбіту з дев’ятьма першими ступенями. А ще вона першою запропонувала дешеві космічні перевезення. Десятиліття назад SpaceX запропонувала пуск Falcon 9 за $50 млн, фінальна цифра з коригуваннями складає сьогодні $62 млн.

Falcon 9 ламає фінансові схеми

Близько 60% вантажу ракет – стратегічні національні об’єкти, наприклад, для військових та науковців. Решта 30% – вантажі країн без космічного транспорту та інші комерційні вантажі.

Американський консорціум United Launch Alliance, сформований Boeing та Lockheed Martin, до 2006 року, програв боротьбу за комерційний космос. Клієнтам виявилося дешевше звертатися до Євросоюзу, Росії та інших космічних держав. При цьому вартість запусків United Launch Alliance стабільно зростала.

Успіх Falcon 9 зламав звичний стан справ, значно опустивши вартість доставки на орбіту. SpaceX одразу захопила 70% ринку комерційних запусків, сказав адміністратор NASA Джім Брайдестін.

Постійно на грані провалу

Коли журналісти запитали Маска про ту поїздку для огляду затопленої електроніки першої Falcon 9, він сказав: «Я робив і більш дивні речі, ніж просушування антени».

Однією з таких був другий політ Falcon 9 у грудні 2010, на який підготували другу ракету-носія. SpaceX хотіла перевірити капсулу Dragon в польоті та під час входження в атмосферу.

Місія отримала підвищену увагу ЗМІ – в кабіні розмістили таємничий вантаж. На запитання журналістів Маск лише посміхався. «Це весело. Якщо ви любите Монті Пайтон, вам сподобається секрет». Вантажем виявилася головка сиру Brouere як данина гумористичній постановці комік-групи Монті Пайтон «Сирний магазин».

Ракета полетіла, капсула Dragon тріумфально покатала сир, ставши першою комерційною капсулою, що злітала в космос. Але перед стартом Falcon 9 виявили значну проблему, яка могла все зіпсувати.

Фахівці помітили велику тріщину на соплі другого ступеня. Він має один двигун Merlin з подовженим соплом для більш оптимальної тяги у верхніх шарах атмосфери.

Сопло виконане із ніобієвого сплаву – міцного матеріалу. А тріщина в третину його довжині стала результатом попередніх випробувань. NASA попрохала додати більше азоту, наявність якого породила вібрації, що переросли в тріщину.

Заміна сопла – дуже складний процес і на це знадобилося б не менше місяця. Маск не хотів відкладати запуск, він знав, що SpaceX на порозі чергового історичного прориву.

Маск зателефонував одному з кращих техніків SpaceX Мартіну Андерсону та запитав, чи може він відрізати близько 20 см сопла. Андерсон на приватному літаку Маска прилетів з Каліфорнії до Флориди, дістався сопла та відрізав його шматок із тріщиною.

Укорочене сопло означало зменшення ефективності двигуна та збільшення витрат палива. Але більшою проблемою було те, що при відрізанні пошкодилося покриття сопла, що могло призвести до його ерозії та руйнування.

«Ми порахували, якщо ерозія не буде дуже швидкою, все буде ОК», – розповів Маск. У NASA довго противилися такому рішенню, адже втрата капсули Dragon до виконання її місії відкинула б проект назад в політичному сенсі.

Рекордні показники

Falcon 9 працювала не без проблем. Під час сьомої комерційної місії CRS-7 у червні 2015 року відмовила ступінь ракети-носія, знищивши капсулу Dragon та поповнення запасів для Міжнародної космічної станції.

З того моменту Falcon 9 виконала понад 50 успішних місій підряд. Інженери при цьому встановлювали нові рекорди – перша посадка, перша посадка на плавучу платформу. Одні й ті ж прискорювачі використовувалися на той момент п’ять та більше разів.

Про повернення ракет та повторне використання в космічній індустрії говорили вже десятиліттями. Але ніхто, окрім SpaceX цього не зробив. І, що цікаво, компанія зробила прорив з власної ініціативи. Зазвичай для цього держава видає замовлення на проект, який виконують інженери. SpaceX отримала від NASA гроші за доставку вантажу в космос. Але NASA не фінансувало проект повторного використання ракет. Перша ступінь ракети Falcon 9 також стала основою для найпотужнішої в світі ракети-носія Falcon Heavy.

Конкуренти відстають

Конкуренти по всьому світу не встигають за успіхами SpaceX. В США United Launch Alliance відправив на пенсію ракети Atlas та Delta і розробляє ракету Vulcan. У Японії почали розробляти H3 для зменшення вартості запусків. Росія виводить з експлуатації «Протон». Європейське агентство Arianespace відправила на пенсію Ariane 5 та розробляє більш дешеву Ariane 6. Залишається лише розмірковувати, чи зможуть нові ракети скласти конкуренцію Falcon 9.

SpaceX у 2016 році виконувала чотири запуски в рік. Останніми роками компанія здійснює по 20 запусків.

Це дозволило компанії не лише заробити грошей, а й поліпшити Falcon 9, яка отримала три великих оновлення. Version 1.1 у 2013 надала збільшені паливні баки та 60% збільшення тяги. Falcon 9 Full Thrust в 2015 році отримала оновлений двигун Merlin та збільшену другу ступінь. В 2018 році третє оновлення Block 5 оптимізувало повторне використання ракети-носія.

Вантажопідйомність Falcon 9 на низьку навколоземну орбіту збільшилася з 10 тонн у 2010 році до 22,8 тонн у 2018 році.

Маск дивиться у майбутнє

Ілон Маск давно каже, що потрібно колонізувати Марс і SpaceX розробляє для цього Starship. Його основою є саме Falcon 9. Вона має забезпечити дешеві міжпланетні перельоти.

Источник: techtoday.in.ua