Год назад я прокомментировал презентацию Илона Маска на 67 Международном астронавтическом конгрессе. В этом году на конгрессе была представлена следующая презентация. За прошедшую неделю успели появиться не только комментарии, но и комментарии к комментариям, но мне все равно кажется небесполезным сравнить презентации и высказать пару своих мыслей.
Новый вариант BFR выводит спутник, рисунок SpaceX
Универсальный осетр
Моей главной претензией к предыдущей презентацией было то, что вместо детально проработанного технического проекта нам показали нечто среднее между дизайнерской концепцией и мечтой. Тот факт, что спустя год BFR серьезно уменьшилась (с 7000 тонн начальной массы до 4400, с 500 тонн грузоподъемности до 150) скорее свидетельствует в пользу того, что эта претензия была верной — хорошо проработанные проекты не меняются так сильно.
Прошлогодний вариант корабля, здесь и далее иллюстрации SpaceX
Вариант этого года
За прошедший год корабль (вторая ступень) уменьшился по массе со 150 тонн до 85, а общий диаметр системы упал с 12 метров (17 с выступами) до 9. Совершенно естественно возникает вопрос, будет ли BFR меняться дальше? На мой взгляд, да. Несмотря на большее правдоподобие (наконец появились поворачивающиеся солнечные панели), на концепте все еще видны совершенно нерационально огромные иллюминаторы, пусть и меньшие, чем в прошлом году. Космический иллюминатор тяжелее, чем обычный корпус, поэтому при настоящем проектировании их выкинут за исключением нескольких очень небольших по площади. Расчет количества пассажиров по количеству кают прямо показывает, что серьезного проектирования там еще не было — мощности системы жизнеобеспечения и потребное количество запасов определяют максимальное количество пассажиров, а не то, сколько кают и человек в каюту удастся поместить. В целом из презентации непонятно, на какие целевые численные параметры ориентируется SpaceX, проектируя свою систему, поэтому BFR может как вырасти, так и уменьшиться дальше. Будет забавно, если в итоге через несколько лет BFR похудеет до аналога New Glenn тонн на пятьдесят на низкую орбиту. Ну и наконец стоит отметить, что размер космической системы часто является определяющим фактором ее успеха или неудачи, а, поскольку мы не знаем будущего, его приходится угадывать. Семейству «Р-7» или Falcon 9 с размером повезло, а, вот, например, Ariane 5, увы, нет.
В презентации этого года у BFR появился новый потенциальный источник дохода — суборбитальные пассажирские перевозки. О подобном мечтали пионеры космонавтики, но мир очень сильно изменился, и сейчас эта мечта заметно поблекла. Прежде всего, с развитием телекоммуникаций и безлимитных тарифов на интернет можно мгновенно и без специальной доплаты связаться с абонентом на противоположной точке Земли, устроить телеконференцию, принимать и передавать видео. Что же касается перемещений в физическом теле, то здесь многолетнее развитие авиации показало, что люди предпочитают летать дешевле, пусть это и займет больше времени — сверхзвуковые «Конкорды» вымерли по экономическим причинам. Конкурировать с развитым рынком авиаперевозок с обширной наземной инфраструктурой будет очень сложно. Даже если обслуживание ракеты окажется очень дешевым, придется строить космопорты у городов, а это и время и деньги. Ну и, наконец, лозунг «В любую точку Земли меньше, чем за час» имеет мало отношения к реальности — если вы летали самолетами, то помните, что нужно доехать до аэропорта вылета, пройти регистрацию, сесть на самолет, после посадки переместиться из самолета в аэропорт прилета и доехать оттуда до цели, и эти операции нередко занимают больше времени, чем сам полет.
Крайне любопытной декларируемой характеристикой BFR-2017 является ее универсальность — один и тот же корабль предполагается сделать пригодным для суборбитальных пассажирских перевозок, вывода коммерческой полезной нагрузки, полетов на Луну и Марс. Здесь проблема в том, что посадка на разные небесные тела выдвигает противоречивые требования. Для безвоздушной среды Луны крылья и теплозащита будут мертвым грузом. На Марсе из-за меньшей тяжести и плотности атмосферы равновесная скорость (скорость, на которой сила сопротивления атмосферы равна силе тяжести, минимальная скорость, до которой можно затормозить за счет атмосферы) примерно в пять раз выше земной, то есть один и тот же корабль будет вынужден гасить в пять раз большую скорость при ракетной посадке на Марс, чем на Землю. Фразу про посадку «куда угодно в Солнечной системе» вынуждено приходится воспринимать как художественное преувеличение, потому что в противном случае конструкция получается совсем неправдоподобной.
Идея использования универсального разъема для дозаправки хороша, но достаточно странно смотрится концепция естественного перелива топлива под тягой двигателей — турбонасос даже «на пальцах» выглядит эффективней. Кстати, на схеме отсутствуют отдельные баллоны системы наддува баков, про нее либо забыли, либо предполагают использовать менее распространенные системы с газификацией компонентов или специальными газогенераторами. Там много интересных вопросов, и я бы не колеблясь променял пару красивых картинок про освоение Марса на рассказ о решении этого вопроса.
Презентация
Испытания двигателя Raptor
Хорошо, что работа по метановому двигателю Raptor идет успешно, и жаль, что по-прежнему в маркетинговых целях параметр «удельная тяга двигателя» подается как мера его эффективности (почему — подробнее тут). А вот достигнутые на испытаниях 200 атмосфер в камере сгорания — серьезный успех. Будет очень интересно посмотреть, смогут ли в итоге достичь обещанных 300 атмосфер.
Странно выглядит сохранившаяся с прошлого года идея сажать первую ступень обратно в стартовое сооружение. Прежде всего, обычные ракеты крепят к стартовому столу пироболтами, и просто так ракета на стол обратно не встанет — нужны будут специальные фиксирующие устройства даже при идеальной посадке. Далее, ошибка на финальном этапе посадки означает повреждение старта, которое может дорого стоить. Возврат к месту старта съедает заметную долю полезной нагрузки, и на Falcon 9 использовался только при выводе очень легких спутников. Ну и наконец, на презентации суборбитальных полетов у корабля посадочные ноги есть, а на барже нет стартовых сооружений, да они там и излишни.
Грустную улыбку вызывают рассуждения про экспоненциальный рост количества запусков, тысячи кораблей, десятки тысяч запусков для заправки и несколько запусков в день только для освоения Марса. Увы, у любой отдельной технологии есть предел, и вместо развития по экспоненте получается логистическая кривая. Запишем обещание 30 пусков в 2018 году и посмотрим, удастся ли его выполнить.
На таком фоне забавно смотрится следующий слайд, где Маск всячески расхваливает «ключевую» технологию автоматической стыковки. Да, для SpaceX это будет новым умением, но, право слово, СССР выполнил первую автоматическую стыковку еще в 1967 году, это уже космическая рутина.
А вот здесь без специальных комментариев названы интересные цифры — грузоподъемность Falcon Heavy в частично многоразовом варианте указана в 30 тонн. На фоне того, что у одноразового варианта декларируемая грузоподъемность выросла с 56 до чуть выше 60 тонн, это выглядит наглядной и печальной иллюстрацией цены многоразовости.
Очевидно, здесь считается стоимость килограмма, и ожидаемая большая грузоподъемность BFR делает ее более выгодной (см. концепцию «большой глупый носитель»), но декларируемое лидерство по стоимости выведения смотрится все равно впечатляюще. Жаль, что опять, уже который год, повторяется мантра «топливо дешевое, ракета дорогая, давайте делать многоразовые ракеты». Увы, на стоимость и билета на самолет, и килограмма на орбиту влияют множество других факторов (см. наиболее очевидные проблемы и историю неудачи Спейс Шаттла).
Очень привлекательно выглядит декларируемая возможность полета на Луну с возвращением на одном корабле (без отбрасывания отработанных ступеней) при условии дозаправки на высокой эллиптической орбите. Теоретически такое решение может сделать Луну значительно доступней.
В прошлом году я писал, что идея посадки на Марс в горизонтальном и вертикальном положении выглядит неправдоподобной. Хорошо, что в этом году показаны хотя бы примерные расчеты такой посадки — на первом этапе аппарат гасит скорость встречи с планетой и переходит в набор высоты, а на втором этапе тормозит двигателями и совершает посадку. Идея выглядит уникальной, я не могу вспомнить подобного в истории, и, очевидно, это будет сложно сделать, но математическая модель — первый шаг к реализации.
Крайне любопытно, что в корабле используется абляционная теплозащита (это несколько раз подчеркивалось в презентации). В отличие от плиток в стиле шаттла, она будет выгорать, и ее придется менять, что ставит дополнительные вопросы к стоимости и трудоемкости повторного использования.
А вот этот слайд необходимо показывать всем, кто всерьез мечтает о тысячах пусков в год и освоении Марса в 2020-х. Дело в том, что в планах SpaceX был исследовательский корабль Red Dragon — модификация Dragon v2 для посадки на Марс. Изначально его собирались запустить в 2018. Затем сроки съехали на 2020, а летом 2017 его отменили. Теперь нам показывают BFR гораздо большего размера и называют срок — 2022 год. На сегодня у Маска нет опыта посадки даже сравнительно небольших аппаратов на Марс, SpaceX известна регулярным переносом сроков, и нам обещают посадку корабля массой около сотни тонн (в сто раз тяжелее любого аппарата, садившегося на Марс!) всего через пять лет. Увы, это выглядит очень неправдоподобно, и красивые картинки марсианского поселения воспринимаются как чистая фантастика.
Заключение
В начале презентации Маск попытался объяснить, почему для человечества важно стать межпланетным видом. По его мнению, такое будущее выглядит гораздо более привлекательным, а люди хотят просыпаться утром вдохновленными, с ощущением, что будущее прекрасно. Но фактически у него получилось объяснение смысла презентации — нам опять показали красивую мечту. Да, кому-то будет гораздо приятнее просыпаться с верой в сверкающее будущее освоения космоса с BFR, но, на мой взгляд, ежегодно меняющиеся мечты — не очень хороший мотиватор, и хотелось бы, пусть и более скучных, но более реалистичных и подробно рассчитанных планов.
Автор: Филипп Терехов
