bigdrum (bigdrum) wrote,
bigdrum
bigdrum

Category:

Немного о многоразовой космонавтике - 11

Предыдущие части: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.



Тема малой космонавтики, в особенности - малой частной космонавтики - вроде бы не имеет, на первый взгляд, отношения к многоразовым космическим системам. Но это только на первый взгляд. И сейчас мы это будем разбирать. В последнее время тема частного космоса, из серии патетически-апоплексической на первом этапе, все более переходит в сферу параноидальную. В мире существует огромное количество стартапов, которые предполагают создание малых ракетно-космических систем для обслуживания частных заказчиков. Предполагается, что дешевые одноразовые ракеты смогут выводить на орбиту спутники пачками за сущие копейки, и мы все прикоснемся к космосу, и оттого прогресс в деле его освоения будет колоссальным, и мы содрогнемся в пароксизме довольства. Так ли это?

Чтобы разобраться с космическими стартапами, нам нужно кое-что себе уяснить. Прежде всего, нам нужно понять, что в основе космических стартапов лежит определенная бизнес-модель. И бизнес-модель эта не имеет никакого отношения к космонавтике. Речь идет об артизанстве в его осовремененом варианте. Вот есть некий ремесленник (артизан). Он может смастрячить (смонстрячить) уникальную хреновину. Хреновина эта стоит денег, которых у артизана нет. Тогда он размещает идею на краудфандинговой платформе. Восхищенные красотой замысла и глубиной умысла посетители отверзают бездны своих кошельков, и на нашего артизана проливается, как из рога изобилия, вожделенное благосостояние...

Первое, что касается краудфандинга - это мода. Это развивается по принципу моды. Вот есть хрень лепая, но бесполезная, и популярная в силу как лепости, так и бесполезности в одном флаконе, и значит - на нее найдется свой покупатель. Которому неважно, что бесполезно, и это даже хорошо, что бесполезно - важно, что лепо и что популярно. Так люди жертвуют 30 миллионов на космическую катапульту. Потому что вставило, вштырило, вплющило, вколбасило, втащило... Второе - будучи заложником моды, веяний скорее эмоционально-иррациональных, чем продиктованных целессообразностью, краудфандинговый проект, даже при успехе в качестве стартапа, вовсе не обязательно получит развитие в дальнейшем. Ну хорошо, построили мы образец космической катапульты. Раскрутили пудовую гирю на нашем образце до километра в секунду, гиря сорвалась, пробила бетонную стенку навылет, по счастью никого не убила - но эффект-то каков! Даже если мы довольны таким челленджем (тра-ба-ба-бах!), то для превращения в серьезную систему нам нужны серьезные средства. Очень серьезные. Чтобы отмасштабировать систему, разработать дополнительные компоненты, не нужные в качестве стартапном, но безусловно необходимые в качестве серьезном, бизнесово-космическом. И еще нам нужно понимать, как и за счет чего мы будем извлекать прибыль, где появятся заказчики, откуда у них возьмутся деньги и почему они нам их заплатят.

Мода - это не извлечение прибыли, если вы модница, это непрерывные расходы, понимаете?

Далее. Краудфандинг - дитя Интернета, высоких информационных технологий, поисковых систем и контекстной рекламы. Спонсоры краудфандинговых проектов, как правило, не являются специалистами. То есть - эти проекты не проходят экспертную оценку. Эти проекты для своего успеха должны иметь маркетинговую изюминку, что-то в них должно быть эдакое, "должна быть в женщине какая-то загадка", понимаете? Но маркетинговая изюминка, и эксплуатационная характеристика - это две огромные разницы. Расположив на платформе проект ступицы гироскопа, требующий 20 миллионов (как минимум в силу уникальных материалов и обработки), вы ничего не соберете. Хотя данная ступица, возможно, обещает революционный прорыв в деле гироскопостроения. Вас не догонят, в смысле - вас не поймут...

Потому что конечной причиной успеха в краудфандинге является хайп, который образуется, и который можно извлечь, а вовсе не актуальность и революционность конструкции.

Потому что именно так работает Интернет.

Вот сейчас, вот в этой вот точке, мы с вами уже получили определенные критерии для восприятия всех этих чудо-кулибиных. И я вам хочу предложить еще один критерий. Есть прекрасное интервью разработчика частной космической ракеты, Павла Пушкина:



Среди всего прочего, в данном интервью демоннстрируется еще одна проблема стартапов. Чудовищный кадровый голод. Вот сам Павел - специалист, имеет образование и опыт работы, человек с квалификацией. И он описывает, как к нему на фирму просятся работники. Послушайте, это интересный ролик - у вас волосы на голове дыбом встанут. Потому что есть компания, допустим - сто человек, и из них втемных, разбирающихся - не более десятка. Остальные либо учатся на ходу, либо просто других не нашлось. Ну то есть по уровню работы - явно не королёвское КБ...

Ребята, если в один прекрасный день когда-нибудь соберутся сто втемных мужиков, конструировать маленькую ракету, произойдет следующее. Они переглянутся, улыбнутся и скажут - нахер нам это глюкало, давайте серьезным делом займемся! И сядут разрабатывать технологию изготовления форсунок, или там - производства баков ракеты. Большой ракеты. Займутся делом частным, но важным, требующим высочайшей квалификации и глубочайших знаний. И вот та частная хрень, о которой широкая публика даже не подозревает - она реально сделает революцию в космонавтике.

Возникает вопрос - тогда есть ли смысл в этих стартапах?

Смысл есть. Космический стартап - это челлендж. Создание малого носителя - это как создание большого, но проще. И даже на маленьком носителе вырабатываются решения в областях технологии организации проектных работ, например (проджект менеджмент), ищутся дешевые технологические решения и так далее. Вот если большое КБ зарядить на работу - там это дорого обойдется, такие эксперименты ставить. А маленький стартап - он задешево проверит. Использовали такой вариант работы, так организовали работу аэродинамиков, прочнистов, двигателистов, химиков - не получилось. А вот другие - они организовали иначе, и все вышло хорошо. Можно масштабировать в большие проекты. А еще такие стартапы аккумулируют молодежь, которой интересно, и может быть, кто-то будет талантлив. А еще - маленький дешевый носитель может и пригодиться, чем черт не шутит... Опять же - новые материалы (углепластик, полимеры), технологии (3Д-печать)...

На сегодняшний день ни один мелкий стартап не вышел на коммерческую эксплуатацию, и ни один не принес прибыль.

И даже Илон Маск работает в убыток, ребята, просто он капитализацию на бирже делает...

Давайте посмотрим на проектные решения в малых стартапах (про большие все известно, их немного и они на слуху). Вот Украина вместе с Британией (на государственном уровне!) собрались ракету строить. В общем, все описано. К слову сказать, это та самая Украина, которая собралась строить космодром в Австралии, но при этом за 25 лет своего существования даже не подумала разработать стартовый стол для конверсиооного запуска РН Днепр (не из ракетной шахты). А вот еще примеры. Кстати - данный журнал великолепен, это тематический околокосмический ресурс очень хорошего уровня. И информации по "частникам" в нем хватает. Причем не только об успехах, но и о поражениях.

Давайте посмотрим, что может извлечь космонавтика из стартапов. Вот ракетный двигатель. Он состоит из сопла (его отменить невозможно), камеры сгорания (без нее тоже никуда), запаса топлива (тоже не обойтись) и системы питания, которая дозирует топливо в камеру сгорания, где оное топливо горит, и ракета летит. И вот с системой питания как раз все очень интересно. Две наиболее распространенные системы - это вытеснительная и турбонасосная.

Вытеснительную систему собираются использовать украинские ракетчики в совместном с англичанами проекте микроракеты. Хорошая система, простая. Дал давление - и горючее с окислителем само потекло по трубам, и притекло прямо в мотор. Но тут не все так просто. Нам нужно не просто вдуть порцию топлива в камеру сгорания - нам еще нужно, чтобы пропорции горючего и окислителя были правильными. Больше окислителя, меньше горючего - сопло начинает гореть, реально гореть, идет реакция окисления конструкции под действием избытка кислорода. Больше горючего, меньше окислителя - углерод начинает осаждаться в виде сажи на сопле и стенках камеры сгорания, возможно такое изменение размеров и объемов, что двигатель взорвется. Любое отклонение в пропорциях ведет к падению тяги и перерасходу топлива. И вот фишка в том, что турбонасосный агрегат - он не просто создает напор топлива и его определенный поток, он еще и соблюдает пропорции, понимаете? А вытеснительная система не обладает дозирующим эффектом. А если вставить в систему дозатор, то на нем начнется падение давления, в результате давление в баках надо задирать, баки делать прочнее и тяжелее, и профит от такой ракеты быстренько стремится к нулю.

И кроме того, чем больше давление в камере сгорания - тем лучше параметры двигателя, но давление в баках в вытеснительной системе должно быть не меньше давления в камере сгорания, то есть - двигатель с хорошими параметрами, как ни рассчитывай камеру сгорания и сопло, построить просто не получится - всю выгоду съедят тяжелые баки.

Хорошо. Вытеснительная система нас не устраивает. Берем турбонасос. Нам нужен привод турбонасоса, нам нужны контуры горючего и окислителя с крыльчаткой. При этом привод турбонасоса - он греется. Ну на него подается мощность от источника мощности - значит там тепло будет выделяться. А вот окислитель сейчас самый популярный - жидкий кислород. Криогенная хреновина, очень холодная. И если горючее керосинн - температура посередке - то это одно, а если жидкий водород - то там температура еще ниже. И все эти три камеры должны сидеть на одном, мать его, валу... Вы представляете термические напряжения?

Далее. Привод должен работать мощно, уверенно, равномерно, без скачков скорости вращения насосов. В дросселируемых системах - с управляемой скоростью. В полете ракета вибрирует, трясется, перегрузки, термические напряжения, а наш привод должен, и никто его не спрашивает, хочет он или нет. Турбонасос для ракетного двигателя - это такая хрень, которая по сложности инженерных задач сопоставима с авиационным двигателем. И при этом турбонасос должен быть легким, понимаете?



А еще он должен быть экономным - чтобы меньше мощности тратить на перекачку топлива.

Кроме Маска и Безоса, пока что никто из стартапщиков не создал турбонасосных агрегатов, но даже Маск и Безос - они либо купили, либо заказали разработку у специалистов. Потому что к каждому двигателю ТНА разрабатывается индивидуально...

Сложности разработки двигателя таковы, что даже не все признанные, авторитетные коллективы обладают необходимыми компетенциями. Вот украинское КБ "Южное". Оно реально строило ракеты, оно реально проектировало двигатели. Но - это были двигатели на высококипящих компонентах, на НДМГ+АТ. В Европе гидразин уже запрещен практически, ЕКА закупает его в России, весь мир старается переходить на экологически чистое горючее (водород, метан, природный газ, керосин, синтин) и окислитель (жидкий кислород пока без вариантов замены), но тут у нас проблема. Жидкий кислород (и жидкий водород тоже) - криоген. То есть - у нас те самые термические напряжения в конструкции, особенности материалов и правил конструирования, фазовые переходы и газовая динамика кипения на кратком пути от насоса до форсунки - и всё, приплыли... Вот сейчас КБ "Южное" разрабатывает ракету "Циклон-4". На НДМГ+АТ. Потому что на других компонентах - при огромном (по крайней мере когда-то) опыте коллектива, при доступе к справочной литературе еще советского периода, при производственной базе - не может. Не может когда-то одна из ведущих фирм СССР сделать двигатель не на НДМГ+АТ.

Извините, но подавляющее число стартапов - они даже рядом с КБ "Южное" не стояли.

То есть в турбонасос мы (стартапщики) не можем, потому как сирые, убогие и даже не местные. Компания Электрон австралийская решила просто. Вместо газовой турбины она поставила электромотор, от которого приводятся крыльчатки насосов контуров горючего и окислителя. И дозировка соблюдается, и напор создается, и скорость подачи регулируется, но - намного все проще. И тяжелее. Потому что электромотор питается от аккумулятора.

Это - хорошее простое решение для маленькой ракеты, которая не вырастет. Потому что на большой ракете делать такой насос - "заебешься" пишется именно так, как вы прочитали.

А еще одни австралийцы решили сделать круто. Типа твердотопливного двигателя, но шашка топливная не содержит окислителя - он подается отдельно. В передаче "Разрушители мифов" была пара серий, они там делали ракету с двигателем, работающим на салями. Вот ребята повторить решили. И в космос на таком полететь. Тут уже можно чисто вытеснительную систему ставить, потому что дозировка неважна - мы подаем один компонент. Нет, ну конечно, если не салями загружать - может, как говориться, быть любопытно. Но - для маленькой ракеты, понимаете?

Большую ракету на салями, и даже на фондю какой - в космос не запустить.

Маск сделал Мерлин на базе двигателя от Аполлона. Но он не смог в масштабирование. Фактически Мерлин - конверсия аполлоновского мотора из лунной программы, на современной производственнной базе и с учетом нищеты владельца (ну по сравнению с тем, что было потрачено на оригинальный мотор). Получилась более-менее удачная переделка двигателя на высококипящих компонентах под пару керосин-кислород. А вот Безос подошел серьезней. На базе двигателя от Шаттла (кислород плюс водород) он делает метан-кислородный двигатель. Мощный. Нормальный двигатель, как положено, с ТНА, со всеми прибабахами. Круиз-контроль, кондиционер, навигатор, подвеска занижена, свет галоген, бумбокс, минибар, короче...

Пока что Безос после первых своих экспериментов занят только двигателем...

Еще была компания - сейчас не найду, правда - которая для подачи топлива использовала поршневые насосы. Голь на выдумки хитра, однако. Но даже когда и если эти паллиативные решения показывают свою работоспособность - они немасштабируемы в принципе. То есть каждое такое решение - это вещь в себе. В отличие от серьезного, взрослого ракетостроения, где создается не двигатель, а школа проектирования двигателей, где создается не ракета, а производственная база для строительства ракеты, с многоуровневой структурой контроля качества, контроля точности, контроля чистоты - стартапы не могут системно создать ничего, даже близко приближающегося к серьезной ракете. В Маска пальцем не тыкайте - он на такой базе поддержки, как финансовой, так и инженерной, сидит - Роскосмосу не снилось, там все НАСА вместе с ДАРПА горбатится денно и нощно...

Посмотрим, какую телегу выкатит Безос, вот он меня интересует гораздо больше Маска.



Оставим двигатели. Возьмем баки - то есть, копус ракеты. Интуитивно понятно, что возможности по изготовлению, доступные материалы, технологии у стартапов не те, что у серьезных компаний. Но вот баки - это как раз та часть конструкции, которые сделать проще всего. Хотя, кстати, у Маска дважды было замечено центрифугирование топлива в полете. Это древняя, как дерьмо дедушки мамонта, проблема жидкостных ракет, и тот факт, что Маск разбил две ступени только потому, что не заложил заранее страховку на такую всем известную ситуацию...

Система управления.

И вот тут начинается форменная задница.

Маленькая ракета, от которой многого не ждут - она может иметь простую систему управления. Но чем больше ракета, чем больше ее грузоподъемность - тем больше все усложняется. Потому что больше грузоподъемность - значит, серьезнее полезная нагрузка. Дороже. И сама ракета дороже. Больше финансовые риски, ответственность. Нужно тщательнее подходить к конструированию, больше параметров исследовать, больше параметров контролировать. Больше ракета - больше точек крепления, пироболтов, клапанов, датчиков, сложнее командная циклограмма. Если посмотреть на описание полетов Фалькона, то видно, что при многих запусках вторая ступень ракеты-носителя не просто выводила нагрузку - она после отделения нагрузки еще и совершала маневры на орбите, отрабатывала межорбитальные переходы всякие. Отрабатывала циклограммы для возможных вариантов космических миссий.

Можно построить ракету, способную запустить кубсат, силами небольшого коллектива. Впрочем, получается не всегда - японцы, построив самую маленькую космическую ракету в мире, сперва потерпели неудачу. Но построить большую ракету, обеспечить прием телеметрии, траекторные измерения, эвакуацию обломков (экология, собственность на землю, промышленный шпионаж), и все это на траектории запуска (многие сотни километров) и падения ступеней, а траекторий может быть много...

Тогда в чем смысл? И почему мы с вами говорим об этих вот мальчиках-шибздиках в контексте многоразовой космонавтики? Все просто, ребята. Цель многоразовой космонавтики - снизить эксплуатационные расходы в космических полетах, и цель стартапщиков с дешевыми и простыми ракетами - та же самая.

Просто направления диаметрально противоположные, понимаете?

Давайте посмотрим на российскую ракету "Сармат", которая испытывается и ставится на вооружение. Это МБР нового поколения. Дорогущая... Задача этой ракеты не в космос слетать - а уконтрапупить супостата. Но изначально, уже на этапе проектных требований, в нее заложена возможжность конверсионного использования. То есть - вот у нас есть ракета. Простояла она на дежурстве какое-то время, ее нужно либо утилизировать - а это деньги, и немалые - либо запустить. И на этом еще можно и заработать, если запускать в космос с полезной нагрузкой. Ну то есть в абсолютном исчислении "Сармат", конечно - дорогой носитель. Но в рамках основной задачи, на которую государство деньги тратит в любом случае, он уже эти деньги отрабатывает. А космический старт - это такой приятный бонус, красивое завершение карьеры для хорошей ракеты, к тому же - экономически выгодное.

Смысл усложнения МБР "Сармат" дополнительной конверсионной функцией - тот же самый, снижение издержек на космические полеты.

Мы уже говорили, что космонавтика - это интегральная, агрегирующая величина от экономического уровня. Если мы будем смотреть на стартапы космические как на "космос становится ближе с каждым днем", то мы просто ушами будем шевелить, а между ушами у нас ничего не возникнет. Реальность, положение дел в объективной реальности - оно совершенно иное.

Космос не становится ближе - на самом деле космонавтика в кризисе.

Делать ракеты мы научились в 60-х. Делать прекрасные ракеты мы учились вплоть до 80-х. А потом вдруг наступил кризис. Оказалось, что космос нужен землянам. Более того - космос нужен землянам как воздух, без космоса теперь земляне не могут. Точное время, ЖПС, Интернет, телевидение, связь, прогнозы погоды, геологоразведка - все это без космоса сегодня не может. Но на великолепных ракетах 60-х - 80-х годов в космос летать дорого.

Нужно искать пути удешевления космических запусков.

Каждый проект многоразовой системы, каждый стартап, каждая конверсионная система, каждая новая ракета - это попытка найти, нащупать, решить задачу по созданию экономически оправданного пути в космическое пространство. Человечеству стало слишком тесно на Земле - и оно без космоса уже не может. В такое вот удивительное время мы живем.

Космосу нужна революция. Космосу нужна революция, и даже специалисты пока очень смутно представляют, как именно, и за счет чего именно такая революция произойдет - но она произойдет обязательно. Когда-нибудь полет в космос не будет стоить столько же, сколько региональный пассажирский лайнер, как сейчас. Но чтобы это случилось - это решение найти нужно, и оно ищется. В том числе - запуском в космос любительских ракет "на салями".

Я думаю, что лучшим способом завершить эту часть будет цитата из моих любимых Стругацких. Есть у них прекрасная книга - "Страна багровых туч". И там, в общем, фигурирует подобная ситуация. Атомно-импульсные ракеты (о которых мы сейчас и не мечтаем) себя исчерпали, нужно большее, и тут появляется "Хиус"...

— Фотонная ракета — новое дело, — сказал он. — Огромное дело. Будущее человечества… — Он снял очки, стал протирать стекла, глядя на Быкова круглыми глазами. — «Благосклонная природа, вероятно, знает, почему она не хочет, чтобы мы превратили наш земной мир в скромный рай и на этом успокоились, и почему она заставляет нас завоевывать новые миры — те последние и крайние миры, ключом к которым должны стать фотонные ракеты». Это сказал более полувека назад один весьма умный немец; тогда фотонные ракеты казались отдаленной мечтой. А теперь этот ключ к последним и крайним мирам у нас в руках. Но мы еще не научились им пользоваться по-настоящему. Много, еще очень много несовершенного, непонятного. И много рутины. Вот хотя бы эти атомные ракеты на «Хиусе». При фотонном приводе они — как кляча, запряженная в новейший атомокар.

— Но ведь иначе «Хиус» не мог бы стартовать с Земли, — вставил Быков робко.

Краюхин снова водрузил очки на нос.

— В ближайшем будущем мы, вероятно, вообще откажемся от стартов с Земли. «Хиусы» будут стартовать с искусственных спутников.

— Понятно, — сказал Быков. — Но пока-то «Хиус» берет запас обычного для ракет топлива?

— Очень немного. Едва пятую часть полетного веса. Только для того, чтобы оторваться от Земли, выйти из плотных слоев атмосферы, легко поддающихся радиоактивному заражению. А затем включается фотонный двигатель. «Хиус» не знает неудобств, связанных с невесомостью. Он движется с постоянным ускорением в десять метров в секунду за секунду, таким же, что и ускорение силы тяжести на поверхности Земли. Таким образом экипаж «Хиуса» избавлен от невесомости и всех ее неприятных последствий. «Хиус» — по крайней мере, в межпланетных перелетах — не знает долгих и тоскливых рейсов по инерции, продолжающихся годы. Он развивает гигантские скорости и расстояния до планет покрывает за дни и недели. «Хиус» — это и есть ключ «к последним и крайним мирам».

— «Хиус» — ключ к большим планетам, — странным, сдавленным голосом проговорил Ермаков.

Он стоял, склонившись над каким-то прибором, и Быков не видел его лица.

Краюхин сжал губы.


Нам тоже нужен такой ключ. Просто к замочку поменьше размером. Пока что - к замочку поменьше размером...

И мы его обязательно найдем.

Tags: Автостоп и дальнобой в космосе
Subscribe

promo bigdrum february 17, 2019 22:31 6
Buy for 10 tokens
На мейл-ру пролетела очередная "желтая" новость, коих не счесть. Касательно контактов с инопланетянами. В силу чего, втыкая по причине небольшой эмоциональной раздолбанности, я вот тут вдруг решил взять и откомментировать это дело. Да, ребята! МЫ БУДЕМ ГОВОРИТЬ ОБ НЛО, ПРИШЕЛЬЦАХ…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 3 comments