NASA пытается удешевить производство и эксплуатацию своей мегаракеты SLS. Как собирают новую сверхтяжелую ракету наса Передовой метод сварки

Планируется, что по массе грузов, выводимых на околоземные орбиты, SLS будет самой мощной действующей ракетой-носителем ко времени своего первого старта, а также четвёртой в мире и второй в США РН сверхтяжёлого класса - после «Сатурн-5 », которая использовалась в программе «Аполлон » для запуска кораблей к Луне, и советских Н-1 и Энергия . Ракета будет выводить в космос пилотируемый корабль MPCV, который проектируется на основе корабля «Орион» из закрытой программы «Созвездие» .

Система в базовом варианте будет способна выводить 70 тонн груза на опорную орбиту. Конструкция ракеты-носителя предусматривает возможность увеличения этого параметра до 130 тонн в усиленной версии .

Предполагается что первая ступень ракеты будет оснащаться твердотопливными ускорителями и водородно-кислородными двигателями RS-25D/E от шаттлов , а вторая - двигателями J-2X разработанными для проекта «Созвездие» . Также ведутся тесты с газогенераторами двигателей F-1 от РН Сатурн V .

Стоимость программы SLS оценивается в $35 млрд . Стоимость одного запуска оценивается в $500 млн.

Галерея

Art of SLS launch.jpg

Предполагаемый вид старта носителя базового варианта

SLS configurations.png

Планируемые конфигурации носителя (Block I, Block IA и Block II)

SLS Versions (metric).png

Пилотируемый Block I (70 т) и грузовой Block II (130 т)

Art of the Space Launch System on Launch Pad.jpg

Предполагаемый вид стартового комплекса

Напишите отзыв о статье "Space Launch System"

Примечания

Ссылки

• , nasa.gov

Сверхтяжелая ракета SLS / Рисунок: trendymen.ru

В США прошло испытание твердотопливного ускорителя (ТТУ) строящейся ракеты для пилотируемых полетов Space Launch System (SLS), результаты теста изучаются, сообщает NASA.

Тестовый запуск стартового ускорителя, разработанного для Системы космических запусков (SLS), прошел на полигоне компании Orbital ATK в штате Юта.

Испытание твердотопливного ускорителя строящейся ракеты / Фото: www.nasa.gov

В ходе теста, максимально приближенного к реальному запуску, также была испытана авионика будущей ракеты. "Испытание закончено, это был шаг на нашем пути к Марсу", - сообщило агентство в своем Twitter-аккаунте.

Второе наземное испытание ускорителя должно состояться в начале 2016 года. США разрабатывает сверхтяжелую ракету-носитель для пилотируемых полетов в далекий космос. Первый тестовый полет намечен на 2018 год, сообщило РИА Новости .

Техническая справка

NASA ведет работу над крупнейшей ракетой-носителем в истории Space Launch System . Она преназначена для пилотируемых экспедиций за пределы околоземной орбиты и выведения прочих грузов, разрабатываемая NASA вместо РН «Арес-5», отменённой вместе с программой «Созвездие». Первый пробный полет ракеты-носителя SLS-1/EM-1 намечен на конец 2018 года.

Рисунок: www.nasa.gov

Планируется, что по массе грузов, выводимых на околоземные орбиты, SLS ко времени своего первого старта станет самой мощной действующей ракетой-носителем в истории.

Предполагается, что первая ступень ракеты будет оснащаться твердотопливными ускорителями и водородно-кислородными двигателями RS-25D/E от шаттлов, а вторая — двигателями J-2X, разработанными для проекта «Созвездие». Также ведутся работы со старыми кислород-керосиновыми двигателями F-1 от Сатурн-5.

Планируется, что по массе грузов, выводимых на околоземные орбиты, SLS станет самой мощной действующей ракетой-носителем в истории ко времени своего первого старта, а также четвертой в мире и второй в США ракетой-носителем сверхтяжёлого класса - после «Сатурн-5», которая использовалась в программе «Аполлон» для запуска кораблей к Луне и советских Н-1 и Энергия. Ракета будет выводить в космос пилотируемый корабль MPCV, который проектируется на основе корабля «Орион» из закрытой программы «Созвездие».

Сверхтяжелая ракета носитель - прежде всего пропуск для человечества на далекие планеты. Так было с Сатурном-5 и полетом на Луну, и так будет и с Space Launch System. Разработчики NASA не делают секрета из того, что ракета станет ключевым звеном в подготовке к отправке человека на Марс и это может произойти уже в 2021 году.

Рисунок: www.nasa.gov

На сегодняшний день прогресс работ над Space Launch System идет по намеченному графику. НАСА тестирует компоненты первоначальной конструкции ракеты-носителя. Целиком разработки планируется завершить к 2017 году. Space Launch System является результатом совместного сотрудничества NASA, Boeing, и Lockheed-Martin. Boeing занимается разработкой авионики систем ракеты на сумму 2,8 млрд долл., в то время как Lockheed-Martin отвечает за строительство пилотируемой капсулы Orion, которая будет установлена на ракете. В конечном счете НАСА собирается потратить около 6,8 миллиардов долларов на Space Launch System с 2014 по 2018 года.

Рисунок: www.nasa.gov

Тактико-технические показатели

На территории огромного, но мало кому известного завода NASA целые коллективы специалистов (ученых, инженеров, конструкторов) годами занимались разработкой космических проектов, порою весьма сомнительных. И это не какое-то ни на чем не основанное предположение, а скорее грустная история принадлежащего NASA сборочного завода в Мичауде (Michoud Assembly Facility, MAF), грандиозного производственного комплекса в Новом Орлеане, где агентство уже десятилетиями строит свои самые крупные ракеты.

В 2011 г. после завершающего полета «Спейс Шаттла» расположенные в огромных ангарах производственные площади завода были сданы в аренду киностудиям Голливуда: здесь снимались сцены фильма «Игра Эндера» и других научно-фантастических кинокартин.

После закрытия программы «Созвездие», которая должна была стать преемником системы «Спейс Шаттл», США решили обратиться к частным подрядчикам для доставки грузов на низкую околоземную орбиту и создания сверхтяжелой ракеты под названием «Система космических запусков» (SLS) , которая будет доставлять астронавтов и грузы в далекий космос.

Основанная на компонентах «Шаттла», при восторженной поддержке политических деятелей от штатов, где производятся ее комплектующие, SLS получила название «ракета в никуда». Эта лоббируемая Конгрессом программа не имела определенных целей, и шансы на ее запуск были невелики.

Однако до сих пор она реализуется и финансируется из бюджета. Полным ходом идет планирование экспедиции с ее участием, а первый запуск намечен на 2018 г. Долговечность SLS, как и любой рассчитанной на несколько десятилетий программы, зависит от будущих политиков. Станет ли этот «летающий кусок казенного пирога» лучшим способом попасть на Марс - большой вопрос.

Однако позже сюда прибыл коллектив инженеров и техников NASA, в задачу которых входили разработка и изготовление новой важной продукции - продолжение великих идей агентства по запуску человека в космос. MAF вернулся в бизнес, занявшись изготовлением самого крупного и амбициозного в истории космического летательного аппарата - сверхтяжелой ракеты-носителя под названием «Система космических запусков» (Space Launch System. SLS). С его помощью NASA планирует осуществить эпохальный запуск экипажа астронавтов с мыса Канаверал, Флорида, в длительное - более года- путешествие к Марсу, с целью доставить на планету, покрытую толстым слоем ржавой пыли, модули для жилья, транспортные средства и продовольствие, на что уйдет несколько недель. Для реализации данной программы понадобится еще лет 25. За это время SLS могла бы доставить людей на Луну и какой-нибудь астероид и отправить космический зонд на поиски признаков жизни на одном из спутников Юпитера - Европе.

Этот грандиозный межпланетный проект - один из самых дерзких, предпринятых NASA .

Так почему у него столько противников?

После головокружительного успеха программы «Аполлон» в 1960-х - начале 1970-х гг. по осуществлению первой пилотируемой посадки на Луну предполагалось, что «Спейс Шаттл» станет относительно дешевым рутинным средством доставки экипажей и грузов на околоземную орбиту и челноки будут сновать между Землей и орбитой. На деле оказалось, что средняя стоимость одного запуска «Шаттла» превышает $1 млрд, при этом полеты были возможны лишь несколько раз в год, а два из них закончились катастрофами.

В 2004 г., спустя год после разрушения корабля «Колумбия» во время возвращения на Землю, повлекшего гибель семерых астронавтов, президент США Джордж Буш потребовал от NASA прекратить эксплуатацию «Шаттлов» и начать разработку подобной «Аполлону» программы, возвращающей нас к полетам на Луну, а затем и к Марсу. Результатом стал космический проект «Созвездие», в рамках которого были созданы две новых ракеты-носителя: «Арес I» для вывода на орбиту пилотируемого исследовательского корабля и сверхтяжелая грузовая «Арес V», версия ракеты-носителя «Сатурн V». Однако к 2011 г., когда суммарные расходы на «Созвездие» составили около $9 млрд, в итоге были созданы лишь многоцелевой пилотируемый корабль «Орион» концерна Lockheed Martin и ракета, совершившая всего один пробный старт. Решением президента Барака Обамы программа была свернута, а новым ориентиром для дальнейшей деятельности NASA по его указанию стала экспедиция к одному из астероидов. Для доставки экипажей и грузов на Международную космическую станцию (МКС) агентство вынуждено было обратиться к частным фирмам.

Однако многие члены Конгресса усиленно лоббируют продолжение работ по созданию новой тяжелой ракеты-носителя, способной доставлять людей на Луну и Марс. Компромиссом стала SLS. единственная большая ракета, предназначенная для транспортировки как экипажей, так и грузов, которой не коснулись многие новейшие технологии, используемые при создании «Ареса»; вместо этого в дело пошли двигатели, ускорители и топливные баки «Шаттла». Иными словами, SLS представляла собой более дешевый вариант «Ареса».

Злые языки утверждали, что Конгресс придумал ее для того, чтобы оправдать деятельность NASA и его основных подрядчиков. «Особенность этого космического проекта заключается в том, что ракета-носитель впервые создавалась под эгидой политиков, а не ученых и инженеров», - писал в декабре прошлого года еженедельный журнал Economist. Некоторые критики с издевкой называли SLS «ракетой-кормушкой» или «Сенаторской системой запуска». Сенаторы южных штатов, где расположены крупные заводы NASA или их подрядчики, действительно выступали в Конгрессе в качестве активных сторонников SLS. Среди них- Ричард Шелби (Richard Shelby), сенатор от штата Алабама (более 6 тыс. человек работают в находящемся в ведении NASA Центре космических полетов им. Джорджа Маршалла в Хантсвилле, откуда осуществляется руководство SLS) и Дэвид Виттер (David Vitter), сенатор от штата Луизиана (где находится сборочный завод MAF). «Боинг», главный производитель основной ступени, уже задействовал многих из 1,5 тыс. сотрудников, занятых в этой программе.

Структура SLS

Это и большая программа, и большая ракета. В исходном варианте первую ступень предполагается оснастить четырьмя водородно-кислородными двигателями RS-25 от «Шаттлов»: они расположатся в нижней ее части. По бокам первой ступени будут установлены твердотопливные ускорители, обеспечивающие стартовую тягу для отрыва сверхтяжелой ракеты от Земли. Двигатели второй ступени, находящейся над первой, должны включиться на высоте около 50 км и вывести на орбиту ракету вместе с пилотируемым кораблем «Орион», помещенным в ее носовую часть. При длине в 98 м ракета будет немного короче, но значительно мощнее, чем «Сатурн V», который доставлял все экспедиции на Луну, и сможет нести в три раза больше полезной нагрузки, чем «Шаттл». Ни один из компонентов этой ракеты не подлежит повторному использованию. Следующие модификации SLS, которые будут созданы через десять лет, будут оснащаться более мощными маршевыми двигателями и ускорителями. У SLS, предназначенной для полета на Марс, будет еще более мощная вторая ступень, способная развивать в два раза большую тягу, чем в первом варианте.

Критики проекта указывают на то. что, оснащая SLS узлами и деталями «Шаттла», Конгресс тем самым поддерживает крупных подрядчиков авиакосмической промышленности, которые изготавливали комплектующие для челноков. «В очередной раз "Боинг" поступает как бандит», - говорит Питер Уилсон (Peter Wilson), главный аналитик в области исследований средств обороны из американского стратегического исследовательского центра Research and Development (RAND). Другие возражают, что применяемый в «Шаттлах» принцип повторного использования поставит SLS перед проблемой соединения новейшей ракеты с компонентами изжившего себя аппарата. Например. при установке твердотопливных ускорителей «Шаттла» уже возникает проблема нарушения теплоизоляции в местах стыковки.

Предположительная итоговая стоимость SLS варьирует в очень широких пределах: NASA публично заявляет, что первый запуск обойдется в $18 млрд: $10 млрд будет стоить сама ракета-носитель, $6 млрд - пилотируемый корабль «Орион» и $2 млрд понадобится на подготовку стартового комплекса «Мыс Канаверал» для запусков SLS. (Между прочим, еще одним ярым защитником SLS выступил Билл Нельсон (Bill Nelson), сенатор от штата Флорида.) Но, согласно неофициальным данным, основанным на внутреннем анализе, за последующие десять лет в ходе реализации программы будет потрачено более $60 млрд. По другим предварительным оценкам, доставка экипажа на Марс обойдется примерно в $1 трлн. NASA оценивает стоимость одного запуска SLS в $500 млн. но некоторые специалисты полагают, что с учетом затрат на всю программу эта величина может возрасти до $14 млрд.

По мнению оппонентов, энтузиазм правительства и населения в целом по отношению к космическим исследованиям вряд ли останется прежним перед лицом таких расходов. Некоторые аналитические исследования, в том числе одно, проведенное NASA, наводят на мысль, что достичь глубин космоса и долететь до Марса можно и без сверхтяжелой ракеты-носителя. Другие утверждают, что дешевле было бы использовать ракеты-носители меньшего размера (например, «Дельту IV», которая уже лет десять выводит спутники на орбиту) для доставки на низкие околоземные орбиты топлива, комплектующих и всего того, что необходимо для монтажа межпланетных космических кораблей, и осуществлять сборку уже в космосе. А если окажется, что нам действительно необходима сверхмощная ракета, почему бы не построить вначале новую космическую станцию и не перенести работу туда?

Американская компания Space Exploration Technologies Corporation (SpaceX), основанная звездой Кремниевой долины, успешным инженером и предпринимателем Илоном Маском (Elon Musk), выиграла конкурс COTS (часть программы NASA) по доставке грузов и экипажей на МКС с помощью своих хорошо зарекомендовавших себя ракет-носителей Fаlсоn9. «SLS- это всего лишь небольшое усовершенствование в технологии, разработанной 40 лет назад»,- говорит Джеймс Пура (Латеэ Рига), президент Фонда исследования космического пространства, ратующего за скорейшее освоение космоса. «Хорошо бы NASA проинформировать частных производителей, какие именно грузы оно собирается отправлять в далекий космос, выделить определенную сумму денег на эту работу и позволить таким компаниям, как SрасеХ, выполнить ее». SрасеХ разрабатывает ракету-носитель тяжелого класса, типа SLS, с 27 двигателями и работает над созданием новых, более мощных двигателей, благодаря которым в случае успеха эта ракета превзойдет самые крупные модификации какие только можно представить. Важно, что SрасеХ намеревается сделать основные узлы многоразовыми. SLS же, напротив, - целиком и полностью одноразовая конструкция.

Несмотря на все это, подготовка к реализации программы SLS идет полным ходом. В 2018 г. будет запущена первая беспилотная с «Орионом», которая пролетит вблизи Луны, оставив ее далеко позади; второй полет- предположительно через пять лет- будет проходить примерно по той же траектории, но уже с экипажем на борту, и тем самым люди удалятся от Земли на самое большое в истории космонавтики расстояние. Что последует за этим, в конечном счете зависит от Конгресса и нового президента, но уже сегодня пилотируемый полет к астероиду планируется на середину 2020-х гг., а следующая за этим экспедиция астронавтов на Марс - на 2030-е гг.

Ракетный завод

NASA проводит испытания своих самых тяжелых ракет на стендах Космического центра им. Джона Стенниса, который расположен среди многочисленных озер, рек и каналов в округе Хэнкок, вблизи самой южной границы штата Миссисипи. Пока мы надеваем каски и жилеты со светоотражающими полосами. Том Берд (Tom Byrd), который до выхода на пенсию в январе занимал здесь должность заместителя администратора, рассказывает о трех причинах, по которым центр расположен так близко к воде: во-первых, для работы центра необходимо, чтобы к нему могли подплывать крупные баржи: во-вторых, это нужно для проведения испытания конструкции в водных условиях; в-третьих, вода требуется для охлаждения огромных металлических пластин, которые подвергаются воздействию температур, близких к температуре на поверхности Солнца, где они могут оказаться.

Каждый испытательный стенд представляет собой огромную железобетонную конструкцию, которая напоминает многоэтажный панельный блок, вынутый из середины трансконтинентального грузового судна. Мы взбираемся наверх по одному из стендов, и по пути мне показывают аппаратную, напоминающую диспетчерскую советских электростанций примерно 1950-х гг. с паровыми манометрами и большими циферблатами. Я спросил, почему они не усовершенствуют оборудование и не используют цифровые приборы. Ответ лишь подтвердил некое неписаное правило, которому следуют участники программы SLS: понадобились десятилетия, чтобы заставить эти штуковины хорошо работать, были устранены бесчисленные неполадки и сбои. Так неужели мы должны теперь пустить все это на самотек?

Однако с крыши стенда я увидел, что на самом деле Космический центр выглядит вполне современно. Каналы и дороги переделали так, чтобы по ним можно было транспортировать габаритные грузы, сами испытательные стенды реконструированы и упрочнены, поскольку SLS будет оказывать на них существенно большее давление. чем любые другие ракеты. «Тяга, развиваемая на испытательном стенде, больше, чем при реальном старте, поскольку ракета не может оторваться от струи вырывающихся из ее сопла газов», - поясняет Берд. На всем протяжении испытательного запуска, который длится примерно девять минут, тысячи форсунок обдают стены стенда струями воды под высоким давлением - и делается это не для охлаждения, а для компенсации сильнейшей вибрации, которая в противном случае могла бы разрушить стенд. Даже до испытаний SLS никаким частным лицам не разрешалось находиться от стенда на расстоянии меньше 13 км. поскольку генерируемые во время пробного запуска звуковые волны могут сбить с ног кого угодно. А двигатели SLS будут развивать такую мощную тягу, какая ранее на Земле была недостижима.

По ту сторону границы между штатами Миссисипи и Луизиана, в нескольких часах пути по каналу (или, в моем случае, в 45 минутах езды на машине) находится Мичауд, который я и посетил на следующий день. В отличие от уединенного центра им. Стенниса, завод в Мичауде располагается в промышленной зоне на окраине Нового Орлеана. В некоторых отношениях он представляет собой обычный, ничем особо не отличающийся от других завод со сварочными постами, вилочными погрузчиками, подъемными кранами и складами комплектующих, новее это в гораздо больших масштабах.

Внутри завод весь светится. Отправляемся на экскурсию, чтобы осмотреть комплекс метр за метром, и видим, что он буквально напичкан новым оборудованием: руки-манипуляторы роботов, снующие туда-сюда с невероятной скоростью, колесные платформы и похожие на подъемные краны погрузчики, которые легко и быстро перемещают десятитонные детали и узлы, системы контроля комплектации, которые гарантируют, что собираемый из сотен тысяч деталей двигатель укомплектован полностью. Все его компоненты установлены на свои места и не осталось ни одного лишнего. Когда вы строите такой огромный механизм, как ракетный двигатель для ракеты-носителя SLS, необходимо исключить малейшие неточности при сборке. «Если наша система учета запчастей сообщит, что одна крошечная шайба оказалась лишней, вся работа будет немедленно остановлена, пока мы не выясним, где ее не хватает», - говорит Патрик Уиппс (Patrick Whipps), один из управляющих от NASA на заводе в Мичауде.

Многие из компонентов, которые будут применены здесь при сборке ракет, предназначались для других космических аппаратов. «Мы вовсе не стремимся использовать как можно больше эксклюзивных деталей и узлов». - говорит Уильям Герстенмайер (William Gerstenmaier), заместитель руководителя NASA по деятельности агентства в сфере освоения космического пространства. «Кроме того, новое производственное оборудование и современные технологии позволят существенно снизить себестоимость этих деталей по сравнению с недавним прошлым», -добавляет Уиппс. Модернизация включает, например, установки для ротационной сварки трением размером с водонапорную башню каждая. В эту громадину можно поместить две
массивные изготовленные из алюминиевого сплава секции ракеты, где вращающиеся штифты соединят их в единое целое. Это самая крупная в мире установка такого типа.

Создатели выходят за рамки технологии «Шаттла» и во многих других аспектах. Чтобы выяснить. воздействиям каких нагрузок подвергается в результате бафтинга и других аэродинамических колебаний во время набора высоты в атмосфере, NASA обратилось к современному программному обеспечению, моделирующему гидрогазодинамические процессы. В противном случае инженерам пришлось бы заново проектировать ракету, чтобы обеспечить большую устойчивость к нагрузкам, и тем самым поднять нижнюю границу допустимой ошибки. Кроме того, новая авионика и цифровые системы управления, работающие на микросхемах, на несколько поколений опережают те, которые использовались на космических челноках, что позволяет автоматизировать полет и во много раз увеличить быстродействие датчиков, установленных на двигателях, которые реагируют на непредвиденные изменения в их работе и внештатные ситуации.

Оставшиеся пока неиспользованными двигатели «Шаттла» позволят совершить четыре первых полета SLS, но в 2020-х гг. понадобятся новые версии. Для их изготовления NASA использует оборудование, которое будет производить тысячи турбинных лопаток размером с монету, расплавляя лазером металлический порошок и отливая его в готовые формы вместо того чтобы каждую из них обрабатывать по отдельности: это позволяет сократить время производства комплекта лопаток для двигателя с года до одного месяца. «Для уменьшения затрат на рабочую силу и повышения точности все операции компьютеризованы»,- говорит Герстенмайер.

Аргументы в пользу SLS

Когда программа SLS наберет полные обороты, можно будет запускать как минимум две ракеты в год- а возможно, их число возрастет до четырех. По меркам ракетной отрасли это уже массовое производство. Но дело может застопориться, если NASA не удастся убедить американскую общественность, что - стоящее мероприятие.

По существу, два основных аргумента против - это, во-первых, то, что $18 млрд- слишком большая сумма для ракеты, во-вторых, что в исследовательских целях разумнее было бы отправлять в космос зонды и роботы, а не людей. На самом деле, $18 млрд нехватит, чтобы совершить пилотируемый полет к другой планете и обратно: реально эта сумма втрое превышает стоимость прокладки Большого Бостонского тоннеля. Легко говорить, что есть более дешевые способы решить эту задачу, но требования NASA по безопасности высоко поднимают планку, и вряд ли общественность США примирится с повышением вероятности отказа техники с катастрофическими последствиями ценой экономии нескольких тысячных долей федерального бюджета.

Что касается зондов и роботов, то научная ценность пилотируемых полетов выше, чем в случаях с применением зондов и планетоходов. Ведь реальный смысл полетов людей в космос заключается в поисках возможно большего числа мест, пригодных для обитания рода человеческого.

У SLS действительно много сторонников. Среди них- нынешнее руководство NASA и люди, занимающее высокие посты, экспертов в космической отрасли, а также та часть американской общественности, которая с глубоким волнением следила за состоявшимся в декабре прошлого года успешным орбитальным полетом корабля «Орион» с экипажем на борту, который будет находиться в носовой части SLS, когда она отправится в далекий космос. И сторонникам проекта теперь проще опровергать пункт за пунктом аргументы его противников.

Доставлять ли комплектующие и топливо на орбиту с помощью ракет меньшего размера и уже там осуществлять сборку? По оценкам Герстенмайера, для пилотируемой экспедиции на Марс потребуется примерно 500 т различных материалов. Их могут доставить в четыре приема, или - в качестве альтернативы - понадобится запустить как минимум две дюжины до предела загруженных ракет «Дельта IV». Герстенмайер утверждает, что каждый такой запуск увеличивает суммарный риск срыва программы, поскольку худшее чаще всего случается в первую минуту полета. При этом велика вероятность задержки отдельных запусков, что в итоге приведет к растягиванию программы в целом. «Для монтажа Международной космической станции мы использовали многоразовые челноки, при этом весь процесс занял несколько десятков лет. - говорит он. - Но самый большой недостаток сборки на орбите заключается в скоплении в одном месте большого количества объектов - жилых помещений, межпланетных кораблей, хранилищ топлива». Картина удручающая, особенно если учесть, что наш опыт монтажа очень сложных кораблей в условиях космоса весьма ограничен. «Для проведения сборочных работ придется совершить огромное число стыковок,- объясняет Герстенмайер. - С неизбежностью некоторые узлы не будут функционировать должным образом, и вряд ли их удастся починить на месте. Все это существенно увеличит сложность и риск операции». В то же время поперечные размеры SLS таковы, что в балкер можно поместить негабаритные грузы, например панели солнечных батарей и антенные решетки, которые в противном случае пришлось бы как-то упаковывать, рискуя повредить их.

Еще одно важное преимущество использования большегрузных ракет заключается в том, что за счет некоторой части их избыточной тяги можно повысить скорость, т.е. быстрее доставлять космический корабль к месту назначения. Этот момент критичен для пилотируемых полетов на Марс, поскольку воздействие радиации и необходимость брать с собой достаточное количество припасов жестко ограничивают продолжительность экспедиции. Несомненную пользу приносят также дальние беспилотные миссии, поскольку получаемые ими данные помогают планировать последующие полеты оптимальным образом. Благодаря своей огромной мощи SLS способна доставлять экспедиции в глубокий космос, используя лишь собственное топливо и не совершая гравитационного маневра вокруг планет, как это делали космические аппараты «Вояджер» и «Галилео».

«SLS сократит время путешествия до Европы с шести с лишним до двух с половиной лет, - говорит Скотт Хаббард (Scott Hubbard), профессор-консультант в области авиации и космонавтики из Стэнфордского университета. - Это будет хорошим подспорьем для других, пока неосуществимых научных экспедиций». Прибавьте к уменьшению времени полета более высокую полезную нагрузку и вариабельность компоновки - и вы получите весомый аргумент в пользу сверхтяжелой ракеты-носителя. Становится ясно, почему Китай и Россия занимаются разработкой и проектированием ракет типа SLS.

Сегодня не существует и не предвидится никакой конкуренции в освоении глубокого космоса. В перспективе - лишь нескольких экспедиций, в которых NASA планирует использовать SLS. Тем самым SpaceX не имеет возможности влиять на стоимость сверхтяжелых ракет, как это происходит с ее ракетами меньшего размера. «В результате SpaceX оказывается не в лучшем положении, чем "Боинг", Lockheed Martin и другие подрядчики в аэрокосмической отрасли,- говорит Скотт Паразински (Scott Parazynski), бывший астронавт NASA, ветеран пяти экспедиций на «Шаттле», ныне работающий в Университете штата Аризона. - Это очень квалифицированные подрядчики, и я не вижу причин, по которым стоило бы отказываться от них в пользу SpaceX», - поясняет он.

Испытанные пути не всегда подходят для устранения поломок в автомобилях, мобильных телефонах и других устройствах, но когда дело касается молниеносной доставки команды храбрецов в глубокий космос на крыльях почти неконтролируемого взрыва, определенный консерватизм не помешает. Несколько первых ракет SpaceX при запуске взорвались, были случаи потери управления - и это обычное явление при разработке новых конструкций. В октябре прошлого года один из членов экипажа погиб в результате взрыва прототипа ракеты, которую компания Virgin Galactic создавала для туристических суборбитальных космических полетов. Инцидент произошел спустя ровно трое суток после взрыва на старте разработанного частной компанией Orbital Sciences Corporation (OSC) беспилотного корабля, который должен был доставить партию груза на МКС.

Все это еще раз напоминает о том, что, несмотря на опыт нескольких десятилетий, ракетостроение остается отраслью, сопряженной с большими рисками. Это одна из причин, по которым Inspiration Mars Foundation, американская некоммерческая организация, способствующая отправке в январе 2018 г. пилотируемой экспедиции для облета Марса, находится среди тех, кто, отбросив в сторону все сомнения, сегодня стоит в очереди за тем, чтобы принять участие в проекте SLS. «SLS начали критиковать, когда еще не было известно, куда полетит ракета, - говорит Хаббард. - Однако сегодня ясно, для чего она предназначена, и теперь настало время для каждого из нас задуматься, что мы можем сделать, чтобы прийти к всеобщему согласию».

Вторая космическая скорость

Холодным январским вечером этого года один их гигантских стендов для испытания двигателей Космического центра им. Джона Стенниса на 500 секунд превратился в огненный столб. Это были первые с 2009 г. огневые испытания маршевого двигателя «Шаттла» RS-25, и он их выдержал безупречно. Если и дальше все пойдет так же успешно, временной фактор сыграет положительную для SLS роль. Чем дольше идет реализация программы - если она финансируется из бюджета и не прерывается, - тем больше ее право на существование. В первые три года программа добилась впечатляющих успехов, легко пройдя этапы оценки проекта и вступив в первоначальную стадию производства. Это невероятно быстро для мощной пилотируемой ракеты. Возникло лишь несколько проблем, из них щели в системе теплоизоляции оказались самыми серьезными, и их быстро устранили с помощью слоя адгезивного материала.

«В ближайшие годы, при новых президенте и Конгрессе, может произойти все что угодно, - заявляет Джоан Джонсон-Фриз (Joan Johnson-Freese), профессор Военно-морского колледжа США, специалист по космосу. Возможно, правительство придет к такому решению, что нам придется оставить мечты о Марсе и сосредоточиться на создании космической базы где-то поближе к дому. Некоторые деятели в Вашингтоне испытывают почти патологическую ностальгию по полетам на Луну». Есть и такие, которые считают, что NASA должно сейчас забыть и о Луне, и о Марсе и обратить все свое внимание на астероиды - не только потому, что они могут дать ответы на важные вопросы о происхождении Солнечной системы, но также и в связи с тем, что нам необходимо научиться направить их в сторону от Земли или уничтожать в случае угрозы столкновения.

Однако Марс по-прежнему будоражит умы научной общественности, особенно потому, что появилась надежда попасть на Красную планету еще при жизни нынешних поколений. «Любому из нас хотелось бы оказаться там, - говорит Паразински. -Другие миссии лишь отвлекали бы ресурсы и порождали разброд и шатание». Он беспокоится о SLS, но не потому что считает проект лучшим способом попасть на Марс. Его беспокоит тот факт, что миссия не будет дешевой и ее вряд ли удастся осуществить в ближайшем будущем; может случиться так. что от SLS откажутся до того, как она попадет туда.

Пока же никаких препятствий для реализации проекта нет. Альтернативы создаваемой ракете не существует, и можно быть уверенным, что проект движется правильным курсом. Несомненно, эта программа была сколочена при участии и по поручению Конгресса. Да, она нуждается в передовых технологиях и конкурирующих проектах. Но, по-видимому, работа будет идти по плану и в обозримом будущем финансироваться в нужном объеме. А если SLS станет именно той ракетой, которая доставит нас на Марс, то все критические замечания забудутся очень скоро.

В первой ступени ракеты-носителя SLS используются два вспомогательных ускорителя, которые будут обеспечивать вывод ракеты на низкую околоземную орбиту. Дальше в дело будет вступать ускоритель разгонного блока второй ступени, который будет использоваться для того, чтобы вытаскивать полезную нагрузку с низкой орбиты и отправлять в сторону конечной точки назначения: Луне, Марсу или к одному из спутников Юпитера, Европе.

В рамках первого официального запуска, который, вероятнее всего, состоится не раньше 2020 года, носитель SLS будет оснащен временным вариантом второй ступени. В настоящий момент агентство ведет разработку «экспериментальной второй ступени», которая позволит использовать различные конфигурации разгонного блока, обладающие разной грузоподъемностью. Первый запуск с основной второй ступенью должен состояться в 2023-2024 годах. Согласно принятым техническим документам, во второй ступени планируется использование четырех жидкостных ракетных двигателя RL-10, не раз доказавших свою надежность с момента их первого использования в 1961 году.

Проблема же заключается в том, что разработанные и собираемые компанией Aerojet Rocketdyne двигатели RL-10 являются очень дорогими. Журналистам Ars Technica удалось выяснить, что в среднем за каждый двигатель RL-10, который будет использоваться в первом испытательном запуске, NASA пришлось заплатить по 17 миллионов долларов. Такой расклад агентство, видимо, не устроил, и в октябре оно выступило с открытым предложением к частным космическим компаниям: найти более дешевую альтернативу для снижения издержек производства ракеты-носителя. В опубликованном документе говорилось, что для подготовки к третьему полету (Exploration Mission-3) ракеты-носителя SLS агентство нуждается в четырех ракетных двигателях к середине 2023 года.

Что интересно, уже в середине ноября агентство отредактировало документ. Теперь в нем говорится о том, что NASA ищет не «более дешевую альтернативу» двигателям RL-10, а «замену». Несмотря на то, что на первый взгляд это может показаться обычным лексико-стилистическим приемом, портал Ars Technica, ссылаясь на анонимные источники из космической индустрии, сообщает, что изменение в используемой терминологии говорит о многом. Другими словами, NASA в дальнейшем откажется от двигателей RL-10. Согласно же официальным комментариям агентства по этому поводу, редактирование документа сделано с прицелом привлечения большего числа заинтересованных сторон.

Звездный час Blue Origin

Некоторые разглядели в документе NASA попытку таким образом намекнуть все той же Aerojet Rocketdyne о том, что ее двигатели RL-10 могли бы быть и подешевле. Другие говорят, что этим сообщением агентство показывает, что оно готово к изменениям в конструкции самой второй ступени и открыто для предложений с использованием иного набора двигателей. И если это так, то NASA, скорее всего, выберет двигатели BE-3U, пишет Ars Technica. Компания Blue Origin планирует использовать их во второй ступени своей тяжелой ракеты-носителе New Glenn. Они представляют собой модифицированную версию двигателей BE-3, использующихся в качестве основных двигателей ускорителя ракеты New Shepard, которую компания планирует использовать в качестве туристической и которая уже успешно летала (пока, правда, в рамках испытаний) 7 раз. К слову, следует отметить, что та же Orbital ATK тоже рассматривает двигатели BE-3U в качестве основной системы второй ступени для своей проектируемой ракеты-носителя Next Generation Launch System. Выбор в пользу BE-3U обусловлен тем, что двигатель способен создавать 120 000 фунтов тяги, в то время как RL-10 предлагает только 100 000.

Пока неясно, сколько и какие компании откликнулись на призыв NASA, однако сбор предложений завершился 15 декабря.

Одна из частей первой ступени ракеты-носителя SLS в сборочном цехе

Сама компания Boeing связывает постоянные задержки в разработке с недостатком выделяемого финансирования, однако в разговоре с инспектором официальные лица NASA заявили, что дело совсем не в деньгах. Агентство называет основной причиной проблем ошибочные прогнозы и оценки Boeing. Компания не только не смогла грамотно рассчитать объемы предстоящих работ, но еще и предоставляла NASA неправильные прогнозы по поводу сроков и стоимости проекта. Эффективность производства – еще одна проблема, которая указывается в отчете. Лишь половина запланированных задач была выполнена в установленные сроки. Также в отчете говорится о некоторых технических и санитарных проблемах на линии сборки. Свою роль также сыграли форс-мажорные обстоятельства. Торнадо повредил один из сборочных цехов NASA в Новом Орлеане, где производятся некоторые детали для SLS. Это задержало всю производственную цепь на два месяца.

В отчете упоминается и неэффективное руководство со стороны NASA. Агентство не требовало от Boeing предоставления детальной информации о стоимости разработки ступеней для SLS, что в свою очередь не позволяло NASA проследить за всей цепочкой финансовых затрат. В итоге самому агентству оказалось сложно оценить – сможет ли подрядчик вовремя решить поставленные перед ним задачи. Кроме того, документ сообщает о злоупотреблении системой премиальных выплат – бонусов, которые компании получают за быстрое и эффективное выполнение и перевыполнение плана. В отчете говорится, что такие финансовые взаимоотношения между NASA и Boeing выглядят весьма странно, учитывая насколько низкой оказалась эффективность последней. В промежутке между 2014 и 2018 годами компания потратила дополнительные 600 миллионов долларов, отставая при этом от графика работ на два года, однако NASA все равно выплатило компании дополнительные 323 миллиона долларов премиальных.

В документе также прописываются рекомендации для NASA, которые позволят решить все накопившиеся проблемы и завершить разработку проекта. В частности, советуется пересмотреть и более точно определить сроки выполнения поставленных задач, а также пересмотреть условия контракта между двумя организациями, чтобы NASA могло точно знать во сколько обойдется завершение разработки ракеты-носителя.

Источник новости считает, что приводящиеся в отчете данные, могут стать инструментом манипуляции для тех, кто выступает против программы SLS. Противники программы не раз заявляли о чрезмерно высокой стоимости разработки, а также о возможности использования космическим агентством менее дорогих ракет-носителей. На эти аргументы NASA ранее уже отвечало тем, что SLS по завершению строительства станет самой мощной ракетой-носителей в мире, способной выводить на низкую околоземную орбиту (НОО) до 131 тонны полезной нагрузки. Правда в этом случае речь идет о другой версии SLS (NASA разрабатывает две версии: Block 1 и Block 1B), первый запуск которой состоится не раньше 2024 года (если не будет никаких задержек). Базовая версия SLS (Block 1) будет способна выводить до 95 тонн груза на НОО. А это в свою очередь не многим больше возможностей той же сверхтяжелой ракеты-носителя частной американской компании SpaceX – ее грузоподъемность составляет около 64 тонн. При этом стоимость подготовки Falcon Heavy к запуску составляет что-то среднее между 90 и 150 миллионами долларов, что гораздо дешевле запуска SLS.

В целом отчет не несет ничего хорошего тем, кто поддерживает программу SLS. NASA необходимо провести большие изменения в программе разработки, или ракета-носитель рискует так и остаться на земле.