Ракета SpaceX Falcon-9: обзор, особенности и список запусков

Открывая в 2002 году аэрокосмическое агентство, американский предприниматель Илон Маск ставил перед ним довольно амбициозные задачи. Он заявлял, что вскоре внеземное пространство станет доступным не только для государственных военных и космических корпораций, но и для обычного туриста.

Частный или государственный?

За более чем 15 лет деятельности агентства SpaceX Маску удалось сделать многое из заявленного на заре его создания. Появились ракеты нового поколения SpaceX Falcon 9, способные возвращаться на Землю, а не сгорать в плотных слоях атмосферы. Удалось установить, что околоземную орбиту потенциально могут посещать туристы. Пусть не высоко, всего на 100 тысяч километров, и наблюдать оттуда за нашей планетой лишь в течение четырех минут, но и это – большая победа частного бизнеса. Впрочем, в то, что SpaceX – функционирующая на индивидуальные средства компания, уже мало кто верит. Даже в тех же США информация о постоянном финансировании агентства Маска из бюджета NASA – давно не новость. Кроме денег, которые корпорация предпринимателя получает в достаточном для его проектов размере, он имеет доступ ко всем секретным разработкам NASA.

Несмотря на многие неудачные эксперименты использования ракеты-носителя SpaceX Falcon 9, списки пусков которой на начало 2018 года содержат около 50 дат, лишь некоторые из них оказались действительно провальными. Но основной задачи – многоразового использования первой ступени, а затем и других ключевых элементов покоряющего космос аппарата, инженерам Илона Маска удалось достичь. Видя их реальные успехи, удивляться тому факту, что частный предприниматель получает миллиарды бюджетных денег на свои разработки, не стоит. Тем не менее позиционируются полеты Falcon 9 исключительно как частные.

Пробные – с переменным успехом

Изначально Маск планировал создать аппарат, способный посещать космос наподобие такси, к 2018 году. Но прошло гораздо больше запланированного для реализации этих целей времени, прежде чем были созданы SpaceX Falcon 9. Ракеты первого класса этого семейства, Falcon 1, были уже к 2009 году способны вывести груз на околоземную орбиту, но служили для своего создателя лишь в качестве рекламного материала, доказывающего доступность космоса для частных разработчиков.

Первые же запуски Falcon 1 удалось произвести через четыре года с момента основания SpaceX. Отнести их к удачным нельзя из-за неоправданно высоких затрат на оборудование и произошедших трех кряду катастроф с полной потерей ракет. Крупных инвесторов к своим идеям Маск также привлечь не сумел. Прошло еще несколько лет, прежде чем SpaceX успешно запустила ракету-носитель Falcon 9. Но тому, что это стало возможным, во многом способствовали несколько успешных запусков Falcon 1 в 2008 году, когда ракета-носитель смогла доставить груз на заданную орбиту. По заверениям самого Маска, если бы и в тот раз он снова потерпел неудачу, от громких амбициозных проектов ему бы пришлось отказаться из-за обычной нехватки денег. По экономическим показателям его идея оказалась провальной, но ее имиджевая составляющая во всем мире имела грандиозный успех. Лучшей рекламы своему детищу Маск и желать не мог.

Ступень испытали

К 2013 году оборудование корпорации было усовершенствовано настолько, что SpaceX запустила ракету Falcon 9 в надежде на сохранение первой ступени для последующих полетов. Наконец Маск смог приступить к реализации основной своей задачи – изобретения аппарата многоразового использования. 13 сентября с авиабазы Ванденберг стартовала ракета-носитель семейства Falcon новой модификации. Стоявший на ней двигатель Merlin 1D помог вывести на НОО (низкая опорная орбита) несколько спутников. Всего в этот день аппарат доставил в космос почти 13 т груза. Во время запуска и отсоединения первой ступени было проведено испытание ее возвращения на Землю. Но грандиозный проект Grasshopper, который должен был стать самым успешным с момента создания корпорации SpaceX, потерпел неудачу.

Из-за неточности в расчетах и непредвиденного вращения первой ступени в период торможения подача топлива из баков пошла с перебоями, что привело к разрушению первой ступени и отказу от запланированного испытания второй. По первоначальному плану она должна была выполнить миссию выведения космических аппаратов на более высокие орбиты с многократным запуском двигателя. Так как неудача с первой ступенью оказалась совершенно неожиданной для разработчиков, решиться на дальнейшее испытание второй они побоялись. Однако причину провала операции установить удалось. Ею стало замерзание топлива. Всего в 2013 году было произведено три запуска Falcon 9, один из которых – с выведением спутника на геопереходную орбиту.

Есть возвращение первой ступени!

Чтобы понять, почему для Илона Маска было так важно добиться сохранения первой ступени, следует привести несколько плюсов в пользу этой идеи. Во-первых, многократно использовать один и тот же двигатель гораздо дешевле, чем перед каждым стартом устанавливать новый. Это как владельцу автомобиля перед очередной поездкой менять мотор. Затраты несоизмеримы, естественно, но пример более чем показательный. Во-вторых, даже при колоссальном ремонте двигатель все равно будет дешевле нового, потому пусть в несколько испорченном виде, но возвращение его обратно способно было привести к удешевлению проекта в целом. А Маск все-таки коммерсант. И в-третьих, на сэкономленные деньги можно было бы организовать новые запуски. Потому на ракету SpaceX Falcon 9, которая уже смогла справиться с несколькими серьезными задачами, он возлагал большие надежды.

Первую успешную операцию по возвращению первой ступени удалось осуществить в 2014 году. Всего в течение этого периода было проведено шесть запусков ракет-носителей. Все – со стартовой площадки мыса Канаверал. В трех из них, произведенных 18 апреля, 14 июля и 21 сентября, планировалось осуществить операции по возвращению первой ступени. К сожалению, из-за неблагоприятных погодных условий в районе приводнения и неточных просчетов конструкторов сохранить первые ступени не удалось. Все они затонули. Но телеметрия полетов показала, что все три эксперимента были успешными, и ступени произвели спуск в заданных квадратах.

Прорывный 2015-й

Но настоящий триумф Маск испытал в 2015 году. И дело не в том, что ему в течение этих 12 месяцев удалось осуществить уже семь полетов, а два из четырех экспериментов по возвращению первой ступени завершились благоприятно. Одной из ракет SpaceX Falcon 9, стартовавшей 11 февраля, удалось вывести космический аппарат в находящуюся за пределами земной орбиты точку Лагранжа. Партнерами проекта стали три американские госкорпорации: NASA, NOAA и USAF. Последняя обеспечивала операцию радарной установкой. Именно из-за ее неполадок старт ракеты несколько раз откладывался, но в итоге он все-таки был произведен, и весьма успешно.

Потери первых ступеней во всех семи запусках на фоне столь значительного прорыва также мало омрачали создателя SpaceX. Он понимал, что в самое ближайшее время они смогут осуществлять более точную посадку в определенные для этого квадраты и их удастся не только сохранить, но и повторно использовать. Ведь раз за разом эксперименты по их приземлению оказывались более удачными. Однако все же один из полетов 2015 года стал катастрофичным для корпорации Илона Маска. На 139 секунде ракета SpaceX Falcon 9 взорвалась, а вместе с нею и космический корабль Dragon. В последующих исследованиях удалось установить, что причинами разрушения носителя стали неполадки второй ступени. Тем не менее, неудача не подкосила предпринимателя, и уже в декабре этого же года он осуществил очередной запуск Falcon 9 с выведением 11 спутников на их орбиты. Мало того, приземлившаяся на мыс Канаверал, откуда и стартовала, первая ступень после ремонта вскоре вновь отправилась в полет.

Заказчики выбирают Falcon 9

К 2016 году Илон Маск заручился поддержкой не только госкорпораций Соединенных Штатов, но и других государств. К этому моменту он осуществлял выведение на орбиты, кроме американских, спутников Южной Кореи, Италии, Франции, Туркменистана. Большинство из них осуществлялось под патронажем NASA. Так было и с полетами корабля Dragon к Международной космической станции в 2012 году. Первый запуск ракеты SpaceX Falcon 9 произвели 22 мая в рамках программы COTS Demo Flight совмещенных второй и третьей миссий. Кораблю удалось приблизиться к МКС на расстояние десяти метров и пристыковаться. На шестые сутки Dragon отправился в обратный полет и 31 мая приводнился в Тихом океане неподалеку от побережья Калифорнии.

Второй полет Dragon к МКС оказался не таким удачным: не удалось осуществить повторный запуск второй ступени, а испытательная модель спутника Orbcomm-G2 через два дня после старта ракеты-носителя отклонилась от орбиты и сгорела в атмосфере. Этот запуск SpaceX Falcon 9 со стартовой площадки SLC-40 мыса Канаверал был произведен 8 октября 2012 года. Им также руководило NASA. До 2016 года это был основной полигон для ракет SpaceX, пока одна из них при взрыве не разрушила его.

Катастрофа на стартовой площадке

Произошло это 1 сентября 2016 года. За два дня до намеченного старта ракеты-носителя SpaceX Falcon 9 с телекоммуникационным спутником «Амос-6» на борту необходимо было произвести испытательный прожиг. Мощный взрыв и последующий за ним пожар произошли в районе второй ступени во время закачки бака жидким кислородом.

Экспертам удалось установить, что к трагедии привело изменение конфигурации баллонов для сжатого гелия. В алюминиевых слоях внутренних стенок емкостей, внешне покрытых углеволокном, образовались прогибы. А в них, между внутренними и внешними слоями, скопился жидкий кислород, который впоследствии и воспламенился. Незадолго да старта ракеты конфигурацию баллонов в целях модернизации оборудования изменили, но должного испытания не было проведено. При дальнейших запусках было решено вернуться к емкостям проверенной конструкции.

После этой неудачи больше в 2016-м Маск не производил запуски SpaceX Falcon 9. Отзывы очевидцев этой трагедии свидетельствуют, что катастрофа стала главным к этому времени разочарованием создателя частной космической корпорации и наиболее убыточной компанией за все время ее деятельности. На следующий запуск он решился в январе 2017 года.

18 стартов. Из них успешных – все

Стартовая площадка SLC-40 на мысе Канаверал надолго вышла из использования. Запуски ракет семейства Falcon 9 были перенесены на базу Ванденбе и территорию КЦ Кеннеди. С первой 14 января было успешно выведено на орбиту десять спутников нового поколения Iridium. Этот старт во многом стал утешением для Илона Маска после сентябрьской катастрофы. Суммарный вес полезного груза составил почти 10 тонн. Удалось успешно приводнить первую ступень на плавающую платформу Just Read the Instructions. Потому впоследствии старт SpaceX Falcon 9 с Iridium 4 Launch (своего рода системами спутниковой телефонии, на которые стал расти спрос, а число заказов увеличилось) во многом стал возможен благодаря успешным пускам, осуществленным в начале 2017-го.

Всего же в этом году корпорация SpaceX осуществила 18 запусков, и ни один не привел к каким-то существенным потерям. Первые ступени возвращались то на площадки стационарной посадочной зоны, то на плавучие платформы. Спутники успешно выводились на орбиты. Удалось повторно использовать герметичную спускаемую капсулу космического корабля Dragon, запустить космоплан Boeing X-37B, расширить географию заказчиков и многое другое. Все эти удачи дали ощутимую компенсацию после финансовых потерь катастрофы на мысе Канаверал. И, конечно, коммерческий успех принесли S paceX Falcon 9 Launch со спутниками Iridium NEXT.

Засекреченный Zuma

Кроме всех вышеперечисленных несомненных удач корпорации Илона Маска можно выделить еще одну, которая наблюдалась в течение последних трех лет. Временное расстояние между запусками ракет-носителей заметно сокращалось. Порой между стартами Falcon 9 проходило всего несколько дней. Плюсом сотрудников корпорации также является и то, что довольно часто очередные ракеты в космос отправлялись с одной и той же площадки. Как с SpaceX Falcon 9 Launch с площадки КЦ Кеннеди 3 и 23 июня 2017 года. А уже через два дня вновь была использована площадка на базе Ванденбе.

В очередной раз удивлять заинтересованное сообщество Илон Маск был намерен в ноябре 2017-го. Но старт ракеты с засекреченным грузом под кодовым названием Zuma был перенесен на январь 2018 года. 8 числа этого месяца был произведен успешный запуск ракеты с таинственным аппаратом для одного из государственных заказчиков США, название которого СМИ выяснить пока не удалось. Однако вскоре появилось сообщение, что засекреченный спутник вывести на орбиту все-таки не удалось. На борту SpacexFalcon 9 Zuma все же находился, и этого вовсе не скрывают в корпорации Маска, но предпочитают к подробным комментариям не прибегать ввиду крайне секретной миссии запущенного объекта.

Надежды и действительность

Какого-либо существенного прорыва в дальнейшем развитии корпорации от выполнения тайной миссии в SpaceX не ожидают. Запуски будут производиться по ранее намеченному расписанию. В 2018 году и в последующие периоды запланировано по несколько десятков стартов Falcon 9, обзоры и отзывы специалистов о которых сходятся в одном: основную миссию - изобрести ракету-носитель многоразового использования, сделать космос доступнее - Маск выполнил, но Марс так и не колонизировал, существенного снижения затрат на произведение одного запуска не добился. Создавая свою корпорацию в 2010 году, он намеревался достичь к 2018-му значительно большего.

Возможно, выведение в открытый космос Zuma SpaceX Falcon 9 в самое ближайшее время откроет для частного космического агентства новые перспективы, так как название производителя секретного объекта – Northrop Grumman Corporation – говорит само за себя. Однако больший успех Маску способен принести проект по созданию ракеты-носителя нового поколения Falcon Heavy. На сегодня она самая большая из всех, которые когда-либо создавались, и относится к категории тяжелого класса. Ее мощность способна доставлять в космос гораздо больше груза, в десятки раз снижать стоимость одного полета и создавать экономию на количестве запусков. Кроме того, ее использование планируется осуществлять многократно.