Каково это возвращаться из космоса на парашютах?
2 августа в 21:48 по МСК ракета Crew Dragon компании SpaceX вернулась на землю и это стало сенсацией не только для США, но и для всего мира.
Во-первых, космический полет впервые был осуществлен коммерческой компанией.
Во-вторых, все этапы программы демонстрационного полета DM-2 (Demo Mission-2) были реализованы: старт с экипажем на борту и выведение с помощью ракеты-носителя Falcon-9; автономное орбитальное маневрирование с испытаниями бортовых систем; встреча и стыковка с Международной космической станцией (МКС); 60 дней работы в составе орбитального комплекса; отделение от станции, сброс грузового отсека, сход с орбиты, управляемый спуск в атмосфере, парашютирование, мягкое приводнение в Мексиканском заливе и эвакуация с помощью судна-спасателя GO Navigator.
В-третьих, Crew Dragon стал первым космическим кораблем США, с момента вывода из эксплуатации космического челнока «Атлантиса» системы Space Shuttle 21 июля 2011 года. После трех десятилетий эксплуатации и 135 миссий Шаттлов, оказалось, что единственными кораблями, способными доставлять американские экипажи на орбиту и возвращать на Землю являются российские «Союзы» и их китайские братья «Шэньчжоу».
Решение НАСА передать транспортировку астронавтов на МКС и обратно частным компаниям SpaceX и Boeing было принято еще в 2000-х. Многоцелевой пилотируемый корабль MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) Orion, разрабатываемый Lockheed Martin и Airbus Defence and Space был оснащён системой посадки с приводнением в океан, заимствованной с Apollo и твердотопливных бустеров системы Space Shuttle. Действие происходило в два этапа с помощью небольших тормозных парашютов, снижающих скорость возвращаемого аппарата до 280 км/ч. Затем сработали основные парашюты, снижающие скорость до 30 км/ч. Свою надежность система подтвердила в первом испытательном беспилотном полёте прототипа корабля 5 декабря 2014 года с использованием ракеты-носителя Delta IV Heavy. Это доказало то, что, несмотря на новые тенденции, связанные с многократным использованием возвращаемых аппаратов, посадочные системы космических кораблей остались достаточно консервативными. Новизна и экспериментальность уступили место надёжности, безопасности и возможности многократного использования.
Crew Dragon – космическая эволюция
2005-2008 гг. – SpaceX начала параллельно разработку пилотируемого корабля Dragon и его грузового варианта с идентичными системами посадки.
2011 г. – серия неудачных экспериментов с парашютным спасением первых ступеней ракет-носителей Falcon 1 и Falcon 9. Решение Илона Маска и его инженерной команды замены «тряпок» (парашютов) на ракетодинамическую посадку, несмотря на то, что парашютная система грузового корабля Dragon (летает на МКС с мая 2012 года) осталась прежней.
2014 г. – Илон Маск презентует корабль Dragon 2, оснащенный реактивной системой посадки, на основе восьми жидкостных ракетных двигателей SuperDraco. Кроме задач торможения с дозвуковой скоростью и мягкой посадки, они обеспечивали аварийное спасение корабля. В течение 2 лет проводились испытания посадочной системы на полигоне в МакГрегоре (штат Техас). В общей сложности было проведено 60 тестов сброса корабля с вертолёта с трёхкилометровой высоты с постепенным увеличением продолжительности работы двигателей до чисто реактивной посадки.
Май 2015 г. – на стартовой площадке SLC-40 Станции ВВС «Мыс Канаверал» во Флориде состоялся тест Pad Abort — аварийное спасение корабля на старте. Испытания двигательной установки в целом были успешны, хотя и с некоторыми замечаниями (что для тестов обычное явление).
Октябрь 2015 г. – испытательный образец корабля прибыл в МакГрегор. В конце ноября был выполнен тест с пятисекундным зависанием Dragon 2 в воздухе: двигатели работали на режиме 25% номинальной тяги.
2017 г. – NASA потребовало от Маска отказаться от ракетодинамической посадки и приводнять корабль под парашютами. Полученное согласие от революционного предпринимателя было со ссылкой на то, что «сертификация системы для пилотируемых полётов требовала огромных усилий».
2018 г. – начало интенсивных испытаний парашютной системы посадки с двумя тормозными парашютами и трёхкупольным – основным. SpaceX тогда заявляла, что это «одна из самых безопасных и совершенных систем из когда-либо созданных», но «шероховатые» тесты предопределили переход к четырёхкупольному основному парашюту.
Апрель 2019 г. – SpaceX проводит «испытания экспериментального образца» с заменой возвращаемого аппарата имитатором (упрощённым металлическим макетом). Результаты тестирования «не соответствуют ожиданиям NASA». В это же время, 20 апреля 2019 года, на стенде, при очередном прожиге двигателей SuperDraco, взрывается корабль, побывавший на МКС в марте 2019 г. в качестве первой беспилотной демонстрационной миссии DM-1.
Май 2019 г. – авария при испытании парашютной системы посадки Crew Dragon и публичное заявление руководителя пилотируемых программ NASA Билла Герстенмайера о том, «что апрельские испытания парашютной системы прошли не вполне корректно”. “Они выполнялись на сухом озере Деламар в штате Невада, корабль сбрасывался с большой высоты. Один купол специально вывели из строя перед тестом, чтобы три оставшихся обеспечили безопасную посадку. Но они сработали плохо, и корабль получил повреждения. За год SpaceX провела необходимый объём работ и устранила замечания: к настоящему времени систему можно считать вполне отлаженной, она способна мягко приводнять корабль при отказе одного купола из четырёх», – констатировал администратор NASA.
С легкой руки NASA в огонь и воду
За прошедшие годы США заплатили России десятки миллионов долларов за логистику американских членов экипажей на корабле «Союз».
Во время последней миссии Шаттла – STS-135 – в 2011 году американский экипаж оставил на космической станции флаг США с намерением, чтобы следующий экипаж, запустивший космический корабль, вернул его на Землю. Девять лет спустя Боб Бенкен и Дуг Херли, астронавты NASA, вернули символический объект на родину, который еще в 1981 году совершил первый полет с Шаттлом.
Dragon, прозванный экипажем корабля Endeavour, успешно вернулся и стал первым в США за 45 лет совершившим посадку на воду.
На плазменном участке теплозащитный экран раскалился до температуры 2000 °С, рассеивая огромную кинетическую энергию и позволяя кораблю постепенно терять скорость и высоту. При скорости около 570 км/ч были введены тормозные парашюты, они замедлили падение примерно до 190 км/ч. На высоте около 1800 м раскрылись основные парашюты, обеспечивая спуск корабля в океан со скоростью менее 20 км/ч.
Капсула с астронавтами приводнилась в Мексиканском заливе к югу от Пенсаколы. На пресс-конференции NASA в Космическом центре им. Джонсона в Хьюстоне Херли и Бенкен сообщили, что космический корабль работал так, как ожидалось. «Когда мы спустились в атмосферу, я лично был удивлен тем, как быстро произошли все события. Казалось, что через пару минут после ухода с орбиты, мы видели из окна как проносятся мимо облака», – признавался журналистам Бенкен. – Спустившись в атмосферу, «Индевор» как-будто ожил. Он начал запускать двигатели и удерживать нас в нужном направлении. Мы чувствовали небольшие крены в капсуле, идентичные нахождению внутри скоростного автомобиля. По мере приближения к Земле, двигатели начали бесперерывно работать и грохот усилился. Я записал звук, но он звучит не как машина, а как животное».
Модуль, где находился экипаж, отделился от секции, называемый стволом с солнечными панелями и радиаторами отвода тепла. «Все случаи отделения, от туловища до срабатывания парашютов, были очень похожи на удар бейсбольной битой по спинке стула», – сказал Боб Бенкен. – Довольно легкий для отделения от ствола толчок, но значительный – с парашютами». Бенкен также описал ощущение некоторого «тепла» внутри капсулы. Он похвалил инженеров, которые работали над космическим кораблем Dragon: «Я не найду всех слов благодарности команде SpaceX, которая подготовила нас».
После приводнения в воскресенье флотилия частных лодок подошла к покачивающемуся дракону, упавшему в море у Пенсаколы, Флорида. «Мы, безусловно, ценим людей, желающих принять участие в мероприятии, но из-за риска выброса опасных химикатов из силовой установки капсулы, были приняты меры безопасности по ограничению приближения к капсуле», – сказал глава НАСА Джим Бриденстайн. Херли признался, что они не видели лодок, несмотря на дневной свет, из-за «ожогов на окнах».
Что касается безопасности, то наблюдая за посадкой в режиме реального времени, можно было увидеть заминку. Газоанализатор показал превышение концентрации тетраоксида азота — токсичного топливного компонента двигателей корабля. Астронавтам пришлось полчаса ждать чтобы химия выветрилась, а команда спасателей это время провела в противогазах.
Отказ SpaceX от реактивной посадки пилотируемого Dragon – стратегический ход гениального маркетолога
“В небе звездный человек, он хочет спуститься познакомиться – но боится, что нам снесет крышу”, – пел любимый исполнитель Маска Боуи в романтическом гимне 1970-х, завещая от имени орбитального существа сберечь планету для детей.
Уникальная особенность «Драгона» заключается в том, что впервые в истории пилотируемых миссий взаимосвязь с Землей осуществлялась посредством сенсорной панели.
Стоимость запуска изначально равнялась 3,14 млрд долларов, но из-за переноса старта расходы выросли. Это первый за долгое время старт астронавтов с территории США и первый в истории миссии НАСА, осуществленный частной компанией.
Всё прошло штатно, миссия SpaceX достигнута, цель оправдала свои средства, хотя пока полет “Драгона” дороже “Союза”. Но при определенной частоте полетов, заложенные конструктивные решения позволят оправдать экономический потенциал. Маск вписал в историю полет «Драгона» и приложил для этого все усилия и даже больше, отказавшись от идеи реактивной посадки. Но изначально он видел посадку не «по старинке» — на воду, как возвращали Mercury, Gemini и Apollo 50 лет назад. В то время как конкуренты SpaceX из компании Boeing сделали надувные подушки, как у десантной техники, и планируют сухопутные приземления. Мощные двигатели Super Draco, которые SpaceX планировала использовать для посадки, NASA оставило только в качестве резервных двигателей системы аварийного спасения.
Визуальная галерея звездных первооткрывателей состоит из Гагарина в шлеме “СССР”, Леонова за бортом “Восхода-2”, Базза Олдрина на Луне. Илон Маск застолбил себе место в этом эпохальном ряду, отправив в космический полет вишневую Tesla и куклу за рулем в настоящем скафандре с трехчасовой прямой трансляцией на YouTube. Кто знает, может быть, для полета на Луну или на Марс Маск найдет альтернативное современное решение посадки, в собственном стиле играющего бизнесмена, романтичного новатора и прагматичного гениального маркетолога.
