Что стоит знать перед первым полетом Falcon Heavy

Вся эта неделя пройдет под знаком ожидания первого запуска тяжелой (иногда уже называют сверхтяжелой) ракеты Falcon Heavy. Поэтому, думаю, будет полезен краткий рассказ об истории ракеты и особенностях предстоящего пуска.

Falcon Heavy на стартовом столе, фото Derrick Stamos/NSF

Долгое ожидание

Идея тяжелой ракеты из трех стоящих рядом первых ступеней была упомянута Маском аж в 2005 году, когда концепт ракеты Falcon 5 с пятью двигателями превратился в проект Falcon 9 с девятью. Тогда ее грузоподъемность оценивалась в 25 тонн. По старым иллюстрациям SpaceX видно, что конструкторы собирались создать очень мощный двигатель с тягой в районе 500 тонн и заменить им «Мерлины», на которых ракеты Falcon летают с момента создания и до сих пор.

Рисунок SpaceX, примерно конец нулевых

Рисунок SpaceX, начало десятых

Идея «летающего забора» из трех универсальных модулей на тот момент была модным мейнстримом — по ней сконструировали Delta IV Heavy, разрабатывалась «Ангара», и такая же модификация предлагалась для Atlas V. Официально Falcon Heavy был представлен 5 апреля 2011 года.

Обратите внимание, насколько в ролике первая ступень Falcon 9 отличается от современной версии. Она короче (ниже тяга двигателей и меньше топлива), двигатели расположены квадратом 3х3, и нет посадочных опор. В то же время для Falcon Heavy хотели реализовать действительно уникальную технологию — перелив топлива из боковых блоков в центральный. В этом случае после отделения боковых блоков центральный бы сохранил полные баки, что положительно сказалось бы на грузоподъемности и эффективности ракеты. Увы, реальная жизнь сложнее ракетостроительной игры Kerbal Space Program, идею реализовать не смогли, и сейчас Falcon Heavy будет дросселировать (снижать тягу) двигатели центрального блока, с неполными баками участок его работы будет короче, а эффективность — ниже.

С пятого же апреля 2011 года стартовало многолетнее ожидание первого полета, которое стало яркой иллюстрацией того, что и технику создавать сложно, и первоочередные планы меняются. Вместо быстрого создания Falcon Heavy SpaceX занималась улучшением Falcon 9 и многоразовыми первыми ступенями. Если в первое время многие еще верили в названные сроки, то спустя несколько лет очередной перенос даты первого полета Falcon Heavy воспринимался с иронией.

График переноса сроков

От скуки энтузиасты обрабатывали данные при помощи статистических методов и получили расчетную дату пуска в районе середины февраля этого года. Будет смешно, если старт 6 числа перенесут, и в итоге ракета будет запущена в предсказанный по результатам многолетних обещаний срок.

Дань сложности и физике

Увы, в результате столкновения с реальностью умерла еще одна красивая идея — сделать центральный и боковые блоки полностью одинаковыми. Расчеты показали, что без усиления центральный блок не выдержит нагрузку. Собственно говоря именно нагрузка в полете будет главным риском для ракеты — любые расчеты на компьютерах могут дать только приближенные числа, к тому же какой-нибудь параметр могли учесть неправильно. А вот проблем от большого количества двигателей опасаться не стоит. Опасным может быть только катастрофическое разрушение, потому что в остальных случаях система управления уменьшит тягу с противоположной стороны и стабилизирует полет. Иногда 27 двигателей Falcon Heavy сравнивают с 30 на первой ступени советской Н-1, все четыре пуска которой окончились неудачей, но это некорректно. Н-1 очень сильно не повезло, ее двигатели проверялись перед пуском неправильно и недостаточно, и не было тестовых стендов для проверки первой ступени в сборе. Вообще, много двигателей может даже повысить безопасность при условии, что после отказа одного тяги оставшихся хватит для продолжения полета. В истории Falcon 9 был случай разрушения двигателя в 2012 году. В тот раз система управления справилась с возмущением, и была потеряна только второстепенная полезная нагрузка (основная, корабль Dragon, успешно долетел до МКС).

Также необходимо отметить, что официальные цифры грузоподъемности 63,8 тонны указаны для полностью одноразового варианта. В осенней презентации на Международном астронавтическом конгрессе для многоразовой версии объявлена грузоподъемность 30 тонн. Это неудивительно — запас топлива на посадку ступеней серьезно снижает максимально возможную полезную нагрузку. Впрочем, пока что и тридцать тонн сделают Falcon Heavy самой грузоподъемной ракетой.

В первом испытательном пуске боковыми блоками поставили две уже летавшие первые ступени. Также планируется посадить все три блока — боковые должны будут вернуться на мыс Канаверал и совершить посадку на земле, а центральный блок — сесть на баржу. А вот третья ступень будет потеряна — весной 2017 года Маск писал, что ее попробуют спасти, но в итоге выбрали вариант разогнать ступень и полезную нагрузку до второй космической скорости и отправить за пределы земной орбиты.

Красные понты

Фото: SpaceX

Полезной нагрузкой в испытательном пуске станет личный Tesla Roadster Илона Маска 2009 года. На испытательных полетах редко ставят настоящие спутники, а вариант отправить в космос машину полезен с точки зрения пиара и смотрится лучше, чем габаритно-весовой макет. Это не будет первая машина, оторвавшаяся от Земли на ракете, — Top Gear успели раньше, но в случае удачи, машина станет первой на орбите. Вопреки словам Маска о том, что Roadster отправят на орбиту Марса, машина окажется на гелиоцентрической (вокруг Солнца) орбите между Землей и Марсом. А если Маск будет настоящим троллем, то потом скажет, что положил чайник в багажник.

Запуск состоится с исторического стартового комплекса LC39A мыса Канаверал, откуда стартовали Saturn V и Спейс Шаттлы. В качестве почетных гостей назывались Базз Олдрин, отправлявшийся в полет с этой же площадки в составе экипажа «Аполлона-11», и Харрисон Форд, пилотировавший в кино «Тысячелетнего Сокола» (Falcon переводится как «сокол»). В качестве времени старта указывают трехчасовое окно, начинающееся с 21:30 МСК 6 февраля. Вне зависимости от результата, пуск Falcon Heavy действительно будет интересным зрелищем.