Космическая безопасность для суборбитального туризма +47





Коммерческие суборбитальные пилотируемые пуски — новый вид бизнеса. А инженерную задачу создания суборбитального аппарата можно решать по-разному. В нулевых годах много говорили о SpaceShipOne/Two компании Virgin Galactic, в котором реализовывали «самолетный» подход. Но катастрофа 2014 года отбросила этот проект на годы — постройка второго аппарата закончилась в 2016 году, и он до сих пор не приступил к летным испытаниям. Тем временем, компания Blue Origin с многоразовой системой New Shepard, несмотря на то, что у них тоже были аварии, вырвалась в лидеры суборбитального туризма, реализуя «космический» подход — ее пилотируемая капсула испытывалась по стандартам полноценных космических аппаратов. И успешные тесты системы спасения в районе максимального скоростного напора означают, что New Shepard является еще и самой безопасной системой среди всех конкурентов. А каким испытаниям подвергались их космические аппараты?

Pad Abort Test


Увы, но Blue Origin не пиарили каждый свой шаг, и довольно значительная часть испытаний не опубликована. Первым в 2013 году появилось видео испытаний системы спасения для случая аварии на старте — т.н. Pad Abort Test. В этом случае двигатель системы аварийного спасения (САС) включается, когда капсула без ракеты-носителя стоит на уровне земли.



Этот тест является стандартным для космических кораблей, оснащенных системой спасения. Можно найти видео испытаний «Меркуриев» в 1960.



Фотографии с теста «Аполлона»





На «Востоках» и «Джемини» стояли другие системы спасения. А для кораблей «Союз» есть уникальные кадры спасения космонавтов «Союз Т-10-1» с охваченной пожаром ракеты (с 2:50)



Современные капсулы тоже могут похвастаться красивыми видео. Вот «Орион».



На пилотируемом варианте корабля Dragon от SpaceX двигатели разместили по-другому, но принцип работы все тот же — быстро увести корабль с людьми от терпящей бедствие ракеты-носителя.





Отказ одного парашюта


Почему я написал, что значительная часть испытаний New Shepard не опубликована? Потому что тесты парашютов начинаются с бросковых испытаний, когда макет капсулы сбрасывается с самолета или вертолета и пытается выполнить штатную посадку. Естественно, получается это не всегда с первого раза. Вот, например, полный отказ парашютной системы на испытаниях «Ориона».



Зато в 2013 году «Орион» смог нормально приземлиться, когда на испытаниях у него намеренно вызвали отказ одного (из двух) вытяжного парашюта и одного (из трех) основного парашюта.



New Shepard наверняка тоже так бросали. Но летом этого года Blue Origin решили совместить испытания парашютной системы с реальным пуском. Для теста заблокировали один (из трех) вытяжной парашют и один (из трех) основной парашют.



Схема с тремя основными парашютами хороша тем, что она не только спокойно переживает отказ одного парашюта, но и позволяет выжить при отказе двух парашютов. В реальности был случай отказа одного парашюта на «Аполлоне-15», при этом астронавты успешно приводнились без травм.



А на New Shepard, который садится на сушу, приземление смягчает двигатель мягкой посадки (как на «Союзе») и сминаемые амортизационные панели.





Max Q abort test


Еще один стандартный тест для пилотируемого космического корабля — срабатывание САС на участке максимального скоростного напора (Max Q). Дело в том, что, когда стартующая ракета разгоняется, а атмосфера за бортом становится все тоньше, возникает ситуация, когда скорость уже немаленькая, а атмосфера еще довольно плотная. Если мы построим график воздействия атмосферы на космический корабль, то там будет хорошо заметный пик.



Этот график для Спейс Шаттла. Ему, чтобы снизить нагрузку, приходилось на участке Max Q даже снижать тягу основных двигателей. Для системы спасения это будет вторым (кроме стартового стола) самым сложным участком — спасая людей придется преодолевать максимальное сопротивление атмосферы. Вот видео реальной аварии беспилотной капсулы «Меркурий» на 43 секунде полета, недалеко от Max Q.



А вот видео аварии на испытаниях «Аполлона», когда отказ системы управления специальной тестовой ракеты Little Joe II показал успешную работу системы спасения (с 1:13)



А для теста New Shepard решили использовать штатную ракету. Она уже четыре раза стартовала и успешно приземлялась и лучше, чем новая подходила для такого теста — в Blue Origin не особо верили, что ракета переживет срабатывание САС в полете. Но все получилось как нельзя лучше — система спасения увела капсулу в сторону, а парашюты обеспечили мягкую посадку. Ракета же успешно приземлилась в пятый раз, немного обгорела уже после посадки и однозначно заслужила место в музее.



И еще раз в замедленной съемке



Если вы подумали, что капсула слишком сильно кувыркается, могу вас успокоить — это не страшно и не является признаком аварии. Говоря простым языком, у капсулы тяжелое дно, и она, как ванька-встанька, после выключения двигателя САС пытается развернуться дном вверх, когда летит вверх, и дном вниз, когда переходит на нисходящий участок траектории. Если вы пересмотрите видео работы САС других кораблей выше, то увидите, что они тоже кувыркаются. Теоретически можно поставить на корабль систему управления с мощными двигателями ориентации, чтобы развернуть его кормой вперед и остановить кувыркание, но большой необходимости в этом нет. При внимательном просмотре четвертого полета New Shepard видно, что газовые двигатели на корабле есть, но по каким-то причинам в этом сценарии они не использовались.

Давно пора


По анонсированным планам Blue Origin первый пилотируемый полет New Shepard состоится в 2017, а туристов собираются начать возить в 2018. Судя по фотографиям с завода Blue Origin уже собирает пилотируемый корабль с большими иллюминаторами.



Безос никуда не торопится, наверное, новая ракета на замену летавшей пять раз и уходящей в музей еще как минимум один раз слетает в беспилотном варианте для испытаний. Несмотря на желание бегать за ним и подталкивать «Ну давай уже, запускай!» отсутствие спешки и большое количество тестов повышает безопасность. В целом, если у вас есть лишние 100-200 тысяч долларов на космический туризм, я бы однозначно рекомендовал New Shepard — здесь будут наибольшие шансы посмотреть на Землю с высоты в 100 км, почувствовать несколько минут невесомости и вернуться назад живым. С экономической точки зрения суборбитальный туризм — новый вид бизнеса, и несет неизбежные риски — неизвестно, сколько будет желающих купить билет, какая цена полета будет оптимальной и как она будет соотноситься с себестоимостью запуска. Но новости нас ждут однозначно интересные.


Комментарии (23):

  1. pnetmon
    /#9622122 / +1

    >> SpaceShipOne/Two компании Virgin Galactic, в котором реализовывали «самолетный» подход. Но катастрофа 2014 года отбросила этот проект на годы — постройка второго аппарата закончилась в 2016 году, и он до сих пор не приступил к летным испытаниям
    — полеты уже начались, пока без включения двигательной установки.

    • lozga
      /#9622134 / +4

      У SpaceShipTwo главная проблема была в двигателе. Бросковые испытания в планерном режиме — это не то.

      • pnetmon
        /#9622484

        Под летными испытаниями подразумеваются испытания и в планерном режиме как испытывали Энтерпрайс, X37, Dream Chaser…

        Текущий двигатель применялся при аварии включенным впервый раз, проблем именно с ним не было.

        • lozga
          /#9622510 / +1

          Спорить о терминах не вижу смысла. Бросковые испытания шаттла и первые полеты, на мой взгляд, две большие разницы.

          С ним не успели отработать полный цикл полета, так что мы не знаем, исправили ли они проблему.

          • pnetmon
            /#9622548

            >> Бросковые испытания шаттла и первые полеты, на мой взгляд, две большие разницы.

            На мой тоже… Но оба являются летными испытаниями.

            • lozga
              /#9622582

              Вы считаете бросковые испытания летными? Если у вас есть хорошие авторитетные источники — поделитесь, пожалуйста.

              • shedir
                /#9622608

                Может любые испытания в полете называются лётными?

                • lozga
                  /#9622680

                  Летные испытания спутника ведутся уже на орбите. С другой стороны испытания аналогов Бурана названы летными. Поэтому я бы и хотел увидеть источники, на которые опирается мой собеседник.

                  • shedir
                    /#9622692 / +3

                    Лётные испытания летательного аппарата проводятся в натурных условиях (в полёте) для оценки характеристик, испытываемого летательного аппарата, сравнения полученных показателей с заданными (нормируемыми), выработки мероприятий по их улучшению при необходимости.

                    Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.

                    Необязательно лётные испытания это испытания готового аппарата.

                  • pnetmon
                    /#9622980 / +1

                    Например Буран — «Полноразмерный аналог «Бурана», имевший обозначение БТС-002(ГЛИ), был изготовлен для лётных испытаний в атмосфере Земли.»

                    РН у нас одноразовые поэтому ЛКИ считаются когда РН запускают.

                    Ангара А1.2 не запускала в космос спутник — но это летные испытания… И к ЛКИ Ангары любят приписывать KSLV, хотя это не Ангара.

  2. Idot
    /#9622342 / +1

    Смущает не очень округлая форма иллюминаторов у New Shepard от Blue Origin. Поясню, у легендарной «Кометы» была серия авиакатастроф из-за не круглых иллюминаторов (при высоких нагрузках от углов шли трещины разваливавшие самолёт). Победа дизайнеров над инженерами?

    • Silverado
      /#9622388 / +6

      А не очень круглые иллюминаторы современных пассажирских самолетов вас не смущают?

    • Celtis
      /#9622422

      Вы сравниваете длинную сосиску-самолет и полусферу New Shepard. Нагрузки на кручение и изгиб последнего и конструктивно, и эксплуатационно будут существенно ниже. Возьмем остекление кабины современных самолетов: вот уж где царство угловатого стекла — и ничего, не разваливается почему-то.

    • shedir
      /#9622458

      А разве у «Комет» проблема была не в форме иллюминатора, а в методе крепления (клепка)?

    • lozga
      /#9622462 / +3

      Углы там скругленные, как на современных лайнерах. История с Кометой была от незнания, сейчас про этот риск знают и меры против него принимают.

  3. 4ebriking
    /#9622444

    А графика перегрузок внутри капсулы при этих испытаниях, желательно по всем 6 осям — случайно нет под рукой? Интересно глянуть.

    • lozga
      /#9622468 / +2

      Напишите Blue Origin, может опубликуют :) (но с их секретностью вряд ли)

  4. Jeka_M3
    /#9622568

    Судя по фотографиям с завода Blue Origin уже собирает пилотируемый корабль с большими иллюминаторами.

    Вроде здорово, что такие большие иллюминаторы для обзора, но вот смущает прочность при срабатывании САС близко к MaxQ. Как бы не сложилась капсула… надеюсь её точно также испытают.

    • lozga
      /#9622588

      Новую с окнами вряд ли, но кто знает планы Безоса? Обычно натурные испытания проводят сейчас для подтверждения расчетов. Если капсула успешно прошла срабатывание САС на Max Q то и проверенные отдельно на полетную нагрузку иллюминаторы справятся.

  5. Nathanson
    /#9622686

    А известно, сколько человек должна за один раз запускать New Shepard? Что-то нигде не могу найти, сколько в капсулу помещается.

  6. Dr-Good
    /#9622970 / +1

    Спасибо автору за интересный материал.
    А есть ли у Безоса более мощные разгонные блоки или хотя бы наработки? Ведь 100км это так скажем скорее маркетинг, официальная, и надо заметить нижняя, граница атмосферы/космос в зависимости от классификаций. МКС «висит» на 400км. Я так понимаю вид с нее мягко говоря гораздо более «космический» чем тот, который предложит Безос.

    • lozga
      /#9623020 / +3

      У Безоса анонсирована здоровенная (точные цифры не названы) орбитальная ракета New Glenn, с возвращаемой первой ступенью.