Ракети втора употреба
Абонирайте се за Капитал

Всеки петък икономически анализ и коментар на текущите събития от седмицата.
Съдържанието е организирано в три области, за които Капитал е полезен:

K1 Средата (политическа, макроикономическа регулаторна правна)
K2 Бизнесът (пазари, продукти, конкуренция, мениджмънт)
K3 Моят капитал (лични финанси, свободно време, образование, извън бизнеса).

Абонирайте се за Капитал

Ракети втора употреба

Skylon може да преобърне представата ни за космически полети с летателен апарат, който да излита в орбита от нормални летища.

Ракети втора употреба

Авиационните гиганти се опитват да разработят космически кораби за многократно ползване

Юлиян Арнаудов
25355 прочитания

Skylon може да преобърне представата ни за космически полети с летателен апарат, който да излита в орбита от нормални летища.

© Reaction Engines Limited


От края на студената война като че ли космическата индустрия беше изпаднала в летаргия. Всички технологии, които се използват и в момента, са разработени в общи линии от 50-те до 80-те години на миналия век. Двигателите, самите ракети носители, както и цялостният процес и концепция за космически полети не са мръднали много за последния половин век. Индустрията  изглежда като телевизията – чака своя звезден момент, в който нова технология или концепция ще преобърне представите ни за нея. Или поне досега. Липсата на алтернатива накара държавният и частният сектор в САЩ да започнат да търсят нови варианти.

Намалените бюджети на основните държави като САЩ, Русия, Великобритания, Франция, Германия и други поставят допълнителни затруднения за сектора. Но липсата на астрономически средства води до два ефекта – единият е засиленото присъствие на частни инициативи, а вторият е, че усилията в момента са насочени към създаването на икономически изгодни технологии и концепции. Затова през последните години има тих бум на разработваните космически системи за многократно ползване. Голяма част от използваните ракети и компоненти просто се изхвърлят във или около атмосферата и дори да бъдат открити и възобновени, в повечето случаи са в лошо състояние за пълна повторна употреба. Тази особеност прави космическите полети толкова скъпо начинание. Ако бъдат приети в експлоатация ракети и съдове за многократна употреба, те ще намалят значително разходите. Единственото изключение бяха космическите совалки на NASA, разработени през 70-те години на миналия век, но полетите с тях бяха прекратени през 2011 г.

Вертикално излитане и кацане

Един от вариантите, който се разглежда от учените от десетилетия, е разработването на ракети носители за многократна употреба. Концепцията е проста – след изстрелването по-голямата първа степен на ракетата се отделя и връща в атмосферата. Вместо тя да се разбие някъде из пустошта или океаните, идеята е тя да може да се приземи вертикално на специализирана площадка. Миналата събота водената от предприемача Илон Мъск компания SpaceX направи полууспешен опит за подобно контролирано вертикално кацане на първата степен на ракетата Falcon-9. Тя трябваше да се приземи на специална площадка в Атлантическия океан и да остане във вертикално положение. Заради недостиг на хидравлична течност в последната фаза на кацането ракетата Falcon-9 се заби по-грубо в плаващата платформа и после падна в океана. Прецизното насочване обаче показа, че следващите опити може да са успешни. Което може да направи SpaceX първия притежател на ракети за многократно използване. Според самия Мъск тази технология може да понижи разходите за извеждане на товари в Космоса стократно.

И друг милиардер разработва същата концепция - основателят на Amazon Джеф Безос и неговата компания Blue Origin. Тя стана по-известна с разработките си за ракетни двигатели, които прави заедно с NASA, след като санкциите срещу Русия поставиха под въпрос доставката на руските  RD-180. Blue Origin обаче разработва и ракета носител, която да се използва многократно и да каца вертикално. Първоначално компанията ще тества по-малка система, която да осъществява суборбитални полети. Но планира впоследствие да разработи и по-голяма, която да извежда товари в Космоса. Проектът на Безос все още е доста по-назад в практическата част от този на Мъск. Blue Origin и SpaceX също така разработват и космически модули за многократна употреба – Мъск вече ползва своя Dragon, докато версията на Blue Origin е все още концепция.

Новите совалки

Спирането на полетите на космическите совалки на NASA през 2011 г. даде тласък на програмите за замяната им. Именно те бяха най-ефективно разработените платформи за многократно ползване за космически полети. Един от по-известните нови проекти е X-37 на Boeing. Той се развиваше по поръчка на NASA, но впоследствие премина под егидата на Агенцията за авангардни разработки на Пентагона (DARPA) и има за цел да се създаде безпилотна совалка, която да извежда товари в орбита, след като е изстреляна от ракета носител. X-37 е експериментална серия, която трябва да тества дизайна и технологиите, преди да бъде разработен голям сериен модел. Затова и размерите й са значително по-малки от тези на космическите совалки на NASA, като товарният отсек е голям едва един на два метра. Моделът X-37B шокира световната общност, когато се приземи на 17 октомври миналата година в базата на американските ВВС във Ванденберг, след като прекара 675 дни в орбита. Медиите оприличиха совалката като "секретна" и започнаха да спекулират с нейната мисия – от разузнавателна с цел да се подслушват китайските сателити до извеждането на военен спътник и дори до разполагане на космически оръжия в Космоса. Предвид малките габарити на товарния отсек тези твърдения изглеждат малко вероятни. Разработката на малката роботизирана совалка е прелюдия към създаването на X-37B – уголемен вариант, който трябва да може да пренася до шест астронавти в транспортния отсек.

DARPA обяви конкурс и за изграждането на проект XS-1 - космическа система за многократно ползване. На снимката: концепцията за XS-1 представен от Northrop Grumman.
Източник: Northrop Grumman

DARPA обяви конкурс и за изграждането на проект XS-1 - космическа система за многократно ползване. В него участват два консорциума. Единият е воден от Northrop Grumman и вече обяви  концепция за XS-1, която също цели създаването на орбитална совалка. Компанията работи съвместно с Virgin Galactic на милиардера Ричард Брансън и Scaled Composites в създаването на платформа за космически полети за многократно ползване. Другият е воден от Boeing заедно с Blue Origin и най-вероятно ще използва опита натрупан от експерименталния X-37 за участието си в конкурса.

Авангардният дизайн

Почти всички изброени проекти използват осъвременени стари методи. Ракетата носител  присъства във всички без суборбиталната совалка на Брансън, но с нея трудно ще може да се излезе в открития Космос. Комбинацията в използването на ракети носители и совалки за многократна употреба ще може да понижи значително разходите за космически полети. Но няма да предложи нищо революционно като концепция. Другият вариант за създаването на единен космически кораб – който стартира от хоризонтална писта на Земята и продължава със собствените двигатели в открития Космос. Проблемът на тази концепция е, че традиционните атмосферни двигатели с течно гориво на самолетите разчитат на наличието на кислород, за да работят. Космическите ракети използват твърдо или течно гориво с окислители, за да могат да работят при липсата на кислород.

Напречен разрез на Skylon:1. Композитен керамичен фюзелаж2. Предни хоризонтални стабилизатори3. Резервоари за течно гориво4. Резервоари с течен кислород5. Товарен отсек6. Авионика7. Въздухозаборник8. Охладители9. Двигател SABRE10. Двигател за орбитално маневриране
Източник: Reaction Engines Limited

Идеята дълго време беше обект на научната фантастика, но съвсем скоро може да станем свидетели на пробив, като най-обещаваща е разработката Skylon на британската компания Reaction Engines Limited (REL). В нея космическият кораб ще излита като нормален самолет и двигателите ще използват кислорода в атмосферата, за да се издигне на 26 км надморска височина и развие скорост от 5.4 Mach. Там двигателите ще се херметизират и ще започнат да използват течния кислород на борда на Skylon, за да продължат работа при напускане на атмосферата. Космическият кораб ще може да изведе в орбита товари до 15 тона, които ще са разположени в стандартизирани контейнери. Самият Skylon ще бъде сравнително лек, като ще се разчита на композитни материали. След като завърши мисията си, Skylon навлиза обратно в атмосферата. При този процес именно композитната керамична обшивка ще предпазва кораба от високите температури, породени от силното триене.

Основната част на проекта са специалните двигатели SABRE. Първият тестов прототип е изработен през 2011 г. и тестван година по-късно. Освен херметизацията друга уникална функция е технологията за скоростно охлаждане на двигателя. Тя позволява да се понижи температурата от 1000 градуса по Целзий до -150 в рамките на една стотна от секундата. Това е ключова функция при хиперзвукови скорости, каквито е планиран да развива Skylon.

REL все още не е осигурила всички средства за построяването на изцяло готов прототип. Плановете са през следващите две години и половина двигателите ще бъдат готови за производство, а първия полет да бъде осъществен през 2021-2022 г. 

Концепцията на Skylon изглежда най-добра, поне на теория. Тя е и най-ефективна, позволява доставката в орбита на 15 тона товар срещу 3 тона за капсулата Dragon на SpaceX, 2.3 тона за XS-1 по изискванията на DARPA и 13 тона за старата космическа совалка. Въпросът е дали новите двигатели SABRE и цялостната концепция ще бъдат успешни и при реални тестове. Ако успее – тя може да преобърне напълно космическите пътувания. Ако не, засега опитите на SpaceX на Мъск са на път да дадат евтина алтернатива на традиционните ракети.

Източник: Reaction Engines Limited

От края на студената война като че ли космическата индустрия беше изпаднала в летаргия. Всички технологии, които се използват и в момента, са разработени в общи линии от 50-те до 80-те години на миналия век. Двигателите, самите ракети носители, както и цялостният процес и концепция за космически полети не са мръднали много за последния половин век. Индустрията  изглежда като телевизията – чака своя звезден момент, в който нова технология или концепция ще преобърне представите ни за нея. Или поне досега. Липсата на алтернатива накара държавният и частният сектор в САЩ да започнат да търсят нови варианти.

Намалените бюджети на основните държави като САЩ, Русия, Великобритания, Франция, Германия и други поставят допълнителни затруднения за сектора. Но липсата на астрономически средства води до два ефекта – единият е засиленото присъствие на частни инициативи, а вторият е, че усилията в момента са насочени към създаването на икономически изгодни технологии и концепции. Затова през последните години има тих бум на разработваните космически системи за многократно ползване. Голяма част от използваните ракети и компоненти просто се изхвърлят във или около атмосферата и дори да бъдат открити и възобновени, в повечето случаи са в лошо състояние за пълна повторна употреба. Тази особеност прави космическите полети толкова скъпо начинание. Ако бъдат приети в експлоатация ракети и съдове за многократна употреба, те ще намалят значително разходите. Единственото изключение бяха космическите совалки на NASA, разработени през 70-те години на миналия век, но полетите с тях бяха прекратени през 2011 г.


Благодарим ви, че четете Капитал!

Вие използвате поверителен режим на интернет браузъра си. За да прочетете статията, трябва да влезете в профила си.
Влезте в профила си
Всеки потребител може да чете до 10 статии месечно без да има абонамент за Капитал.
Вижте абонаментните планове

12 коментара
  • 1
    e_mil avatar :-P
    tamada

    Е, чак в летаргия не е изпаднала. Космическата индустрия не се изчерпва само с полетите - те в крайна сметка са само средство за стигане до някое място в Космоса.
    И не всички технологии са разработени през Студената война. Сателитната телевизия преживя възход през 80-те, но MPEG стандарта беше разработен през 90, а MP4 - след 2000 година. Разви се сателитното радио, сателитният Интернет, имаше бум при услугите предлагащи сателитни снимки, навигацията и прочие. Въведоха се много нови технологии при соларните панели, в компютърната техника, фотографията, наноматериалите, роботиката, миниатюризацията на техниката се разви неимоверно... всичко това се случи след 1990 год. и се ползва както на Земята, така и в космическата индустрия. Например цифровата фотография е изобретена преди 40 години, но можем ли да кажем че е изпаднала в летаргия и нищо ново не се е случило за последните 25 години?

    То е изкушаващо да си седите в редакцията и да мрънкате: "Абе тия инженери к'во се мотат и нищо ново не правят?", но само преди 2 месеца написахте, че кацането на Philae върху комета било голямо постижение за човечеството. Ми те постиженията не стават с летаргия. :)

  • 2
    ss avatar :-P
    SS

    Ако някой вземе ,че открие антигравитацията и я вкара в употреба (и не забрави преди това да патентова разбира се) - сегашните милиардери ще изглеждат като сополиви просячета !

    Та всеки който си монтира такава джаджа и успее да си херметизира колата с тиксо(за да не бега въздуха) ще ходи до международната космическа станция за селфи !!!

  • 3
    ksm1416514793382905 avatar :-P
    Tihomir Iliev

    До коментар [#2] от "SS":

    Май и от твойта глава "бега въздуха".
    Ела си на земята!

  • 4
    2.5 avatar :-P
    2.5

    "Почти всички изброени проекти използват осъвременени стари методи..."

    Така си е! Докато не дойдат зелените човечета с някоя по-нова джаджа, ще трябва да се задоволим с това...

  • 5
    larykovalov avatar :-|
    lars

    Като чета Капитал и особено тази преводна статия оставам с впечатлението, че все повече се завръщаме към старото си познато лоно на малка провинция в някаква голяма империя:
    а) заливани сме от безумни статии как наместниците ще превземат космоса, ще победят някоя и друга болест, как техните проблеми са много по-малки в сравнение с други кандидат наместници, със силно позитивно отношение към научно техническия прогрес (е разбира се с хоризонт 50 години)
    б) посещават ни наместниците на големия брат (по избор), които се вайкат, че сме жертви, с цел да ни преврънат в такива (ако ти го повторят 30 пъти ще го повярваш). Т.нар. елит е силно заинтересован от такива психози докато прави "биткойни" от българския потребител
    в) насърчавана омраза и любов (то няма разлика) към едно отминало време и хора (по избор), на принципа на през едно поле е винаги най-добре
    г) силно изразена международна ангажираност (един вид пролетаризъм било то демократичен, националистически, или пък комунистически, важното е да има бандера)
    д) важни статии за постижения на отделни личности, за които се предполага, че всяко малко дете в отдалечената провинция на империята си е сложило тяхна снимка на вратата си (ала Йорданка Христова)
    Уникално, ако се обърнете назад, ще видите, че във всяка част на новата българска история това е правилния похват за да списваш вестници... а да, разчита се основно на преводна литература с твърдото желание да се избегнат свързващи с нашата действителност коментари и връзки:)

  • 6
    xew1417937881384661 avatar :-P
    Vasil Georgiev

    не знам, защо им е това бързане при излитане и кацане...
    най-евтино е да издигнат ракетата с балони с водород бавно, после лека лека полека още 5-10 км. и ето ти космоса за има няма 1-2 седмици.
    на връщане, с по големи криле, по бавно , без нагряване за 5-10 дена пикиране, хеле ще кацне като самолет :)

  • 7
    railhan avatar :-|
    TYUIOP

    До коментар [#6] от "Vasil Georgiev":

    Брат, за съжаление не става баш така. Скороста е единственото нещо което те задържа от падане обратно на Земята. Гравитацията на Земята е все още значителна даже на десетки хиляди километри(С балон се е стигало до не повече от 50тина км височина).
    Представи си го като да вържеш гайка на въже. Вдигни я ако искаш и до тавана, но пак ще падне на земята. Започни да я въртиш и с достатъчно голяма скорост ще опъва конеца и ще иска да бяга.

    P.S. Ако е било сарказъм, поне за мен не е видим :D

  • 8
    pavlin_kralev avatar :-|
    Павлин Кралев

    Ако военните бюджети се поорежат, за сметка на бюджетите за космически изследвния, би се поолучила работата.

  • 9
    smotlixx avatar :-|
    smotlixx

    До коментар [#8] от "http://iconomicabg.tk":

    Това също не е съвсем така, защото цивилния космически сектор е сравнително от скоро -- комуникационни спътници, наблюдения на климата, и т.н.

    А Вемахта вдигна обект над атмосферата още през голямата война, после балистичните ракети бяха модифицирани за цивилни нужди, и в момента има няколко телескопа по-големи от Хъбъл--само че гледат надолу, и не се говори много-много за тях.

  • 10
    pavlin_kralev avatar :-|
    Павлин Кралев

    До коментар [#9] от "smotlixx":

    Да военната индустрия е дала много на света ) Но и Интернет е възникнал по същия начин нали ? Време е да се отделят вече еднпо от рдуго военното дело и космическите изследвания. Наи добре ще стане ако се отделят като бюджети, но част от кадрите да се вземет от армиите.


Нов коментар

За да публикувате коментари,
трябва да сте регистриран потребител.


Вход

С използването на сайта вие приемате, че използваме „бисквитки" за подобряване на преживяването, персонализиране на съдържанието и рекламите, и анализиране на трафика. Вижте нашата политика за бисквитките и декларацията за поверителност. OK