Американский стартап SpinLaunch строит «катапульту» для запуска грузов в космос, но эксперты не верят в успех проекта Материал редакции

Компания хочет снизить стоимость отправки спутников почти в 20 раз. И привлекла на эту цель $75 млн от Airbus, Google и других инвесторов.

В закладки
Аудио

Конспект материала Wired.

Летом 2019 года один из ангаров недалеко от Лос-Анджелеса заняла скрытная космическая компания. По соседству с ней Virgin Orbit разрабатывает ракеты, которые будут запускать с воздуха. SpinLaunch же занимается огромным механическим ускорителем.

Руководит компанией серийный предприниматель Джонатан Ярни. Его задача — наладить производство ракет-носителей и, если всё пойдёт хорошо, отправить их в космос.

По задумке, центрифуга размером с футбольное поле (около 100 м в диаметре) будет вращать ракету по кругу в течение часа, пока разгоняя её до 8000 км/ч. Как только ракета с полезной нагрузкой до 90 кг достигнет стартовой скорости, центрифуга отправит её в стратосферу. Для последнего рывка на границе с космосом ракета запустит двигатель.

Идея, что объект весом в сотни килограммов можно раскрутить и отправить в космос кажется безумной, считает Wired, и компании нужно доказать её жизнеспособность. SpinLaunch уже удалось раскрутить пятикилограммового манекена до скорости 6437 км/ч и запустить его в стальную стену.

Но между этим испытанием и краем космоса как минимум 160 км и сопротивление воздуха, которые нужно учитывать. Не говоря уже о строительстве 100-метровой центрифуги с достаточно сильной и прочной «рукой», способной удержать ракету размером с внедорожник.

Ярни надеется, что зимой 2020 года SpinLaunch проведёт первые суборбитальные пуски на испытательном полигоне в Нью-Мексико.

Если механизм заработает, SpinLaunch сможет снизить стоимость отправки в космос небольших спутников почти в 20 раз. Но важнее количество запусков в день: Ярни прогнозирует, что катапульта сможет проводить до пяти запусков в сутки. Большинство аэрокосмических компаний не совершают столько спусков и за месяц.

Так как в течение десятилетия на низкую околоземную орбиту планируется вывести тысячи малых спутников, Ярни уверен: настало время SpinLaunch.

$4 млн и сумасшедшая идея

Как и большинство предпринимателей, которые заняты космосом, Ярни всю жизнь был одержим небом, но превратить страсть в карьеру ему удалось только в 2014 году — после финансового провала своего медиастартапа.

Предприниматель задумался, чем бы хотел заниматься дальше, и вспомнил о проекте HARP времен Холодной войны: Армия США планировала использовать гигантское орудие для отправки баллистических снарядов и спутников в космос.

Проект доказал, что объект можно запустить в космос без использования ракеты, и Ярни решил, что ему под силу разработать собственную кинетическую систему. Он создал прототип, моторизированную пращу, которая разгоняла снаряд размером с пулю до гиперзвуковой скорости, нашел нескольких инвесторов и получил первые инвестиции.

В конце 2014 года Ярни предложил проект другу Райану Хэмптону, который занимался строительством и подводной сваркой на нефтяных буровых установках в Мексиканском заливе. «У меня есть $4 млн и сумасшедшая идея, присоединишься?» — вспоминает Хэмптон разговор.

Он стал первым сотрудником компании. Аэрокосмических инженеров партнёры искали среди студентов, испытывавших ракеты в пустыне Мохаве.

Команда быстро столкнулась с первыми инженерными проблемами. Центрифугу нужно было установить в большой вакуумной камере, чтобы защитить систему от турбулентности и стабилизировать при вращении.

Но единственный взявшийся за проект подрядчик запросил $20 млн, поэтому SpinLaunch пришлось заняться строительством самостоятельно. Ярни заказал на eBay несколько вакуумных насосов за $500 тысяч и команда приступила к работе над шестой по величине вакуумной камерой в мире. На неё ушло восемь месяцев.

Прототип центрифуги

В 2016 году завершили первую центрифугу диаметром 12 метров. Она была слишком маленькой для запуска ракет, но с тех пор конструкция принципиально не изменилась: длинная «рука»-трос тянется от смазанного подшипника, который раскручивается двигателем.

Груз прикрепляется к тросу, чтобы выдержать нагрузку, трос изготовлен из кевлара и углеродного волокна.

После почти 2 лет работы по 12 часов 6 дней в неделю команда запустила центрифугу — и побила мировой рекорд по частоте вращения. А затем принялась тестировать её, чтобы успокоить скептически настроенных инвесторов и потенциальных клиентов, которые не верили, что груз выдержит экстремальные перегрузки.

Команда запускала на высокой скорости солнечные батареи, радиосистемы, линзы телескопов, аккумуляторы, GPS-модули, компьютеры. Повреждений практически не было. Как-то раз Ярни прикрепил к тросу iPhone и после испытания с перегрузкой в 10 тысяч g позвонил с него коллеге, устройство работало.

Как устроена ракета и центрифуга

Ярни показал журналистам Wired ракету в ангаре SpinLaunch, с гордостью заявив: «Это худшая ракета из когда-либо собранных». Длиной около 7,6 метра, чёрная с серебристым наконечником и громоздкая по сравнению с обычной ракетой стреловидной формы.

На заднем плане — часть центрифуги

Лишь небольшая часть массы ракеты вмещает полезную нагрузку, остальное пространство занимает топливо. В аэрокосмических кругах это называют «тиранией ракетного уравнения». Поэтому ракеты, выводящие на орбиту спутник размером с машину, размером с высотку.

Но если можно запустить ракету в космос без такого объема топлива, её можно сделать меньше, заняв основную массу полезной нагрузкой. Более того, ракетный двигатель не обязательно должен быть эффективным, так как большую часть тяжелой работы выполняет центрифуга.

В центрифуге, как только ракета раскрутилась до нужной скорости, на долю секунды открывается затвор, через которое она направляется в космос. Согласно патентам компании, в тот же момент освобождается противовес, чтобы компенсировать нарушение равновесия и вибрацию троса.

Ракета запускает двигатели на высоте около 60 км: там практически нет атмосферы, поэтому для разгона до орбитальной скорости в 27 тысяч км/ч достаточно минуты работы двигателя. Ещё один запуск длится около 10 секунд, он помогает ракете выйти на орбиту. По крайней мере по заверениям Ярни.

Во время визита корреспондента Wired центрифуга лежала разобранной. Видео действующего устройства глава стартапа не показал. Вместо этого он настаивал, что математики SpinLaunch всё рассчитали правильно.

Внутри 12-метровой центрифуги

Airbus Ventures, Google Ventures, Kleiner Perkins и другие инвесторы вложили в проект около $75 млн, в 2019 году Министерство обороны США заключило со стартапом контракт на разработку центрифуги.

Прежде чем дать деньги, один из инвесторов попросил аэрокосмического инженера Хуана Алонсо из Стэнфорда проверить расчёты. Тот отнёсся к проекту скептически, но после проверки дал инвестору зелёный свет.

Критика

Многие инженеры относятся к задумке SpinLaunch с недоверием из-за нагрузки на ракету. Обычно ракеты имеют дело с перегрузками лишь в 5–7 g, в случае со SpinLaunch — до 10 тысяч g. Аэрокосмический инженер Дэвид Эрлин из Университета Южной Калифорнии считает, что ни ракета, ни электрика не выдержат такую нагрузку.

Один из бывших сотрудников стартапа, согласившийся поговорить с Wired на условиях анонимности, заявил, что между теорией и реальностью «находится пропасть». По его словам, прототип SpinLaunch — относительно несложная машина, которую может собрать обычная команда инженеров.

Масштабировать её для полноценных запусков с ресурсами стартапа будет «очень сложно», в том числе из-за неопытности руководства, которому «не хватало проницательности, чтобы предвидеть множество проблем».

Но Ярни считает неопытность команды преимуществом, так как она «переполнена энергией», чтобы узнать, что получится. Также он приводит в пример военные ракеты, которые способны справиться с тысячекратной нагрузкой, и заявляет, что ракета стартапа будет куда прочнее обычных ракет-носителей. Компания уже подала патенты на более прочные солнечные батареи и узлы.

Надежды на первый запуск

Стартап планирует первый суборбитальный запуск уже в 2020 году, но нужно также решить проблемы со стартовой площадкой, чтобы проживающим вблизи центрифуги ничего не угрожало. Найти подходящее место оказалось непросто.

В апреле 2018 года власти Гавайев хотели выдать разрешение на строительство, но отказались, побоявшись за местную фауну.

Несмотря на трудности, испытания продолжаются — пока на космодроме в Нью-Мексико, где строится центрифуга в три раза больше, чем в Лос-Анджелесе. С её помощью SpinLaunch надеется запустить 50-килограммовый снаряд.

Ярни заявляет, что уверен в работоспособности проекта и вскоре стартап начнет принимать первых клиентов. Запуск ракеты с помощью SpinLaunch будет стоить меньше $500 тысяч, а работать компания будет только с теми, кто планирует запустить десятки или сотни спутников.

Запуск в космос даже одного спутника станет достижением для частного космического стартапа. Ярни принимает вызов: исследование космоса требует смелости, чтобы отправиться в неизвестность. А в случае с SpinLaunch неизвестность велика, подытоживает Wired.

{ "author_name": "Евгений Делюкин", "author_type": "editor", "tags": ["\u0441\u0442\u0430\u0440\u0442\u0430\u043f","\u043a\u043e\u0441\u043c\u043e\u0441"], "comments": 69, "likes": 26, "favorites": 28, "is_advertisement": false, "subsite_label": "future", "id": 105051, "is_wide": false, "is_ugc": false, "date": "Tue, 04 Feb 2020 17:00:54 +0300", "is_special": false }
0
69 комментариев
Популярные
По порядку
Написать комментарий...
17

Я полагаю за основу взяли идею Рогозина с батутами, интересно ему пока не поздно её запатентовать?

Ответить
16

1) Ребятки, современные ракеты оооочень легкие в том числе потому, что оооочень непрочны. Заполненной топливом она не сможет даже лежать на боку, то есть выдерживать 1g. Если мы заставляем её выдерживать 10 000g, то она должна стать более чем 100 000 раз прочнее. Увеличение веса сожрет бОльшую весь выигрыша от разгона и еще 100 раз по столько.
2) Топливо все равно нужно - баллистическая траектория, начавшаяся на поверхности земли должна быть скорректирована, иначе она снова воткнется в землю или улетит в бесконечность (если осилите разогнать до 11.2км/с), для перехода на орбиту надо скорректироваться. Учитывая п.3 - сильно
3) Оооочень невыгодно разгоняться сразу у земли - прохождение плотных слоев атмосферы сожрет всю энергию на нагрев и потребует еще кучу массы на тепловую защиту.
Итого - мне дико интересно почитать анализы НАСовских инженеров, в которых они показывают, как стартуперы решат эти вопросы.

Ответить
1

Я поставил Вам плюс за логичные сомнения. 
Но прямая логика по экспоненте здесь может быть искажена.
Например, (по п.1), твердое топливо, как в вареном яйце, может быть частью конструктива, а значит, упрочнять корпус.
По п.3 - если взлет будет вертикальным, количество тормозящего/нагревающего своим сопротивлением воздуха, будет несравненно меньшим, чем при касательном возвращении КА на землю. И возможно, это учтено в расчетах достаточной тепловой защиты.

Ответить
0

По п. 1 - вы готовы мне назвать хотя бы одно твёрдое топливо, просто способное выдержать 10000же без разрушения при диаметре шашки в полметра? Просто самому не разрушится, а не то, чтобы выступить несущей конструкцией?
А. 3 можно пулять вертикально вверх, но это уже совсем получится ерунда, пардон, нерациональность. Нагрев вы может и уменьшите (хотя его тоже будет больше, чем вы сможете компенсировать) но примерно треть энергии спутника - кинетическая. Которую даёт горизонтальная скорость. Которая у вас будет, при стрельбе вверх, нулевой.

В общем, эти все карусельные запуски успешно собирают недостатки воздушного старта при полном отсутствии его достоинств. Напомню, что воздушный старт того, не стартовал. Муск пускает классические ракеты вертикально и правильно делает. А Пол Аллен и Пегас по факту закрылись. Не будьте как они, будьте как Муск.

Ответить
–1

Скажите, вы по образованию кто? 

Ответить
0

С какой целью интересуетесь?

Ответить
0

Ну вы с такой уверенностью рассуждаете на узкие технические темы...

Ответить
0

Я закончил вот это: https://www.voenmeh.ru/education/faculties-and-departments/face/kaf-e1, но пока все эти рассуждения - на уровне любознательного одиннадцатиклассника, прочитавшего пару-тройку популярных книг по теме.

Ответить
0

Ахахаха
Вертикальный взлет.. ну да, ну да, физика, пошла ты, ну сама знаешь куда)

Поясню. Для выхода на орбиту лететь вверх вообще бесполезно. Ускорение свободного падения даже на высоте 1000км не меньше 7м/с2, это дохрена! Поэтому как нибудь все равно придется лететь вбок, а не вверх)

Ответить
1

Если они Боингом поднимут эту хреновину на 10 км, то может и полетит. ) Но какой Боинг поднимет футбольное поле?

Ответить
0

Таки они может боком закидывать будут)

Ответить
0

Именно! В это можно было бы верить, если бы они планировали строить катапульту на эльбрусе с многоступенчатым снарядом, где ПН движется в слипстриме первых ступеней, которые потом распадаются. Но это технически очень сложно, а у них нет ничего кроме красивых картинок. Тоже чтоли начать на картинках зарабатывать..

А так даже при низком Сх скорость все равно будет на порядок выше звуковой и окажет огромнейшее, я бы сказал, разрушительное влияние

Ответить
0

Вы неправильно понимаете цель этой компании.
Ей нужно:
1) привлечь средства
2) самореализовать и пропиарить ведущих специалистов

Ответить
0

Z-то как раз правильно понимаю и завидую. Интересно, инвесторы что думают, неужели верят?

Ответить
0

Перехватчики МБР (THAAD) летают с перегрузками во многие сотни g, под 1000. Вполне возможно, что удастся сделать маленькую ракету, которая выдержит, скажем, 5000. Учтите, что у реальной штуковины ускорение будет меньше чем у прототипа, из-за большего размера. Причем учтите, что выдерживать высокие перегрузки ей надо в пассивном состоянии, отключенном. А реальные ракеты выдерживают сотни g во включенном.

Ответить
0

Эскалибуры и краснополи и того больше выдерживают и что с того? Они же на орбиту не выходят. Ну это лирическое отступление, а дальше много вопросов:
1. Вы уверены, что thaad именно на  "многих сотнях g" летают? Я не очень понимаю как и, главное,  зачем, поделитесь пруфом, пожалуйста, где вы это взяли. Даже самая бешеная из всех ракет ПРО, американский "Спринт" имела тяговооруженность (не перегрузку!) в 83. Я думаю что для ракеты (а не маневрирующего блока) THAAD речь может идти о 1) максимум о десятках (немногих) g 2) энергетика там всё же гораздо ниже, чем нужно для орбитального ракетоносителя 3) перегрузки в основном осевые, это огромная разница с боковыми 4) стоимость этих ракет очень высока, а мы тут за недорого на орбиту собрались
2. Почему у реальной системы перегруза меньше, из-за коромысла? Об этом ничего не сказано. Но даже если так, то рост размеров запускаемой ракеты тоже скажется на прочности в худшую сторону, закон куба-квадрата, знаете ли.
3. Ну и отключенный, не отключенный - какая, собственно, разница? Корректируемые артснаряды, как выше сказано, вылетают во вполне себе включенном состоянии и что.

Ответить
8

На  плече 20 метров  90 кг на скорости 8 км/с
Разве уже создали мефрил?

Ответить
5

Отмывание бабла по-американски. Теранос 2. Главное энергию показать, развить бурную деятельность

Ответить
1

Покупают не продукт, а команду! (с)

Ответить
4

Запускать груз в космос с помощью катапульты — идея того же порядка, что и запуск груза, который прицеплен к бочке с топливом. Но к бочке с топливом мы не относимся скептически, потому что научились делать высокотехнологичные бочки с топливом. Научатся делать и высокотехнологичные катапульты. 

Ответить
3

Зачем этот геморрой с каруселями? Нужно сделать очень-очень длинный ствол для пушки, положить его на склон Эвереста, используя гору вместо лафета и пулять себе в космос. Можно даже человеками, я в цирке видел такое. А учитывая, что конец дула будет на очень большой высоте, то и сопротивление воздуха будет не очень сильным. Вдобавок, охлаждать ствол после выстрела несложно, там полно снега.

Ответить
1

Телескопическую вышку уж тогда построить. Не придётся ничего разгонять..

Ответить
0

Вот именно магнитами разогнать, что бы нагрузка была постепенной.

Ответить
0

Евангелиона пересмотрели? 😅

Ответить
0

Это читканите . 

Ответить
1

Ребята просто офигенно развлекаются. Они захерачили пятикилограммовой болванкой в стальную стену на скорости 6437 км/ч и получили за это 75 лямов баксов. Я, кстати, представляю, какой бы вой поднялся, займись чем-то подобным "Роскосмос".

Ответить
3

SpinLaunch это частная компания, а Роскосмос казенная, поэтому парни вправе развлекаться так как считают нужным. 

Ответить
0

А какая разница. Ответ перед частными инвесторами должен быть строже, чем перед государством. Вы бы в этих ребят вложились?

Ответить
0

Кто платит, тот и критикует. Государство финансируют граждане )

Ответить
2

Интересно обо что тормозится противовес. Адский удар о землю?

Ответить
2

Эта катапульта обречена на провал, факт. Но сама идея подобного пуска подошла бы для запуска на орбиту стройматериалов. Например, закидывать цельные болванки какого-нить полимера, из которого на орбите экструзировать корпуса станций.

Ответить
1

У них физиков нет ? Даже сотшколы мы помним законы движения. Это чистый бред, раскрутить и бросить.. 75 лямов им дали, а потом скажут, что ой, в нас не верили, троллили, и т.д. поэтому мы обиделись и уходим.

Ответить
–1

Идея интересная, может действительно получится запускать небольшие спутники на орбиту. Тогда через 5 лет у нас будет спутниковый интернет за копейки.

Ответить
4

... через 10 - до колонии на Луне и далее по плану

я предлагаю первым запустить в космос Рогозина - он заслужил эту честь!

Ответить
0

И пусть догонит и перегонит тот чёртов манекен в красном автомобильчике.

Ответить
3

Дешевле запустить огромную многоразовую ракету с парой сотней спутников, чем пару сотен пусков этой хрени.

Ответить
0

Сразу за Жюль Верном Вам стоит почитать более современную фантастику (желательно научную)

Ответить
0

Хайнлайна. ))

Ответить
0

погоди, про катапульту было в "Луна жестко стелит"

Ответить
0

В этой книге её строили. 

Ответить
0

насчёт 10 тыщ g для iphone - трудности перевода. экран разбивается при падении с метра

Ответить
2

В безвоздушном пространстве? От столкновения с воздухом?

Ответить
1

Вот только ракета при выходе из катапульты не будет сразу же в безвоздушном пространстве и встретит все "прелести" в виде плотной атмосферы.

Ответить
2

Не корректно так в лоб сравнивать ударную прочность и прочность на сжатие. Лампочки тоже бьются легко, а раздавить в руках - весьма непросто.

Ответить
0

А вы пробовали? Я бы вот не рискнул)

Ответить
0

Да даже яйцо рукой нелегко в раздавить (см. видео). А если прикладывать нагрузку равномерно, по площади, а не пальцами, то и вообще не выйдет, имхо.

Ответить
1

Не не не, в приведенном примере давление более менее равномерно распределяется со всех сторон. А это не тот случай

Ответить
0

Более менее и равномерное - очень большая разница. Прочность на сжатие и изгиб отличаются на порядки.
Ну и вообще разговор был про ударную прочность.

Ответить
0

Пробовал не получилось)))

Ответить
0

При падении с метра на твердый пол - перегрузки действующие на корпус более 20000g (22-25). Так что 10000 это как-раз на пределе.

Ответить
0

У меня тоже есть почти безумная идея. Где взять деньги?

Ответить
3

А вот научишься под такое поднимать - станешь настоящим сварщ...эээ...стартапером.

Ответить
2

Идеи ничего не стоят, это главное заблуждение. Основная фишка в схемах, подходах и связях. Освойте хотя бы первые два пункта и вопрос отпадет.

Ответить
1

Когда то sapceX тоже ругали и издевались над ними. В любом случае это исследователи, если у них не получиться, наверняка будут получены практические знания и опыт, например для композитного производства, строительства вакуумных камер и т.п. Пока тут ругают, там делают.   

Ответить
1

Идея сомнительная, но имеет право на жизнь. По крайней мере у них есть конкуренция, которая в конечном счете решит большое количество проблем. К примеру этот проект можно было бы использовать на Луне, если мы ее когда нибудь освоим. 

Ответить
1

Профессор Годдард не понимает отношений между действием и реакцией, ему не известно, что для реакции нужны условия более подходящие, чем вакуум. Похоже, профессор испытывает острый недостаток в элементарных знаниях, которые преподаются еще в средней школе. (передовая статья в газете New York Times, посвященная революционной работе Роберта Годдарда на тему создания ракеты, 1921 г)

Летательные аппараты тяжелее воздуха невозможны! (Лорд Кельвин – физик, президент Королевского Научного Общества – в 1895 г)

Все, что могло быть изобретено, уже изобрели. (Чарльз Дьюэлл – специальный уполномоченный американского Бюро Патентов, 1899 г)

Тоже решил подкрепить мнение, что ничего из этого не выйдет. 

Ответить
0

Можно таким образом решить проблему утилизации мусора и коммунистов

Ответить
0

Нужна симметричная схема разгона пары нагрузок, иначе противовес в стенку(?)

Ответить
1

Я придумал: одну ракеты запускаем вверх, вторую ракету в это же время запускаем вниз - в Землю. Через тоннель прорытый через всю Землю она ещё и ускоряется (пока летит к ядру) и вылетает на другой стороне Земли))

Ответить
0

Давайте посчитаем.
Если ракета летит минуту от центрифуги.
Предположим что в вакууме.
За минуту она пролетит 18 километров вверх.
Если её начальная скорость будет 600 м/с = 2160 км/ч

Если же начальная скорость 8000 км/ч = 2222 м/с
То пролетит в вакууме до остановки 222 с
и взлетит на высоту 246км.

Итого в безвоздушном пространстве вполне рабочая схема.
А воздушном ракета врежется в воздух как в стену. Сразу при выходе. + у них там вакуум в центрифуге, при вылете с большой, это будет как взрыв объемный. 

Был вроде проект пушки, где воздух перед снарядом ионизировался. Но это фантастика вроде.

Ответить
0

Когда пренебрегли реальными условиями при решении задачи по физике в школе)

Ответить
–1

Вот реально интересно как они реализовать собираются такое. Там же нагрузка очень большая. Титан разве что используют))

Ответить
0

ага, вибраниум

Ответить
2

кокаинум!

Ответить
0

Так себе проект. Спутники это все таки напичканные электроникой устройства. Как они выдержат такие перегрузки? Очень сомнительно.

Ответить
0

Пока одни обсуждают тупость идеи, а другие восхищаются ее гениальностью:

Авторы сделают из этого современную катапульту и будут использовать в качестве оружия.

🤷🏻‍♂️

Ответить
0

В то время, когда Рогозин не родился, наши ученые вполне могли заняться этой идеей и воплотить ее в жизнь. Сейчас во времена космической эпохи Рогозина даже, что такое батут знает только Рогозин. Его на батут и догонять американцев.

Ответить
0

75мл$ за науку, с частных инвесторов, ух! (А если нигде не прокатит, ребята всю жизнь будут отрабатывать на подхвате, соря ценными идеями забесплатно?) 
  Нельзя ли ракету умудриться ещё подвверчивать(для дополнительной изначальной массности(и лёгкости)?(а то может поймать виброРезонанс)? А противовес отпорабалить, если не на туды-же, так на выроботку электртчества? А нельзя ли ракету ещё и подталкать магнитно?...?,...?

Ответить

Прямой эфир