Взлёты и падения SpaceX — самой успешной частной космической компании современности

Успехи и неудачи всегда привлекают повышенное внимание, оставляя за бортом как подготовительную работу, так и анализ происшествий. Но притягивают так много интереса, что устоять просто невозможно. Сегодня мы поговорим о самых громких успехах и неудачах главной частной космической компании современности — SpaceX.

Первой удачей оказались деньги и желание Илона Маска, который, продав свою долю в PayPal, основал SpaceX в 2002 году. Он посчитал возможным значительно снизить стоимость вывода грузов на орбиту, а в глубине души желал реализовать свою детскую мечту — колонизировать Марс.

Пришло время сразу перейти к неудачам. После четырёх лет работы, в марте 2006 года, первая ракета Falcon 1 совершила старт с острова в Тихом океане. Через 33 секунды в двигателе первой ступени Merlin-1A произошла утечка топлива.

Проходит почти год, и в марте 2007 года Falcon 1 снова взмывает в небо. Первые несколько минут всё идёт как по маслу. Но ракета начинает совершать гармонические колебания, что приводит к преждевременному выключению двигателя первой ступени. Снова неудача.

Но команда Илона Маска не сдаётся, ведь он рассчитал, что выделенных денег хватит ровно на три старта. Ракету и двигатель Merlin модернизируют, сопло получает регенеративную рубашку охлаждения, сопло газогенератора делают управляемым, чтобы менять направление ракеты в полёте, немного подрастает тяга — с 340 кН до 350 кН. Модификация получает название Merlin-1C. Да, в процессе работы компания перепрыгнула стадию Merlin-1B, этот вариант двигателя ни разу не летал.

В трепетном ожидании состоялся старт 3 августа 2008 года. И снова неудача: во время разделения ступеней первая ступень ударила вторую и придала ей вращение. В результате вторая ступень не смогла добраться до орбиты.

Расследуя причину аварии, специалисты вначале выбрали версию «слишком долгого выключения двигателя Merlin-1C» — дожигаемые керосин и кислород дольше выходили из двигателя при меньшем атмосферном давлении на той высоте, чем на испытаниях на уровне моря.

Да, действительно, эта проблема внесла свою лепту, но главным затруднением оказалась старая версия исполнительного файла работы двигателя первой ступени, загруженная по ошибке. В результате двигатель не выдал полную тягу.

Траектория полёта ракеты оказалась ниже расчётной, и аэродинамические силы, воздействовавшие на обтекатель и вторую ступень, при разделении были выше расчётных. Простыми словами — из-за человеческого фактора атмосфера и гравитация не позволили ракете подняться на необходимую высоту.

В результате расследования стало ясно, что ракете не нужно перепроектирование, достаточно небольших изменений, которые не потребуют много времени и сил. С трудом собрав деньги на четвёртый незапланированный полёт, SpaceX совершила последнюю попытку 28 сентября 2008 года, меньше чем через два месяца после неудачи.

К счастью, она была успешной: на орбиту чуть выше 600 км над Землёй вывели массогабаритный макет спутника с называнием Ratsat массой 165 кг. Двигатель второй ступени Kestrel отработал отлично.

SpaceX доказала, что не только государственные агентства могут достигнуть орбиты. Благодаря этому успеху 23 декабря 2008 года NASA заключила со SpaceX контракт на 12 полётов грузового корабля Dragon, доставляемого на орбиту ракетой Falcon 9, использующей всё тот же двигатель Merlin. Сумма соглашения составила $1,6 млрд с возможностью расширения до $3,1 млрд.

Полученные деньги позволили компании развиваться. Falcon 9 была спроектирована по тем же основным принципам, которые заложил Илон Маск. Ракету создавали надёжной и дешёвой. Одним из способов удешевления стало применение мелкосерийного производства. Ведь для одной Falcon 9 требуется десять двигателей: девять для первой ступени и одна для второй.

Да, вакуумная версия Merlin немного отличается, но различие несущественно. Для десяти ракет уже нужно сто двигателей, а это мелкая серия. Такой подход был очень важен для SpaceX в подготовке к рыночной схватке со старожилами американского рынка пусковых операторов. Первый пуск Falcon 9 с массогабаритным макетом Dragon на орбиту состоялся 4 июня 2010 года. Старт откладывался более десяти раз с 29 ноября 2009 года.

Вторая ступень после выхода на орбиту стравила лишние керосин и кислород над Австралией, очевидцы приняли её за НЛО, что не может не вызывать улыбку.

В массогабаритном макете не было приборов и оборудования, он не отделялся от второй ступени и не мог пережить вход в атмосферу.

Всё прошло успешно, небольшие проблемы не повлияли на полёт ракеты. Следующей важной вехой, закрепившей успех SpaceX, стал первый полёт грузовика Dragon в декабре 2010 года. Он продлился 3 часа 19 минут и 52 секунды. Всё прошло как по нотам: и орбитальный период, и вход в атмосферу, и приводнение. Корабль был выловлен из вод Тихого океана и стал почётным экспонатом SpaceX. Именно его можно увидеть во время прямых трансляций под потолком здания в Хоторне.

Кстати, при подготовке к старту случилось кое-что забавное. Сопло двигателя второй ступени оказалось повреждённым в самом низу. Для этого полёта не нужна была максимальная тяга второй ступени, так как полезная нагрузка была далеко не предельной для ракеты. Новое сопло пришлось бы ждать несколько недель.

Вместо этого SpaceX предложила NASA согласовать вариант, когда нижнюю часть сопла просто отрежут. Сказать, что в государственном агентстве удивились такому подходу, — ничего не сказать. Но по всем выкладкам получалось, что идея должна сработать, и специалисты NASA дали добро. Так что нижнюю часть сопла с трещиной просто срезали ручным инструментом и отправили в полёт. А могли бы просто изолентой заклеить.

Всего было запланировано три испытательных полёта Dragon, но второй и третий решили объединить. 22 мая 2012 Falcon 9 вывела космический корабль на орбиту, через несколько дней он подошёл к МКС (Международной космической станции) на расстояние 10 км, завершив выполнение изначальной программы второго испытательного полёта, а потом началась фаза сближения с МКС, изначально задуманная для третьего.

Dragon подошёл поближе к станции, обменялся коммуникационными сигналами, определил своё положение относительно МКС по GPS и отошёл на исходную позицию. Только на следующий день космический грузовик поэтапно сближался со станцией, использовал лидар для определения своего относительного местоположения на небольших расстояниях от станции.

По команде отходил назад, демонстрируя возможность управляемого прерывания сближения. Наконец, оказавшись на расстоянии девяти метров от станции, он застыл и был схвачен роботизированным манипулятором «Канадарм2» за специальное крепление и пристыкован к модулю «Гармония».

Dragon пробыл на станции почти шесть дней, за это время астронавт Дон Петтит и космонавт Олег Кононенко выгрузили всё, что было загружено на Земле для нужд МКС. И заполнили космический корабль грузами для доставки на поверхность.

Все остальные этапы прошли успешно: отстыковка, отсоединение манипулятором «Канадарм2», отстытковка «багажника» с солнечными батареями, тормозной импульс, вход в атмосферу, раскрытие парашютов и приводнение. Falcon 9 и Dragon получили сертификацию NASA для регулярного снабжения МКС.

Дальше было много успешных пусков Falcon 9. SpaceX предпринимала попытки посадки первой ступени, изучала ценные данные, полученные в результате неудачных попыток, которые естественны для любой новой технологии.

28 июня 2015 года Falcon 9 выполняла рядовой полёт с грузовиком Dragon. Через 139 секунд ракета как будто растворилась в облаках, казалось, что система слежения просто потеряла наведение. Но, к сожалению, алюминиевый «Сокол» был разрушен. Dragon выдержал взрыв второй ступени, но, так как у него не было программы на такой случай, улетел по инерции за горизонт и разбился об воду.

Проблема оказалась в металлическом креплении бака, закупаемого у поставщика SpaceX, обладающего всеми необходимыми сертификатами. В металле присутствовали дефекты, несколько других таких же дефектных деталей были обнаружены на производстве SpaceX.

Компания ввела строгий входной контроль сырья и добавила Dragon программу прерывания полёта, чтобы дорогие и сложные грузы больше не терялись. Расследование заняло шесть месяцев, что укладывается в норму для индустрии: средний срок расследования аварии и устранения космических проблем — от шести месяцев до года.

Следующий успех — посадка первой ступени Falcon 9 на сушу. Ракета вывела 11 спутников компании Orbcomm на орбиту, а первая ступень грациозно приземлилась на бетонную площадку недалеко от места старта.

Через четыре месяца, в апреле 2016 года, первая ступень успешно села на автономную баржу в Атлантическом океане. Именно эта первая ступень в составе двухступенчатой ракеты впервые совершила повторный полёт менее чем через год, в марте 2017 года, и успешно совершила посадку на ту же саму платформу Of Course I Still Love You.

Однако не будем слишком забегать вперёд. 1 сентября 2016 года SpaceX готовила Falcon 9 к огневым испытаниям во Флориде. Первая ступень уже прошла огневые испытания на техасской площадке компании. Теперь в компании хотели проверить всю ракету в сборе со второй ступенью, полезной нагрузкой — спутником Amos-6 и обтекателем.

Во время заправки второй ступени кислородом произошёл взрыв. Ракета и спутник были утеряны, стартовым сооружениям LC-40 нанесён серьёзный ущерб. Компания-владелец спутника оказалась в сложном финансовом положении. Расследование аварии заняло всего четыре с половиной месяца. Оказалось, что кислород замёрз при контакте с баками гелия и этим ослабил углеволокно, которое укрепляло баки и не давало давлению инертного газа их разорвать.

SpaceX изменила процедуру заправки и продолжила успешно выводить полезную нагрузку заказчиков на орбиту, а баки для гелия обновила только к ноябрю 2018 года. NASA потребовало семь успешных полётов подряд с новыми баками для гелия, до первого полёта с людьми на ракете. Сейчас условие выполнено.

Успешный испытательный полёт Falcon Heavy заполонил все новости в начале февраля 2018 года. Боковые блоки первой ступени успешно вернулись на посадочные площадки на суше. Почти синхронная посадка двух подкопченных «свечей» вызвала фурор в интернете.

К сожалению, посадить центральный блок первой ступени на баржу в океане не получилось: не хватило ампул с поджигающей жидкостью и перед самой посадкой не включился двигатель. Центральный блок на полной скорости ударился о воду в нескольких метрах от автономной посадочной платформы, забросав её своими обломками, как шрапнелью.

Красная Tesla Roadster Илона Маска покинула орбиту Земли. Всего один испытательный полёт новой ракеты пробудил интерес к космонавтике у множества людей. Прямая трансляция пуска Falcon Heavy стала вторым видео на YouTube по числу просмотров.

2 марта 2019 года состоялся долгожданный испытательный полёт пилотируемого корабля Crew Dragon в беспилотном режиме. Белоснежный конус успешно сблизился с МКС и самостоятельно пристыковался, предварительно продемонстрировав возможность прерывания процесса сближения со станцией. Возвращение и приводнение прошло без сучка и задоринки. Манекен с датчиками внутри показал, что все перегрузки были в пределах нормы.

Но всё не бывает гладко. 20 апреля 2019 года SpaceX проводила один из этапов подготовки Crew Dragon к испытаниям системы спасения во время полёта ракеты. В тот день этим этапом должны были стать наземные огневые испытания двигателей ориентации Draco и двигателей системы спасения SuperDraco с усиленной в два раза имитацией вибрационной и акустической нагрузки, которая должна быть во время полёта, а также с имитацией отделения от Falcon 9.

12 двигателей Draco отработали как надо, а вот во время работы SuperDraco произошёл взрыв. Наблюдатели, находившиеся на относительно безопасном расстоянии, зафиксировали довольно приличное облако ядовитого тетраоксида азота, являющегося окислителем для обоих типов двигателей Crew Dragon. Расследование только началось, и пока рано делать какие-либо выводы.

Не самым заметным, но самым главным успехом SpaceX, пожалуй, стала её команда, состоящая из шести тысяч квалифицированных специалистов. Их взаимодействие удалось организовать столь эффективно, что все наблюдатели только и удивляются темпам работы компании Илона Маска.

Путь к колонизации Марса непрост, предстоит сделать много шагов. Создать в первую очередь надёжную технику, а во вторую — недорогую. Успехи и неудачи — обязательные «попутчики» этой длинной дороги. Нам повезло быть свидетелями начала процесса, которого ещё не было в истории человечества. Будем же смотреть вперёд со всей детской непосредственностью и мудростью предыдущих поколений!

Если вам интересен космос, в особенности — частный, приглашаем подписаться на наш канал на YouTube и в Telegram. Материал подготовлен эксклюзивно для vc.ru.