Илон Маск и его космический автомобиль

Хотелось бы ответить на часто задаваемые вопросы по поводу этого запуска. Поскольку сограждане, видимо, как-то странно представляют себе космические испытания и космические полёты в целом.

Почему запустили автомобиль, а не что-то полезное?

Данный запуск — тестовый. Велика вероятность какого-то сбоя и крушения или улёта не туда (как, собственно, и получилось, поскольку им не удалось стартовать вовремя).

По этой причине дорогое оборудование, типа научного спутника, грузить в такую ракету никто бы не стал. Сам запуск обошёлся в 90 миллионов долларов, однако в случае неудачи можно было бы раскокать оборудования на миллиард.

Соответственно, при тестовом запуске используется что-то ненужное — например, корпус от автомобиля, который всё равно предполагался к утилизации, и манекен, цена которого несравнимо меньше цены ракеты.

При тестовом запуске такое делается просто, чтобы показать, что такую массу можно запустить в космос такой ракетой. И самое главное, проверить, что ракета, несущая эту массу, ведёт себя так, как предполагалось. Если же возникнут ошибки, их можно будет исправить по результатам первого тестового запуска и нескольких последующих.

Вот тогда уже ею будут разгонять что-то ценное.

А почему бы вместо этого не доставить что-нибудь на МКС?

Дело в том, что МКС находится на ближней околоземной орбите — примерно 400 км. Самое близкое расстояние от Земли до Марса — 50 000 000 километров. Однако, поскольку полёт — это не телепортация, пролететь именно такое расстояние, а не большее, не удастся, поскольку Марс во время полёта тоже будет продолжать лететь.

Но даже если взять этот минимум, то легко видеть, что расстояния слегка различаются — примерно в 100 000 раз.

Кроме того, для вывода на околоземную орбиту надо набрать первую космическую скорость, для полёта же к Марсу — минимум вторую (а желательно и побольше). При этом топливо в ракете сгорает не мгновенно, в результате чего при разгоне до больших скоростей большинство топлива тратится на разгон топлива же — того, которое будет использоваться на следующих стадиях. Из-за этого количество топлива, требуемое для разгона до нужной скорости, возрастает нелинейно относительно этой скорости.

Из этого вытекает несколько следствий.

Во-первых, каждая ракета, которая способна донести что-то до Марса, способна вывести это что-то (а реально и в разы более массивное) на околоземную орбиту. Но обратное уже неверно: не каждая ракета, выводящая что-то на околоземную орбиту, может доставить это что-то на Марс.

Таким образом, доставка чего-то на МКС этой ракетой никак не свидетельствовала бы, что эта ракета пригодна и для полёта к Марсу.

Во-вторых, доступная для доставки на Марс полезная масса будет сильно меньше, чем доступная для доставки на околоземную орбиту. Однако одно в другое можно пересчитать, а потому доставка к Марсу доказывает, что и на околоземную орбиту бо́льшую массу тоже можно доставить. Обратное же снова неверно (просто потому, что ракета, вполне возможно, вообще не в состоянии обеспечить набор требуемой скорости).

В-третьих, процесс дальнего запуска ощутимо более сложен, нежели околоземного. Если ракета с ним справилась, то справится и с околоземной доставкой. Обратное, как вы теперь уже догадались, и здесь тоже неверно.

Поэтому доставка чего-то на МКС и дальние полёты — совершенно разные по своей доказательной силе вещи.

Зато доставить еду на МКС было бы полезно!

Безусловно. Это было бы полезно. Однако в данном случае цель — разработать не только способ дешёвых околоземных полётов, но и способ дешёвых дальних. Что никак не умаляет пользы снабжения МКС ценными ништяками, но одновременно с тем эта очевидная польза не умаляет стремления летать далеко, но дёшево.

Можно было бы подумать, будто «правильные космопроходцы» в этом случае сначала бы доставили бы что-то на МКС, а потом уже рванули бы к Марсу, но как такое сделать?

Для «попутной» доставки на МКС надо выйти на околоземную орбиту, подрулить к МКС, состыковаться, передать ништяки, отстыковаться и снова начать разгон. Без маневровых двигателей такое невозможно — то есть на борту вместо почти бесплатного балласта появится весьма дорогое оборудование. В случае аварии оно будет потеряно. И в случае успеха тоже — ведь возврат на Землю не планировался.

Но мало того, если потом предполагается разгон, то с МКС надо стыковаться с очень большим количеством топлива на борту. Что, соответственно, потребует гораздо более мощных маневровых двигателей. Что снова приведёт к резкому росту стоимости.

Однако самое главное, что такое — очень опасно. Тестовый запуск. Непроверенная на эксперименте ракета, с кучей топлива стыкуется к Международной Космической Станции, которую собирали по частям кучу времени, и в которой, к тому же, сидят живые люди. Кто бы вообще пошёл на такое?

Иными словами, стыковка с МКС при тестовом запуске к Марсу исключает непосредственный полёт к Марсу.

Что же касается просто стыковки с МКС, то SpaceX это уже проделывал, поэтому ещё раз доказывать свою способность организовать такое, им уже не надо. Можно просто возить туда что-то полезное при не тестовых запусках.

А почему загрузка ниже заявленной? В чём тогда смысл?

Как говорилось выше, загрузка ниже заявленной по двум причинам.

Первая из них: та загрузка, которую вы считаете «заявленной», — это для околоземной орбиты. В зависимости от источника, откуда вы её взяли, — либо низкая околоземная, либо геостационарная.

Если той же ракетой совершать дальний полёт, то загрузка с неизбежностью будет ниже той, которая возможна при околоземном полёте: поскольку скорость нужна выше, а потому гораздо больший процент топлива приходится разгонять при взлёте, чтобы сжечь его чуть позже. Из-за этого снижается полезная масса — иначе требуемое количество топлива просто не влезет в ракету.

У данной ракеты разница примерно в четыре раза. То есть, если уже удалось запустить к Марсу тонну, то на низкую околоземную орбиту той же ракетой можно привести минимум четыре.

Вроде бы не так много, у Протона-М больше. Однако это — первый запуск. Протон-М при первом запуске вывел на околоземную орбиту две тонны. А тут — тонна к Марсу.

Вторая причина: полёт — тестовый. Причём первый. Предельные параметры сильно повышают риск неудачи, а потому зачастую при первом тесте используют сильно заниженные: чтобы оно не взорвалось прямо на космодроме, а куда-то всё-таки полетело. Из чего потом можно будет собрать информацию о дефектах и исправить их перед следующими испытаниями. И таким образом итерационно получить уже регулярно используемый агрегат.

Правда, с Falcon Heavy пока неизвестно, будут ли использовать именно его, однако данные о поведении конструкции всё равно важны, поскольку другие их ракеты всё-таки не отличаются от данной прямо сразу вообще по всем своим деталям.

Постойте, они же не попадут на Марс! Обманули?

Да, они не сумели запустить ракету вовремя, поэтому на орбиту вокруг Марса корпус автомобиля с манекеном не попадёт.

Однако при этом данный корпус пересечёт орбиту Марса вокруг Солнца с большим запасом, что явственно свидетельствует о том, что такой ракетой можно доставлять космические корабли как минимум вот такой массы на Марс.

И, видимо, даже дальше — вплоть до пояса астероидов, до которого в этот раз не долетят, но вообще-то долететь было бы можно, поскольку в этот раз не хватит самой малости.

Иными словами, промах мимо Марса никак не снижает доказательную силу сего эксперимента: для реального полёта надо только лишь не прозевать запуск или, если уж прозевали, скорректировать параметры полёта.

А в чём вообще ценность всего этого?

Ну, типа, ведь и тяжёлые ракеты раньше делали, и на Марс аппараты запускали, и даже дальше? В чём тут прикол вообще?

Прикол тут в том, что в этот раз, во-первых, сильно дешевле, а во-вторых, уже не путём напряжения всей сверхдержавы разом, а почти что частным порядком. Что вселяет изрядный оптимизм на перспективы дальнейшего исследования космоса.

Цену на запуск Протонов пришлось снизить именно из-за Falcon‘ов Маска. И теперь у него тестовый запуск Falcon Heavy стоил несколько меньше, чем у Протонов штатные.

Если это можно делать малыми силами, но в больших объёмах, то запускать можно больше и лучше. То же, что Маск не сам лично всё с нуля разработал, а взял у НАСА — ну так отлично. Из этого следует, что и остальные тоже могут взять и сделать. И что технологический уровень развития человечества сейчас уже таков, что не только два—три самых продвинутых гения всея планеты могут такое осилить, но и, как многие в своих вопросах пишут, «такой заурядный человек, как Маск» со своей командой.

Замечательно же.

Ну и что? У СССР тоже был проект «Энергия»!

Так я только «за». Давайте летать на «Энергии». Которая, к тому же, будет столь же дешёвой в эксплуатации, что и ракеты Маска.

А, кстати, где она?