Четыре инженерных решения, связанных в единую цепочку. Каждое из них необходимо. Вместе они делают возможным то, что семьдесят лет считалось невозможным.
Я занимался этим вопросом не в лаборатории и не как менеджер космической программы, я занимался им как инженер-изобретатель, которому не понятен один простой вопрос: почему при всём технологическом прогрессе последних десятилетий стоимость доставки килограмма груза на орбиту остаётся на том же уровне, недоступном для абсолютного большинства стран и компаний мира?
Ответ, к которому я пришёл после нескольких недель изучения и расчётов, оказался неожиданным. Проблема не в двигателях. Не в материалах. Не в электронике. Проблема в самой архитектуре, в том, как организован процесс старта и возврата. Семьдесят лет назад было принято несколько базовых решений, которые с тех пор никто системно не пересматривал. Все улучшения шли внутри этой старой архитектуры, принятой 80 лет назад, но не за её пределами.
Я выхожу за эти пределы, нужна другая, новая архитектура
Результат, концепция, построенная на четырёх инженерных решениях, каждое из которых является либо запатентованным изобретением, либо оригинальным применением принципа, не имеющего прецедентов в ракетостроении. Не улучшение существующего. Другая архитектура. Я тут использовал семь новых инженерно-конструкторских приема, о которых нет нигде ни одного упоминания, как в литературе так и в патентных базах.
Центральный тезис этой концепции формулируется так: полная многоразовость и одноступенчатость становятся инженерно и экономически реальными, когда наземная инфраструктура берёт на себя всю работу, которую она физически может выполнить, и оставляет ракете только то, что может сделать только ракета в полёте, там где мы бессильны ей помочь Земля помогает при старте. Земля помогает при возврате. Ракета работает только в пространстве между ними.
Это концептуально новая идея, новый принцип, идея как новая инженерная система, со всеми расчётами, с патентами, с открытым разбором всех слабых мест и с конкретным путём от демонстратора стоимостью два миллиона долларов до полноразмерного космодрома, способного выводить на орбиту сотни тонн груза за сутки.
Ниже четыре столпа этой архитектуры. Каждый из них можно изучить подробнее по ссылкам в конце страницы.
Каждый элемент необходим. Вместе они образуют систему, где каждое решение открывает возможность для следующего.
Тонкостенный корпус из стального листа или углеволоконного композита с внутренними кольцами жёсткости преднапряжёнными радиально-натяжными диафрагмами на спицах. Аналогов этой конструкции в криогенных ракетных баках не найдено. Вместо тысяч керамических плиток, требующих месяцев ручной инспекции, цельный быстросменный термозащитный чехол, заменяемый за один два часа. Два модуля носителя топливный отсек и двигательный блок обслуживаются параллельно разными бригадами. Это и делает суточный межпусковой цикл физически достижимым.
Контргрузы падают вниз, носитель уходит вверх через систему барабанов с передаточным отношением 1/5. Скорость от 300 до 500 км/ч при выходе из катапульты, до включения двигателей. Это константа для носителя любой массы: соотношение масс контргрузов, передаточное число барабанов и длина разгонного пути подбираются под конкретный носитель. Водяной контргруз с гравитационным сбросом в бассейн, оригинальное изобретение без аналогов в мировой практике. Четыре конфигурации катапульты: 1-башня на земле (стальная, бетонная), 2- морская платформа, 3- подводного размещения на море, 4- шахтная в земле.
Существующие системы поимки возвращаемых носителей пассивны: наземная конструкция ждёт, пока корабль сам попадёт в цель с точностью до нескольких десятков сантиметров. Активная тросовая ловушка работает по противоположному принципу, тележки движутся со скоростью 10 м/с и перекрывают рабочую зону 200×200 метров. Захват может дублируется многократно. Двигатели выключаются до контакта с тросами, исключается режим глубокого дросселирования, наиболее разрушительный для турбонасосов. Экономия 20–23 тонны топлива за каждый пуск. Трехуровневая система наведения с временем отклика менее одной миллисекунды. Быстродействие нашей ловушки в десятки раз выше того что мы знаем на сегодня, как бы ракета не падала она будет обязательно поймана, с какими бы повреждениями и отказами она не возвращалась.
Многоразовость без высокой частоты пусков, это не многоразовость. Это просто более дешёвый способ делать то же самое но медленно. Межпусковой цикл три часа достигается сочетанием четырёх факторов одновременно: параллельное обслуживание двух модулей носителя разными бригадами; замена термочехла за один, два часа вместо месяцев инспекции плиток; отсутствие стартового стола, который нужно восстанавливать после каждого пуска; и наземная ловушка, принимающая носитель без расхода топлива на точное попадание и торможение. Три часа, это не предел оптимизации. Это следствие другой архитектуры.
Эти числа не прогноз и не маркетинг. Это результат расчёта снизу вверх по компонентным ценам и физическим формулам.