New Glenn против Starship: миллиардеры устроили гонку тяжелых ракет
Первый и в целом успешный пуск частично многоразовой тяжелой ракеты-носителя New Glenn от компании Blue Origin ознаменовал собой старт новой космической гонки. На сей раз соревнуются не сверхдержавы, а сверхбогачи. Ракета владельца Blue Origin и Amazon Джеффа Безоса - это ответ Starship Илона Маска. Цель гонки - приоритет в доставке грузов и людей не только в околоземное пространство, но также на Луну и далее.
Путь длиной в 12 лет
Ракета, названная в честь Джона Гленна, первого американца, совершившего орбитальный полет вокруг Земли, была официально анонсирована Blue Origin восемь лет назад, в сентябре 2016 года. Однако первые проработки были выполнены гораздо раньше, в 2012 году, параллельно с созданием кислородно-метанового двигателя BE-4, который компания делала по заказу Объединенного пускового альянса (ULA , United Launch Alliance) для носителя Vulcan.
Для современных систем такого типа это вполне приемлемый срок, тем более что владелец Blue Origin Джефф Безос не испытывал давления — в то время он не рассматривал свой носитель как прямого конкурента для ракеты Falcon 9 компании SpaceX, которая к моменту начала разработки New Glenn уже совершила несколько успешных полетов.
Он планировал выводить на орбиту грузы, еще не значащиеся в мировых планах — огромные модули космических станций, очень тяжёлые геостационарные спутники и зонды к дальним планетам, требующие больших затрат энергии.
В ранних проектах Blue Origin фигурировали как двух, так и трехступенчатые ракеты с BE-4U на верхних ступенях — тем же кислородно-метановым двигателем, но оптимизированном для вакуума. Летать предполагалось со стартового комплекса LC-36 на мысе Канаверал. Первоначально планировалось, что первый полет состоится в 2020 году, но именно разработка двигателей скорректировала сроки.
К 2018 году проект претерпел изменения: остановились на двух ступенях, а один BE-4U заменили на два BE-3U на основе собственного кислородно-водородного двигателя BE-3, используемого в суборбитальной ракете New Shepard. К первой ступени добавили неподвижные ребра жесткости, играющие роль аэродинамической поверхности, и крупный головной обтекатель.
Blue Origin построила завод рядом с Космическим центром имени Кеннеди во Флориде. Комплекс LC-36 переделывался под New Glenn, и к концу 2020 года получил два молниеотвода-дивертора высотой 175 м, водонапорную башню высотой 107 м, здание для сборки ракет площадью 13 тыс кв. м и другую инфраструктуру.
В конце 2021 года на заводе был показан имитатор первой ступени New Glenn с массой и габаритами как у летного изделия. Он давал сотрудникам Blue Origin опыт обращения с такими массивными объектами. Имитатор перевезли на стартовую площадку, проделав 37-километровый путь со множеством препятствий. На LC-36 попрактиковались в интеграции с имитатором второй ступени и головного обтекателя, включая установку собранного носителя на транспортер-установщик и вывоз на старт.
В конце 2023 года весь модуль бакового отсека первой ступени впервые использовался для криогенных испытаний на LC-36. После нескольких тестов ступень возвратили на завод, а баковую секцию подготовили для будущего использования в летной ракете.
В сентябре 2024-го а стартовой площадке была испытана вторая ступень для первого полета. Тесты включали 15-секундный прожиг двух BE-3U, качание двигателей в карданах и проверку гелиевой системы наддува баков обоих компонентов.
В конце октября прошлого года с завода выкатили первую ступень для первого пуска. Ускоритель, получивший название «Так ты говоришь, есть шанс?» (So You're Telling Me, There's a Chance?), впервые содержал все рабочие компоненты, включая семь BE-4. Ступень переместили в сборочный корпус на площадке LC-36, где соединили со второй ступенью и головным обтекателем.
После 20 ноября New Glenn прошел несколько испытаний на стартовой площадке для проверки бортовых и наземных систем, включая заправку, «мокрый прогон» и огневые стендовые испытания. Тесты на заправку демонстрировали возможность перекачки топлива наземным оборудованием в баки ракеты, а «мокрый прогон» позволил провести весь предстартовый расчет с переходом на бортовой компьютер ракеты и до момента включения двигателей.
27 декабря первая ступень выполнила 24-секундный прожиг семи BE-4, работающих на 100% тяги в течение 13 секунд. Испытание стало первым зажиганием семи двигателей одновременно (на ракете Vulcan установлено два BE-4).
«Следующая остановка — пуск», - написал Джефф Безос в сети X 28 декабря 2024 года.
Прожиг на старте состоялся спустя всего несколько часов после получения лицензии от FAA, которая позволяла Blue Origin осуществлять орбитальные миссии New Glenn со станции Космических сил на мысе Канаверал и приземлять многоразовую первую ступень на посадочную платформу в Атлантическом океане. Затем ракету перевели в горизонтальное положение и вернули в здание интеграции для осмотра и замены пустого головного обтекателя на летный вариант с полезной нагрузкой. 9 января 2025 года готовый к полету носитель подняли в вертикальное положение для полета NG-1.
"Голубое кольцо" и потерянный ускоритель
В рамках первого полета New Glenn должен был вывести на орбиту высотой 2400 на 19300 км и наклонением 30 градусов блок Blue Ring Pathfinder для орбитальных испытаний оборудования будущей многоцелевой платформы. Генеральный директор Blue Origin Дейв Лимп сообщил, что полезная нагрузка «оснащена системой хранения данных и виртуализацией вычислений для демонстрации обнаружения аномалий с использованием машинного обучения».
Оставаясь закрепленным на второй ступени, Blue Ring Pathfinder будет в течение шести часов тестировать системы связи и сбора данных, слежение и управление. Этот полет поможет Blue Origin усовершенствовать эксплуатационный вариант устройства для будущих миссий.
Система Blue Ring создается в рамках программы орбитальной логистики Подразделения оборонных инноваций DIU (Defense Innovation Unit) — организации Министерства обороны США, занимающейся разработкой новых военных технологий.
Согласно пресс-релизу DIU, Blue Ring будет удовлетворять потребности в «тяжелом транспортном аппарате для обеспечения логистики между несколькими орбитами» m-OLV, давая «недорогой оперативный доступ к геостационарным и другим экзотическим орбитам за пределами низкой околоземной орбиты».
Blue Ring будет функционировать как платформа для размещения других спутников общей массой до 3000 кг на 13 различных адаптерах и сможет доставлять полезные грузы на геопереходную, геостационарную или окололунную орбиты и на межпланетные траектории.
Однако это все в будущем. Сейчас же предстояло испытать новую мощную ракету, доказав ее эффективность в орбитальном полете. Так оно и случилось: спустя примерно 12,5 минут после старта верхняя ступень ракеты успешно достигла орбиты, решив основную задачу испытательного пуска.
Первая ступень после отработки основной задачи должна была приземлиться на спасательное судно «Жаклин», названное в честь матери Безоса и находящееся в 620 км от LC-36. После отделения верхней ступени ускоритель выполнил маневр переориентации для внеатмосферного торможения, включив три BE-4.
Во время входа в атмосферу два больших «крыла» вдоль корпуса ракеты обеспечат подъемную силу, а четыре поворотных киля и реактивная система управления — стабилизацию. Один BE-4 замедлит падение, а шесть посадочных опор, размещенных в кормовом модуле ускорителя, развернутся за 14 секунд до приземления. Если бы ступень So You're Telling Me, There a Chance? успешно приземлилась на «Жаклин», Blue Origin стала бы второй после SpaceX компанией, посадившей большой многоразовый ракетный ускоритель на плавучую платформу.
После приземления Blue Origin планировала использовать дистанционно управляемого робота-эвакуатора ROV для закрепления ускорителя на палубе: с помощью роботизированного манипулятора система обеспечила бы механическую, электрическую, пневматическую связь ускорителя с «Жаклин». Учитывая, что спасательные бригады на вспомогательном судне «Харви Стоун» находились на расстоянии более 8 км от места посадки, ROV обеспечивал быстрое и безопасное крепления ступени на палубе, особенно в плохих погодных условиях.
Однако после включения трёх двигателей система телеметрии перестала передавать информацию, и компания Blue Origin подтвердила потерю ускорителя.
Успешная посадка стала бы вишенкой на торте, но не была основной целью миссии. Blue Origin неоднократно подчёркивала, что это лишь один из этапов, который вряд ли будет достигнут во время полёта NG-1. Руководство компании уверяет, что произведет несколько ускорителей и верхних ступеней, которые будут использованы в формировании флота New Glenn для будущих миссий, таких как ESCAPADE от NASA, лунные модули Blue Moon, многоспутниковую группировку Kuiper от Amazon и многое другое.
«Основа новой эры»
«New Glenn — наша гигантская многоразовая ракета, созданная для больших целей, — говорится в презентации носителя на сайте Blue Origin. — Многоразовая, она обеспечит доступность и экономичность: первая ступень рассчитана на минимум 25 полётов, работает как коммерческий авиалайнер (но с более чистым топливом), сокращая отходы и затраты. Благодаря большому диаметру (семь метров) в космос можно будет отправлять вдвое большую по объему полезную нагрузку, чем в стандартных обтекателях пятиметрового класса. Максимальная гибкость и экономичность в одном лице: New Glenn разработан для запуска различных полезных нагрузок на любые траектории, снижая стоимость каждой миссии. Оптимизированная по характеристикам кислородно-водородная верхняя ступень позволяет выводить полезные грузы массой свыше 13 т на высокоэнергетические орбиты (например, на геопереходную), и 45 т — на низкую околоземную орбиту. Ракета спроектирована с учетом безопасности и избыточной надежности, позволяя осуществлять пилотируемые полеты, реализуя наше видение строительства дороги в космос на благо Земли».
Отрешившись от маркетингового налета, посмотрим, чем же отличается New Glenn от существующих средств выведения?
Это классическая (в американском стиле) двухступенчатая ракета тандемной схемы, оптимизированная с точки зрения удельной стоимости запуска полезной нагрузки как на низкие, так и на высокоэнергетические орбиты. Отсюда ее «избыточная надежность» — она может продолжать полет при отказе одного (а может и нескольких) двигателей первой ступени. Семь движков — это не много (не тридцать три), но и не мало (не один), и очень хорошо компонуются с точки зрения управляемости и «горячего резервирования».
Многие сравнивают New Glenn с первой в мире частично многоразовой орбитальной ракетой Falcon 9 от SpaceX, ведь Blue Origin планирует использовать первую ступень не менее 25 раз.
Однако новый носитель имеет другую грузоподъемность: до 45 т на низкой орбите и до 13,6 т на геопереходной. Космических аппаратов такой массы, которые ракета может запускать за один раз, нет, но это не исключает их появления. Тот же Falcon Heavy от SpaceX, оснащенный многоразовыми ускорителями, способен выводить до 64 т на низкую орбиту и уже используется, хотя и нечасто.
Еще до первого пуска у New Glenn появились клиенты, включая такие правительственные агентства, как NASA, компании AST SpaceMobile и другие. Носитель предназначен для развертывания многоспутниковой группировки (более 3000 аппаратов) Project Kuiper от Amazon для широкополосного интернета, которая может стать конкурентом Starlink от SpaceX.
Первый пуск поможет сертифицировать ракету для программы запусков в интересах национальной безопасности NSSL, реализуемой Космическими силами США. Эта программа подразумевает получение услуг навигации, телекоммуникации и метеорологии «для правительственных организаций» от коммерческих поставщиков.
Действительно, NASA изначально планировало запустить во время NG-1 два марсианских зонда ESCAPADE, но отложило миссию до подтверждения пригодности ракеты. Теперь запуск ESCAPADE может состояться весной этого года.
Гонка космических тяжеловозов
Наблюдатели считают, что коммерческая космическая гонка набирает обороты, а Blue Origin и SpaceX, расширяют границы повторного использования ракетных технологий, стремясь снизить стоимость доступа в космос. Две самые амбициозные и эффективные ракеты, находящиеся в процессе летных испытаний, — это New Glenn от Blue Origin и Starship от SpaceX.
Хотя оба средства запуска частично или полностью многоразовые, они значительно отличаются по техническим характеристикам, эксплуатационным возможностям и перспективе использования. Сравним изделия Маска и Безоса по размеру, грузоподъемности, двигательной установке, возможности повторного использования и другим ключевым параметрам. Это одни из самых больших и мощных ракет, затмевающие все действующие и ранее использовавшиеся носители:
При высоте 98 м и диаметре 7 м первая ступень у New Glenn имеет высоту 57,5 м, а вторая — 23,4 м. Starship/Super Heavy достигает высоты 120 м и диаметра 9 м, причем только вторая ступень имеет высоту 50 м. Таким образом, система Маска примерно на 25% выше и на 30% шире, чем ракета Безоса.
В многоразовой конфигурации Starship способен доставить 100–150 т на низкую околоземную, более 100 т на геопереходную орбиту и также более 100 т — на Луну или Марс, с дозаправкой топливом на орбите. Без дозаправки, с одноразовыми разгонными блоками (которых не существует) — на геопереходную — более 35 т, к Луне или Марсу — до 30 т. Таким образом, "Звездолет" способен вывести вдвое-втрое большую, чем у конкурента, полезную нагрузку на низкую околоземную орбиту и почти в 8 раз большую — на геопереходную, с полным повторным использованием. Даже в одноразовом режиме грузоподъемность New Glenn значительно ниже, чем у Starship.
Оба носителя оснащены новыми «фирменными» двигателями с высокими удельными характеристиками, работающими на аналогичном топливе и отличающимися лишь в деталях. На первой ступени New Glenn стоят семь кислородно-метановых BE-4, работающих по замкнутой схеме с дожиганием генераторного газа. Каждый двигатель развивает тягу 250 тс. В системе Starship/Super Heavy используются кислородно-метановые двигатели Raptor, работающие по схеме с полной газификацией компонентов и развивающие тягу 280 тс. На первой ступени установлены 33 двигателя Raptor, развивающих общую тягу 9240 тс. Общая тяга New Glenn — 1750 тс, что в пять раз меньше. На второй ступени New Glenn стоят два кислородно-водородных вакуумных двигателя BE-3U, развивающих общую тягу 156 тс, на второй ступени существующего варианта Starship — шесть «Рэпторов» общей тягой 1900-2000 тс, что в 12-13 раз больше.
Многоразовое использование — ключ к снижению затрат на запуск и увеличению частоты полетов. Обе системы используют схему с вертикальным взлетом и ракетодинамической посадкой, но с нюансами. Первая ступень New Glenn спроектирована как многоразовая, с использованием аэродинамических поверхностей управления и опор для вертикальной посадки на корабль в море, подобно ускорителям Falcon компании SpaceX. Вторая ступень одноразовая. Starship/SuperHeavy полностью многоразовый — и ускоритель, и корабль спроектированы для вертикальной посадки и быстрого повторного использования. Корабль выполняет маневрирование в атмосфере с помощью четырех аэродинамических закрылков.
Blue Origin говорит о минимум 25 полетах только первой ступени, а SpaceX полагается на быстрое и многократное повторное использование всей системы, вплоть до нескольких полетов в день. Обе компании рассуждают о применении своих систем в терминах гражданской авиации — частые многократные операции без особого межпускового обслуживания.
New Glenn — классическая двухступенчатая ракета для запуска больших полезных грузов (спутники, зонды, модули и многое другое) на низкую околоземную, геопереходную или окололунную орбиты и далее. Ее 7-метровый обтекатель может вмещать грузы, не влезающие в габариты существующих ракет.
Starship/SuperHeavy — интегрированная транспортная система, которая помимо запуска спутников должна доставлять грузы и людей в дальний космос — на Луну и на Марс. Она может служить реальным космическим кораблем с многочисленным экипажем, лунным посадочным модулем, планетарным транспортным средством, орбитальным топливным складом и многим другим.
Транспортные космические системы от Blue Origin и SpaceX — следующий шаг в области тяжелых многоразовых ракет, которые благодаря своим размерам, грузоподъемности и возможности повторного использования могут устроить революцию доступа в космос.
Обе ракеты еще должны проявить себя, но с точки зрения большинства наблюдателей, они откроют новые возможности в космонавтике, от мегасозвездий спутников и туризма до лунных баз и марсианских колоний. Конкуренция между Blue Origin и SpaceX ускорит инновации и раздвинет границы возможного.
Новая космическая гонка началась, и в ее авангарде — New Glenn и Starship. Если эти носители, меняющие правила игры, будут запускаться регулярно, может начаться новая эра не очень дорогого и надежного доступа в космос для широкого круга потребителей таких услуг.
Самое популярное
