Хромоногий Ares: Ракетные проблемы
Перспективная ракета-носитель Ares I создается в NASA для вывода в космос и доставки к МКС пилотируемого модуля Orion, вмещающего от 4 до 6 человек. Предполагается, что именно эта пара станет заменой устаревших «шаттлов» и должна быть в строю к 2015 г. А ближе к 2020-му модифицированные версии должны будут привезти на Луну и первых американских колонистов, и даже отправиться к Марсу. Схему таких миссий мы уже разбирали в заметке «Летающий корабль».
В проекте заняты больше тысячи компаний и научных организаций. Двухступенчатая конструкция Ares I, по задумке, должна быть недорогой и сравнительно простой, в ней используется масса наработок из проверенных ракет, запускавших на орбиту «шаттлы». Первая ступень включает твердотопливные двигатели и баки, закрепленные на внешней оболочке носителя. Однако полезный груз (массой до 25 тонн) размещается не на боку ракеты, как ранее, а в носовой части, как у советских и российских носителей. На низкой орбите ускорители отбрасываются и включаются двигатели второй ступени. Через некоторое время груз оказывается на орбите, экипаж — на МКС. Все хорошо.
Однако разработка ракеты идет пока с большими сложностями. И дело, возможно, не в каких-то отдельных компонентах проекта Ares I, а в конструкции в целом. Еще год назад инженеры обнаружили, что в первые минуты запуска ракета будет подвержена столь сильным вибрациям, что они разрушат ее и приведут к неминуемой гибели экипажа. Общественности эта проблема стала известна только в начале 2008 г., и тогда в NASA объявили, что она уже не представляет опасности.
Суть загвоздки проста, она довольно распространена у ракет с твердотопливным ускорителем. На первой стадии полета, когда действует двигатель на твердом ракетном топливе, крошечные неравномерности его движения и сгорания создают в камере сгорания пузырьки (наподобие пенящегося следа, остающегося за катером). Однако в случае с Ares I колебания, вызванные этими пузырьками, входят в резонанс со всей конструкцией ракеты — результат понятен: ракета начинает вибрировать и изгибаться, в конце концов буквально переламываясь.
Более детальные расчеты несколько охладили пыл пессимистов, показав, что колебания не успеют полностью развалить носитель, однако они все равно в несколько раз превышают допустимые нормы безопасности. Чтобы решить эту проблему, инженеры NASA использовали массу дополнительных элементов: поглотители вибрации для пилотируемой капсулы Orion и даже «установку огромных пружин» (демпферов) в основании ракеты. Стоит сказать, что далеко не все согласны с тем, что все это поможет: такой путь сильно утяжеляет ракету (а значит — и снижает полезную нагрузку, с которой она может работать), да и выход из строя этих дополнительных устройств может оказаться фатальным.
А недавно были обнародованы еще одни результаты экспериментов по компьютерному моделированию поведения ракеты Ares I. И результаты эти печальны: на старте даже несильный боковой ветер (до 20 км/ч) приведет к гибели носителя. После отрыва от стартового стола ракета под порывом ветра рискует натолкнуться на ферму обслуживания. Других деталей в NASA не раскрывают, однако по мнению независимого аналитика Чарльза Лурио (Charles Lurio), проблема в том, что ракета «слишком длинная». Решение ее может потребовать полной реконструкции стартовых площадок, а значит — влететь в копеечку. В итоге ракета взлетает без проблем пока что лишь на демонстрационных роликах NASA:
Неудивительно, что, по мнению некоторых инженеров, весь проект Ares I требует коренного пересмотра. Стивен Метчан (Stephen Metschan), глава компании TeamVision, которая занимается созданием программного обеспечения, которое используется NASA для тестирования своих разработок, предлагает альтернативный вариант. Проявив недюжинную активность в Интернете, он (по своим собственным уверениям) на условиях анонимности привлек к сотрудничеству 57 инженеров NASA, которые готовы выступить с собственным вариантом ракеты.
Их план носит название DIRECT (подразумевая «прямой» переход от носителей «шаттлов» к будущим ракетам) и основан на использовании пары практически одинаковых ракет Jupiter: одной, предназначенной для доставки грузов, другой — для пилотируемых миссий. В обоих вариантах Jupiter оснащен парой твердотопливных ускорителей и двигателем второй ступени на жидком топливе. По словам руководителей NASA, этот вариант их не устраивает, поскольку обе ракеты относятся к тяжелому классу, и если для полетов к Луне и Марсу они вполне подходят, то для доставки грузов и экипажей на МКС будут обходиться неприемлемо дорого.
Заметим, что пока пресс-офис NASA последовательно отвергает всяческую критику. Глава агентства Майкл Гриффин (Michael Griffin) заявил: «Нас просто осаждают некоторые недобросовестные комментаторы, которые вообще слабо себе представляют, что включает в себя программа конструкторской разработки. Создание ракеты Ares и корабля Orion продвигается хорошо — что бы вы ни прочли в интернет-блогах». Наконец, в конце октября функционеры NASA выступили с новым сообщением в том духе, что «все хорошо, прекрасная маркиза» и обещали представить готовый Ares I даже на год положенного срока — в 2014 г.
Но остается весьма вероятным, что руководству NASA все-таки придется заняться пересмотром проекта, как только в США улягутся страсти после президентских выборов — и многие специалисты смотрят на ревизию весьма пессимистично. Они считают, что у Ares I в ее теперешнем виде нет будущего. А в этом случае, по оценке специалистов, носитель будет готов года на 3 позже, чем ожидается.
Пока что ближайший тестовый запуск намечен на июль будущего года. Поглядим, что из этого получится.