Марс

Часть 1: История людей и космоса

Часть 2: Миссия Маска

Часть 3: Страхование человечества

Часть 4: Как колонизировать Марс

Часть 5: Стоимость космических путешествий

Часть 6: Клонизация Марса

В главных ролях: Falcon 9, Dragon, Falcon Heavy

Цель: снизить цену на полет на Марс до 500 000 долларов за место

SpaceX-Business-Plan-2

Сегодня многие люди слышали о SpaceX. Некоторые даже знают, чем занимается SpaceX. Еще меньше знают, что на самом деле делает SpaceX. Что же делает SpaceX? Доставляет вещи в космос для людей за деньги. И как мы выяснили, вот что на самом деле делает SpaceX: пытается решить одну большую проблему — астрономическую стоимость космических путешествий — потому что это ключ к тому, чтобы вывести людей в космос. Так цивилизация сможет стать многопланетным видом и сохранит себя на других жестких дисках. Этот процесс будет поддерживаться сам по себе отправкой людей в космос за деньги.

Мы доберемся до этой части немного позже. Но сначала давайте взглянем на то, что такое отправлять вещи в космос для людей за деньги.

Falcon 9

В 2008 году, после того как был осуществлен успешный запуск и на странную и дешевую доставку в космос подписалось множество новых клиентов, для SpaceX пришло время пересесть с учебных колес и построить себе «Харлей». Знакомьтесь, это «девятый сокол», Falcon 9.

FALCON9

Для начала сразу отметим один важный факт: Falcon 9 — это крупнейшая в мире скульптура в форме члена. Это то, что каждый сотрудник SpaceX научился терпеть, такой молчаливый факт, который парит над его профессиональной жизнью, и с этим нам всем теперь придется жить.

Но кроме этого, Falcon 9 — самая продвинутая в мире ракета, пережившая мощное обновление со времен Falcon 1. Falcon 9 огромная — 68 метров в высоту, в три раза выше Falcon 1. При этом Falcon 1 мог везти на борту меньше тонны полезного груза, а Falcon 9 уже 13 тонн. Именно Falcon 9 помещает SpaceX за один круглый стол с большими мальчиками.

Falcon 9

Когда вы узнаете больше о ракетах, вы начинаете их уважать. Ракета должна быть невероятно прочной — это 1000-тонный объект, заполненный взрывчатыми веществами, которые должны лететь быстрее скорости ветра — и при этом тщательно спроектированной в каждом миллиметре, поскольку в ней также будут микросхемы, хрупкие спутники и живые люди. Обычные техники производства не всегда могут нарезать объекты так точно — на фабрике SpaceX я видел, как причудливые запчасти Falcon 9 печатались на 3D-принтере (и проектировались в 3D), поскольку пока нет других хороших методов производства.

Но поскольку все это не наши проблемы, давайте опустим детали и упростим.

Falcon

Первая ступень

Первая ступень выполняет очень важное трехминутное дело — доводит вторую ступень и прикрепленный полезный груз до высоты 100 километров, после чего отваливается и падает в океан.

Falcon

Первая ступень, как и почти все части Falcon 9, производится в штаб-квартире SpaceX в Калифорнии.

Вот быстрое видео производства:

Большая часть первой ступени ­— это большой топливный бак с двумя ключевыми частями: гигантский бак из ракетного керосина и гигантский бак с жидким кислородом. Ракета не может добывать кислород из воздуха, потому что, среди прочих причин, ракета быстро поднимается слишком высоко, где кислорода уже нет. Поэтому кислород нужно брать с собой. Этот газ становится жидким при температуре -183 градуса по Цельсию, и когда это происходит, он становится в 1000 раз плотнее газообразного кислорода — поэтому можно взять довольно много этого вещества. Два этих ингредиента смешиваются, образуя взрывчатое топливо.

Как работают ракетные двигатели

Может показаться странным, что парень, который изо всех сил пытается отказаться от ископаемого топлива и даже создал с этой целью автомобильную компанию, будет сжигать сотни тонн такого топлива при каждом запуске со своей ракетной компанией. Проблема в том, что ракеты вынуждены сжигать топливо — Маск как-то делился мыслями, что весь транспорт однажды станет электрическим, кроме ракет.

Причина? Третий закон Ньютона: каждое действие имеет равное противодействие.

Третий закон Ньютона определяет, почему лопнувший шарик движется в противоположном направлении от вырывающегося из него воздуха, почему пистолет выдает отдачу при стрельбе, почему каноэ уплывает из-под ног человека, когда он бежит по нему.

Прыжок

Подумайте о топливе для транспорта, оно подчиняется тем же законам.

Один из способов заставить транспорт двигаться — оснастить его пропеллером. Пропеллеры работают, толкая воздух в одном направлении, что толкает пропеллер, в свою очередь, а вместе с ним и все, что к ним прикреплено, в другом направлении. Если вы станете в метре от стены и упретесь в нее ладонями, вы почувствуете, как стена толкает вас назад. Проблема в том, что в космосе нет воздуха, который толкал бы пропеллер назад, поэтому попытка использовать пропеллер будет аналогична толканию стены ладонями в десяти метрах от нее. Даже в верхних слоях атмосферы, где все еще есть немного воздуха, слой воздуха слишком тонкий — ваши ладони «упрутся» в занавеску.

С другой стороны, если вы лопнете шарик в космосе, шарик улетит назад — как на Земле — поскольку сила в этой ситуации будет создаваться не давлением воздуха на шарик (как в случае с пропеллером), а тем, что давление воздуха внутри шара выше, чем снаружи, и воздух будет устремляться из шара под действием разницы давлений. Если вы окажетесь в центре космоса с наполненным воздухом шариком, вы можете подтолкнуть себя, выпустив из шара воздух в противоположном направлении — в течение нескольких секунд, пока шарик будет опустошаться, у вас будет двигатель.

Двигатели внизу Falcon 9 просто мощнее сдувающихся шариков. Огненный взрыв создает чрезвычайно высокую температуру и давление, что приводит к быстрому расширению взрывающегося газа в пространстве с низким давлением вокруг него. Если что-то взрывается в центре пустого поля, оно быстро расширяется во всех направлениях, однако:

Взрыв

Ракетный двигатель создает взрыв, который тоже хочет делать так же — но двигатель, подобно шару, дает силе двигаться только в одном направлении. И поскольку она не находит выхода в других направлениях, все уходит в одно сопло:

Ракетный двигатель

Поэтому ракетные двигатели работают в вакууме. Им не нужно ничего извне вроде воздуха, чтобы толкать вниз — выпуская массу горячего газа, они просто рождают силу.

Маск с удовольствием обрел бы другой способ, не связанный со взрывом топлива для питания ракет, но не уверен, что такой существует. В ответ на этот вопрос он сказал: «За способ перевести ракеты на электричество должно быть присуждено несколько Нобелевских премий».

Merlin

Взлет Falcon 1 осуществился благодаря одному мощнейшему двигателю производства SpaceX, «Мерлину» (Merlin).

Мерлин

«Мерлин» тот еще самец. Один двигатель Merlin выдает тягу свыше 73 тонн — то есть может поднять 73 тонны веса — что означает, если вы сложите 40 автомобилей на таком двигателе, он сможет вывезти всю стопку в космос за три минуты. Это один из самых эффективных и продвинутых двигателей в мире. Важной статистикой в ракетных двигателях является соотношение тяги к весу — то есть во сколько раз умноженный собственный вес сможет поднять двигатель. Весом в полтонны и с тягой свыше 80 тонн, «Мерлин» может похвастать соотношением 165:1, что превосходит любые другие двигатели. Вот тестовый запуск «Мерлина»:

Falcon 9 оказалась реально классной. Эшли Ванс пишет: «В то время как взлет Falcon 1 с Кваджалейн был работой стартапа, взлет Falcon 9 с Ванденберг был работой аэрокосмической сверхдержавы». После двух из трех запланированных демомиссий, NASA решило забить на третью демонстрацию и начало официальные миссии снабжения на МКС с помощью Dragon.

Если вам интересно, на что похож запуск, вот видео CRS-6, миссии снабжения на МКС, которая отправилась с мыса Канаверал 14 апреля 2015 года.