И, всё-таки, о прыжках «кузнечиков»

Ракета «Фалькон-9» с системой мягкой посадки. Конструкции «ног» сложены вдоль корпуса первой ступени.

В комментариях к нескольким моим последним записям на любые темы — от политики и до устройства Вселенной, уже несколько раз задавали вопрос о несомненном успехе компании «Спейс Икс»: мягкой посадке первой ступени ракеты «Фалькон-9».

Поэтому, уважая интерес моих читателей к данной теме, выскажу ряд своих мыслей о данном начинании Элона Маска и его компании.


Для начала — несколько цифр.
Общий вес ракеты-носителя «Фалькон-9» составляет в многоразовом варианте почти 506 тонн. По стартовому весу данная ракета разместилась где-то посередине между российскими РН «Союз» (307 тонн) и «Протон» (705 тонн).
Если сравнивать «Фалькон-9» с новой российской ракетой «Ангара», то он тоже будет где-то в полтора раза меньше: «Ангара-А5» весит на старте 759 тонн.

Разнится и полезная нагрузка указанных ракет-носителей. Здесь нам надо упомянуть, что различные ракеты-носители отчасти жёстко «привязаны» к собственным стартовым столам, каждый из которых по-разному использует «бесплатное» собственное вращение Земли.
Казалось бы невидимое и слабо ощутимое нами, находящимися на поверхности, собственное вращение Земли вносит ощутимую лепту в вес полезной нагрузки, которую может поднять на орбиту та или иная ракета-носитель, стартующая из разных (и определяемых её космодромом!) точек земной поверхности:

РН

Как видите, старт с мыса Канаверал чуть ли не вдвое выгоден, исходя из собственной скорости вращения Земли, а старт с экватора, который был доступен, например, РН «Зенит», позволял ей использовать дополнительные 150 м/с скорости Земли по сравнению со стартом с Байконура.

Почивший в бозе «Зенит», от запусков которого, судя по всему, откажутся в России и чьи запуски может и прекратить обанкротившийся консорциум «Морской старт» может служить наглядной иллюстрацией силы места запуска с точки зрения использования вращения Земли.
Так, при выводе с Байконура на низкую околоземную орбиту (НОО) полезной нагрузки ракетой-носителем «Зенит» (масса которой, кстати, ближе всего подходит к стартовой массе «Фалкона-9» и составляет от 459 до 473 тонн), масса такой нагрузки составит не более 13,7 тонн.
А вот при запуске в идеальных условиях «земного гандикапа», с экватора, «Зенит» выведет на НОО уже 15 тонн полезного груза. Вот вам и 10% экономии (или выгоды), причём — на ровном месте.

Посмотрим, что у нас с цифрами полезной нагрузки упомянутых РН. В скобках я буду сразу приводить и процент полезной нагрузки, которую может забросить на НОО тот или иной тип ракеты-носителя, в отношении к стартовому весу ракеты и, справочно — выбранный космодром запуска и стартовый бонус в м/с.

Итак, «Фалькон-9» в одноразовом варианте (версия 1.1) выводит на НОО 13,15 тонны (2,6%, база Вандерберг, 385 м/с)
Тот же «Фалькон-9», но в многоразовом варианте (версия 1.1 R) выведет на НОО, по заявлениям самого «Спейс Икс» где-то от 15 до 30%. Если принять весьма спокойную оценку уменьшения веса на НОО в 20%, то это окажется 10,5 тонны на НОО (2,07%, база Вандерберг, 385 м/c).
Для украинского «Зенита» нагрузки, соответственно, составляют, как я уже упомянул, 13,7 тонны (2,98%, Байконур, 317 м/с) и 15 тонн (3,17%, острова Рождества, 465 м/c).


«Морской старт» для РН «Зенит» по-прежнему пока что остаётся самым технически элегантным решением по выводу полезной нагрузки на орбиту.

Для российского «Союза» эти параметры составляют 7,1 тонны (2,31%, Байконур, пилотируемые запуски, 317 м/с) и 9,2 тонны (2,98%, Куру, беспилотные запуски, 463 м/с).
Разницу между пилотируемыми и беспилотными запусками я уже как-то разбирал в связи с чем не смущайтесь столь скромной нагрузкой «Союза» при старте с Байконура — всё-таки людей везём на орбиту, а не картоху ценное научное оборудование на МКС.

Ракеты-носители более высокого и тяжёлого класса, нежели «Фалькон-9», ожидаемо имеют лучшие параметры по полезной нагрузке даже при старте с северных космодромов. Так, «Ангара-А5» выводит на НОО 25,8 тонны (3,39%, Плесецк, 212 м/c).
В силу этого факта я не буду брать в расчёт ни «Ангару», ни «Протон» — тут сравнение в чисто технических параметрах будет уже не в пользу «Фалькона-9».

Как видите по приведенным цифрам — «Фалькон-9» оказывается весьма средненькой ракетой даже на фоне старого «Союза», не говоря уже о более современном «Зените», которому и принадлежит пока что рекорд в массе полезной нагрузки на НОО в классе ракет со стартовой массой около 500 тонн.

Остаётся, в общем-то, один параметр: стоимость.
Поскольку Маск изначально ориентировал свою ракетную компанию именно на то, что его ракеты должны быть самым дешёвым способом доставки полезной нагрузки на НОО.
Для «Фалькон-9» в варианте 1.1 R эта стоимость была заявлена (08:15-11:20),  как «где-то на треть меньшая, нежели для варианта одноразового пуска».
Это, в общем-то, заявления от самих производителей, а не заклинания о том, что «ракета стоимостью в 30 миллионов долларов запускается с топливом на 200 000 долларов, которое потом в неё можно снова залить!».
Понятное дело, в стоимость повтороного пуска «Фалькона-9» войдёт и новое топливо, и новая вторая ступень, и инспекция уже отлетавшей первой ступени, да и многое иное, что надо вложить вот в это, уже не столь надёжное изделие:


Мне это тоже нравится. Но не настолько, чтобы просто снова «залить топлива в бак».

Для версии 1.1 (обычная, одноразовая ракета) стоимость запуска составляет 61,2 млн. долларов. Или же, в удельных цифрах, 4 653 доллара за килограмм груза на НОО.

Нетрудно посчитать, что для версии 1.1 R, с учётом уменьшенной нагрузки на НОО, это составит в иделе 42,8 млн. долларов за запуск — или же 4 080 долларов за килограмм груза. При учёте того, что сама полезная нагрузка составит -20% или же 10,5 тонны на НОО.
Как видите, конечно «меньше», но уж никак не «даром».

Ну и, чтобы два раза не вставать, те же самые параметры для конкурентов «Фалькона-9»:
«Зенит» (Goodnight, sweet prince) - стоимость запуска от 35 до 50 миллионов долларов, 2 600-3 700 долларов за килограмм на НОО.
«Союз» (запуск с Куру) — от 40 до 60 миллионов евро за запуск,  4 600-7 000 долларов за килограмм на НОО.
«Протон» (запуск с Байконура) — 70 миллионов долларов за запуск, 2 830 долларов на НОО.

Данных по коммерческой стоимости запуска грузов на ракете «Ангара А5» у меня пока что нет, но, в целом, она должна быть, исходя из весового совершенства изделия, даже ниже, чем у «Протона».

Кстати, если помните, у «Ангары» был и свой вариант повторного использования стартовых ускорителей, о котором я тоже как-то рассказывал:



Кроме этого, надо сказать, что эйфория по-поводу «Фалькона-9» в стиле «О, боги, Маск впервые сделал ЭТО!!!111» меня несколько напрягает, потому что уже давным-давно это делалось. Сначала в США, ещё в 1990-х, с использованием наработок из СССР:



А в этом году — снова в США, в рамках разработки суборбитальной ракеты New Shepard:



В общем, резюмируя: на то и Маск, чтобы «Роскосмос» не дремал.
А победит ли в итоге концепция «прыгающих кузнечиков» или всё-таки мы увидим в будущем гиперзвуковые орбитальные самолёты — покажет уже жизнь и практика, а не пиар и наши ожидания.

Главное это — идти вперёд.

Флеб-финикиец в пучине лежит две недели,
Волны над ним похоронную песню пропели,
Там он вернулся к волнениям юности бурным,
К зрелости тайнам и прибыльным тканям пурпурным.
Ты, иудей иль эллин, под парусом быстрым и прочным,
Вспомни о Флебе - и он был красивым и мощным. 

А время уже само рассудит героев.
 

alex_anpilogov