Двигатель 2-й cтупени J-2
| Какой бы ни была первая ступень тяжёлой ракеты-носителя, для второй ступени был уверенно отобран водородный двигатель J-2X. Для последующего старта к Луне с околоземной орбиты также потребуется J-2X. Это означает, что надо провести разработку модифицированного двигателя на основе разгонного двигателя J-2, использовавшегося в системе "Аполлон-Сатурн". |
После окончания программы Аполлон двигатель J-2 использовался всего три раза: дважды для запуска на НОО (сравнительно малой – прим. ред.) ракеты Сатурн-1B по программе "Скайлэб" и в последний раз в 1975 году для космического рандеву с комплексом "Союз".
В начале программы "Созвездие" НАСА решило модифицировать J-2, хотя признавало проблемы:“Использование двигателя J-2S для старта с орбиты Земли относится к области высокого риска, потому что двигатели J-2S никогда не летали. J-2S (упрощённый J-2) был разработан для замены на "Сатурне" разгонных двигателей J-2. [...] Таким образом, расчетный срок в 4 года для проведения квалификационных испытаний, изготовления и проверки двигателя накладывает значительный риск для выполнения программы” [Arch. Study, 2005, стр.8].
После того, как анализ и проектные работы уже велись в течение 3 - 4 лет, GAO сделал предварительную оценку требуемого срока и интенсивности для этих работ: “График разработки J-2S, - заключил GAO, - напряжённый, отводящий менее 7 лет от начала разработки до первого полета, и требует взаимосогласования работ по различным направлениям” [GAO, 2008, стр.12].
Если двигатель надежно эксплуатировался около 40 лет тому назад и если его приходится адаптировать сейчас, при нынешних темпах прогресса в технологиях, почему требуются солидные семь лет для его модификации? И почему тот факт, что модификация будет происходить одновременно по нескольким направлениям, поднимается как тревожащий вопрос? Естественно, НАСА должно опираться на свой опыт работы с комплексом Сатурн-Аполлон при проведении подобных одновременных опытно-конструкторских работ.
Наконец, GAO сделал поразительное заключение: “Хотя двигатель J-2X основывается на двигателях J-2 и J-2S, использовавшихся в "Сатурне-5", [...] количество запланированных изменений таково, что, по словам экспертного совета НАСА, по трудоёмкости это представляет собой по существу разработку нового двигателя” [GAO, 2008, стр.10].
Как такое заявление может выдержать сравнение со всей программой Аполлон, разработка которой была завершена, согласно НАСА, в середине 60-х годов за те самые семь лет, и которая действительно была новаторской и велась одновременно по нескольким критически важным направлениям, причём все они были завершены впервые?
Построение новой тяжелой ракеты-носителя, то есть ключевой части программы "Созвездие", было полностью остановлено к 2010 году. Пилотируемый корабль Aрес-1 был испытан в беспилотном полёте только один раз, в октябре 2009 года, и уже тогда было ясно, что у него нет будущего. Не было никакой опоры на такие ключевые элементы ракеты Сатурн-5 как мощный двигатель первой ступени F-1, и было очень мало надежд на двигатель второй ступени J-2.
В программе "Созвездие" новая лунная ракета должна была основываться на новых разработках, которые не имеют отношения к ракете Сатурн-5. Кроме того, легендарный двигатель F-1 даже не упоминается в последних документах НАСА. Его как будто и не существовало. В то время как НАСА, очевидно, не имеет подходящего тяжёлого носителя, оно признало, что нет никакого доверия и к аполлоновской ракете-носителю.
Заключение
В апреле 2008 года доклад Счетной Палаты США (GAO) предусматривал ключевые технические элементы программы Аполлон в качестве запасного варианта для современных разрабатываемых систем. Однако, вполне возможно, со временем становилось ясно, что вспомогательные решения оказывались не всегда возможны на основе опыта и знаний НАСА.
В чем бы реально ни состояла истинная причина нежелания опереться на наработки по лунной теме в эпоху Аполлонов, к середине 2009 года в правительстве США пришли к выводу о невозможности осуществить программу "Созвездие" в рамках первоначально отведенного срока в 15 лет. GAO сообщает о “технических проблемах, существовавших в прошлом, в том числе колебания тяги двигателя, система теплозащиты, и J-2X. - GAO продолжает: Помимо этих проблем наши последние работы выявили другие технические проблемы, в том числе контроль массы капсулы "Орион", виброакустика, дрифт(ракеты – прим. автора) на старте и удовлетворение требованиям безопасности”[GAO, 2009, стр.10].
Отчет GAO выявил множество технических рисков при запуске ракеты-носителя и в проекте возвращаемого модуля "Орион" и, как следствие, для всей теперешней экспедиции на Луну. Многие проблемы, выявленные в 2005-09 гг., удивительно похожи на те, с которыми должны были столкнуться разработчики системы Аполлон и, безусловно, разрешить их, чтобы легендарная лунная программа действительно была успешно выполнена. Жизнеспособность старой лунной программы неминуемо подверглась сомнению внутри НАСА, когда запустили новую программу. Если оказалось нечего унаследовать из обширного опыта программы Аполлон, то закономерно встаёт вопрос, а могла ли вообще такая программа быть завершена 40 лет тому назад.
Сегодня перед НАСА все еще стоят технические проблемы, которые, как непременное условие того, чтобы программа Аполлон была успешной, должны были быть решены около 40 лет назад. Общий смысл последних докладов НАСА состоит в том, что технологий для полета на Луну не существует. Ни ракеты-носителя, ни капсулы для безопасного возвращения экипажа на Землю нет в наличии.
Далее, взлёт с поверхности Луны, который не был проблемой 40 лет назад, теперь является проблемой из-за ожидаемых трудностей при старте с поверхности Луны – трудностей, которые теперь сравниваются с попыткой вырваться из гравитационного колодца. Кроме того, НАСА признает, что они не обладают достаточными знаниями о радиационной обстановке за пределами околоземной орбиты.
Если отсутствует хотя бы одно важное звено в цепи операций, которые составляют процесс пилотируемого посещения Луны, вся программа становится невозможной. Одно такое звено это, конечно, теплозащитный экран возвращаемой капсулы, который еще не создан. Без должной теплозащиты капсулы любой пилотируемый полёт к Луне был бы путешествием в одну сторону, то есть – безвозвратным.
Недавно авторитетный специалист и бывший руководитель Локхид Мартин, Том Янг, признал, что НАСА движется по "ниспадающей траектории", и освоение астероидов и точек Лагранжа может стать важными этапами в космической деятельности, но не вдохновляет, поскольку для "практической" космонавтики пока остаётся лишь несколько достойных задач – Земля-Луна, спутники Марса и сама планета Марс [Young, 2013]. Таким образом, идея построить обитаемую базу на Луне, которую лелеяли в самом начале программы "Созвездие" [Arch. Study, 2005, p. 56], по-прежнему остается наиболее привлекательной.
В свете вышесказанного, а также учитывая многие другие недавние находки - для того, чтобы честно сформулировать ключевые проблемы и расчистить путь к их прагматичному решению - не будет ли более продуктивным признать, что полёты человека к Луне, якобы совершённые 40 лет назад, на самом деле не имели места?
Благодарность
Автор признателен Маркусу Аллену из британского офиса журнала НЕКСУС за позитивный обзор статьи. Эта статья, одновременно с публикацей, выложена на сайте wwwAulis.сom
Об Авторе
Фил Кутс живет и работает в Новой Зеландии, имеет ученую степень в прикладной физике. Он получил значительный опыт в прикладных исследованиях, работая научным сотрудником в университетах Великобритании, а также менеджером по разработкам в частных исследовательских компаниях. Фил пишет под псевдонимом, чтобы отделить его профессиональную деятельность от других интересов.
С ним можно связаться по е-майлу: philkuts@gmail.com
Ссылки
[Arch. Study, 2005] NASA: Exploration Systems Architecture Study. Final Report. NASA-TM-214062, November 2005. 750pp. http://www.nasa.gov/exploration/news/ESAS_report.html
[NASA News, 2006] NASA Developing New Heat Shield for Orion. 13 Sept 2006.http://www.nasa.gov/mission....ld.html
[GAO, 2008] Ares I and Orion Project Risk and Key Indicators to Measure Progress. GAO-08-186T, Government Accountability Office, April 2008. 23 pp.
http://www.gao.gov/new.items/d08186t.pdf.
[Augustine, 2009] Review of U.S. Human Spaceflight Plan Committee: Seeking a Human Spaceflight Program Worthy of a Great Nation. Augustine Committee, October 2009. 157 pp.
wwwnasa.gov/pdf/396093main_HSF_Cmte_FinalReport.pdf
[NCRP, 2006] Information Needed to Make Radiation Protection Recommendations for Space Missions Beyond Low-Earth Orbit. Report No. 153, NCRP, 2006. 400 pp.
http://www.nap.edu/openbook.php?record_ … mp;page=16
[NRC, 2008] National Research Council. Managing Space Radiation Risk in the New Era of Space Exploration, The National Academies Press, Washington, DC, 2008. 132 pp.
http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=12045
[Orion Factsheet, 2012] Orion Exploration Flight Test-1. NASA, 18 May 2012,http://www.lpi.usra.edu/lunar/constellation/orion/EFT_1_factsheet.pdf
[Pres. Speech, 2010] President Barack Obama on Space Exploration in the 21st Century. NASA, 15 April 2010, --
[Apollo, 1989] Murray, Charles, and Catherine Bly Cox. Apollo. The Race to the Moon. Simon & Schuster, New York, 1989. 506 pp.
[Ap-8 PK, 1968: NASA] Apollo 8 Press Kit. (No. 68-208), 15 December 1968,http://history.nasa.gov/ap08fj/pdf/a08-presskit.pdf
[GAO, 2009] NASA Constellation Program Cost and Schedule Will Remain Uncertain Until a Sound Business Case Is Established. GAO-09-844, Government Accountability Office, August 2009. 31 pp.http://www.gao.gov/new.items/d09844.pdf
[Young, 2013] Tom Young: NASA on Declining Trajectory, Beware Unintended Consequences of SLPA. March 2013. http://www.spacepolicyonline.com/news....of-slpa
Источник: http://www.aulis.com/moonbase.htm
Отредактировано gorozhanin (26.12.2015 03:43:07)
- Подпись автора
[sup]19[/sup] ибо Закон ничего не довёл до совершенства (К евреям, Гл. 7)
Буду теперь знать... спасибо.