fonzeppelin | О New Glenn несколько подробнее)

Предыдущий мой пост о втором полете ракеты «New Glenn» был вынужденно коротким — время было позднее, и хоть я и задержался со сном, чтобы посмотреть запуск, спать все равно хотелось очень. Теперь же, когда выходной, хочу поговорить о нем более подробно:

Replay: New Glenn Mission NG-2 Webcast

New Glenn completed its second mission, successfully deploying NASA’s Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (ESCAPADE) twin-spacecraft into o...

www.youtube.com

Ракета «New Glenn» представляет собой результат почти двадцати пяти лет (!) усилий Джефа Безоса (и основанной им компании «Blue Origin») в области многоразовой космонавтики. Именно инженеры «Blue Origin» первые попытались реализовать концепцию вертикальной реактивной посадки первой ступени «на огне» ее собственных двигателей.

В отличие от «SpaceX» Илона Маска — которые сначала создали ракету-носитель «Фалькон», а затем начали «учить» ее приземляться — инженеры «Blue Origin» с самого начала разрабатывали свою ракету как многоразовую, способную к реактивной посадке. Первый «прыжковый» прототип, известный как «Blue Origin Goddard», они представили в 2006 году. Затем, их усилия сосредоточились на многоразовой суборбитальной ракете «New Shepard», предназначенной для баллистических запусков туристических капсул и научного оборудования:

И только после успешных испытаний и не менее успешного периода эксплуатации суборбитальной ракеты «New Shepard», инженеры «Blue Origin» решили, что готовы приступить к созданию многоразовой космической ракеты.

На это опять-таки ушли годы, но в итоге в январе 2025 года состоялся первый полет «New Glenn» (с макетом полезной нагрузки), а в ноябре 2025 — уже «официальный», с реальным выводом полезной нагрузки на орбиту.

В чем же «соль» новой ракеты по сравнению с ее основным конкурентом — освоенным и надежным «Falcon 9»?

New Glenn (слева), Falcon 9 Block 5 (справа)

* Во-первых, «New Glenn» значительно больше и массивнее «Falcon 9». Ракета Безоса почти на треть выше, вдвое больше диаметром и в три с лишним раза тяжелее ракеты Маска. И вообще, более близким его аналогом является тяжелая/сверхтяжелая ракета Маска «Falcon Heavy», использующая на первой ступени «пакетную» компоновку из трех модифицированных первых ступеней «Falcon 9». Но «Falcon Heavy», хотя и ближе по габаритам и массе, также существенно более громоздкая и технически сложная — в связи с необходимостью обеспечивать посадку не одной первой ступени, а трех разом;

* Во-вторых, «New Glenn» значительно энергетически эффективнее. Его первая ступень использует топливную пару метан/кислород, которая горит куда чище, чем используемый «Falcon 9» керосин/кислород, и практически не оставляет сажи на компонентах двигателя (что очень важно в плане многоразовости, значительно облегчая межполетное обслуживание двигателей). Вторая же ступень «New Glenn» использует высокоэффективную топливную пару водород/кислород, со значительно более высоким удельным импульсом.

Благодаря такой комбинации, «New Glenn» при сохранении первой ступени может вывести до 45 тонн на низкую околоземную и до 13,5 тонн на геопереходную орбиту — что значительно выше, чем у «Falcon 9» (18,5 и 5,5 соответственно). Для сравнения, «Falcon Heavy» в полностью возвращаемом варианте может вывести до 30 тонн на низкую околоземную орбиту и до 8 тонн на геопереходную; увеличение этих показателей требует расходования части или всей первой ступени «Falcon Heavy»;

* В-третьих, несмотря на внешнее сходство способов реактивной посадки, их конкретное исполнение у «Falcon 9» и «New Glenn» сильно различается:

— «Falcon 9» использует методику «управляемого падения»; ракета падает на посадочную платформу по баллистической траектории, тормозясь двигателями с таким расчетом, чтобы полностью погасить скорость точно в момент касания. Ракета не может зависнуть в воздухе — для этого ее двигатели слишком мощные, без инерции падения они просто подбросят ее вверх (в момент посадки баки ступени почти пусты, и она очень легкая).

— «New Glenn» же планирует в сторону посадочной платформы, используя свои короткие крылышки для создания подъемной силы и стабилизаторы для управления полетом. Вблизи цели, ракета переходит в вертикальное положение, гасит скорость до нуля и повисает на реактивной струе — после чего медленно опускается на посадочную платформу. Это связано с тем, что двигатели «New Glenn» допускают значительно более точную регулировку мощности, и ракета может на них зависнуть и затем плавно опуститься в заданную точку.

Эта разница между двумя подходами может показаться тривиальной, но на деле она весьма важна. «New Glenn» обладает значительно большей «степенью свободы» при посадке, чем «Falcon 9», ракета значительно лучше контролирует свое движение и приземляется более плавно и точно. Во время недавнего полета, «New Glenn» изначально промахнулся мимо платформы на несколько десятков метров — но затем, зависнув в воздухе, плавно придвинулся к платформе и аккуратно опустился точно в центр посадочной площадки, с отклонением менее метра. Если бы на его месте был «Falcon 9», такой промах привел бы к неминуемой потере ступени;

* В отличие от массивных навесных посадочных опор «Falcon 9», ракета «New Glenn» использует шесть компактных выдвижных «лапок», интегрированных в «юбку», прикрывающую сопла ракеты. Хотя размах лапок у «New Glenn» меньше, их общая площадь больше, чем у «Falcon 9», обеспечивая ракете достаточную опорную поверхность. Но это не самая интересная деталь:

Сразу же после отключения двигателей, лапки «New Glenn» осуществляют фиксацию ракеты на посадочной площадке посредством сварки взрывом. В конструкцию лапок встроены взрывные заряды, которые попросту вбивают опорные пластины в металл поверхности, сваривая их вместе за счет пластической деформации. Приземлившаяся «New Glenn», таким образом, жестко прикрепляется к посадочной площадке и фиксируется на ней — никакие дополнительные методы закрепления ракеты (подобные роботу «Octagrabber», используемому «SpaceX» для фиксации приземлившегося «Falcon 9») для «New Glenn» не требуются.

Нагрузкой ракеты в первом регулярном полете стали два космических аппарата серии ESCAPADE (англ. Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers — Исследователи Ускорения и Динамики Потерь Плазмы), предназначенные для исследования атмосферы Марса:

Названные «Blue» и «Gold», аппараты-близнецы должны исследовать атмосферу и магнитосферу Марса, ее динамику и взаимодействие с солнечным ветром. Современная ареология считает, что именно потеря летучих веществ — в первую очередь, водорода — из-за вымывания солнечным ветром в условиях недостаточно мощного магнитного поля стала одной из ключевых причин превращения Марса из влажной, пригодной для жизни планеты в мертвую пустыню. Именно для изучения этого вопроса, НАСА и запускает два зонда, оснащенных чувствительными магнетометрами, ионометрами, электростатическими детекторами и специальными УФ-камерами для получения качественных снимков полярных сияний и иных плазменных явлений в атмосфере Марса.

В качестве попутной нагрузки, вторая ступень ракеты несла экспериментальное оборудование от коммуникационной компании «Viasat», для тестирования на орбите.

В планах компании — предоставление пусковых услуг в режиме «запусков по расписанию». Т.е. ракеты «New Glenn» будут готовиться к полету и стартовать регулярно, по расписанию (до восьми пусков в год) а клиенты будут выкупать место на ракете к конкретному запланированному запуску. Такая схема кардинально отличается от общепринятой идеи «запусков по заказу» (т.е. когда запуск осуществляется под конкретного клиента), но Джеф Безос убежден в ее экономической жизнеспособности. Следующий запуск ожидается в январе 2026 года — и компания планирует повторно использовать в нем приземлившуюся ступень под номером GS1-SN002
"Never Tell Me The Odds".

GS1-SN002"Never Tell Me The Odds" возвращается в атмосферу. Очень хорошо виден фронт ударной волны, формируемый планирующей на сверхзвуковой скорости ступенью.

Итак, каково же значение успеха Джефа Безоса и «Blue Origin» для мировой космонавтики?

* Первое и очевидное — это прямой вызов де-факто монополии Илона Маска и «SpaceX» на рынке пусковых услуг. Причем вызов технологический; Джеф Безос предлагает ракету, которая лучше «Falcon Heavy» и вполне себе конкурентоспособна по сравнению с «Falcon 9». Т.е. речь идет о создании активной конкуренции на рынке запусков за счет технологического преимущества над имеющимися решениями. Что, в свою очередь, во-первых вынудит «SpaceX» активнее работать над собственным перспективным проектом («Starship-Superheavy»), а во-вторых стимулирует дальнейшее снижение цен в отрасли;

* Второе — это возможность полной реализации проекта низкоорбитальной спутниковой группировки «Амазон Лео» (ранее известной как «Проект Койпер»), прорабатываемой мегакорпорацией «Amazon» и лично Джефом Безосом как альтернатива «Старлинк» Илона Маска. В рамках проекта предполагается запустить созвездие из 3236 спутников, способных обеспечить высокоскоростную цифровую связь в любой точке планеты:

В отличие от «Старлинк», созвездие «Амазон Лео» изначально ориентируется на «интернет вещей» и связь через ультракомпактные и максимально дешевые терминалы (весом около 0,45 кг и стоимостью менее $400). Такие характеристики позволят вмонтировать терминалы в дома, автомобили, использовать их как переносные системы связи на местности и как средства удаленного контроля беспилотных систем.

Гражданские перспективы такой системы вполне очевидны; мобильная связь и беспроводной интернет без привязки к Wi-Fi и 4-5G сетям становятся реальностью. Военные перспективы завораживают не менее — просто представьте себе легкий FPV-дрон, оснащенный собственным терминалом спутниковой связи (т.е. практически нечувствительный к радиоэлектронному противодействию), оператор которого может спокойно находиться на другой стороне планеты.

Дроны с управлением по кабелю к 2029 году могут превратиться в отживший анахронизм.

При этом расписание развертывания «проект Лео» довольно жесткое; «Амазон» должна запустить половину всей группировки к середине 2026 года и полностью завершить ее развертывание к 2029 году (впрочем, коммерческая эксплуатация должна начаться с вывода 578 сателлитов). Чтобы не слишком выбиться из графика, «Амазон» вложила 10 миллиардов долларов (!) в заказ 92 (!!!) космических запусков у «United Launch Alliance», «SpaceX» (своего прямого конкурента на рынке связи, yep!) и «Blue Origin». И успешный запуск «New Glenn», равно как и успешная демонстрация возврата ступени, существенно повышает шансы «проект Лео» не выбиться из графика. Начиная с апреля 2023 года, было уже осуществлено семь из запланированных запусков — четыре ракетами «Atlas V» от ULA, три ракетами «Falcon 9» от «SpaceX». А впереди — 38 заказанных запусков на ракетах «Vulcan Centaur» (ULA), 18 запусков на ракетах «Ariane 6» (ESA) и 12 запусков на «New Glenn»;

* Наконец, третье — это окончательная демонстрация, что возвращение первых ступеней и многоразовость ракет не являются неким «случайным успехом» Илона Маска. Это — логичный следующий шаг между одноразовой ракетой и полностью многоразовыми носителями. Экономически и технологически, многоразовость первых ступеней полностью обоснована, и становится мэйнстримом для отрасли:

P.S. Что же, теперь в мире есть четыре действующие частично-многоразовые ракеты — «New Glenn» от «Blue Origin», «Falcon-9» и «Falcon Heavy» от «SpaceX», и «Electron» от «Rocket Lab» (последняя, впрочем, использовала ранее летавшие ступени только в экспериментальном режиме — компания предпочла сделать ставку на разработку новой многоразовой ракеты «Neutron»). Первые две американские, вторая — американо-новозеландская. Теперь «мяч» на китайской стороне. Первый полет частично-многоразовой ракеты «Zhuque-3» от частной компании «LandSpace» планируется на конец 2026 года.