SpaceX - была основана в 2002 году прежним акционером PayPal и CEO Tesla Motors Илоном Маском. Главными целями, которые преследовал Маск были сократить расходы на полёты в космос и начать колонизацию Марса.
Спустя четырнадцать лет и пройдя сквозь череду неудач 9 апреля 2016 года произошло историческое событие в аэрокосмической отрасли не только США, но и всего мира. Компании SpaceX удалось удачно посадить первую ступень ракеты Falcon 9 на автоматическую плавучую баржу по среди Тихого океана. В век, когда технологии настолько быстро развиваются этот факт кажется посредственным, но данное событие является действительно важным и вот почему.
Основным моментом является то, что посадка ступени ракеты происходила в полностью автоматическом режиме. Хотя, наверное, сказанное все еще не впечатляет. Однако, здесь нужно представить, как сооружение высотой с 25-этажный дом падает с высоты 100 километров и при этом ему нужно попасть на квадрат, который площадью всего 20 квадратных метров и к тому же качается на волнах. Возникает закономерный вопрос - зачем возвращать ступени ракет? Ранее первые ступени ракет-носителей после отделения просто падали на землю. Точка падения всегда рассчитывалась заранее. Главной проблемой было то, что ступени были одноразовыми и после каждого старта ракета стоимостью в миллионы долларов грубо говоря разбивалась о землю. По словам самого Илона Маска, цитата: "это все равно, что выбрасывать самолет после каждого полета". Илон решил опробовать технологию, по которой ступени ракет SpaceX будут использовать технологию реактивной посадки и садиться будут вертикально.
Данная идея не новая, но SpaceX добились большего успеха, чем остальные подобные компании. Компания начала отрабатывать данную технологию на своем полигоне в штате Техас в 2012 году. Экспериментальным аппаратом, имитировавшим первую ступень ракеты Falcon 9, был аппарат под названием Grasshopper (кузнечик). Всего было выполнено восемь тестовых полетов. Данный аппарат имел всего один двигатель и примитивное посадочное устройство, он совершал взлет и вертикальную посадку. Ему на смену в 2014 году пришел аппарат под названием F9R-Dev1. Он уже оснащался тремя двигателями и четырьмя раскрывающимися посадочными опорами. Этот аппарат отрабатывал маневрирование и зависание, и подымался на высоту в тысячу метров. Однажды после сбоя в системе управления его пришлось взорвать по команде с земли. Далее посадки ракеты проходили штатно. Также, SpaceX дважды пытались посадить ракету на автоматическую баржу на воде, но обе попытки оказались неудачными.
Однако в SpaceX смогли из серии неудач извлечь необходимый опыт для дальнейшего совершенствования аппаратов. И вот основные пункты, из-за которых ракеты Илона Маска совершают мягкую и точную посадку. Первое - это система охлаждения двигателей. Она должна быть намного эффективнее, чем у ракет-носителей. Ведь во время посадки ступень испытывает дополнительные перегрузки, когда входит в плотные слои атмосферы. Инженерами SpaceX данная проблема была решена за счет расположения по бокам ступени две капсулы с содержанием в каждой по четыре двигателя с системой охлаждения. Работа двигателей осуществляется на жидком азоте. Также они помогают контролировать положение ракеты в пространстве, регулируя центр массы, и управляют ракетой, когда основные двигатели отключены. Второе - это применение двигателей, обладающих функцией повторного зажигания. После отделения от ракеты-носителя, ступени должны пройти три этапа торможения, на каждом из которых двигатель необходимо запускать заново. Это является основным критерием плавной посадки. Двигатели SpaceX могут быть повторно запущены как в условиях безвоздушного пространства, так и на малых высотах, обеспечивая мягкую посадку.
Третье - это применение предельно-точной навигационной системы, которая позволяет точно определить как положение ракеты в пространстве, так и положение самой посадочной площадки. Инерционная навигационная система INS вместе с системой GPS позволяют ступеням правильно определить свои координаты, а при малейшем отклонении от курса, автоматически отрегулировать траекторию посадки. Четвертое - это оснащение ступеней ракеты управляемой гидравликой и системами контроля вектора тяги. Если INS и GPS не дают сбиться с курса и контролируют траекторию, то эти системы непосредственно контролируют положение ракеты в пространстве за счет создания реактивной тяги. Особенно эффективно это в безвоздушном пространстве, где использовать крылья для корректировки не представляется возможным. Пятое - это применение специальных четырех посадочных ног, выполненных из сверхпрочного углеродного волокна и алюминия. Они выступают также в качестве амортизаторов при приземлении. Общая длина своеобразного "шасси" составляет 18 метров, а вес всей системы составляет около 2 тонн. И шестое - это применение, малозаметных на первый взгляд, системы титановых сеток. Четыре сетки, развертываемые в верхней части ступени, являются аэродинамическими управляющими поверхностями, которые позволяют более точно контролировать вход ракеты в атмосферу. И именно благодаря им ракета получила возможность попадать в двадцатиметровую посадочную зону с высоты 100 километров.
Совместное использование перечисленных систем, технологий и опыт, полученный после неудачных посадок, позволяют SpaceX сажать свои ракеты с такой необычайно точностью. Технология управляемой посадки первой ступени ракеты-носителя является одним из ключевых достижений ракетостроения, изменив коренным образом подход запуска пилотируемых аппаратов в космос. Также, снижение себестоимости запусков делает возможным увеличить количество полетов и положить начало новой эры освоения и колонизации космоса. Надеюсь мы доживем до этого дня, когда человек начнет колонизировать Марс! И надеюсь, все-таки, первым человеком, ступившим на Марс, будет из России!
