Отказ от ракет "Сатурн" в пользу "Спейс Шатлл" был роковой ошбкой космической программы США
Автор: Alexandr NekrasovВыводить грузы на околоземную орбиту с помощью шаттлов был гораздо дороже, чем на борту «Сатурна», это хуже подходило для создания и обслуживания орбитальных станций и вовсе не годилось для полетов к Луне. Вдобавок шаттлы оказались небезопасны, и из-за аварийности их программу закрыли.
административный директор программы «Аполлон» Сэмюэл Филлипс
Главный миф покорения Луны
Лунная гонка с СССР обошлась США так дорого, что продолжать полеты к Луне они просто не могли. Шесть полетов за 128 миллиардов долларов (здесь и далее — в ценах 2019 года), по 21 миллиарду долларов за полет, не могла себе позволить даже самая богатая экономика планеты. Пришлось переключиться на куда более дешевые полеты на низкую околоземную орбиту — программу шаттлов.
Увы, это простое и ясное объяснение абсолютно несовместимо с цифрами. Прежде всего, 90% расходов на программу «Аполлон» ушло на НИОКР, разработку и испытания всех образцов техники, нужных для решения задачи.
Пик расходов NASA пришелся на 1966 год (из-за НИОКР), а к началу полетов на Луну они резко снизились (на графике расходы в долларовых ценах 2010 года)
Однако эти 90% расходов были разовыми. После завершения создания ракет «Сатурн», пилотируемых кораблей «Аполлон», лунного посадочного модуля, луномобилей и всего остального, нужного для полетов к Луне, программа переходила из стадии разработок уникального на тот момент продукта в стадию его малосерийного производства. Это значит, что затраты на нее резко снижались. Документы NASA показывают, что весь полет к Луне, включая стоимость всего — от ракеты и корабля до скафандров и луномобилей — стоил не более 2,3 миллиарда долларов (с. 1274 по ссылке), а вовсе не 21 миллиард, как может показаться простым делением стоимости программы на число высадок на Луну.
Впрочем, 2,3 миллиарда — это тоже довольно дорого. Шаттлы на каждый полет добавляли всего 0,5 миллиарда долларов переменных издержек — ясно, почему американцы отказались от «Сатурнов» и «Аполлонов» в их пользу! Но на самом деле все не так просто.
«Сатурны» выводили в космос 140 тонн полезной нагрузки, а шаттлы — не более 27,5 тонны. Разница — в пять раз: килограмм полезной нагрузки шаттлы выводили на низкую орбиту за 18 180 долларов, а «Сатурн-5» — за 16 430 долларов, на 10% меньше. И это не считая того факта, что для полета на околоземную орбиту связке «Сатурн — Аполлон» не нужен был бы ни 15-тонный лунный посадочный модуль, ни луномобили, ни оборудование для лунных экспедиций. То есть при полетах туда же, куда могли долететь шаттлы, реальная цена вывода килограмма нагрузки у «Сатурнов» была бы много меньше.
Хорошо, скажем мы, лунная ракета выводит грузы на 10% дешевле, но зато она куда больше. Может быть, NASA нужно было выводить на орбиту много мелких грузов, а не один большой, и тогда отказ от крупной ракеты в пользу небольшого шаттла понятен? К сожалению, и это объяснение лишь выглядит логичным. У «лунной» ракеты был вариант без первой ступени, Saturn IB. Он выводил 21 тонну(так написано в статье) на низкую орбиту за 0,337 миллиарда долларов, на 11% дешевле шаттлов. Был у него и еще один приятный бонус: из пустой первой ступени «Сатурна» получалась большая орбитальная станция размером с «Мир» или половину МКС. Не говоря уже о том, что при желании такие первые ступени можно было стыковать.
Налицо парадокс. «Сатурны» могли летать и на Луну, и на околоземную орбиту по ценам ниже шаттлов, которые могли летать только на околоземную орбиту, но никуда больше. Из компонентов «Сатурнов» орбитальные станции получались намного дешевле и быстрее (за один полет!), чем при строительстве МКС. Так зачем же американцы отказались от более мощного, гибкого и дешевого средства в пользу во всех отношениях уступающего ему шаттла?
Чтобы понять причины того, почему «Сатурны» и вместе с ними полеты к Луне ушли в прошлое, нужно понимать, как работают большие организации.
объем работы в крупных бюрократических структурах растет вне зависимости от того, какова реальная отдача от такой структуры. Министерство колоний Великобритании в 1935—1960 годах увеличило свою численность и расходы в разы, при том что колонии у этой страны к 1960 году в основном закончились.
Закон Паркинсона
Сходная ситуация случилось в NASA. Американские президенты были против постоянных полетов на Луну, считая, что это слишком дорого. Они требовали от NASA решительного сокращения расходов, и та немедленно взяла под козырек, пообещав, что создание шаттлов — крылатых гибридов кораблей и носителей многоразового, в отличие от ракет, использования — резко сократит стоимость вывода грузов на орбиту. Планировщики организации заявляли, что смогут выводить килограмм груза всего по $ 1599 за килограмм. Это в десять раз меньше, чем было у «Сатурнов» (кого -то мне это смутно напоминает), и неудивительно, что в конечном счете президент Никсон выбрал именно шаттлы.
Увы, стремление пойти навстречу начальству не всегда кончается хорошо. «Отец шаттла», американский инженер, а потом и администратор Джордж Мюллер рассчитывал, что шаттлы будут полностью многоразовыми и смогут летать очень часто — до 24 раз в год.
Однако Мюллер, привыкший к большим зарплатам частных компаний, покинул NASA в 1969 году. А люди, которые воплощали его концепцию, быстро обнаружили, что первая многоразовая ступень для возвращения на Землю должна быть весьма большой и с ней шаттлы по размерам приближались к «Сатурнам».
Средств на создание такой сложной системы в бюджете NASA на НИОКР не нашлось, поэтому вместо первой ступени приделали два одноразовых твердотопливных ускорителя. Сразу после этого стоимость подпрыгнула.
(Сам по себе твердотопливный ускоритель идеален для начального разгона - для максимального использования реактивного импульса разница между скоростью истечения и скоростью ракеты должна быть минимальной. Стоимость подпрыгнула потому что ввели нового подрядчика, вложились в новый НИОКР и решили всё делать многоразовым)
Взрыв Челенджера был не первым случаем неисправности твердотопливного ускорителя на "Спейс Шаттле". Рано или поздно многоразовость и неуправляемость ускорителя аукнулась бы. Этим семерым не повезло
еще и потому, что их спасение не предусматривалось в бюджете.
Там где предусматривалось, подобная авария (блок первой ступени проламывает бак второй ступени и миссия заканчивается)
экипаж отряхнулся и через несколько месяцев снова летит в космос.
И вот этим семерым не повезло так же.
Плитки теплозащиты постоянно отваливались в предыдущих миссиях. Теплоизоляция бака отваливалась и била по кромкам крыльев предыдущих (и последующих) шатллов.
"Колумбия" переполнила чашу терпения причастных к прграмме "Space Shuttle"
За 30 лет по ней совершили 135 полетов (4,5 в год против 24 планировавшихся) при общей стоимости программы в 233 миллиарда долларов. Она получились почти вдвое дороже лунной программы, при этом никаких действительно новых результатов пилотируемой космонавтике не принесли. Значительная часть полетов сводилась к выводу в космос спутников — задаче, которую другие носители выполняют без участия людей.
Печально то, что NASA не демонстрирует никаких признаков исправления ситуации. Новые американские ракеты и корабли (если в их проектирование вовлечено Управление) проектируются так же, как шаттлы, но не так, как «Сатурны».
В итоге расходы на новую ракету NASA (SLS) и пилотируемый корабль для нее (Orion) уже давно вышли за планируемый бюджет. На них за 2004—2019 годы потрачено 30 миллиардов долларов. И это несмотря на то, что двигатели SLS — это RS-25 от шаттлов, да и боковые ускорители оттуда же (и центральный бак Space Shuttle - это вторая ступень SLS ), то есть их разработка уже давно оплачена.
А теперь оказывается, что на SLS ставят многоразовые RS-25 от шаттлов, что бы сжечь их в одноразовом варианте. Что будет когда кончатся RS-25 непонятно.
То есть в принципе SLS - это аналог ракеты "Энергия" без возможности запускать возвращаемую крылатую ступень. Просто разработав боковую невозвращаемую ступень вместо челнока можно было не прекращая производство продолжить полеты по уже развернутой программе не прерывая циклы производства. И такой проект был.
Но
- системы автоматической стыковки не осваиваются. Надо просить русских.
- системы возврата и спасения многоразовых двигателей RS-25 не разрабатываются. А денег на новые одноразовые не предусмотрено.
Итог - "Space Shuttle" закрыт. Его ухудшенный аналог - SLS все равно пришлось ковырять.
Аналитики из западной аэрокосмической индустрии отмечают: «SLS и Orion выполняют свою работу — предоставление работы центрам NASA и их подрядчикам. А также дают США чувство национальной гордости за то, что перед ними стоят столь масштабные цели. Они [SLS и Orion] не должны быть быстрыми, недорогими или устойчивыми. Они — символические величественные действия величественной нации».
На сегодня очевидно, что ранее 2021 года SLS никуда не полетит. Также известно, что без новой верхней ступени SLS не сможет доставить никакой посадочный модуль на Луну, а такая ступень не появится ранее конца 2020-х годов.
И эти люди запрещают нам ковырять в носу критикуют нас за "Ангару".