Исторический запуск Demo-2: сегодня SpaceX выведет людей на орбиту27.05.2020 20:32

В прошлую пятницу, 22 мая, ракета Falcon 9 с пилотируемым кораблём Crew Dragon прошли проверку Flight Readiness Review — стандартную операцию для пусков ещё с эпохи шаттлов. Изначально предполагалось, что FRR закончится ещё в четверг, но анализ продлился 2 суток. Сотрудники SpaceX, НАСА и ответственные за эксплуатацию МКС оценили безопасность космического корабля и ракеты-носителя. Администратор НАСА заявил, что разрешает запуск SpaceX. В тот же день SpaceX успешно провела огневые испытания ракеты.

В выходные SpaceX провела генеральную репетицию старта. Экипаж корабля вышел на него в лётных скафандрах, персонал отработал основные процедуры — лишь ракету не заправили. В этот понедельник, 25 мая, ракета прошла процедуру Launch Readiness Review. В её ходе НАСА оценила вероятность потери экипажа в 1 из 276.

Череда строго распланированных проверок и пресс-конференций скрывает за рутиной уникальность этого запуска. Сегодня, 27 мая, в 16:33 местного времени (в 23:33 по Москве) SpaceX планирует запустить людей на орбиту. Впервые c 2011 года американский астронавт отправится на орбиту Земли с американской территории на американской ракете. Впервые в мире частная космическая компания запустит человека в космос. Впервые при запуске человека первая ступень ракеты будет сохранена для повторного использования.

Фотография слева: Илон Маск

1 февраля 2003 года космический челнок «Колумбия» разрушился на завершающей стадии 16-суточного полёта. При запуске шаттла обломок изоляции внешнего топливного бака челнока отделился и повредил углепластиковую панель левого крыла «Колумбии». При входе в плотные слои атмосферы горячие газы проникли внутрь крыла и разрушили структуру левого крыла. Шаттл потерял стабильность и развалился. Все члены экипажа погибли.

До этого потеря шаттла уносила жизни людей: за 17 лет до этого, в 1986 году, «Челленджер» взорвался через 73 секунды после запуска. Даже без опасности стареющие челноки были дороги в эксплуатации, и авария любого из них ставила на прикол весь флот. При этом США нужно было продолжать выполнять обязательства по программе Международной космической станции, которая тогда не только активно строилась за счёт закидываемых шаттлами модулей, но и требовала регулярной смены экипажа.

Авария «Колумбии» создала повод для смены приоритетов в космонавтике США. В начале 2000-х НАСА вынашивало планы дешёвого орбитального самолёта специально для МКС Orbital Space Plane. Вместо этого был предложен проект одноразового корабля Crew Exploration Vehicle. Для программы «Созвездие» корпорация «Локхид Мартин» предложила строительство космического корабля «Орион», который доставлял бы на Луну по 4 американца за полёт. Для снабжения МКС этот корабль в шестиместной конфигурации запускали бы на «Арес-I» — небольшой ракете в сравнении с проектом лунной «Арес-V».

Попытки последних 15 лет собрать из запчастей шаттла новую космонавтику

Единственный запуск «Ареса-I» состоялся в 2009 году. Вскоре администрация Обамы утвердила у конгресса США решение о заморозке финансирования программы «Созвездие». Вместо программы республиканца-предшественника президент-демократ предложил план полёта на Марс. «Орион» стал кораблём для исследований глубокого космоса за пределами земной орбиты, а не инструментом строительства лунной колонии. «Арес-V» просто исчез в пользу сверхтяжёлой ракеты SLS.

Для снабжения МКС достаточно раздать контракты напрямую корпорациям, не планировать всё внутри НАСА, решили в 2011 году. И действительно: по программе Commercial Resupply Services частные компании создали беспилотные корабли Cygnus и Dragon, которые успешно доставляют грузы на МКС.

Программа Commercial Crew Program — это уже не грузоперевозки, а доставка человека. Космическое агентство США начало финансировать разработку кораблей у нескольких конкурирующих компаний.

Сотрудники НАСА и армии США работают с приземлившимся тестовым экземпляром «Старлайнера», НАСА.

Главных претендентов на звание покорителя частного космоса два. Компания SpaceX преобразовала «грузовик» Dragon в пилотируемый Crew Dragon (он же Dragon 2). Корпорация «Боинг» представила «Старлайнер».

Запуск человека на орбиту, равно как и создание надёжного грузового корабля — непростая задача даже для гиганта аэрокосмической отрасли со столетней историей. К примеру, первый тестовый полёт «Старлайнера» в прошлом декабре закончился неудачно: корабль «Боинга» без человека на борту не вышел на расчётную орбиту. Позднее выяснилось, что программное обеспечение не было протестировано должным образом. Инженеры не успели протестировать софт до конца, признался вице-президент «Боинга» — виновата ли в этом культура менеджмента компании?

Для преобразования Dragon в пилотируемый корабль недостаточно просто закинуть в него пару кислородных баллонов. Ещё на этапе проектирования в корабль закладываются другие требования. К примеру, от беспилотных кораблей требуют запас прочности 1,25, от пилотируемых — 1,4. На время длительности полёта корпус пилотируемого корабля с вероятностью 0,99995 должен выдержать столкновения с космическим мусором.

К кораблям для людей НАСА предъявляет обширные требования по обеспечению среды, пригодной для жизни. Корабль должен как защищать экипаж от внешних опасностей (космической радиации, перепада температур), так и не создавать новых внутри (в нём не может быть острых поверхностей). Системы управления должны быть созданы таким образом, чтобы мелкая человеческая ошибка не приводила к фатальным последствиям.

Сын Дугласа Хёрли ещё не приземлился во Флориде, но уже видит ракету, на которой отец полетит в космос. 24 мая 2020 года.

Для каждой из систем корабля НАСА требует, чтобы один отказ допускал возможность дальнейшего полёта, а два отказа означали безопасность прерывания полёта. Необходима возможность изолировать отказавшие подсистемы и переключиться на резерв. При этом команда на Земле должна сохранять возможность следить и управлять критическими системами корабля.

Списки требований чаще всего известны лишь специалистам. Обыватель отличает беспилотный грузовой корабль от пилотируемого по наличию системы спасения экипажа.

20 апреля 2019 года наземные испытания системы аварийного спасения Crew Dragon привели к взрыву корабля. Это лишь незначительно сдвинуло сроки. В январе 2020 года тест успешно повторили уже в реальном полёте без разрушения капсулы.

Само название первого пилотируемого запуска Demo-2 намекает, что это второй демонстрационный полёт. 2 марта 2019 года SpaceX в рамках Demo-1 компания SpaceX запустила на МКС корабль Crew Dragon, но без экипажа. Корабль успешно состыковался с МКС и вернулся на Землю 8 марта.

Компания SpaceX обещала до 7 человек на борту Crew Dragon, но НАСА будет использовать всего 4 кресла. В первом запуске полетят 2 астронавта.

В пуске Demo-2 участвуют командир Даглас Хёрли и пилот Роберт Бенкен. Для обоих этот полёт третий, в открытый космос выходил только Бенкен — 6 раз. Оба астронавта до этого два раза слетали к МКС на шаттлах и активно участвовали в строительстве станции. НАСА опубликовало фотографии своих астронавтов в лётных скафандрах.

Слева направо: Хёрли и Бенкен.

53-летний полковник морской пехоты Даглас Хёрли был принят в отряд астронавтов в 2000 году. В июле 2009 года он совершил первый космический полёт на шаттле «Индевор», второй полёт его карьеры — тот самый STS-135 «Атлантиса», закрывший программу «Спейс шаттл». На Земле Хёрли тестировал самолёты F-22, летал как на F-15, так и F-16. Хёрли знаком с подготовкой космонавтов в Звёздном городке в России: как сотрудник НАСА он работал в Центре подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина.

49-летний «командир объединённой деятельности» миссии Demo-2 Бенкен имеет звание полковника ВВС США и степень доктора в области машиностроения. В запусках шаттла «Индевор» STS-123 и STS-130 Боб Бенкен участвовал в качестве специалиста полёта и много работал в открытом космосе.

На первой ступени ракеты Falcon 9 нанесён логотип-«червяк» НАСА 1975 года, от которого агентство отказалось в 1992 году в пользу круглой «фрикадельки». Логотип выполнен в лучших традициях футуризма 70-х.

Дублирующий экипаж — это Майкл Хопкинс и Виктор Гловер. Лишь один из них летал в космос до этого — это был Хопкинс на российском «Союзе ТМА-10М».

Последнюю неделю основной экипаж провёл в карантине. Эта мера продиктована не распространением коронавируса, это стандартная практика при отправке людей на МКС. НАСА лишь дополнительно ограничило персонал, который подходит к Хёрли и Бенкену на расстояние чиха, а посетителям стартовых площадок и даже випам измеряют температуру.

Отмена запуска возможна по причине плохой погоды. Неудовлетворительные условия означают, что запуск будет отложен на резервные дни. Сильный ветер нарушает работу системы аварийного спасения, удар молнии отключает электронику, а такая мелочь, как запуск в слишком холодную погоду, уносит жизни. Для каждого отслеживаемого параметра атмосферы есть свои причины.

Для первого за 9 лет пилотируемого запуска и для первой попытки частного космического извоза за погодой будут следить особенно строго. Прогноз 45-й эскадрильи разведки погоды от 25 мая выдал всего 40 % вероятности благоприятных для запуска метеоусловий.

26 мая прогноз улучшился: 60 % вероятности удачных условий. Опасения вызывают осадки, кучевые и кучево-дождевые облака.

Параметры орбиты МКС диктуют ограниченное окно запуска корабля к станции. Если запуск не состоится сегодня, 27 мая, то дополнительные окна доступны в субботу, 30 мая, в 22:22 по Москве и в воскресенье, 31 мая, в 22:00 по Москве. Для субботы синоптики вероятность благоприятной погоды оценили в 70 %.

Подъём экипажа сегодня не самый ранний — в 9 утра. В 12:15 по местному времени, примерно за 4 часа 15 минут до запуска, пройдёт инструктаж экипажа по метеоусловиям и начнутся все основные медиатрансляции. За 2 часа 55 минут экипаж прибывает на стартовую площадку LC-39A. Через час два астронавта закроют люки корабля изнутри, находясь уже на самой верхушке ракеты, на которой сегодня улетят в космос.

Стартовая площадка LC-39A может похвастать богатой историей. Отсюда человека запускали на Луну («Аполлон-11»). Отсюда шаттл впервые отправился в космос (STS-1). Сегодня частная компания SpaceX арендует стартовый комплекс.

Решение по заправке ракеты будет принято за 45 минут до старта. За 37 минут до пуска будет активирована готовность системы аварийного спасения экипажа. Через 2 минуты, за 35 минут до пуска, начнётся подача керосина в обе ступени и жидкого кислорода в первую. За 16 минут до пуска начнётся заправка второй ступени жидким кислородом.

Остальные операции Falcon 9 не отличаются от запуска без людей на борту: это перевод на внутреннее электропитание, предварительное охлаждение двигателей и финальные проверки для запуска за минуты до отрыва от стартового стола.

В 23:33 по московскому времени (в 16:33 местного) от стартовой площадки Launch Pad 39A оторвётся ракета Falcon 9 с полезной нагрузкой — кораблём Crew Dragon.

Сам процесс полёта невооружённым взглядом будет сложно отличить от двух десятков запусков грузовых кораблей Dragon до этого. Ракета полетит к северо-востоку от Космического центра Кеннеди.

На 58 секунде ракета испытает максимальные нагрузки на конструкцию, и ведущие видеотрансляций подчеркнут, что Falcon 9 прошёл так называемый Max Q. Девять двигателей первой ступени отключатся через 2 минуты 33 секунды после запуска. Ещё через три секунды она отделится от ракеты и заживёт своей жизнью: направится для посадки на плавучую платформу Of Course I Still Love You. Если посадка будет удачной, первая ступень может быть использована повторно.

Вторая ступень отключится через 8 минут 47 секунд после начала полёта. Через 12 минут после старта корабль отделится от второй ступени. Экипаж и проверит работу основных систем. Затем корабль приступит к манёврам для фазирования орбиты и сближения с МКС. Точные сроки завершения орбитальных манёвров НАСА не назвало, но вероятно, что они займут до 2 суток.

Корабль Crew Dragon способен стыковаться с МКС в автоматическом режиме, но при необходимости астронавты — на борту корабля и на МКС — выполнят стыковку вручную.

После стыковки последуют бурные объятья с экипажем экспедиции 63. Сейчас на станции находятся 2 американских астронавта и 4 космонавта-россиянина: командир Кристофер Кэссиди, бортинженеры Анатолий Иванишин, Иван Вагнер, Сергей Рыжиков, Сергей Кудь-Сверчков и Стивен Боуэн.

НАСА не называет точно, сколько Crew Dragon пробудет в пристыкованном к МКС виде. Crew Dragon рассчитан на нахождение до 110 суток на орбите. Нахождение в космосе можно продлить до 210 суток, но в этом случае солнечные панели начнут деградировать. На пресс-конференции 1 мая зам по программе коммерческих пилотируемых запусков Стив Ститч сделал туманное заявление, что корабль пробудет от 30 до 119 суток на орбите.

Корабль Go Navigator компании SpaceX, который будет спасать экипаж из океана

После отстыковки корабль отдалится от станции как минимум на 200 метров, поменяет параметры орбиты и отстрелит служебный модуль — так называемый «багажник». Собственно корабль включит двигатели, чтобы сойти с орбиты, войдёт в атмосферу, раскроет четыре парашюта третьей модификации и приводнится у Атлантического побережья штата Флорида. Далее экипаж морского корабля эвакуирует экипаж космического и доставит на мыс Канаверал.

Номинальное функционирование корабля и ракеты-носителя означает сертификацию Crew Dragon для доставки экипажа на МКС уже в этом году. В первом реальном полёте USCV-1 или Crew-1 на МКС доставят сразу 4 астронавтов.

Государственное финансирование компании, которая помогла отказаться от кресел в российском «Союзе», будет щедрым. Но и без этого SpaceX не бедствует: в недавнем раунде инвестиций компания собрала 346 миллионов долларов при цели в 250 миллионов. С оценкой капитализации в 36 миллиардов долларов SpaceX — одна из самых дорогих компаний, которые не торгуются публично.

Космическое агентство США вынуждено жёстко выбивать деньги из бюджета обширным медиаприсутствием. У НАСА есть собственный телеканал, который транслируется в Интернете. SpaceX тоже не чурается публичности, и освещает каждый запуск с участием ведущих и толпы массовки.

Основные видеотрансляции пройдут с комментариями на английском языке.

Трансляции уже идут. Ракету запустят в 23:33 по Москве.

Трансляция Demo-2 на канале SpaceX на YouTube

NASA TV на YouTube
Страница с ссылками на методы стриминга и приложения NASA TV на сайте NASA

© Habrahabr.ru