Publications du canal Научпопик

Я не очень люблю тянуть в канал свои новости, но по причинам взрыва второй ступени Старшипа читатели спрашивают, а рерайтить самого себя у меня выходит не очень, поэтому вот:

https://naked-science.ru/article/cosmonautics/povtornyj-vzryv-starship

П.С.: видео падения обломков Старшипа, конечно, красивое. Но, похоже, что весной 2024 года я был прав, когда ставил под сомнение возможность быстрой доводки всей системы и относил ее серьезно в 2025-й год — если повезет.

Пятьдесят девять лет тому назад СССР впервые мягко посадил аппарат землян на Луне.

Зимой 2024 года частная американская компания посадила туда свой аппарат тоже достаточно мягко. Но на бок. Отчего штатной работы не получилось.

На дворе 2025 год, весна. Та же компания снова сажает на Луну свой аппарат, но...

https://naked-science.ru/article/cosmonautics/afina-poprobovala-dostavi

П.С.: вспомнился недавний вопрос читателя — не объясняются ли успехи SpaceX не талантами Маска, а тем, что частные компании в принципе лучше государственных в космосе?

Я ответил: если сравнить запуски от частников минус SpaceX с запусками Роскосмоса (по выводу грузов или людей), то частники все еще выглядят довольно бледно.

Новая история — она, на первый взгляд, не очень-то плохо характеризует частников. Роскосмос "Луну-25" просто разбил. А тут хоть на бок, но прилунили.

И все же, напомню: на одной ракете с "Афиной" выводили и Lunar Trailblazer, и другие частные аппараты. Два из них уже приказали долго жить, третий лег на бок.

То есть в целом архиуспешной в космосе пока продолжает оставаться только одна частная космическая компания. Что характерно — как раз та, чьи технические решения больше всех не нравятся NASA.

Читатели спрашивают — как быть вот с этим комментарием от российских экспертов по космосу:

"Слова Трампа о том, что США водрузят американский флаг на Марсе "и далеко за его пределами" – политическое заявление, сделать это в ближайшие годы невозможно, заявил РИА Новости эксперт в области космонавтики Андрей Ионин.

По его словам, отправить человека на Марс гораздо сложнее, чем на Луну. И связано это не только с большим расстоянием – нужно решить проблему влияния длительного космического полета на здоровье человека.

При этом, как отмечает эксперт, Маск пока не занимается поиском соответствующих решений".

Чтобы оценить компетентность эксперта Ионина в 2025 году. предлагаю одну его цитату из 2015 года:

"По словам кандидата технических наук, члена-корреспондента Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского, эксперта Роскосмоса Андрея Ионина, вертикальное приземление в качестве способа сохранения ракеты экономически нецелесообразно."

Важно отметить: тогда вне SpaceX так думали практически все специалисты по космосу. Что в Роскосмосе, что в НАСА, что в Европейском космическом агентстве. Все сотрудники этих госконтор, что озвучили свои оценки (что в печати, что кулуарно), говорили: идея посадки ракет на хвост экономически провальная.

И аргументы у них были ровно как у Ионина: мол, посадочные ноги уменьшают полезную нагрузку, что делает ракету с возвращаемой ступенью экономически неконкурентноспособной.

Ни один из работников космической отрасли вне SpaceX не встал, и не сказал: это экономически выгодно, и за счет этого Маск займет по сути монопольное положение на рынке космических запусков.

Почему я говорю "из работников космической отрасли"? Потому что я — не работник космической отрасли. Поэтому в том же 2015 году писал совсем иное:

"В случае успеха концепции многоразовости, адептом которой является Маск, мировую космическую индустрию ожидают перемены. Трудно даже сказать, чьи потери в миллиардах долларов будут больше — Роскосмоса или заокеанских коллег Маска.

Как мы уже упоминали, НАСА не верит в удачу SpaceX, игнорируя тот факт, что при проектировании своих ракет и двигателей Маск пока не сделал тех ошибок, которые НАСА совершило с шаттлами. Поэтому-то агентство и развивает собственную ракетную программу SLS (Space Launch System). Ее стоимость официально оценивается в 18 миллиардов долларов, а неофициально — в 41 миллиард. Иными словами, государственное учреждение ставит на провал многоразовых решений SpaceX десятки миллиардов долларов.

Ну, а что же Россия? Как бы ни были высоки риски западных конкурентов Маска, наша страна рискует больше. В 2014 году она запустила 32 ракеты-носителя — больше, чем США и ЕС вместе взятые. Россия — текущий мировой лидер по запускам, а чем больше высота, тем больнее с нее падать."

Редактором этого текста был один из читателей канала — Саша Баулин. Саша хороший редактор, взвешенный. (За что я ему очень благодарен: другой не пропустил бы такие выводы, побоявшись за репутацию своего отдела в издании; такое, к сожалению, в других редакциях пробовали сделать). Поэтому он попросил меня переписать этот кусок максимально мягко. Исходно, конечно, там все было пожестче.

Почему космоотрасль десять лет назад говорила, что Маск ошибается, сажая ракеты на хвост — а я написал обратное? Это не потому, что я умный (знающие меня люди не дадут соврать).

Это потому, что был в курсе: первыми идею посадки стартовых ступеней на хвост для снижения стоимости полетов в космос предложили в КБ Королева в первой половине 1970-х годов. Знал и аргументацию королёвцев. И если бы не Глушко, разгромивший их КБ, чтобы запустить свою технически тупиковую "Энергию", эта идея могла воплотиться именно у нас. На треть века раньше, чем в США.

Конечно, я спрашивал сотрудников Роскосмоса в 2015-м: а вы когда Маска критикуете, в курсе, что за аргументы в пользу "идеи Маска" приводили ваши же отцы-основатели?

Ответы не очень впечатляли. Они не знали даже о самом факте наличия таких идей в СССР.

Знания о прошлом не означают всеведения о будущем: многознание ведь уму не научает.

Начало. Продолжение здесь.

Продолжение. Начало здесь.

Например: из истории я знал, что боевые ракеты в наших ракетных шахтах подвешены. Казалось бы, так можно сделать не только со взлетающими, но и с садящимися ракетами. Что избавит их от необходимости уменьшать полезную нагрузку из-за массы ног.

Но мне не хватило ума предположить очевидное: что за счет такого же подвеса ступеней Старшипа на Мехазилле Маск избавится от посадочных ног. Чем снимет возражение Ионина и ко для следующего поколения своих ракет.

И все же знание истории очень помогает правильно оценивать настоящее. Вы можете почувствовать это на своем примере. Что я имею в виду?

Когда в следующий раз увидите как кто-то из так называемых экспертов ли, сотрудников Роскосмоса ли, НАСА ли — неважно — разносит очередную идею SpaceX, помните: они делают это уже не в первый раз.

И всегда ошибаются.

Наконец на [относительно] государственном уровне озвучено то, на что многие обычные граждане в частных разговорах уже давно надеются:

"Возможная приостановка поставок вооружений США Украине даст надежду, что киевский режим может склониться в сторону мирного урегулирования, заявил Песков автору программы "Москва. Кремль. Путин" на телеканале "Россия 1" Павлу Зарубину".

Как это можно оценить с точки зрения науки истории?

Дефектные нацистские режимы (в отличие от Германии Гитлера, например) действительно могут потерять внутреннюю устойчивость в определенных обстоятельствах. Например, Италия времен Муссолини после высадки союзников и их успехов "поплыла": там произошел государственный переворот, фашистов попытались свергнуть. И если бы не немцы, это даже в полной мере дало бы свои плоды.

Однако для того, чтобы тот переворот стал реальностью, потребовалось крупное продвижение союзников ("глубокая операция" на языке советской военной теории, которая создала саму эту идею). 26 тысяч квадратных километров итальянской земли были заняты за немногие недели. Думаю, не надо напоминать, что русскую армию пока из Москвы конкретно придерживают, поэтому она никуда с такой скоростью не наступает.

Без такой операции нацистское государство на Украине может испытать внутренний переворот и попытку капитуляции лишь при двух условиях:

1. Зеленский как личность окажется намного менее жестким, чем Муссолини летом 1943 года.

2. Украинцы в целом окажутся менее твердыми людьми, чем итальянцы.

Пункт два сразу нет смысла обсуждать, потому что так не бывает. Украинцы — это русские, а сравнивать твердость русских и итальянцев на войне нет никакого смысла. Нож не сравнивают по твердости со сливочным маслом.

То есть остается только пункт один: Зеленский должен капитулировать морально, как Муссолини в 1943 году. Только дуче струхнул и фактически сдался заговорщикам без борьбы после глубокой операции союзников. А Зеленскому предстоит сделать то же самое без нее. Лишь от сознания того, что американские поставки прекратятся. Возможно ли это?

Теоретически — да. Кокаиновая зависимость делает психику людей неустойчивой. Настолько, что просчитать и предсказать поведение таких людей рационально становится невозможно. Даже некогда прочный человек, годами сидящий на "белом", теряет прочность и становится чем-то вроде свежей оконной замазки из нашего советского прошлого.

Но реализуется ли такой "хитроплан" на практике? Большой вопрос.

Ответ на него нам и Кремлю пока лишь предстоит узнать.

По поводу предыдущего поста читатели спрашивают:

"Почему NASA, так сильно не хочет искать жизнь на Марсе? Это же [хорошо для] увеличение бюджета, если не ради науки, то ради собственного престижа или на худой конец для распила...?"

На этот счет есть две точки зрения: одна — официально озвучиваемая НАСА, другая — озвучиваемая рядом его сотрудников неофициально.

Первая: НАСА боится, что микробы с Марса вызовут эпидемию на Земле. А также боится того, что земные микробы вытеснят марсианские. И мы потом не сможем разобраться, марсианскую ли жизнь открыли, или туристов в Земли.

Эта точка зрения вызывает сомнения, поскольку для того, чтобы ее придерживаться, надо знать биологию в объеме меньшем, чем любопытный школьник.

Таким школьникам известно, что микробы, которые не эволюционировали в экосистеме, похожей на экосистему ее потенциального хозяина, не могут заразить этого потенциального хозяина. Ну просто потому, что его параметры микробу не подойдут. Не та температура тела, не тот pH, да много чего не то, с чем у себя на родине он никогда не сталкивался.

На Марсе условия хуже земной Антарктиды, поэтому заразить землян микробу оттуда на практике невозможно. Как не заражают нас и микробы из Антарктиды, кстати.

Кроме того, по анализу ДНК генетики могут не то что земной организм от неземного отличить, но и белого от негра — хотя это представители одного и того же вида. На самом деле, даже русского от англичанина в >50% случаев по ДНК отличить можно.

Поэтому есть и другая точка зрения: НАСА в целом все же знакомо с биологией на уровне продвинутого школьника. А нежелание посылать марсоходы туда, где можно обнаружить марсианскую жизнь вызвано тем, что в случае обнаружения такой жизни пришлось бы начать сложную и рискованную операцию по посылке туда людей, поскольку беспилотными средствами исследовать жизнь всерьез практически невозможно.

В таких условиях рассказы про "мы страшно боимся Алой Смерти с Марса" удобны. Ведь политики, как все прекрасно понимают, биологию на уровне школы не знают. Поэтому им можно навешать и не такой лапши на уши. (См. недавние вопросы В.В. Путина к ученым "может ли живая клетка долететь до Марса", хотя, казалось бы, как такой вопрос вообще может возникнуть? Запросто — если уважаемые ученые достаточно постарались в оттягивании ушей тому, кто такие вопросы задает.)

Этой точки зрения придерживается и ряд работников НАСА, как нынешних, так и бывших. Однако публично о таком они не говорят, конечно.

Продолжение. Начало здесь.

Да, марсианский реголит расчетно должен быть не такой опасный, как лунный, но это расчеты. Нормально этот реголит никто на скафандрах не проверял, потому что на Земле никогда не побывало даже одного грамма. А «лаборатории» на борту марсоходов для этого подходят весьма слабо.

Опять-таки: после пыльной бури кто-то должен будет убрать пыль с солнечных батарей. То есть скафандры уборщиков будут в пыли выше крыши. А они точно после этого будут работать? А если будет еще одна буря — а она будет, потому что они на Марсе ежегодные?

Атомный реактор для Марса, повторимся, в список практичных опций для США в 2030-х не входит. Геотермальные электростанции и ВЭС на Марсе малореальны.

Разумеется, это не значит, что на Марс не нужно вести химреактор для реакции Сабатье и солнечные батареи. Но их надо будет немного — для эксперимента по наработке топлива из местного сырья. А никак не для получения всех 1,5 тысяч тонн топлива на обратную дорогу.

Это значит, что из марсианской миссии сразу можно вычесть две посадки грузовых Старшипов с оборудованием для реакции Сабатье и для 240 тысяч квадратных метров солнечных батарей. Еще это значит, что работы в первой экспедиции будут намного менее сложными и рискованными.

Подытожу. Для первой миссии на Марс вариант «расставить канистры на обратном пути» (где в роли канистр — Старшипы-танкеры на орбите Марса) выглядит намного менее рискованным или лишь незначительно более дорогим, чем вариант «добывать бензин прямо в лесу».

Безусловно, затем добычу топлива там придется наладить. Но к этому времени успеет подтянуться и атомный реактор, и опыт хождения по Марсу в скафандрах — а также понимание того, насколько быстро они начнут травить воздух из-за местной пыли.

Почему же Маск пока даже не говорит о таком варианте? Почему и его оппоненты — тот же Роберт Зубрин — вместо «канистр на обратной дороге» все еще предлагают разные варианты на тему «добудем бензин в лесу»?

Основная причина в их целях. Для Маска и Зубрина крайне важно колонизировать Марс. Для этого желательно создать вариант, когда полеты туда «для флаговтыка» технически невозможны. Когда чтобы выбраться с Марса де-факто все равно придется построить там колонию — хотя бы на те два года, что астронавты будут добывать себе топливо на обратный путь.

Я уважаю этот подход. Государственные космические агентства предельно незаинтересованы в пилотируемых полетах на Марс: NASA специально поменяло свои радиационные нормативы (снизив их предел почти в семь раз), чтобы откосить от таких полетов. А для Роскосмоса эта идея еще горше, чем для NASA.

Ситуация настолько остра, что NASA даже в роботизированных миссиях делает все возможное, чтобы случайно не открыть марсианскую жизнь (ведь тогда от пилотируемых полетов туда уже не откосить).

Для этого автоматы преднамеренно отправляют в места, где вероятность обнаружения жизни минимальна, а на их борту преднамеренно ставят оборудование с геологическим уклоном — никак не с биологическим. Последний раз, когда США отправили на Марс автомат, нацеленный на поиск там жизни, был еще в 1970-х — и о результатах его анализов спорят по сей день. Многие ученые считают, что тогда были найдены следы жизни.

Естественно, что Агентство не хочет рисковать и посылать еще одну систему для поиска жизни на четвертую планету (но в релизах вещает про "поиски жизни", ага).

Пока кто-то не выкрутит национальным государствам руки, пилотируемые полеты на Марс всегда будут под угрозой срыва, как полеты на Луну после отстранения фон Брауна. Причины этого в том, что в госагентствах на ключевых постах стоят люди, не понимающие, зачем вообще нужны такие полеты.

Поэтому выкрутить этим агентствам руки абсолютно необходимо. И добыча метана и кислорода на Марсе, в проектах Маска или расчетах Зубрина, играющая роль топора в известной сказке — вещь очень, очень нужная.

Но, безусловно, слишком рискованная для того, чтобы основывать на ней самую первую миссию на Марс. Потратить четыре миллиарда долларов на подстраховку подхода «добудем бензин в лесу» с помощью описанных выше групп С-2 и С-3 — более чем стоит того.

В комментариях читатели предложили отказаться от идеи обязательно «добывать бензин в лесу»: для первого полета можно предварительно «расставить канистры» там, где это потребуется первой экспедиции на Марс. А точнее — ее Старшипу.

Это очень, очень хорошая идея. Ее проблема в основном в том, что охлажденные до -201 кислород и немногим более теплый метан два года от посадки на Марс до возврата оттуда не просто не простоят — испарятся. И даже на орбите за такое время заметная часть этого топлива будет потеряна. То есть заранее завезти "канистры"-Старшипы ни на Марс, ни на его орбиту не получится.

Как бороться с испарением? Один из читателей предложил сделать посадочный модуль для взлета и посадки на Марс на несимметричном диметилгидразине и тетраоксиде диазота (НДМГ+АТ). Это токсичное топливо очень слабо испаряется даже за годы: недаром им заправлены наши МБР, годами висящие в шахтах на крючьях без дозаправки.

Увы, пилотируемая космонавтика плохо относится к НДМГ+АТ. И это отношение несложно понять, если вспомнить его токсические параметры. Кроме того, у SpaceX нет двигателей под НДМГ+АТ, а мы хотим минимум новых разработок для полета на Марс, верно?

Отсюда напрашивается другое решение: после пары лет на поверхности Марса, как раз перед отлетом оттуда людей, к четвертой планете подлетят две группы Старшипа (назовем их С-2 и С-3).

Группа С-2 состоит из нескольких Старшипов (от 4 до 6). Каждый будет нести в качестве полезной нагрузки по 200++ тонн топлива.

Почему 200++? Потому что полезная нагрузка Старшипа для экспедиций к Марсу планируется в 200 тонн. Но кроме этого на его борту будет еще топливо — поскольку Старшип рассчитан на посадку с 200 тоннами груза на Красную планету. Пока он на ее орбите, он еще не потратил топливо на посадку, поэтому на его борту этого топлива больше 200 тонн, приходящихся на полезную нагрузку.

Затем, прямо на орбите, 3-5 Старшипов перекачают топливо на один посадочный Старшип группы С-2 (назовем его С-2.1). После этого тот сядет на поверхность планеты рядом с местом посадки Старшипа марсианской экспедиции (назовем его С-1).

Астронавты перейдут с С-1 на С-2.1, после чего взлетят на низкую околомарсианскую орбиту. Для этого Старшипу (расчетно) должно хватить 500 тонн метана и кислорода. Такое количество топлива после посадки на С-2.1 вполне останется. Поэтому он без проблем взлетит — хотя на то, чтобы вернуться к Земле, его запасов топлива и не хватит.

Пока все это происходит, несколько Старшипов-танкеров из группы С-3 перекачивают топливо на один Старшип-танкер С-3.1.

После того, как С-2.1 выйдет на орбиту Марса, он там состыкуется с С-3.1, заправленным «под завязку». С него накачает себе топливо на обратный путь (1500 тонн полной заправки) — и отправится в него.

Почему такая сложная схема, спросите вы?

На самом деле, она, как ни странно, самая простая. Расчетно прикинем, что она требует:

а) 4-6 танкеров для группы С-3.

б) 3-5 танкеров для группы С-2 (как и все танкеры, они не имеют системы жизнеобеспечения) и один Старшип с системой жизнеобеспечения на борту в группе С-2.

Цена Старшипа-танкера на производстве оценивается в 200 миллионов долларов. С системой жизнеобеспечения — в 2-3 раза больше. Итого: 11*0,2+1*0,6=2,8 миллиарда долларов.
Конечно, каждый из этих 7-11 кораблей придется до десятка раз дозаправить на орбите Земли, но полет танкера на орбиту не будет стоить даже 10 миллионов долларов, так что все, описанное выше, будет стоить не больше четырех миллиардов долларов.

Для сравнения: одна миссия марсохода «Кьюриосити» обошлась NASA в 3,2 миллиарда долларов, то есть, с учетом долларовой инфляции — в те же четыре миллиарда современных долларов. Иными словами, речь идет, в условиях США, о сравнительно небольшой сумме.

А теперь оценим альтернативу.

Развертывание 240 тысяч квадратных метров солнечных батарей на Марсе означает необходимость огромных и длительных работ. Которые могут закончиться в любой момент. Просто напомню: американские скафандры на Луне начали травить воздух со второго выхода на поверхность (реголит).

Начало. Продолжение здесь.

А хотите узнать о Старшипе то, чего, очень вероятно, о нем пока не знает даже Илон Маск? Держитесь крепче: сейчас узнаете.

В предполагаемом на сегодня SpaceX виде экспедиция Старшипа на Марс не состоится. Не потому, что корабль плох — а как раз потому, что он очень хорош. О чем речь?

Илон Маск уже много лет повторяет, что люди высадятся на Марс вот как: вторую ступень Старшипа (которую тоже назвали Старшип — чтобы наверняка не запутаться) выведут на околоземную орбиту. Там дозаправят, Старшипами-танкерами, на 1500 тонн горючего (330 жидкого метана, 1170 тонн жидкого кислорода), потом отправят на Марс. У Старшипа 200 тонн проектной полезной нагрузки и тысяча кубов гермообъема, поэтому астронавтов там будет больше, чем сегодня людей на МКС. С этой частью плана все тип-топ — тут технически все абсолютно реально.

Проблемы со второй частью. Маск и ко здраво отмечают, что топлива на Марс и обратно Старшипу не хватит: уравнение Циолковского не позволяет. Поэтому он намерен дозаправить корабль прямо на Марсе, из местных ресурсов (метан получить реакцией Сабатье, кислород — электролизом воды). План, конечно, пушка, но как я уже несколько лет назад отметил, она не стреляет.

Не стреляет потому, что все эти электролизы и реакции Сабатье жрут энергию как не в себя. Чтобы не загромождать пост своими расчетами, сошлюсь на итоги расчетов довольно авторитетного Роберта Зубрина. Правда, он делал их еще для первой версии Старшипа, отчего его цифры надо умножить на два.

Они таковы: чтобы, после высадки на Марс, добыть топливо на обратный путь с Марса, экипажу Старшипа требуется постоянно работающий источник энергии на скромные 1,2 мегаватта. Нужные для этого солнечные батареи будут весить 480 тонн.

И дело не только в том, что для их доставки надо будет сперва посадить на Марсе еще три Старшипа. Еще астронавтам придется разложить по поверхности 120 тысяч квадратных метров фотоэлементов. В скафандрах, массой, если повезет, 1,2 центнера. Из земного опыта несложно догадаться, что это титаническое мероприятие.

А еще фотоэлементы не работают ночью, отчего мощность и масса оборудования для электролиза и реакции Сабатье придется удвоить. Что требует еще пару рейсов Старшипа-грузовика (с таким оборудованием) до посадки туда людей.

Стоит напомнить, что с каждым рейсом растет вероятность того, что очередной грузовик разобьется. А если не повезет — его обломки еще и боднут один из тех Старшипов, что приземлились без косяков.

Зубрин от всего этого колхоза с солнечными батареями, как инженер, скрипит зубами. И здраво замечает то, что и я констатировал в 2022-м году: ядерный реактор для Марса на ту же мощность будет намного, намного практичнее. И он прав.

Во-первых, ядерный реактор будет в дюжину раз легче, чем нужные по объему солнечные батареи — не сотни тонн, а пара десятков. Во-вторых, вдвое падает масса электролизеров и установок для реакции Сабатье — ведь ядерный реактор работает и ночью.

В-третьих, после пылевой бури, на Марсе накрывающей сразу всю планету, 120 тысяч квадратов фотоэлементов чистить в скафандрах вы будете неизвестно сколько (и полностью отчистите навряд ли). А с атомным реактором просто заглушку откроете на вводе в газовую турбину (закрыв сперва ее перед бурей).

Есть в подходе Зубрина (или моем из 2022 года) только одна маааленькая проблема: чтобы его реализовать, США должны создать атомный реактор для Марса.

Зубрин понимает, что у местного Минэнерго рак мозга в намного более запущенной фазе, чем у НАСА. Поэтому предлагает подрядить на создание такого реактора неких частников.

Я чуть-чуть больше Зубрина знаю об американской ядерной отрасли, поэтому констатирую: создавать там такой реактор совсем некому. Даже на горизонте в 20 лет.

Нет, конечно, Маск может запрячься, и судя по его работе в космоотрасли, лет за 12 сможет въехать в тему достаточно, чтобы построить копию реактора "Буревестника" (натрий+газовая турбина открытого цикла), с адаптацией под марсианскую плотность атмосферы. Но на сегодня никаких следов этой работы нет, да и лететь к Марсу он планирует ранее, чем через 12 лет.

Продолжение здесь.

Продолжение. Начало здесь.

То есть, на практике для США вариант ядерного реактора закрыт: его там некому делать. А вариант солнечных батарей, мягко говоря, рисковый и сложный.

Отсюда вопрос к читателям: как именно вы бы модифицировали первую высадку людей на Марс чтобы обойти как реакторную импотенцию США, так и непрактичность солнечных батарей для реализации плана Маска?

Предлагайте ваши варианты в комментариях. Сразу скажу: вариант сотрудничества с Россией предлагать не надо, он непроходной. А нам нужны реалистичные предложения, осуществимые с минимумом новых разработок. В идеале — вообще без них.