Starship One — крупнейший запуск коммерческого аэрокосмического агентства SpaceX. Первый запуск футуристического космического корабля с испытательной моделью, установленной на массивной сверхтяжелой ракете, находится в центре долгожданного запуска в мир. 20 апреля 2023 года со стартовой площадки в Бока-Чика, штат Техас, США, когда ракета стартовала в огромном облаке дыма и пыли, она открыла новую эру освоения космоса.
Первый запуск Starship One должен был облететь Землю, прежде чем войти в атмосферу Земли и врезаться в теплые воды Мексиканского залива. Но три из 33 двигателей ракеты-носителя Super Heavy не загорелись во время запуска, и многие другие вышли из строя после старта. Спустя почти четыре минуты после старта ракета начала разрушаться и искусственно взорвалась, прежде чем была уничтожена над Мексиканским заливом.
Неудачный первый полет Starship One — знаменательное событие в новой космической гонке 21 века. SpaceX заявила, что неудача преподнесла много важных уроков для следующего запуска, который может состояться только после очистки сильно поврежденной стартовой площадки Бока-Чика. Однако SpaceX считает это не провалом, а закладкой для следующего успешного запуска.
Рассчитать вероятность успеха запуска с данными
Но неудачи часто приводят к лучшим изображениям и более широкому охвату, чем обычные успехи. Прошло более 75 лет с тех пор, как люди начали всерьез отправлять ракеты в космос, так насколько же успешны запуски ракет?
Дэвид Уэйд был одним из экспертов по оценке рисков. Уэйд является андеррайтером Atrium Space Insurance, страховой компании, которая поддерживает коммерческие космические запуски. «В прошлом году (2022) было 186 пусков», — сказал он. Эти запуски вывели на орбиту 2509 спутников, большинство из которых — интернет-спутники SpaceX Starlink. «SpaceX Falcon 9 запускает до 60 спутников одновременно», — сказал Уэйд. Из 186 пусков только восемь оказались неудачными.
Это соответствует частоте отказов около 4%, или одному запуску из 25. Но Уэйд сказал, что в прошлом году был побит рекорд по количеству запусков ракет, и в 2022 году будет на 40 запусков ракет больше, чем в 2021 году, и вдвое больше, чем в прошлом году. 2017. Но по мере увеличения космического трафика растет и риск.
2022 год особенный
«Я бы сказал, что в прошлом году мы видели больше сбоев, чем обычно, потому что мы начали проходить этап, когда тестировалось довольно много новых пусковых установок», — сказал Уэйд. С первыми рейсами всегда больше проблем».
Starship One и программа NASA Artemis (впервые успешно запущенная в ноябре 2022 года) — самые интригующие из этих новых ракет-носителей. Но это только верхушка айсберга, и в разработке находятся еще многие новые технологии запуска. Эти новые пусковые установки принесут больше неопределенности, особенно ее первые полеты.
«Обычно при первом или втором запуске вы ожидаете, что 30% из них потерпят неудачу», — сказал Уэйд. «Затем все начинает улучшаться, и к тому времени, когда вы доберетесь до 10-го полета, вы можете увидеть процент отказов менее 5%».
«Трудно определить, почему одни потерпели неудачу, а другие нет», — сказал он. «Вы видели много усилий в первые пару раз, много исследований, много контроля качества, чтобы убедиться, что все работает. Однако это всегда терпит неудачу, потому что происходит что-то неожиданное, и это происходит. обычно первые несколько раз кражи. «
«Коэффициент отказов при запуске пилотируемых космических аппаратов, как правило, низок, около 2%, и только около 1% уходят с орбиты», — сказал Дэвид Тодд, аналитик аэрокосмической отрасли, находящийся на орбите с 1957 года. «Спутник» отслеживает запуск ракеты на околоземную орбиту. запускается с момента запуска. «Этот более низкий уровень отказов связан с тем, что во многих из этих запусков с экипажем используется российская ракета «Союз», которая используется десятилетиями и очень надежна. И, конечно же, потому, что когда дело доходит до запусков с экипажем, все будут очень осторожны».
«Кстати, мы считаем распад космического корабля «Колумбия» в 2003 году при входе в атмосферу «неудачным запуском», потому что во время запуска вышла из строя система изоляции. может спасти космонавтов в случае неудачного запуска — примером может служить авария корабля «Союз-18А» в 1975 году.
В течение 2022 года SpaceX успешно запустит ракету Falcon 9 со скоростью один раз в 6 дней. Новая Зеландия, относительно неизвестная в плане космических запусков, также успешно запустила девять ракет с строящегося космодрома на восточном побережье Северного острова.
Проблемы космического страхования
Эта новая серия запусков ставит некоторые интересные задачи перед относительно новой областью космического страхования; В качестве примера Уэйд приводит предстоящий запуск ракеты Европейского космического агентства (ЕКА) Ariane 6. «Если бы нас попросили застраховать Ariane 6 сейчас, скажем, для ее третьего запуска, мы могли бы сказать: «Ну, наше предложение зависит от двух предыдущих успехов, верно? Если один из них потерпит неудачу, наше предложение изменится».
По словам Уэйда, сложное компьютерное моделирование и многолетний опыт вывода ракет на орбиту означают, что у разработчиков больше надежд на то, как пройдет запуск. Но у каждой новой системы запуска есть неизвестные, и о ее поведении до первого запуска можно только догадываться.
«Запуски ракет включают в себя горячие газы под высоким давлением и очень быстро меняющиеся условия. Если что-то пойдет не так, у вас не будет времени это остановить», — сказал Уэйд.
Кто-то проанализировал записи о космических запусках за последние 80 лет и пришел к выводу, насколько вероятно, что они потерпят неудачу. Между тем каждую неделю в базу данных поступают новые запуски для таких клиентов, как страховая компания Уэйда.
Компания, предоставившая базу данных, также определяет отказ как ракету, полезная нагрузка которой не достигает заданной орбиты или серьезно повреждена во время запуска. Когда дело доходит до запусков в 1950-х годах, во время этих спотыкающихся прыжков в начале космической гонки, процент отказов был поразительно другим, чем сегодня — более 70%. Это число начало падать только в начале 1960-х годов и с тех пор колеблется около 7% или 9%, если также учитывать неудачи при запуске спутников.
«На ранних стадиях у вас всегда есть стартовые боли и большие неудачи», — сказал Уэйд. «А потом, со временем, мы говорим, что западные пусковые установки достигли феникса».
Российская ракета — особый случай
Однако для ракет таких стран, как Россия, ситуация иная. После вывода космического корабля «Шаттл» и до успешного запуска космического корабля SpaceX Dragon российская система запуска протонов (Протон) успешно взяла на себя задачу запуска модуля «Союз» с Международной космической станции (МКС), поэтому это согласуется с отказом и упомянутый выше успех. Модели совершенно разные. «У ракеты-носителя «Протон», которая летает с 1965 года, есть поразительные результаты, — сказал Уэйд.
Он сравнил успешность «Протона» с показателями ракет «Ариан-4» в Европе и ракет «Дельта II» в США, каждая из которых произвела более сотни успешных запусков подряд. «С «Протоном» случилось так, что раз в 20–25 полетов он ломался. Я думаю, в России в 1960-е многие люди попали в эту отрасль из-за космической гонки. .»
По словам Уэйда, окончание космической гонки и распад Советского Союза нанесли ущерб российской космической отрасли, оставив ее без денег и потеряв большую часть своих знаний, включая известные детали ноу-хау только от самих производителей.
Частота отказов новой ракетной техники
Когда дело доходит до первых запусков новых ракет, провал Starship One кажется правдоподобным — даже спустя 80 лет после начала ракетной эры первый запуск новой серии ракет имеет шанс почти 1 к 2. Неудача, Тодд говорит: «Постоянно развивающаяся космическая отрасль нуждается в новых ракетах одна за другой.
«Одной из проблем является прогресс в разработке», — сказал Тодд. «Ракета запустится плохо, и она не пойдет хорошо, но в конце концов она будет хорошей. Затем конструкторов ракет попросят сделать лучшую ракету, чтобы они начали цикл сначала».
В то же время Уэйд обнаружил еще одну интересную закономерность, спрятанную в данных: вероятность отказа внезапно возросла на шестом пуске. «Обычно мы видим два отказа в первых 10 полетах, и частота отказов обычно составляет около 30% для первого и второго. Затем она идет по красивой кривой. Частота отказов для шестого полета внезапно увеличилась, и это трудно точно сказать, почему, вероятно, на этом этапе вы начинаете переходить к обычному производству, возможно, контроль качества еще не налажен.
(Перепечатано из The Epoch Times/Ответственный редактор: Е Пин)
