Процедура трехсекундного «прожига» первой ступени Falcon 9 на старте – рутинная операция, проводимая компанией SpaceX за 2-3 дня перед каждым пуском. Одновременно с огневым тестом выполняется «мокрый прогон» – отработка штатной циклограммы пуска, включая вертикализацию ракеты, предстартовую проверку «борта» и «земли», заправку баков компонентами топлива и кратковременное включение двигателей первой ступени. Цель испытания – контроль работы и заблаговременное выявление возможных неисправностей всех систем.
Циклограмма «мокрого прогона» началась за 15 ч до расчетного времени старта. Все шло нормально вплоть до момента «Т – 8 мин». Именно тогда, когда еще продолжалась заправка, в районе второй ступени случился первый взрыв. Выложенный в интернете ролик ресурса USLaunchReport.com, записанный с дистанционно установленной видеокамеры с телескопическим объективом, показал, что авария развивалась практически мгновенно, без каких-либо предварительных признаков. Судя по месту возникновения вспышки, «точка приложения силы» находилась внутри или вблизи топливного отсека ступени около стрелы установщика. Последняя, кроме функции вертикализации ракеты, обеспечивает связь с наземными коммуникациями, играя роль кабель-заправочной мачты.
Из центра вспышки вырос огромный огненный шар, закрывший весь носитель и верхнюю часть стартового сооружения. Компоненты топлива выплеснулись из разорванных баков и полились вниз, образую характерную картину пылающего водопада. Массивный пожар темно-красными языками охватил ракету и стартовый комплекс. Когда ветер сдул влево красно-черную пелену, взору открылась драматичная картина: ракеты рядом с горящим установщиком не было, но головной обтекатель со спутником каким-то чудом держался за кабель-заправочную мачту. Картина постоянно менялась, и через мгновенье обтекатель рухнул с почти 60-метровой высоты, утонув в новой огненной вспышке – уже на земле. Только тогда до удаленного наблюдателя донесся характерный звук и камеру сильно тряхнуло. Слышалось гуденье пожара и звуки отдельных взрывов, уже меньшей силы. Языки пламени выше середины кабель-заправочной мачты тонули в клубах черного дыма.
Казалось, пожар затихает; по земле стлался серый туман – это, по-видимому, работали автоматические брандспойты, подающие воду на стартовый стол. Неожиданно, через 2,5 минуты после первого взрыва, раздался второй, еще более мощный: это детонировала смесь разлитого керосина и жидкого кислорода. По словам наблюдателей, сила взрывов была такова, что фрагменты изделия долетали до автомобильной парковки у комплекса LC-39A, расположенной примерно в 3 км от места аварии. К счастью, заключительная часть подготовки Falcon 9 к пуску проходит в автоматическом режиме, и в момент аварии людей на стартовом комплексе не было, поэтому обошлось без жертв и пострадавших.
К месту аварии устремились пожарные расчеты, которые через несколько часов справились с огнем. Вскоре SpaceX признала факт потери ракеты и полезной нагрузки: «Компания может подтвердить, что во время подготовки к сегодняшнему испытанию, на стартовой площадке было отмечено нарушение нормального функционирования ракеты, что привело к потере носителя и его груза», – заявил пресс-секретарь SpaceX Джон Тейлор. – Аномалия возникла в верхней части бака с кислородом во время заправки топливом».
Сразу после инцидента SpaceX образовала комиссию по расследованию аварии. К изучению произошедшего приступили и в NASA и Федеральном авиационном управлении (FAA), которое отвечает за коммерческие космические пуски. Никаких – даже предварительных – причин инцидента не называлось, несмотря на то, что момент возникновения пожара был известен с точностью до миллисекунд. Судя по всему, внезапность и скорость развития аварии не оставили никаких следов в телеметрии. Автоматические системы фиксируют данные каждые несколько миллисекунд, а сама телеметрия отслеживает изменение нескольких тысяч параметров. Более 3000 микрофонов, видеокамер и разнообразных датчиков наблюдали за ракетой – и пока безрезультатно.
Ситуация была такова, что глава SpaceX Илон Маск был вынужден обратиться через интернет к неравнодушным любителям космонавтики с просьбой проанализировать все доступные в сети видеоролики и помочь с установлением возможных причин аварии. «Это самый сложный и комплексный провал, который у нас был за 14 лет, – написал он в твиттере спустя восемь дней после аварии. – Если у вас есть аудио, фото или видео случившегося, пожалуйста, пришлите на Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. Материал может быть полезен для расследования».
Сбивали с толку обстоятельства случившегося. «Важно отметить, что это произошло во время рутинной операции заправки. Двигатели были выключены, и никакого очевидного источника тепла не было», – сказал глава SpaceX, отметив, что специалисты компании обнаружили на записи два странных звука буквально за 2 секунды до взрыва, первый – короткий писк, второй – похожий на глухой и очень слабый удар, за которым сразу следует взрыв. Происхождение звуков пока объяснить не удается. В доступной телеметрии никаких аномалий не выявлено. «Пытаемся понять звуки за несколько секунд до того, как разгорелся огненный шар, – прокомментировал Маск. – Они могли прийти как из ракеты, так и откуда-то еще».
Лишь спустя три недели после взрыва источники в SpaceX сообщили, что предполагаемой причиной аварии стала большая утечка гелия из системы наддува второй ступени. Основные элементы системы – емкости с гелием высокого давления и заправочная арматура – располагаются в нижней части бака жидкого кислорода. Однако никаких подробностей не последовало. Более того, в начале октября SpaceX выдвинула гипотезу о возможной диверсии со стороны конкурентов – Объединенного пускового альянса ULA (United Launch Alliance). В ходе тщательного изучения видеозаписей с места события сотрудники SpaceX обнаружили «странную тень и белое пятно» на крыше одного из зданий конкурирующей компании ULA, расположенного в паре километров от стартовой площадки SLC-40. Как сообщается, представители SpaceX практически сразу потребовали от ULA предоставить им доступ на крышу строения, но получили отказ. Представитель альянса вызвал работников Управления специальных расследований ВВС США, которые исследовали здание и «не обнаружили ничего подозрительного». Появление различных версий, мало связанных между собой, говорит только об одном: и спустя месяц после происшествия подлинная причина случившегося так и не определена, либо ее тщательно скрывают.
Авария 1 сентября нанесла серьезный материальный ущерб. Стоимость уничтоженного спутника AMOS-6 (Affordable Modular Optimised Satellite) оценивается в 244 млн долл., самой ракеты – в 60 млн долл. По сообщению израильского делового издания Globes, компания Spacecom застраховала AMOS-6 на сумму 330 млн долл., поэтому финансовых потерь изготовитель космического аппарата, судя по всему, не понес. Пока неизвестно, была ли застрахована ракета. Взрывы и пожар сильно повредили установщик носителя и наземное вспомогательное оборудование вокруг пускового устройства: кабельно-трубопроводную сеть, один из четырех молниеотводов и др.
Вероятно, потери SpaceX не ограничатся одним только непосредственным материальным ущербом. Ведь сильно пострадала репутация инновационной компании. Кроме того, уже пересмотрен крайне напряженный график запусков. Инцидент повлиял и на планы первого полета тяжелого носителя Falcon Heavy. Он должен был стартовать в конце нынешнего года, но уже объявлено о переносе полета на 2017 г.
Тем не менее, несмотря на серьезность и загадочность аварии, должностные лица SpaceX говорят, что постараются возобновить пуски уже в ноябре этого года. «Мы очень ждем возобновления полетов после произошедшего инцидента, – прокомментировала ситуацию президент компании Гвинн Шотуэлл в начале сентября. – С нашим участием было принято решение приостановить полеты примерно на три месяца. Вернемся к работе в ноябре этого года».
У многих экспертов это заявление вызывает сомнение. В качестве оптимистичной даты возобновления полетов Falcon 9 некоторые осторожно называют декабрь, а Тори Бруно, глава альянса ULA, эксплуатирующего носители Atlas V и Delta IV, заявляет, что произошедший взрыв может сорвать график полетов SpaceX на ближайшие 9–12 месяцев.
Осенью компания планировала впервые в мире повторно отправить в полет ступень, успешно вернувшуюся после одной из предыдущих миссий, а со следующего года повторное использование первой ступени должно было стать рутиной. Однако если на старте взрывается даже вновь изготовленная ракета, можно ли ожидать высокой надежности от изделия, «бывшего в употреблении»? Возможно, потенциальные заказчики усомнятся в безопасности своих грузов, отправляемых в космос на ракетах Маска…
Инцидент 1 сентября стал третьим крупным отказом в истории носителя Falcon 9 и шестым, если учитывать первые пуски «учебных» ракет, с которых компания SpaceX, основанная в 2002 г. прежним владельцем PayPal, начала свой путь в космос.
Напомним: из пяти стартовавших легких носителей Falcon 1 лишь два достигли орбиты: первые три, взлетевшие 24 марта 2006 г., 21 марта 2007 г. и 3 августа 2008 г., потерпели неудачу. Наконец, в четвертом полете 28 сентября 2008 г. на орбиту был доставлен габаритно-весовой макет спутника; штатная (и полностью оплаченная) коммерческая полезная нагрузка была успешно запущена 14 июля 2009 г.
Конечно, Илон Маск – большой энтузиаст космоса. Но, будучи выдающимся бизнесменом, он прекрасно понимал место легкой ракеты: маленькие спутники больших прибылей не приносят, основные деньги делаются на выведении на геостационарную орбиту коммерческих телекоммуникационных аппаратов и на выполнении крупных правительственных заказов. В обоих случаях нужен гораздо более мощный носитель. Он зрел в умах проектировщиков SpaceX. К осени 2005 г., когда Falcon 1 только готовился к первому пуску, Маск объявил о разработке проекта Falcon 9 – носителя среднего класса, находящегося по грузоподъемности где-то между нашим «Союзом» и «Зенитом», выставив предварительный «ценник» на запуск спутников вдвое–втрое ниже, чем у конкурентов аналогичного класса!
Разработка новой ракеты велась как за счет собственных средств SpaceX, так и полученных в результате выигрыша в конкурсе коммерческих орбитальных транспортных перевозок COTS (Commercial Orbital Transportation Services), объявленном NASA в 2005 г. для привлечения частного бизнеса к доставке грузов и людей на Международную космическую станцию в рамках курса на коммерциализацию космической деятельности, намеченного Соединенными Штатами еще в конце XX века.
В рамках первого этапа программы COTS 18 августа 2006 г. NASA выдало компании Маска контракт на сумму 278 млн долл., позднее увеличив цифру до 390 млн долл. На конкурс COTS был предложен носитель Falcon 9 в связке с кораблем Dragon. Получалась интересная картина: не имея к тому моменту за душой ничего, кроме репутации, амбиций и еще не взлетевшей легкой ракеты, Илон Маск предлагал с нуля сделать корабль для доставки грузов на МКС, а также ракету для его запуска, находившуюся по характеристикам на уровне «именитой» Atlas V. Фактически первые деньги от NASA были получены за «бумагу»!
В конце 2008 г., когда из-за трех подряд аварий ракеты Falcon 1 компания SpaceX была на грани банкротства, Маск участвовал в конкурсе CRS (Commercial Resupply Services) по коммерческому снабжению МКС, объявленному NASA, и... вновь победил, получив контракт стоимостью 1,6 млрд долл. на выполнение 12 запусков корабля Dragon для доставки на станцию 20 т грузов!
Так, Falcon 1, ставший первой в мире успешной частной орбитальной ракетой-носителем, был фактически «списан в утиль» после двух удачных полетов, а Маск бросил все имеющиеся силы и средства на создание обладающей значительно большим коммерческим потенциалом ракеты Falcon 9 и грузового корабля Dragon.
Поначалу казалось, что уроки Falcon 1 учтены: успешным стал первый же полет исходной модели Falcon 9 (позднее получила условное обозначение v1.0): 4 июня 2010 г. на околоземную орбиту был выведен габаритно-весовой макет корабля Dragon. Остальные пуски, проходившие по заказам NASA, также оказались успешными. Вскоре SpaceX стала предпринимать попытки подработать на «попутных» запусках для сторонних заказчиков.
Первый крупный инцидент с новым носителем произошел в четвертом пуске (миссия CRS-1). 8 октября 2012 г. на 79-й секунде полета при прохождении зоны максимального скоростного напора разрушилась форсуночная головка одного из девяти двигателей первой ступени, из-за чего получил повреждения и хвостовой отсек ракеты. Тем не менее, она смогла вывести Dragon на опорную орбиту – за счет увеличения времени работы второй ступени. Для повторного включения последней топлива уже не было, «попутная» нагрузка (спутник Orbcomm-G2) осталась на нерасчетной орбите и в итоге оказалась утраченной. Данный отказ не отразился на реноме носителя. Более того, Маск преподнес его в качестве демонстрации возможностей Falcon 9 продолжать полет при отказе одного из двигателей первой ступени.
Всего в 2010–2013 гг. Falcon 9 v1.0 стартовал пять раз и использовался для демонстрационных и штатных полетов в рамках программы COTS и CRS.
В 2013 г. базовую модификацию сменил вариант Falcon 9 v1.1. Он отличался увеличенным объемом баков, заметно возросшей тягой двигателей и увеличенной на треть энергетикой. За три года Falcon 9 v1.1 выполнил 15 полетов, из них пять – с кораблем Dragon в миссиях CRS, три – с научными полезными нагрузками, среди которых были «пачка» полукоммерческих спутников (CASSIOPE, POPAC, DANDE), аппарат для наблюдения за Солнцем из точки либрации DSCOVR (Triana) и океанографическая лаборатория Jason 3. Остальные миссии были чисто коммерческими: по заказам компаний SES, Thaicom, Orbcomm, AsiaSat, Asia Broadcast Satellite, Eutelsat, а также Национального космического агентства Туркменистана были запущены телекоммуникационные спутники.
Один пуск Falcon 9 v1.1 закончился аварийно: 28 июня 2015 г. на 139-й секунде полета разрушился бак окислителя второй ступени. Маск назвал его причиной разрушение стойки одного из гелиевых шар-баллонов из-за технологического брака, что, якобы, привело к разрыву магистрали наддува, стремительному повышению давления в баке и разрушению обечайки. Компания SpaceX довольно быстро оправилась от неудачи и через шесть месяцев вернулась к полетам.
Карьера варианта Falcon 9 v1.1 завершилась 17 января 2016 г.: на смену ему пришел Falcon 9FT (Full Thrust), впервые стартовавший 22 декабря 2015 г. Обновленный носитель имеет двигатели Merlin 1D+ форсированной тяги, удлиненный баковый отсек второй ступени и переохлажденные компоненты топлива. До сентябрьской аварии ракета выполнила восемь успешных полетов: шесть коммерческих (по заказам Orbcomm, SES, JSAT Corporation, Thaicom, Eutelsat и Asia Broadcast Satellite) и две «государственные» миссии (CRS-8 и CRS-9) по заказу NASA.
Таким образом, в 33 полетах ракет Falcon всех вариантов были зафиксированы пять отказов, четыре из которых привели к потере носителя и полезной нагрузки. Миссия 1 сентября 2016 г., которая должна была стать 34-й, не состоялась из-за взрыва на стартовом столе. Строго говоря, не слишком успешная статистика для изделия, из которого кое-кто попытался сделать своеобразный объект поклонения.
Потеря части заказов коммерческих операторов телекоммуникационных спутников станет для SpaceX серьезным, но не главным испытанием. Куда важнее не утратить доверие «якорного» клиента – NASA. «SpaceX – удивительная компания, которая делает удивительные вещи, – отмечает старший редактор портала Ars Technica Эрик Бергер. – Но сейчас есть только одна вещь, на которой компания должна сосредоточиться: это удовлетворение потребностей своего крупнейшего клиента. И это не спутниковая компания, и не орды фанатов, которые хотят услышать о ракете Mars Colonial Transporter (MCT). Это NASA, на которое SpaceX работает уже целое десятилетие».
Действительно, без NASA компания Маска вряд ли достигла бы таких успехов, ведь SpaceX получает от космического агентства США большую часть финансирования (сегодня это 85% всей выручки компании).
Сейчас перед NASA поставлена важная задача национального масштаба – создание коммерческих средств доставки экипажей на МКС. Белый дом и высшие должностные лица Агентства хотят не только развивать коммерческую космическую отрасль, но и покончить с зависимостью NASA от российских «союзов», которая существует с момента прекращения в 2011 г. полетов кораблей Space Shuttle. Взрыв 1 сентября 2016 г., вероятно, приведет к очередной отсрочке первых миссий «частных» космических кораблей. Пилотируемый Dragon Crew (он же Dragon v2) должен был стартовать в конце 2017 г., но теперь более реалистичным сроком выглядит конец 2018-го. Значит, NASA снова будет вынуждено покупать места в «союзах». Впрочем, пока официальных данных о переносе первых полетов «частных» средств доставки экипажей к МКС нет.
До начала сентября об успехах SpaceX не писал только ленивый. Теперь кое-что изменилось, и пора поговорить и о ее неудачах. В чем их причина? Эксперты видят ее в подходе к проектированию ракетно-космической техники, больше напоминающем «кавалерийский наскок». Когда-то, в 2005 г., Илон Маск заявлял: «Глупо говорить, как в NASA, что «авария не предусмотрена» (Failure's not an option). Авария предусмотрена! Если у вас ничего не сломается, вы не получите ничего нового». Эрик Бергер пишет: «Это похвальный подход, который оправдывает такие рискованные усилия, как посадка ракеты на судно или попытка отправить Dragon на поверхность Марса. Но этот подход не работает, когда дело доходит до завоевания доверия клиентов коммерческих спутников или запуска астронавтов NASA. И хотя Маск говорит, что система аварийного спасения защитила бы экипаж корабля Dragon от «быстрого горения» (как он называет взрыв 1 сентября), сейчас – это лишь непроверенное заявление».
Еще одна причина – перегруженность персонала компании параллельными проектами. Сейчас в SpaceX ведутся работы по носителям Falcon 9, Falcon Heavy, по «марсианскому колониальному транспорту» MCT, по двигателям Merlin и Raptor, кораблям Dragon и Dragon Crew. Такое положение дел ведет к росту риска конструкторских ошибок. Например, в компании Boeing над пилотируемым кораблем CST-100 трудится команда высококлассных специалистов, которые сосредоточены только на данном проекте. И если даже они сталкиваются со сложными проблемами, то что уж говорить о персонале SpaceX?
Далее, теоретическая и экспериментальная база компании Маска заметно уже и мельче, чем у «грандов» американской ракетно-космической отрасли – Lockheed Martin и Boeing. Эти компании десятилетиями нарабатывали собственные компетенции и аккумулировали полученный опыт, создавали свою экспериментальную базу и школу отработки ракетно-космической техники. У них процесс проектирования основан на строгом соблюдении документированных процедур. SpaceX часть своей базы знаний получила в готовом виде от NASA или пришедших на фирму специалистов. Есть подозрение, что Маск смог заметно снизить стоимость своих изделий, в т.ч. и за счет объема экспериментальной наземной отработки. Но в таком случае все проблемы ему приходится «вылавливать» в полете, платя потерянными ракетами и спутниками.
Печатная версия материала опубликована в журнале "Взлёт" № 10/2016
