Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Скорее всего вы уже слышали, что компания Илона Маска успешно смогла приземлить первую ступень ракеты и использовала для этого механические руки. Устройство называется «Мехазилла» и само по себе интересно с технической точки зрения, но ни оно тут самое важное.
Нужно говорить про весь процесс приземления ракеты в целом.
Если сильно утрировать, то случилось следующее — ступень ракеты, которая обычно просто выбрасывается, вернулась на Землю к месту старта и была поймана механической рукой. При этом ничего не оторвалось и не отвалилось.
Очень часто встречается мнение из серии «ну а чё такого-то в этом всём!?» или «да это спецэффекты Голливуда».
Что же, для тех, кто хочет разобраться в вопросе без долгих ковыряний в теории и понять всю важность произошедшего, будет полезно прочитать эту заметку. Во многом процесс ассоциируется у меня с чем-то типа бегемота, который прыгнул в штормовую погоду из верхних слоев атмосферы с парашютом и хочет попасть в идеальный обруч, который точно соответствует его размеру. Начнём с самого начала.
На протяжении десятилетий попыток освоения космоса мы просто выбрасывали ракеты стоимостью в несколько миллионов долларов (или даже миллиардов). Это все равно, что один раз воспользоваться автомобилем и выбросить его на помойку. Поэтому, космические полёты обычно обходятся очень и очень дорого.
Компания SpaceX улучшила ситуацию с помощью Falcon 9 и Falcon Heavy, где, по крайней мере, они повторно использовали ускоритель. Они стоили примерно треть от стоимости других ракет. Но Starship — это совершенно новая концепция. Это будет первая полностью многоразовая ракета. Фактически при её использовании стоимость полёта составит 1/10 от стоимости запуска Falcon 9 с грузоподъемностью в 6–8 раз больше.
И вроде бы логика многоразового использования не нова. Такие идеи уже рассматривались и даже были опыты эксплуатации (удачные и не очень). Все ведь помнят про шаттлы? Это многоразовый космический корабль. Но он не всегда подходит.
Ракета обеспечивает выведение в космос аппаратов массой в три раза больше, чем шаттл (плюс минус конечно, но примерно так можно считать). Более того, ракета конструктивно проще и в нештатной ситуации может продолжать полёт даже с одним работающим двигателем первой или второй ступени. Поэтому, заменить ракету шаттлами во многих случаях не получится.
Но приземлить ракету — задача не самая простая с технической точки зрения. Нужно соблюсти сложные условия. Поэтому, до настоящего времени можно было говорить, что это просто невозможно сделать с земными технологиями. И тут мы переходим к части, где обозначаем, собственно говоря, очередное достижение Маска и его значимость.
- Во-первых, только представьте себе сложность математических расчётов и необходимые для этого мощности. Смоделируйте весь процесс полёта. Понятно, что детально мы это сейчас не сделаем, но ощутить вполне можно. «Кусок металлической трубы» падает по некоторой траектории с неба, имея при этом определенную скорость и положение в пространстве. Для того, чтобы работать с этим, нужно учитывать все вероятные состояния системы в расчёте и мгновенно добавлять неизвестные, когда кусок трубы падает по тому или иному направлению. Важны тут скорость, положение, ориентация, внешние условия и многое другое. Просто написать алгоритм, который правильно это оценит — уже большое достижение.
- Во-вторых, когда у нас есть построенная мат.модель такого полёта, нужно добиться высочайшей точности работы систем. Представьте себе, что нам нужно позиционировать в пространстве этот кусок железа. Я не знаю точно, какие именно устройства там использовались, но очевидно, что первая ступень должна принять околовертикальное положение и вовремя включить двигатель для посадки. Если какой-то двигатель сработает на полсекунды позже, то при невозможности быстро пересчитать параметры, это приведёт к однозначному краху. Требует достичь максимальной синхронизации.
- Проблема синхронизации становится ещё более опасной, когда мы приближаемся к Мехазилле. Это только кажется, что робот легко ухватит приземляющуюся первую ступень. На деле при таких масштабах — это огромная и сложная проблема. Нужно не просто взаимное контролирование параметров и идеальная синхронизация систем, но и мгновенная возможность отвечать на появляющиеся изменения. Мне доводилось когда-то работать со сварочными роботами и даже там всё не то, чтобы очень просто.
- Точность захвата должна быть феноменальная. Тут должен работать или идеальный искусственный интеллект, или должна быть модель, позволяющая быстро менять управление. При всём при этом, столь крупные конструкции в принципе не так просто сделать точно. Вы видели, как восторгаются мастерству экскаваторщика, который ухитряется вытащить собаку из ямы и не повредить ей тело? Есть чему восторгаться. Далеко не каждый так сможет и проблема даже ни в самом мастерстве управления, а в адаптации себя к специфике машины. Точность механизма всегда будет уменьшаться пропорциональна его размеру.
Это далеко не полный список всех технических сложностей. Я взял только то, что лежит на самой поверхности. Мне кажется, что уже перечисленные факторы должны убедить тех, кто «не видит ничего необычного» в этом достижении в обратном.
Тут человек, далёкий от техники (это не оскорбление, просто художник, например, вполне может быть не знаком со многими особенностями вопроса) может сказать — хм, ну а почему тогда шаттлы приземляли как обычные самолёты? Ну во-первых, ни как обычные, а посложнее. А во-вторых — это две принципиально разных системы. В случае шаттла всё проще и «миниатюрнее». Это как сравнивать управление какой-нибудь машиной для снятия и укладки асфальта с велосипедом, у которого даже тормоз «ножной». В случае ракеты всё сложнее, чем с шаттлом.
Без преувеличения, это новая веха в освоении космоса.