Алексей Анпилогов, vz.ru, 21 декабря

Испытания американского космического корабля Starliner, похоже, идут не слишком успешно. А ведь в том числе с помощью этого проекта США пытаются вернуть себе возможность самостоятельно выводить человека в космос, без посредничества России. Как случилось, что заокеанская сверхдержава потеряла ключевые знания о важнейших космических технологиях?
Американский космический корабль Starliner, запущенный на орбиту в прошедшую пятницу, будет нештатно сведен с орбиты уже в это воскресенье. Это связано с неполадкой автоматического таймера, который неверно отсчитал продолжительность включения маневренных двигателей корабля, в силу чего Starliner сжег непропорционально много топлива, а его штатная стыковка с МКС стала крайне маловероятной.
Дебютный запуск Starliner на орбиту стал серьезной проверкой для Boeing, который в настоящее время конкурирует с компанией SpaceX Илона Маска. Вот уже восемь лет США лишены возможности запускать астронавтов к МКС со своей территории. С 2014 года Boeing и SpaceX соперничают за контракт НАСА, который призван вернуть Америке околоземную орбиту. Сейчас астронавты могут летать на МКС только с помощью российских кораблей "Союз".
Пока что в соперничестве SpaceX формально вырвался на "полкорпуса вперед": в марте он осуществил успешный беспилотный полет своей капсулы Crew Dragon на МКС. Однако и это лидерство SpaceX тоже совсем не безоблачно: в апреле 2019 года слетавшая к МКС беспилотная капсула Crew Dragon взорвалась в ходе наземных испытаний системы аварийного спасения.
Так с чем же связаны столь частые ошибки и неудачи подрядчиков НАСА в деле возрождения американской пилотируемой космонавтики?

Инженерная археология
Интересный факт: на сегодняшний день ни одна из американских космических компаний не может воссоздать американскую лунную космическую ракету "Сатурн-5". Обычно это объясняется различными экономическими или технологическими причинами – мол, слишком дорого, устарело, да и не нужно в принципе. Хотя США сегодня делают новую тяжелую ракету SLS, по своим параметрам и назначению во многом схожую с "Сатурном-5".
Однако, что странно, ровно такой же результат получается, когда на современном уровне пытаются повторить отдельные, казалось бы, достаточно простые и понятные элементы "Сатурна-5". Например, еще в 2007 году компанией Aerojet Rocketdyne был получен от НАСА контракт на воссоздание водородного ЖРД J-2, который в 1960-1970 годах использовался на двух верхних ступенях "Сатурна-5". На работы по созданию модифицированного ракетного двигателя J-2X было выделено без малого 1,2 млрд долларов США – однако их единственным результатом стала семилетняя возня на испытательных стендах Rocketdyne, в результате чего модифицированный J-2X так и не был создан.
В 2013 году эту программу тихонечко закрыли, а на перспективных американских ракетах, в том числе и на упомянутой SLS, решили использовать другой водородно-кислородный двигатель – RL10. Единственным преимуществом RL10 перед J-2X была не его цена или техническое совершенство – он просто был "в металле", а J-2X капризничал на стендах.
Подобная ситуация сложилась и при возвращении США к исследованию Марса с помощью автоматических аппаратов на его поверхности. В начале 1990 годов, когда в США начали готовить новую посадочную марсианскую миссию Mars Pathfinder, конструкторы решили проверить архивы программы "Викинг", в рамках которой всего лишь десятилетием ранее была осуществлена удачная посадка на Марс двух американских автоматических станций – "Викинг-1" и "Викинг-2". Каково же было удивление инженеров, когда они нашли в архивах только обрывочные сведения об использованных конструкциях, технологических решениях и испытаниях: как оказалось, большую часть информации разработчики "Викингов" держали у себя в головах. Благо, в отличие от создателей "Сатурна-5", в случае "Викингов" нужные "старожилы" все-таки нашлись и все вспомнили: с помощью каких приемов они успешно посадили на Марс автоматические станции всего лишь за пару десятилетий до запуска Mars Pathfinder.
Такие странности с потерей критически важной информации в современном сложном мире уже привычно называют "технологической амнезией", а процесс болезненного их восстановления – "инженерной археологией". Связано это с тем, что за прошедшие полвека и в США, и в России уже неоднократно менялась не просто инженерная школа – по факту в мире уже несколько раз пересматривался сам подход к созданию сложных технических систем. Конечно, некоторые методы или обозначения могут наследоваться десятилетиями, но в то же время многие существенные для проектирования концепции могут стремительно устаревать и выходить из употребления – и быть просто неизвестными новому поколению инженеров. Даже когда формально в документации вроде бы ничего не изменилось, часто меняются представления о том, что надо или не надо указывать в явном виде, что можно и нельзя предполагать заложенным в материалах или комплектующих.
При этом даже сплошная оцифровка документов докомпьютерной эпохи в процессе "инженерной археологии" помогает крайне плохо. Любой сложный технический документ надо не просто прочитать, не только понять, но и соотнести с теми задачами, которые стоят перед разрабатываемым проектом на текущем этапе – и учесть все это в новом решении. А вот это и является наиболее весомой проблемой, так как два последних шага уже требуют инженерного творчества, которое в чем-то сродни высокому искусству.

Получится ли у Boeing довести Starliner?
Отсюда понятно, почему у SpaceX и Boeing процесс создания их новых пилотируемых кораблей движется с таким количеством ошибок и неудач. В последний раз созданием пилотируемых капсул для астронавтов в США занимались еще в середине 1960 годов, во время работы над лунной программой "Аполлон". После этого в США сосредоточились на космопланах – именно в такой компоновке были решены пилотируемые челноки Space Shuttle, закончившие свои полеты в 2011 году, и беспилотный аппарат Boeing X-37В, который до сих пор находится в эксплуатации.
От "Аполлонов" до Starliner и Crew Dragon сегодня лежит пропасть в целые полвека – и еще немало "подводных камней" может возникнуть там, где, казалось бы, уже все создано, придумано, пройдено, много раз испытано и... столь же успешно забыто. Наглядный пример: создаваемый сейчас в США одновременно со Starliner и Crew Dragon космический корабль "Орион" для программы освоения дальнего космоса – болтается в программе испытаний уже без малого с 2004 года, более 15 лет!
Одна из наиболее критичных проблем, которая важна для корабля дальних космических миссий – это создание теплозащитного экрана, способного выдерживать 2700 °С при возвращении на Землю против 1600 °С, до которых нагреваются экраны Starliner и Crew Dragon.
Решена она была только спустя десять лет после начала работ по "Ориону". Как оказалось, просто "взять и поставить" на "Орион" теплозащитный экран "Аполлона" было невозможно – трудности у новой команды конструкторов начались уже в момент создания нужного абляционного материала. В итоге проблемы с теплозащитой вроде бы побороли, только вот оконечное испытание этого экрана "Ориона" мы увидим не раньше 2020 года, в первом запуске новой мощной ракеты SLS, которая должна вывести космический корабль на высокоэллиптическую орбиту. Так как в тестовом пуске 2014 года "Орион" испытали все-таки не на второй космической, а на промежуточной скорости возврата, составившей 8,9 км/c при входе в атмосферу Земли. Тогда "Орион" не сгорел, так что надежда на успех в беспилотном полете в следующем году есть.
Судя по всему, дополнительные испытания предстоит пройти и в случае Starliner. НАСА, скорее всего, потребует от Boeing повторить беспилотный орбитальный испытательный полет, чтобы продемонстрировать полную программу испытаний Starliner, хотя это может существенно задержать график НАСА и увеличить общие расходы на возврат США к собственной пилотируемой космонавтике. При этом аналогичные проблемы сегодня стоят и перед инженерами SpaceX, у которых погиб Crew Dragon во время наземных испытаний. Взорвавшиеся двигатели критически важны в качестве системы аварийного спасения (САС) этого корабля – и их неполадки должны быть устранены до пилотируемого запуска Crew Dragon.
В любом случае и вне зависимости от того, насколько удачно совершит посадку Starliner в воскресенье, один момент уже очевиден – в том числе для российских конструкторов. Даже сделав что-то чудесное полвека назад, в современном мире ты не застрахован от ошибки или неудачи в ровно таком же начинании. Просто потому что "тогда" это делали твои родители, а "теперь" это делать приходится уже тебе, читая книги, инструкции и... думая самому.