Старт. История успеха SpaceX. Илон Маск и команда - Эрик Бергер
Когда я рассказал ему о том, сколько времени Джефф Безос отвел на разработку двигателя, Маск посмеялся. «Откровенно говоря, Безос не очень хорошо разбирается в инженерном деле, – заявил он. – Я могу точно определить уровень инженера. Кроме того, я отлично умею оптимизировать деятельность своей команды. Да и сам я очень хороший инженер. Большую часть конструкторских решений, удачных и плохих, предложил я». Бахвальство? Может быть. Однако под руководством Маска компании SpaceX удалось построить и испытать первый ракетный двигатель менее чем за три года.
По крайней мере в одном Маск и Безос солидарны: процесс создания ракеты начинается с двигателя. В конце концов, в английском языке слова engine (двигатель) и engineer (инженер) однокоренные. В принципе, двигательная установка ракеты устроена довольно просто: окислитель и горючее поступают из соответствующих баков в инжектор, который смешивает их в топливо при подаче в камеру сгорания. Внутри этой камеры топливо воспламеняется и сгорает, в результате чего образуются сверхгорячие выхлопные газы. Сопло двигателя направляет их поток наружу. Все остальное делает третий закон Ньютона, согласно которому любому действию всегда есть равное по величине и противоположное по направлению противодействие.
К сожалению, создание машины, способной контролировать поток топлива и его горение, а также направлять выхлоп для подъема тяжелого объекта в небо, является чрезвычайно сложной задачей. Не говоря уже о топливной экономичности. Тяга ракетного двигателя зависит от количества сгорающего топлива, скорости выхода газа и давления. Чем выше значение каждой из этих переменных, тем большую тягу развивает двигатель и тем больше тонн полезной нагрузки он способен доставить на орбиту. И наоборот, если для развития достаточно большой тяги требуется слишком много топлива или двигатель имеет слишком большой вес, ракета не сможет оторваться от земли.
Маск быстро понял, что в деле создания двигательных установок Мюллеру нет равных. Маск хотел оснастить ракету Falcon 1 легким и экономичным двигателем, способным развивать тягу в 310 кН. По его мнению, этого должно было хватить для вывода на орбиту небольшого спутника. Работая в TRW, Мюллер участвовал в создании нескольких двигателей – более или менее мощных. При создании двигателя Merlin в итоге были использованы некоторые из предложенных им концепций и идей, но, по словам Мюллера, они с Маском начали его разработку с чистого листа. Мало кто из друзей и коллег Мюллера верил в возможность создать абсолютно новый жидкостный ракетный двигатель без государственной поддержки. «Все эти ребята говорили мне, что частная компания не способна построить такой носитель без помощи правительства», – вспоминает он.
Однако компания SpaceX не изобрела двигатель Merlin целиком. Подобно большинству других ракетных двигателей, он был построен на основе предыдущих разработок. Например, несмотря на то что Мюллеру довелось поработать над множеством различных двигателей, ему не хватало опыта с турбонасосами. Ракеты используют огромное количество топлива, а турбонасос представляет собой машину, призванную максимально быстро подавать его компоненты в двигатель. Внутри Falcon 1 жидкий кислород и керосин должны были поступать из соответствующих баков в быстро вращающийся насос, который в свою очередь должен был подавать топливо под высоким давлением в камеру сгорания для развития максимальной тяги. Одна из первых задач, которую предстояло решить Мюллеру, состояла в создании такого турбонасоса.
В конце 1990-х годов НАСА разработало ракетный двигатель Fastrac, который, помимо мощности, был схож с двигателем Merlin по ряду характеристик. Он использовал в качестве топлива ту же смесь жидкого кислорода и керосина, аналогичный инжектор и тоже допускал возможность многократного использования. Несмотря на серию успешных испытательных запусков, в 2001 году НАСА прикрыло эту программу. Учитывая сходство требуемых характеристик, Мюллер предложил Маску использовать турбонасосы, созданные НАСА для двигателя Fastrac. В 2002 году, вскоре после закрытия этого проекта, они с Маском посетили Центр космических полетов имени Маршалла в Алабаме и спросили, можно ли приобрести турбонасосы. Им ответили утвердительно, но предупредили, что в соответствии с правилами программы закупок НАСА процесс может занять год или два. Это было слишком долго, посему Маск и Мюллер обратились напрямую в компанию Barber-Nichols, которая их разработала.
Как выяснилось, турбонасос для Fastrac дался компании Barber-Nichols с большим трудом. Чтобы использовать его в более крупном двигателе, требовалась серьезная модернизация, которая предполагала тесное сотрудничество с инженерами SpaceX. Во время их визита в Колорадо конструктор из Barber-Nichols случайно подсказала Мюллеру название для его нового двигателя. Маск окрестил свою ракету Falcon (сокол), но разрешил Мюллеру назвать двигатель при условии, что это будет настоящее имя, а не что-то вроде FR-15. Сотрудница Barber-Nichols, увлекавшаяся соколами, предложила использовать название одной из этих птиц, после чего начала перечислять различные их виды. Для двигателя первой ступени Мюллер выбрал имя Merlin – в честь мерлина, сокола среднего размера. Двигатель второй ступени он назвал Kestrel – в честь самого маленького из соколов, пустельги.
В 2003 году, когда компания Barber-Nichols наконец предоставила SpaceX модернизированный турбонасос, у него все еще были серьезные недостатки. Мюллер и его небольшая команда были вынуждены быстро разобраться в технологии конструирования этих устройств. «Плохая новость заключалась в том, что нам пришлось все переделывать, – вспоминает Мюллер. – А хорошей новостью было то, что я узнал обо всех возможных неполадках в работе турбонасосов и о способах их устранения». Для развития максимальной тяги двигатель нуждается в хороших турбонасосах. Именно они позволили SpaceX в дальнейшем занять доминирующее положение на мировом рынке космических запусков. По словам Мюллера, оригинальный насос от Barber-Nichols весил 68 кг и выдавал мощность около 3000 лошадиных сил. На протяжении следующих пятнадцати лет инженеры SpaceX продолжали дорабатывать его, изменяя конструкцию и модернизируя отдельные компоненты. Турбонасос в двигателе Merlin современной ракеты Falcon 9 по-прежнему весит 68 кг, но его мощность выросла до 12 тысяч лошадиных сил.
* * *
Изначально команда Мюллера в SpaceX была немногочисленной. Пока он работал над техническими деталями двигателя Merlin, нужно было заняться подготовкой испытательного полигона. Тот должен был располагаться достаточно далеко, поскольку при испытаниях часто случаются аварии. «Начальные этапы разработки ракетных двигателей всегда опасны, – говорит Мюллер. – Очень многое может пойти не так, и, когда это случается, последствия оказываются катастрофическими».
В августе 2002 года Мюллер помог Маску нанять Тима Баззу для создания полигона, на котором сотрудники компании могли бы безопасно что-нибудь взрывать. Детство Баззы прошло в Пенсильвании конца 1970-х годов, в мрачной атмосфере, напоминающей фильм «Охотник на оленей». Его отец был владельцем механической мастерской, где Базза и его братья работали по четыре часа каждый день после школы. Парень освоил программирование станков, когда учился в девятом классе, и проявил достаточно способностей, чтобы поступить в колледж Пенсильванского университета. Там он увлекся ракетными двигателями. На протяжении четырнадцати лет работы в компаниях
