プライベートスペース-Aspera Ad Astraあたり

数年前、プライベートスペースの見通しは非常にあいまいでした。 これは驚くことではありません-道路の宇宙船の打ち上げに関連する開発、およびわずかなエラーは悲惨な結果につながります。 そのため、長年、宇宙飛行のof明期から最近まで、宇宙は世界有数の大国の政府のみが利用可能でした。 しかし、すべてが変化しています。 新しいプレーヤーが市場に参入し、業界はもう少しオープンで商業的になり、官僚的で時代遅れになりました。

過ぎ去った日の場合

奇妙なことに、宇宙船を開発する最初の商業的な試みはかなり昔に行われました。 前世紀の80年代に、ドイツの会社OTRAGは、Common Rocket Propulsion Units（CRPU）と呼ばれるものを作成する意向を発表しました。

このミサイルは当時使用されていた多段式システムとは著しく異なっていました。その動作の原理は、連続的なステップではなく、並行したステップの使用に基づいていました。 同社は、直径27センチ、長さ約6メートルのチューブを統合したミサイルモジュールを開発しました。 上下に取り付けられたこのような4つのチューブは24メートルの燃料タンクになり、その一端にロケットエンジンが取り付けられました。 これらのモジュールは、ロケットの段階を形成する同心円状の層に順番に結合されました。最初の段階の役割は外側の層によって、最後の段階の役割は最も内側の層によって行われました。 各ステージのブロックを加工した後、それらをリセットし、質量を減らし、内側の層を露出させる必要がありました-おおよその開始プロセスを右の図に示します。



同社はシングルステージのいくつかのテストローンチを実施しましたが、これはこれを超えるものではありませんでした。

ロトン

さて、十数年先、西へ数千キロメートル、米国西部のモハーベ砂漠へ移動しましょう。





^{KMVH-モハーベ航空および宇宙港}



90年代後半、ゲイリーハドソンという名前の男性がロータリーロケットという会社を設立し、1段式の再利用可能な有人宇宙船を建設するという野心的な目標を設定しました。 ハドソンは、彼の創造が低地球軌道に商品を打ち上げる価格を10倍下げることができると信じていました。



最初のアイデアは非常に興味深いものでした。 ハドソンと彼のパートナーであるベビン・マッキーニー（ベビン・マッキーニー）は、伝統的な宇宙船と一種のヘリコプターを組み合わせるつもりでした。 宇宙船にはローターが必要で、ブレードの端には特別なノズルがありました。これはミニチュアロケットエンジンの一種です。 これらのノズルからのエンドジェットは、ブレードを動かします。 宇宙船を空中に持ち上げるために、打ち上げの初期段階でこのローターを使用することが計画されていました。 そして、そのようなスキームの空力的飛行が実用的でなくなる高度に達した後、ロケットエンジンが作用し、ローターが巨大なターボポンプの役割を果たしたでしょう。 当初、同社はソビエト連邦で60年代に開発されたN-1ロケットのエンジンにやや似たユニークな回転くさび空気エンジンの使用を計画していました。





^{テスト飛行の1つ}



計算により、このようなアプローチは比インパルスを少し増加させるが、ローター自体の質量を「自由に」増加させる程度に過ぎないことが示された。 言い換えれば、ローターは起動時に何の利点も与えませんでしたが、干渉もしませんでした。 それで、なぜあなたはそれを必要としますか、あなたは尋ねます。 そして彼は着陸する必要がありました。 宇宙船のソフトランディングのために当時使用されていた（そして今ではなくなっていない）伝統的なスキームは、パラシュートシステムまたは翼でした。 ヘリコプターの着陸にはいくつかの利点があります。 パラシュートは、プロペラとは異なり、削減プロセスを制御する機会を与えません。翼と「飛行機」着陸を備えた装置はインフラストラクチャに依存します。着陸するにはストリップが必要です。 さらに、ローターの重量は翼の重量よりも約5倍小さくなっています。



残念ながら、ハドソンの夢は実現することもありませんでした。 2001年、会社は破産し、今日大気試験用に作成したロトンデバイスは、モハベの宇宙センターを永遠の記念碑として飾っています。





^{ロトン今日。 かなり高い-19メートル}

NASA、政府およびお金

私が言ったように、道路の宇宙打ち上げ。 さらに、それらは非常に高価です。 ウィキペディアによると、シャトルの打ち上げには5億ドルかかりました。 連合の発足は約5,000万から7000万です。 プロトン-25〜1億。 アトラス5-1億8,000万。 これは、打ち上げが長い間政府の特権であり続ける重要な理由です。



冷戦時代、NASAが月面レースでソ連を追い抜くのに苦労したとき、その予算は信じられないほどの割合にまで増加しました。 今日、NASAは約10倍少ない-年間約170億ドルを受け取ります。 これにより、コストを削減するためにさまざまな手段を講じることが強制されます。 そのような手段の1つは、民間の営利企業との契約です。 そして、以前のそのような契約が開発に対する政府の完全なコントロールを提供した場合、今日のNASAはメンター監督としてではなく、テクノロジー購入者としてのみ機能します。



もちろん、そのような契約はちょっとしたものなので、若くて野心的な企業は、ボーイングやロッキード・マーチンなどの巨人から市場のかなりの部分を引き裂いて、それを手に入れたいと思っています。



おそらく、これらの民間企業の中で最も有名なのはSpaceXです。 Habréには、この会社に関する記事が数多くあります。 たとえば、Grasshopperを起動すると、非常に印象的なビデオがたくさん見つかります。

Spacex

テスラモーターズの創設者でもあるSpaceXの創設者であるイーロンマスクは、彼は常に世界を変えたいと言っていました。宇宙はまさに世界を大きく変えるものです。 SpaceXは、2002年の創業から、軌道に乗せて宇宙船を地球に無事に帰還させた最初の営利企業、および宇宙船がISSにドッキングした最初の企業になった瞬間まで、長い道のりを歩んできました。





^{ファルコン9の背景のマスク}



同社の最初のステップはFalcon 1ロケットで、5回の打ち上げのうち5回が成功しました。 2008年9月、ロケットは最初に大規模モデルを搭載した軌道に到達し、6か月後にRazakSAT衛星を軌道に打ち上げました。



Falcon 1の後にはFalcon 9が続きました。Falcon1の2倍以上の大きさで、2ステージのFalcon 9が会社の成功を示しました。 このロケットは、低地球（最大12トンのペイロード）と静止軌道（最大4トン）の両方に貨物を届けることができます。 同時に、キログラムの貨物を低軌道に投入するコストは約4,000ドルであり、マスクによると、この数字は1,000ドルのレベルまで削減するのに非常に現実的です。 SpaceXは、2015年までに、Grasshopperロケットで研ぎ澄まされている推進着陸技術により、第1段階を完全に再利用できるようにする予定です。 その後、同社はロケット全体を再利用可能にすることを計画しています。これにより、打ち上げのコストがさらに削減されます。





^{Falcon 9を起動します}



配送車両に加えて、SpaceX資産には宇宙船も含まれます。 まず、もちろん、ドラゴン-2012年5月25日にISSにドッキングしたのは彼でした。 これは再利用可能な船であり、地球への帰還は海に飛び散ることによって起こります。 SpaceXは、ドラゴンが装備している18個の加速器の推力を使用した垂直着陸システムを装備する予定です。 ドラゴンは現在の形では貨物船であることに注意してください。 NASAコマーシャルクルー統合機能プログラムの一環として、SpaceXは有人バージョンのDragonRiderも開発しています。これにより、最大7人の乗組員を軌道に乗せる必要があります。





最後に、同社にはレッドドラゴンプロジェクトがあります-理論的には2018年までに火星に届けられる着陸モジュールです。 会社の提案で、彼はサンプルを集めて地球に戻すためにレッドプラネットに機器を届けるべきです。 残念ながら、2013年秋の時点で、NASAは予算の制約のため、このプロジェクトに資金を供給する計画はありません。 ただし、SpaceXはすでにNASAと多くの有益な契約を結んでおり、最後の契約は今後数年間でISSに12回の打ち上げを提供し、SpaceXに約18億ドルの予算をもたらす予定です。

シエラ・ネバダ

当然、NASAとの契約の候補はSpaceXだけではありません。 たとえば、ドリームチェイサーの再利用可能な船を開発したシエラネバダの会社-シャトルの代替品-は、代理店から多数の大規模な助成金を受け取りましたが、その総額は5億ドルに迫っています。





^{ドリームチェイサー}



ドリームチェイサーは、垂直離陸および水平空力着陸のための装置です。 低地球軌道に最大7人を届けることができます。 打ち上げは、Atlas-5ロケットを使用して行う予定です。 また、宇宙ツーリズムのために、この船は軌道上飛行にも使用できることに注意する価値があります。



ドリームチェイサーの構成により、大気中に入るときの過負荷を1.5gに減らすことができます。これは非常に小さいです。 さらに、着陸のために彼は特別なインフラストラクチャを必要としません-彼は民間旅客機を受け入れることができる任意の滑走路に着陸できます。 ところで、SpaceShipOneのエンジンを開発したのはシエラネバダで、2004年にポケットラインを越える最初の民間航空機としてAnsari X-Priseを受け取りました。



2013年10月26日、つまり最近では、ドリームチェイサーの最初のテスト飛行が行われました。 ヘリコプターを使用したデバイスは、約4キロメートルの高さまで上昇し、落下しました。 彼の仕事は、独立して滑走路に着き、自動着陸することでした。 飛行時間は約1分でした。 ヘリコプターから脱出した後、ドリームチェイサーは正常に飛行場に到達し、軸線と完全に一致し、着陸し始めましたが、何らかの理由でデバイスは左の着陸装置を取得できず、車線に触れた後、横に着陸して砂漠に移動しました。





^{同じドリームチェイサーフライト}



大量のほこりが発生したため、ストリップを離れた後、彼を見るのはほとんど不可能でした。 しかし、専門家が船の検査を始めたとき、彼らはキャビンが破損していないこと、およびすべての機器が適切に機能していることを発見しました。



ただし、NASAが完全に民間開発のサポートに切り替えたとは考えないでください。 オールドガード-航空宇宙産業で長年防衛契約を結んでいる企業も、パイを手に入れることを嫌っていません。 おそらくそれらの中で最も強力なプレーヤーは、ボーイングとロッキード・マーティンの合弁会社であるユナイテッド・ローンチ・アライアンスでしょう。 これらの人々は、ロッキードが、とりわけ私が上で述べたアトラス-5ミサイルの開発に関与し、ボーイングがデルタファミリーのロケットの開発に関与していたという膨大な経験を持っています。 ただし、プライベートスペースが影響範囲を拡大することを妨げるものはありません。

ブルーオリジン

今度は宇宙観光に焦点を当てたもう1つのプレーヤーは、Amazonの共同設立者ジェフベゾスによって設立されたBlue Originです。 当初、同社は2010年に週に1回の準軌道打ち上げを実施するという野心的な目標を設定しました。 残念ながら、そのような計画は楽観的すぎることが判明しました。 日付は無人では2011年に、有人便では2012年に変更されました。 しかし、同社はこのフレームワークに適合していませんでした。 悲しいかな、2013年末の時点で、最初の起動のおおよその日付に関する新しい情報はありません。



しかし、Blue Originアセットには何がありますか？ まず、彼らは熱意を否定することはできません。 ベゾスは学校で宇宙を夢見ていたが、18歳の時に宇宙ホテルや遊園地を立ち上げて、同時に最大300万人が軌道に乗せるようにしたいと話していた。 第二に、彼らはいくつかの成功したプロジェクトを持っています。



Blue Originの最初の開発は、2005年3月5日に約100メートルの高さに成功し、発射地点で制御された着陸を行ったカロンシステムでした。 2番目のステップはGoddartで、2006年11月に初めて離陸し、FAAによると、さらに2回のテスト打ち上げを完了しました。



会社の主な開発の1つは、準軌道飛行用に設計されたニューシェパード船です。 計画どおり、船の制御はオンボードコンピューターで完全に実行する必要があります。 最初のテスト飛行は2011年8月24日に行われ、失敗に終わりました-同社によれば、高度14キロメートル、速度1.2マッハで、デバイスは迎え角の許容値を超え、セキュリティシステムはエンジンをオフにしました。 これは、スペースが間違いを許さないというもう1つの注意点です。





^{新しいシェパード}



2012年の終わりに、同社は、ロケットのプロトタイプからのカプセルの緊急射撃に関するテストを成功裏に実施しました。 カプセルは約700メートルの高さまで上昇し、パラシュートでソフトランディングに成功しました。



Blue Originには、再利用可能な軌道宇宙船プロジェクトもあります。 適切な再利用可能な打ち上げビークルは、船を軌道外軌道に運んでから、地球に戻る必要があります。 宇宙船自体は、独自のエンジンを使用して、軌道の指定されたパラメーターに到達するまで加速を続けなければなりません。 大気圏への進入と着陸は、ニューシェパードと同様の手段で提供されるべきです。 今日まで、同社は推進システムのテストに成功しています。



当然、Blue OriginはNASAとの連携に成功しており、さまざまな開発段階で約3,000万ドルを代理店から受け取っています。主に推進システムの作業について話します。

火星へ！

しかし、私たちの最愛の赤い惑星はどうですか？ 結局のところ、惑星間飛行はおそらくはるかに複雑な問題であり、民間企業にはアクセスできないのでしょうか？



そうでもない。



まず、皆さんは火星のことを聞いたことがあるはずです。 Bas Lansdorpが考案したこの野心的なプロジェクトは既に開始されており、2022年に予定されている有人飛行の申請者の選択に参加する準備ができている20万人以上のボランティアを集めています。 ちなみに、火星へのフライトには、SpaceXのMars One Dragonの修正バージョンを使用する予定です。 さて、同じ会社のファルコン9ヘビーロケットは、地球から持ち上げる必要があります。



Mars Oneプログラムの下での最初の無人打ち上げは2018年に予定されているため、待つ時間があまりありません。



プロジェクトの作成者は、人を一方向に送り、死ぬまで必要なものすべてを供給する費用が60億ドルを超えないことを保証します。 これらすべてから、彼らはまた、遠征の資金源となる資金に関する壮大なリアリティショーを手配したいと考えています。





^{プロジェクトの作成者のようなものが火星の植民地を想像している}



十分な数の専門家がプロジェクトアドバイザーのリストに載っていますが、多くはまだこのベンチャーに非常に懐疑的であり、Mars Oneの創設者は遭遇するすべての問題について十分に深く理解していないと信じています。 誰が正しいかは、時間でわかります。



しかし、火星に人を送るための私的な試みは火星1つだけではありません。 たとえば、最初の宇宙旅行者であるデニスティトは、数か月前にインスピレーションマーズ組織を設立しました。その目的は、2018年に火星を飛び回って地球に戻るための遠征を開始することです。



飛行は、火星の表面から中心までの高さが160 kmで、501日間続く必要があります。 2人の乗組員は、2018年に発生する火星と地球の和解を利用しようとし、フライトの燃料コストを最小限に抑えます。



ティトと彼の共著者は、遠征の技術面を説明する論文を起草し、IEEEに提出しました。 ただし、その計算に関連して、多くの疑問が生じます。 そのため、たとえば、既存のキャリアはいずれも、レポートに示されている重量とサイズの軌道モジュールに入れるのに適していません。 SLA NASAシステムを使用して開始することもできますが、2017年までに完了するとは考えられません。





^{アーティストが提示した住宅用カプセルと返却可能なモジュール}



このプロジェクトは、マーズワンと同様、批判の対象となっています。 そのため、たとえば、エコノミスト誌の記事の1つでは、飛行中の宇宙放射線の影響や、帰途の地球大気への高速進入による地球への帰還の安全性に関する問題が提起されています。



一方、火星協会の会長であるロバート・ズブリンは、このプロジェクトは技術的に実現可能であり、主な問題は必要な資金を獲得することだと考えています。



NASAの代表者は、予想される打ち上げ、宇宙放射線、および500日間限られたスペースに滞在している乗組員の心理学および生理学の問題までに残っているわずかな時間に注目しています。 いずれにせよ、Mars Oneの場合のように、答えはすぐに見つかります-結局のところ、2018年までほとんど残っていません。

米国以外

プライベートスペースは米国だけに限定されません。 たとえば、英国の会社Excalibur Almazは、2015年に月の周りに商業飛行を開始する準備ができていることを発表しました。 彼らの船はすでに9回の成功したテスト飛行を完了しており、会社の代表者によると、主な問題は現在、必要なすべてのライセンスを取得していることです。



Excalibur Almazによって開発された宇宙船は、前世紀の70年代にソ連で開発され、文字通り「作られた」輸送補給船の帰還車両に基づいて作られました。 2011年、同社はAlmazプログラムで使用される2つの宇宙船船体を受け取り、「これらのモジュールを使用して、観光客や研究者に追加のスペースを提供する」ことを計画しています。 ISSロシアセグメントのStarモジュールにほぼ対応します。つまり、約29トンの自重で約95立方メートルのスペースを提供します。 すべての電子モジュールは完全に最新のものに置き換えられます。





^{会社の船の周りの月、アーティストの視点で}



同時に、企業の代表者はまた、近代化により、ソリューションは最初から開発する代わりに何度もテストされているため、合計で約20億ドルを節約できることに注目しています。 打ち上げは、プロトンロケットのバイコヌール宇宙基地から実施される予定です。



2008年に設立されたデンマークの非営利組織であるコペンハーゲンサブオービタルズも特筆に値します。



彼らが開発した最初の大型ミサイルはHEAT-1Xでした。 2011年6月3日に発射された、長さ9メートル、直径64センチメートルの単一ステージミサイルです。 ロケットが垂直方向の偏差を超えたために地上から離れた場所でエンジンをオフに切り替える必要があったとき、ロケットは正常に打ち上げられ、2.8キロメートルの高さを得ることができました。





^{発射プラットフォームで1Xを加熱する}



その後、2012年と2013年にそれぞれ発射されたSMARAGDとサファイアのミサイルに続きました。 それらの最初の打ち上げは部分的にのみ成功しました-打ち上げ後しばらくして、電子機器が失敗しました。 しかし、飛行制御システムを機能させるように設計された2番目のロケットの打ち上げは問題なく行われました。 同社の最終目標は、準軌道飛行に適したHeat-1600ロケットを開発することです。



同時に、同社は有人カプセルを開発しています。 最初のパンケーキはゴツゴツと出てきました-宇宙飛行士が立っているはずだったティコ・ブラーエ実験カプセルのプロジェクトは、打ち上げ中の垂直方向の過負荷が大きすぎたため、マネキンでの最初のテスト後に拒否されました。



2番目のカプセルは、緊急救助システムテストの一環として発売されました。 彼女はパラシュートの取り外しと解放に成功しましたが、空力的な不安定性のために、安全な高さを得る時間はありませんでした。その結果、パラシュートが空気で満たされる時間がなく、カプセルが水に落ちて損傷を受けました。



この組織のスタッフはボランティアであり、ロケット科学の専門家ではないことを理解することが重要です。 これと、実際に寄付と自己資金のために働いているという事実を考えると、彼らがフルサイズのロケットを構築することができたという事実は非常に重要な成果です。



ロシアでは、プライベートスペースの明るい代表はDauria Aerospaceで、 Habréに独自のブログがあります。Zelenyyikotはおそらくその成功について何度もお話しします。

おわりに

ですから、今日、私的空間はもはやサイエンスフィクションではなく、現実です。 もちろん、これは巨大な仕事です。 たとえば、SpaceXとテスラの両方を同時に管理しなければならないマスク氏は、「物事がうまくいくとすべてが複雑になり、何かがうまくいかないと非常に難しい」と言い、間違いなく正しい。 スペースは間違いを許しません。 少し間違えるだけで、すべての努力が無駄になります。 このビジネスでは、成功から失敗までは1つのステップでさえありませんが、はるかに少ないです。 しかし、もちろん、これらすべてが大きくて深刻なものになることを願っています。 その打ち上げはより安くなり、その信頼性は向上し、数年または数十年で、私たち一人一人は宇宙に一度飛ぶ余裕ができるようになります。