А теперь – серьезно!
Илон Маск, конечно, человечище. Не каждому в жизни дано создать хотя бы один проект, потрясший воображение мира, а тут – целый букет! И каждый рыночной стоимостью не менее чем в ярд долларов.
Причина успеха его проектов – конечно же, инновации. Но если копнуть глубже, то за этой шаблонной фразой есть более глубокий смысловой слой. Минимум два, а то и три из его проектов обязаны своим успехом интеллектуальным системам управления, чьи возможности сделали невероятный скачок буквально за последние несколько лет. Скачок, подготовленный как ростом «сырой скорости» компьютерного железа, так и совершенствованием алгоритмов машинного обучения. Взять самоуправляемые автомобили или взлетающие и садящиеся обратно ступени ракет – все это возможно только за счет изощреннейшей аппаратно-программной начинки.
Все слышали про «истребитель пятого поколения». Это американские F-22 и F-35, а также недавно замеченные в Сирии российские Су-57, ранее известные как ПАК ФА Т-50. Главное качество этого поколения авиационной техники очень емко передается одной фразой – «динамически неустойчивая система». Это означает, что механическая конструкция самолета НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕНА для полета вообще! Самолет практически не умеет планировать и при любом серьезном маневре постоянно срывается в штопор, но только моментально отрабатывающая и исправляющая эти срывы авионика дает ему полет. (Вся электронная составляющая современных летательных аппаратов столь продвинута и сложна, что для нее даже специальное слово придумали – авионика.) В ответ мы получаем совершенно нереальные летные характеристики вроде возможности двигаться вперед хвостом и прочих фигур высшего пилотажа, немыслимых и попросту технически невозможных в самолетах предыдущих поколений. Подчеркнем еще раз: в случае отказа бортовой электроники самолет на первом же маневре моментально падает камнем вниз! Обратная сторона – с помощью подобного рода электронных систем мы можем заставить летать что угодно, предмет любой формы и любых аэродинамических характеристик.
Вывод: развитие систем управления достигло той степени зрелости, когда мы можем – для начала только в военной отрасли, но раньше не было и этого – положиться на них полностью и даже не предусматривать «плана Б» на случай отказа (в виде планирования с выключенными двигателями, например). То есть не бояться угробить самолет ценой больше сотни миллионов долларов и потерять квалифицированного пилота (после двух катапультирований летчиков безоговорочно списывают). Кстати, более 60% авиакатастроф в гражданской авиации происходит при ручном управлении самолетами, не исключение и последняя трагедия с АН-148 в Подмосковье.
А теперь та же логика начинает быть применима и к автомобилям – их самоуправство принято делить на пять классов. И если в 5-м водитель должен сидеть за рулем и быть готовым в любой момент подхватить управление, то начиная со 2-го он может откинуться на заднем сиденье и спокойно читать журнальчик. Как те две девушки из рассказа Михаила Задорнова, заглохшую машину которых сердобольный дядька взялся отбуксировать в сервис: на первом же светофоре авто въехало буксировщику в зад.
Подчеркнем еще раз. Электродвигателям больше сотни лет. Я молчу уже о всяких сервомеханизмах, которые сами поворачивают руль или нажимают на педали. Литий-ионные аккумуляторы массово применяются как минимум лет 20. Двигатели не слабее того, что стоит на Falcon Heavy, были сделаны 50 лет назад (и уже 100 лет назад рекорд скорости автомобиля с ДВС составил 125 км/час).
На самом деле тяга двигателя (или мощность автомобильного электромотора) – вещь важная, но не самая принципиальная. Недостаточно иметь грубую силу, пусть и могучую, – нужно уметь направлять ее в нужное русло. Большевики и прочие вдохновители всяких революций это хорошо знали.
Во-первых, мы уже достаточно давно находимся в районе технологического предела, и движки, основанные на сгорании и выбрасывании рабочего тела, вряд ли способны штурмовать новые вершины скорости. Единственным прорывом за все годы со времен создания реактивной артиллерии были двигатели на жидком водороде (Вернер фон Браун для лунной программы США Apollo, коллектив советских ученых во главе с Б. И. Губановым для «Энергии»), но и те не дали принципиально нового качества. Ну теперь еще не до конца понятные ядерные двигатели, анонсированные президентом 1 марта.
Во-вторых, проблемы управления. Гениальная конструкция Сергея Павловича Королева (связка маломощных двигателей для набора нужных показателей тяги) в свое время уперлась именно в невозможность правильно управлять всей их совокупностью (в советском лунном проекте Н1 двигателей было целых 30, и он не взлетел). И вот с бурным развитием электроники и алгоритмов это второе препятствие, кажется, можно уже небезуспешно штурмовать.
Кстати, горе-любители успели написать, а остальные растиражировать сообщение, что Falcon Heavy промахнулся мимо Марса и теперь летит к поясу астероидов. Thirty Seconds to Mars, ага. Полгода минимум, не хотите? Во-первых, нужно понимать, что практически все топливо ракеты используется при ее старте и разгоне. Все остальное время она летит по инерции. Остатков топлива «на потом» реально может хватить только на коррекцию орбиты – ну или на торможение перед спуском на Землю. Ракетчики научились гениально использовать гравитационное ускорение в поле массивных объектов Солнечной системы, так, чтобы, не тратя много топлива, ускоряться или менять орбиту. Именно таким образом удалось запулить малыши-«Вояджеры» за пределы Солнечной системы – используя парад планет, когда они как по команде выстроились в одну линеечку. Принимая этот парад, «Вояджеры» пронзили систему, вылетев в межзвездное пространство, имея на борту всего 27 (!) килограмм топлива – гидразина. Это меньше, чем вы обычно заливаете в бак авто, хотя и не такая бодяга. И именно этот трюк спас в свое время экипаж «Аполлона-11» («Хьюстон, у нас проблемы!)». Остатков топлива и невылетевшей аппаратуры корабля хватило только на то, чтобы скорректировать орбиту, с тем чтобы гравитационное поле Луны отшвырнуло корабль обратно к Земле.
Между прочим, космический корабль Маска дает не только количественный эффект экономии денег на стоимости запуска. Теперь, с приходом истинно многоразовых и незапредельных по цене кораблей, мы можем сделать следующий шаг в освоении дальнего космоса. Как мы уже говорили, почти все топливо тратится при выводе корабля на орбиту. И летающие на высоте всего 180 км спутники уже имеют минимум первую космическую скорость в 7,8 км/с (Thirty Seconds to Kaluga). Так вот, массовый многоразовый корабль тяжелого класса способен натягать на орбиту достаточно топлива, чтобы запуститься с орбиты и полететь к другим объектам Солнечной системы со скоростью, в разы превышающую ту, с которой это делалось поныне.
А вы говорите – стоимость вывода килограмма груза!
Опубликовано 27.03.2018