Минувшая неделя стала воистину черной для так называемой «частной космонавтики». Авария ракеты «Антарес» и катастрофа суборбитального корабля SpaceShipTwo могут изменить общественное отношение к «частному космосу» и превратить восторженные ожидания «завтра мы будем летать в космос по туристической путёвке» в публичное осуждение. Какие слабые и сильные стороны есть у «частной космонавтики», и можно ли надеяться на то, что доступный космос человечеству подарят венчурные инвесторы?
Сверхтяжелые ракеты-носители времен лунной гонки прекрасны. «Сатурн-V» выглядит настолько рациональным и инженерно красивым, что можно понять происхождение аргумента сторонников «лунного заговора» — кажется, что такая замечательная ракета должна была бы летать до сегодняшнего дня. Но проблема сверхтяжелых ракет состоит в том, что они непригодны для обычных космических задач, для которых требуется меньшая грузоподъемность. Говоря простым языком, у вас есть грузовик «Урал», на котором вы пару раз в год возите удобрения, кирпичи или доски на дачу. Будете ли вы на нем каждый день ездить на работу в офис? Теоретически это возможно, но очень нерационально — мощный двигатель «ест» десятки литров солярки на сотню километров, не говоря уже о сопутствующих расходах или проблемах с парковкой. С космосом то же самое — «тяжелыми» стали называться ракеты грузоподъемностью двадцать тонн на низкую околоземную орбиту, а «сверхтяжелой» сейчас называют ракету с грузоподъемностью больше 50 тонн на НОО. Но не нужно думать, что изобретательное человечество легко отказалось от мечты получить универсальную ракету, которой можно каждый месяц запускать небольшие спутники, но один-два раза в год отправиться на Луну или дальше.
Современные ракеты-носители рождены для космоса. Земная атмосфера им только мешает. Она требует ставить тяжелые обтекатели на полезную нагрузку, добавлять топливо на преодоление сопротивления воздуха и парирование порывов ветра. Но земная атмосфера не обязательно должна быть помехой. Крылья могут опираться на воздух, создавая подъемную силу, а кислород для двигателей можно получать вместе с воздухом, а не везти его с собой в тяжёлых баках. Что если пофантазировать и создать концепт для выведения полезных грузов на орбиту, используя специализированные ступени?
Очередная посадка первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 начинает казаться привычной и рутинной. Можно подумать, что у Маска дело в шляпе, и уже скоро SpaceX с флотом многоразовых ракет-носителей станет монополистом пусковых услуг, выкинув с рынка всех конкурентов. На самом деле, это иллюзия. Три вернувшиеся первые ступени — это только самое-самое начало долгого пути их эксплуатации. И где-то во внутренних документах SpaceX есть расчеты, в которых показана экономическая эффективность многоразовой ракеты-носителя. А в этих расчетах в каком-либо виде, наверняка, присутствуют три параметра. Эти параметры, в зависимости от их значения, могут сделать многоразовый Falcon 9 как эффективным, так и нет. В документах SpaceX должна быть какая-то предварительная оценка этих параметров. Но ирония заключается в том, что их настоящие величины не знаем не только мы, но и сам Илон Маск. Потому что они могут быть получены только по результатам многолетней эксплуатации. Что же это за параметры?
Не удивлюсь, если многие думают, что первую частную ракету в космос запустил Илон Маск со своей компанией SpaceX. Это не так — Falcon 1 стал первой жидкостной ракетой, разработанной на частные средства и достигшей орбиты. Первой ракетой, разработанной на частные средства и вышедшей на орбиту стал твердотопливный Pegasus еще в 1990 году. А первой ракетой, разработанной на частные средства и достигшей космоса стала Conestoga I еще в 1982 году. На обочине дороги частного космоса лежат обломки компаний, которые когда-то проиграли и были забыты. Иногда у них интересная судьба — например, тестовые стенды для двигателей закрытой Beal Aerospace в МакГрегоре купила SpaceX и использует по тому же назначению. История неудач прекративших свое существование частных космических компаний поучительна и достойна сохранения в памяти.
Иногда получается так, что логичное и правильное решение останавливает развитие технологий, которые оказались бы очень к месту лет через тридцать. Межконтинентальные баллистические ракеты, летящие со скоростью 22 Маха, оказались проще, чем межконтинентальные крылатые ракеты, которые летели к цели со скоростью 3 Маха. Советские «Буря» и «Буран», американские Snark и Navaho проиграли Р-7 и «Атласам». Но кто знает, может быть, сейчас космос был бы ближе, если бы их разрабатывали дальше?
В ночь на прошлый понедельник SpaceX собиралась запустить телекоммуникационный спутник Intelsat 35e. Из-за того, что старт два раза отменяли, спутник улетел только 5 июля. Но если бы все прошло по плану, то за один месяц SpaceX провела бы целых четыре пуска. 3 июня к МКС стартовал грузовой корабль Dragon, 23 июня на геостационарную орбиту отправился телекоммуникационный спутник BulgariaSat-1, а спустя всего двое суток на полярную орбиту были выведены десять «Иридиумов» нового поколения. SpaceX сейчас сдает экзамен на индустриальную зрелость — для того, чтобы стать значимым игроком на рынке пусковых услуг нужно не только предлагать выгодную цену, но и запускать ракеты часто.
Помните байку о разработке космической ручки? Да, она не основана на реальных событиях, но очень наглядно иллюстрирует идею, что простое решение может оказаться лучше сложного. Ракета, построенная по принципу «большого глупого носителя» («Big Dumb Booster») находится не в диапазоне «умный-глупый», а, скорее, «простой-сложный». Привычные нам ракеты-носители выросли из военных баллистических ракет, и при их проектировании эффективность была важнее стоимости. Но, если мы собираемся осваивать Космос, то нам нужно много ракет, и сложные бывшие военные ракеты становятся слишком дорогими. А что, если попробовать сделать ракету сравнительно простой, но экономически выгодной?
В Интернете появилось видео, рассказывающее о проекте Advanced Expendable Launcher INnovative engine Economy (Adeline). Как явствует из названия, проект предполагает частично многоразовые ракетные ступени — пустые баки будут сбрасываться и разбиваться о землю, а двигатель — спасаться в специальном крылатом аппарате:
На прошлой неделе произошло действительно историческое событие — компания Blue Origin, возглавляемая Джефом Безосом, осуществила первую успешную мягкую посадку первой ступени ракеты. Любопытно, что этим успехом Безос обошел не только Элона Маска, чьи попытки посадить первую ступень на баржу уже два раза терпели неудачу, но и Ричарда Брэнсона с его суборбитальным самолетом SpaceShipTwo, который потерпел катастрофу осенью 2014 года и до сих пор не вернулся к полетам. Компания Blue Origin не гонится за пиаром, поэтому тем интереснее посмотреть на то, какими технологиями она, оказывается, располагает, и чем может нас порадовать в скором будущем.
Размер в космонавтике имеет значение. Слишком большую ракету или корабль будет сложно транспортировать и дорого обслуживать, а слишком маленькая выведет в космос слишком легкую полезную нагрузку. Например, по ракетам-носителям самый распространенный диаметр ступени находится в пределах 2-4 метров, а стартовая масса в большинстве случаев колеблется в диапазоне 200-800 тонн. Через пару веков легко можно будет построить кривые распространенности для разных размеров крылатых многоразовых кораблей. А пока у нас есть провалившийся проект большого шаттла и много проектов минишаттлов. Во второй половине 20 века было несколько проектов небольших крылатых орбитальных кораблей, один из которых даже летал за пределы атмосферы. Сейчас один минишаттл уже несколько лет совершает секретные миссии, а в нескольких странах ведутся работы по похожим многоразовым кораблям. Что же это за аппараты?
История со спутником MUOS 5, который застрял по дороге на целевую орбиту, породила вопросы о возможности дозаправки спутников на орбите другими, специальными, спутниками. Давайте разберемся, где и как физика позволяет заправлять спутники, кого дозаправляют уже лет сорок, а также какие проекты космической дозаправки (и не только) были и планируются.
Мы живем в интересное время, когда количество активных проектов сверхтяжелых ракет-носителей уже превысило количество пальцев на одной руке. Государственные космические агентства и частные компании анонсируют свои планы по созданию именно сверхтяжелых ракет, и, хотя большинство должны будут полететь в 2020-х, увидеть первый пуск одной из них мы имеем шансы уже в следующем году. Но в истории космонавтики сверхтяжелые ракеты неоднократно проигрывали, и эти проекты закрывались. Что ждет их сейчас?
Интересная тенденция появилась в отечественной космонавтике. Привычные нам ракеты-носители начинают облегчать, убирая одну из ступеней. Тяжелый «Протон» уже совсем скоро обзаведется средней и легкой версией, а недавно появилась новость, что и у «Союза» появится новый легкий вариант. Как и зачем «худеют» ракеты?
В последние годы формируется новый класс ракет-носителей — сверхлегкие, очень простые и стартующие с рельсовых направляющих. И им что-то не везет — в конце 2015 года аварией закончился первый пуск американской РН Super Strypi, а 14 января этого года неудачно прошел запуск переделанной из геофизической в космическую японской ракеты SS-520-4. Будущее обоих проектов туманно, а жаль — там используются интересные технические решения, и такой тип ракет-носителей теоретически может найти свою нишу.
Когда разговор заходит о космических тросовых системах, обычно вспоминают космические лифты и другие циклопические конструкции, которые, если и будут построены, то в очень отдаленном будущем. Но мало кто знает, что эксперименты с развертыванием тросов в космосе проводились неоднократно, с разными целями, и последний по времени закончился неудачей в начале февраля этого года.
«Джемини 11», соединенный тросом с мишенью «Аджена», фото NASA.
На этой неделе, скорее всего, состоится исторический первый пуск уже летавшей ступени ракеты-носителя Falcon 9. Ее тестовый прожиг уже съехал с воскресенья на понедельник, и плановая дата запуска, вероятно, сдвинется со среды на четверг. Пуск, скорее всего, будет успешным, и интернет заполнит ликование. Но в 2017 году для SpaceX более важными, чем повторный запуск летавшей ступени или даже испытания Falcon Heavy будут менее заметные и более грустно выглядящие экономические вопросы.
В 9 утра понедельника по новозеландскому времени (21:00 GMT, 23:00 MSK) открывается десятидневное стартовое окно для первого запуска легкой ракеты-носителя Electron. В Новой Зеландии сейчас ветрено, и вывоз ракеты на старт уже успели перенести как минимум на вторник. Несмотря на небольшую грузоподъемность, Electron отличается высокой концентрацией современных технологий — композитные баки, 3D-печать двигателей и принципиально новая идея привода от электродвигателя насосов, подающих компоненты топлива.
Минувшая неделя ознаменовалась двумя в каком-то смысле дополняющими друг друга новостями. Китайцы скопировали Falcon 9 SpaceX (на самом деле нет), а компания Northrop Grumman за $9,2 миллиарда поглотила крупного «космического частника» Orbital ATK.
В этом месяце будет юбилей уже практически забытого события — 16 ноября 1992 года стартовал, а 22 ноября приземлился аппарат миссии доброй воли «Европа-Америка 500», доставивший сувениры и послания мира из Плесецка в Сиэтл. Эту миссию называют первым частным космическим полетом, но правильнее назвать ее единственным примером космической почты.
