28 сентября 2008 года компания SpaceX впервые смогла отправить спутник на орбиту — с помощью ракеты легкого класса Falcon 1. С этого момента компания разработала тяжелые носители Falcon 9 и Falcon Heavy и захватила с их помощью половину мирового рынка коммерческих запусков, строит гигантскую ракету BFR, а еще через десять лет рассчитывает иметь собственную обитаемую базу на Марсе. Фантастические успехи компании вызывают массу вопросов: как случилось, что «частник» смог за ничтожный срок обойти даже некоторые заслуженные космические державы? И какова цена обещаниям Илона Маска добраться до Луны и Марса? В прошлом году редакция N + 1 попросила экспертов — директора Института космической политики Ивана Моисеева и редактора журнала «Новости космонавтики» Игоря Афанасьева объяснить стремительное развитие SpaceX и оценить ее планы на будущее. Вспоминаем этот текст, который не растерял своей актуальности.
«Маскофобы» объясняют успех SpaceX тем, что компания получила финансирование и технологии от NASA. В этом все дело?
Иван Моисеев: NASA заплатила за ракету Falcon 9, как говорят, «на корню». Это означает, что ракета еще не была построена, а американское космическое агентство уже начало выплачивать деньги компании SpaceX — в рамках контрактов на доставку грузов на борт Международной космической станции. SpaceX удалось эти деньги эффективно использовать и расширить свою деятельность — получить заказы на запуски спутников от других стран, от американских военных и от телекоммуникационных компаний.
Конечно, эти успехи не были бы возможны без того технологического капитала, который был собран в США на данный момент. И задача NASA и тогда, и сейчас как раз и состояла в том, чтобы внедрять ту интеллектуальную собственность, которая концентрируется у агентства. Это был очень большой вклад в успех SpaceX.
Игорь Афанасьев: Несомненно, внешнее финансирование от NASA и других госструктур (в частности, от DARPA) на ранних (но не на первых) этапах разработки ракет-носителей и космических кораблей в значительной мере повлияло на успех SpaceX.
Однако нельзя сбрасывать со счетов и то, что Маск начинал работу на деньги компании (можно сказать, на свои собственные) и/или на средства, которые ему удавалось привлечь путем из внешних источников и венчурных фондов. И эти суммы измерялись шести-семизначными цифрами и росли от этапа к этапу. В частности, при разработке легкой ракеты Falcon 1 Маск понимал, что его собственных сбережений едва хватит на создание небольшого, сравнительно простого носителя, и с самого момента образования SpaceX необходимо наладить хорошие отношения с государственными ведомствами — NASA и Пентагоном — в наибольшей степени заинтересованными в исследовании и освоении космоса.
Сделав первую ракету и продемонстрировав потенциальным заказчикам возможности своей компании, Маск заручился господдержкой и получил возможность построить на ее базе мощную Falcon 9. Вслед за этим SpaceX, вооруженная новым носителем, стала не только еще одним игроком на рынке пусковых услуг, но и мощным драйвером развития ракетно-космической техники в США и во всем мире.
То же можно сказать и об интеллектуальной собственности. Причем здесь речь идет, скорее, не о получении технологий, принадлежащих NASA, а в конкретных людях, имеющих большой опыт работы в ракетно-космической индустрии. Именно таких людей Маск стремился заполучить любыми способами, именно они составили интеллектуальный костяк SpaceX.
Впрочем, существуют и конспирологические точки зрения, например, что Маска «взрастило и вскормило» NASA (самостоятельно или при поддержке Пентагона) создавая конкурента крупнейшим аэрокосмическим гигантам сегодняшнего дня Boeing и Lockheed Martin, которые, с точки зрения ряда экспертов, «зажрались и откусывают от бюджетного пирога слишком жирные куски, неадекватные приносимой пользе».
Каково главное техническое достижение разработчиков ракет Falcon?
Иван Моисеев: Я бы обозначил два главных достижения, они немного разноплановые.
Первое — это то, что они еще на этапе разработки будущей ракеты Falcon 9 адаптировали ее под требования рынка. В частности, они применили простые двигатели с открытой схемой. В них генераторный газ, который вращает турбонасосы, просто сбрасывается, а не подается в камеру сгорания, где он мог бы создавать дополнительную тягу.
Такие двигатели считаются устаревшими, они менее эффективны, чем с закрытой схемой. Но, поскольку они оказались дешевле, проще, SpaceX на этом здорово выиграла.
Во-вторых, они разработали возвращаемую ступень. Это уже собственная инициатива SpaceX, это делалось не за счет средств от контрактов с NASA, но это позволяет компании достаточно здорово экономить на запусках — до 20-25 процентов.
Игорь Афанасьев: Реальных достижений несколько.
Первое: создание, серийное производство и эксплуатация двухступенчатой ракеты-носителя среднего/тяжелого класса с высочайшими на сегодня показателями эффективности конструкции без применения кислородно-водородного топлива. По числу ступеней и соотношению массы полезного груза к стартовой массе Falcon 9 эффективнее таких ракет-носителей аналогичного класса, как Ariane-5, «Чанчжэн-5», «Зенит», «Протон» и тому подобных.
Второе: отработка технологии посадки и первых этапов многократного использования самого дорогого и обычно утрачиваемого элемента ракетно-космической транспортной системы — многодвигательной первой ступени. В случае подтверждения заявленных характеристик это может стать трендом в современной ракетно-космической технике.
Третье: исключительно высокий темп пусков (не характерный для американских ракет-носителей 2010-х годов) и хорошие стоимостные показатели, позволившие завоевать значительную долю рынка запусков, выжав с него (или значительно умерив пыл) традиционных игроков с их средствами выведения, созданными по технологиям 1960–1980-х годов.
Станет ли многократное использование первых ступеней ракет SpaceX действительно экономически выгодным?
Иван Моисеев: Мне кажутся весьма сомнительными обещания, что использованные первые ступени смогут после возвращения сразу, почти без подготовки, снова отправиться в космос. Серьезные проверки, тесты, подготовка к новому пуску все равно будут нужны. SpaceX может, конечно, сокращать затраты на это, но есть принципиальные вещи которые не сократишь.
Но дело в том, что сокращение стоимости пуска даже на 25 процентов для ракетной отрасли это очень много, это очень хороший показатель. Если удастся, скажем, снизить цену на один процент — это уже серьезные деньги, потому что запуски стоят миллионы долларов, а тут сразу 25. И Илон Маск совершил революцию в некотором смысле, потому что инерция мышления разработчиков заставляла делать максимально эффективные двигатели и не очень заботиться о судьбе ступени. А он сделал все наоборот и добился результата.
Игорь Афанасьев: Многократное использование первых ступеней наладить уже получилось. Правда, пока это процесс сводится к двукратному применению ракетных блоков (но уже скоро нам обещают нечто большее, с помощью самого свежего варианта носителя Falcon 9 Block 5). Привело ли это к реальному снижению затрат? Сказать трудно — компания (как и большинство пусковых провайдеров) не дает конкретных «ценников», приходится либо верить Маску на слово, либо «прикидывать на пальцах», оперируя пропорциями, указанными ранее официальными представителями SpaceX .
Если считать, что первая ступень стоит 60-80 процентов всей двухступенчатой ракеты Falcon 9, то при двукратном ее применении (без учета межполетного обслуживания) расходы на пуск составляют 60-70 процентов от стоимости аналогичной одноразовой ракеты, при трехкратном — 47-60 процентов. Цель инженеров Маска — снизить расходы на порядки. Сделать это будет крайне сложно с учетом неизбежного появления при многократных пусках упомянутых выше расходов на межпусковые операции, включающих ремонт изношенных механизмов, восстановление потерянных в процессе входа в атмосферу участков теплозащиты, очистку от копоти двигательных установок и т.п. К слову сказать, в процессе эксплуатации системы Space Shuttle эти расходы оказались значительно выше, чем предполагали разработчики...
Насколько реалистично выглядит проект ракеты BFR грузоподъемностью 150 тонн?
Иван Моисеев: Это ракета останется на бумаге, как и предыдущий проект — марсианский транспортер. Дело в том, что на нее нет заказчика. Разработка ракеты такого класса, класса сверхтяжелой лунной ракеты Saturn V, стоит десятки миллиардов долларов даже если очень сильно экономить. На создание ее аналога, ракеты SLS, уже затрачено 30 миллиардов долларов.
У SpaceX таких денег нет, и другого заказчика на эту ракету нет, потому что NASA в своих межпланетных проектах ориентируется на использование своей собственной ракеты SLS. Нет заказчика — нет ракеты.
Игорь Афанасьев: Проект BFR по габаритам не больше летавшей полвека Saturn V, а по стартовой массе - легче оставшегося на бумаге советского носителя «Вулкан», который предполагалось создать на базе «Энергии». Кислородно-метановые двигатели Raptor для BFR по габаритам близки к стоявшим на советской лунной ракете Н-1 кузнецовским НК-33. Аналитики отмечают, что финансовая сторона проекта уже не так безнадежна, как раньше и не вызывает стойкого отторжения у потенциальных инвесторов. Не исключено, что при определённом раскладе проектом заинтересуется NASA, ведь одна из целей BFR — замена корабля Dragon, обслуживающего МКС.
Оставив в стороне экономику проекта, можно сказать, что в целом особых сомнений в реализуемости BFR нет (как показывает практика, решить можно едва ли не любую инженерно сформулированную задачу, не противоречащую законам механики). Но остается множество вопросов как ко всей концепции в общем, так и к деталям в частности. По-прежнему трудно достичь заложенных показателей совершенства ступеней. Неизвестно, как быть с акустическими нагрузками, которые для первой ступени BFR почти вдвое выше, чем было на «Сатурне». Повышенная акустика заставляет усиливать конструкцию, сильно утяжеляя ее. Скептики отмечают утопичность идеи «универсальной системы, способной совершать посадку на Землю, Луну и Марс, а также на все остальные небесные тела», как декларирует Маск. Очень большие сомнения в возможности проведения «конвейерных пусков» — а для будущей колонизации Марса необходимы тысячи стартов в год!
Много вопросов вызывает плановая эксплуатация системы, предусматривающая минимум ремонтно-восстановительных работ после полётов BFR, либо полный отказ от них и даже от технического обслуживания. Между тем, до сих пор необслуживаемую технику (кувалды, топоры и прочий инвентарь не рассматриваем) никому реализовать не удалось — даже автомашины (не говоря уже о самолетах) проходят регулярные техобслуживания. Абсолютно непонятно, как создать неремонтируемый ракетный летательный аппарат, подверженный куда более высоким нагрузкам?
Неясно, как решается вопрос аварийного спасения экипажа и пассажиров BFR при нештатном запуске. Маск сводит все к аналогии с пассажирской авиацией, где ни экипаж, ни пассажиры не имеют средств спасения в аварийных и катастрофических ситуациях. При желании в этих рассуждениях можно найти рациональное зерно, но надо учесть, что «история авиации написанная кровью», насчитывает более 100 лет, тогда как ни одного межпланетного пассажирского полета еще выполнено не было (на Луну летали профессионалы, и для них риск был повседневным явлением), посему распространение авиационного опыта и критериев на дальние космические полеты кажется малообоснованным.
Эксперты отмечают и ходульность расчета SpaceX «на взрывной рост космической экономики». Да, снижение стоимости доступа в космос, возможно, приведет к некоторому росту грузопотока «Земля-космос-Земля». Кое-кто считает, что в этом случае станут рентабельными частные орбитальные станции, а туристические полеты будут доступны широкой аудитории. Но сейчас нет ровным счетом никаких признаков того, что рост грузо- или пассажиропотока возрастет экспоненциально, как требуется для эксплуатации BFR (не считая, конечно, случая с планами по колонизации Марса).
Удастся ли SpaceX отправить в середине 2020-х годов людей на Марс и построить там обитаемую базу?
Иван Моисеев: Это чистая фантастика. Во-первых, кто будет заказчиком этого проекта? У этого заказчика должны быть деньги не только на сверхтяжелую ракету, но и на корабль, и на всю инфраструктуру, на постоянное снабжение этой базы. Для того, чтобы высадить всего лишь двух астронавтов на Марс и вернуть их обратно (а Маск, напомню, планирует отправить сотни людей), нужно, по некоторым оценкам, 500 миллиардов долларов. Самый крупный заказчик в этой области — NASA, его бюджет составляет 20 миллиардов долларов в год. То есть если NASA будет заниматься только Марсом и ничем больше, то нужно 25 лет, чтобы этот проект осуществить.
Поэтому все эти разговоры про Марс разговорами и останутся. Как только начинают считать деньги и спрашивать «кто будет платить?», сразу выясняется, что платить некому. Кроме того, автоматы работают достаточно хорошо, передают очень много информации с Марса, поэтому и в научном плане пилотируемая экспедиция не оправдается. Какой смысл в обитаемой базе, если ровер может годами ездить и собирать информацию?
Игорь Афанасьев: Здесь слишком много «если»... Если проект BFR «завяжется», если Маск найдёт необходимые деньги, если летные испытания ракеты пойдут в намеченном темпе, и так далее. Но, судя по тому, насколько затягиваются сроки реализации обширной программы SpaceX по сравнению с ранее опубликованными планами, скорее всего — нет.
Но это закономерно: в космонавтике каждый последующий шаг дается гораздо тяжелее предыдущего, как будто карабкаешься по лестнице со все возрастающей крутизной. Создание гигантской ракеты размерами с BFR — большой шаг, отправка людей к Марсу — грандиозный шаг, а постройка базы, да еще к концу следующего десятилетия вообще кажется утопией. Кроме того, все основные успехи SpaceX последних десяти лет так или иначе связаны с решением задач в интересах государственных учреждений. Но высадить людей на Марс NASA планирует (во всяком случае, в настоящее время) самостоятельно, хотя нельзя полностью исключить возможность подключения «частников» (считай — SpaceX и, возможно, Blue Origin) на каком-то этапе реализации программы. Большинство технических аспектов проблемы представляется реализуемыми, хотя масштабы разработок поражают.
Беседовал Григорий Копиев
