Американская космическая мечта
Илон Маск вернул веру американцев в собственные космические запуски. Технологическая машина страны получила четкую цель — добраться до Марса
Миллионы людей по всему миру 31 мая наблюдали за полетом корабля Crew Dragon к Международной космической станции (МКС). Трансляцию вели официальные аккаунты NASA и SpaceX в YouTube, а также сотни журналистов. Эксперты, особенно в США, поспешили заявить чуть ли не о начале новой космической эры. «Это первый за девять лет запуск американских астронавтов на американской ракете с американской земли», — повторяли друг за другом президент США Дональд Трамп, а также глава NASA Джим Брайденстайн и сенатор от Республиканской партии Тед Круз, присутствовавшие на церемонии стыковки.
Пиар-сопровождение полета было исполнено на высочайшем уровне. Это и многочисленные фотографии моментов прощания астронавтов Дагласа Хёрли и Роберта Бенкена с семьями. Живая картинка, как белый электрокар Tesla Model X везет испытателей к стартовой площадке. Камеры повсюду, в том числе внутри самого корабля. Панель управления — дисплеи с тачскрином вместо бесчисленных кнопок и тумблеров в кабине американских шаттлов прошлого.
Но главный прорыв испытательной миссии Demo-2 в том, что это первый в истории запуск корабля с астронавтами частной компанией и успех новой бизнесмодели NASA. До окончания программы «Спейс шаттл» (на последнем «Атлантисе» 8 июля 2011 года, кстати, тоже летел Даглас Хёрли) NASA самостоятельно разрабатывало корабль и организовывало миссию. Теперь же агентство выступает в роли заказчика услуг, при этом контролируя сам процесс и выдвигая дополнительные условия — так, корабль Crew Dragon, сертифицированный на несколько полетов с людьми, в рамках миссий NASA не сможет возить астронавтов дважды. После посадки корабль придется переделать в грузовую версию, после чего он сможет отправиться на орбиту еще два или три раза. Однако конкретно тот корабль, который сейчас в космосе, тестовый, и его могут просто отправить в музей.
Из-за желания гарантировать безопасность руководство NASA также разрешило посадку Crew Dragon только на парашютах. Двигатели SuperDraco, призванные обеспечить мягкую посадку корабля, использоваться не будут. Илон Маск рассказал, что получить для них соответствующую сертификацию будет крайне тяжело.
Успехи SpaceX стали результатом жесткой конкуренции, в которой команда Илона Маска обогнала Boeing. Тем не менее авиагигант, проиграв гонку, все же продолжает работу над собственным кораблем ST-100 Starliner, который в следующем году также может получить сертификацию и полететь к МКС на ракете-носителе Atlas-5 (на ее первой ступени установлен российский двигатель РД-180). Но NASA уже обрело долгожданную независимость от услуг «Роскосмоса». Дальнейшие цели Маска — продажа билетов в космос туристам, освоение постоянной базы на Луне и в конце концов — высадка американского астронавта на Марсе. Для всего этого предстоит решить еще множество технических проблем, но кое-что уже отработано при создании Crew Dragon.
Технологии Crew Dragon
Всего SpaceX построила пять кораблей Crew Dragon, включая первый прототип (C200 DragonFly) и три тестовых образца, один из которых разрушился при испытаниях. Текущий экземпляр, C206 Endeavour, рассчитан на работу в космосе в течение не более 120 дней. Поэтому в NASA и объявили, что пребывание астронавтов на МКС продлится от двух недель до четырех месяцев. Дата их возвращения пока неизвестна.
Следующий Crew Dragon, С207, пока строится, сейчас он находится в «чистой комнате» на заводе в штабквартире SpaceX в городе Хоторн рядом с Лос-Анджелесом. По плану именно C207 должен доставить четырех астронавтов на МКС (экспедиция МКС-64) в конце августа этого года (точная дата пока не объявлена). Это будет уже не тестовый, а настоящий полет. На случай проблем у NASA заключены страхующие контракты с «Роскосмосом». Модель С207 уже сможет находиться в космосе до 210 дней, будет выдерживать большую скорость ветра при посадке и обладать более совершенной системой жизнеобеспечения.
Crew Dragon способен доставить к МКС до 3307 кг в грузовом варианте миссии или семь астронавтов в пассажирском (но NASA ограничивает число астронавтов до четырех). У корабля восемь мощных двигателей SuperDraco и 16 небольших двигателей Draco. SuperDraco обеспечивают пространственную ориентацию корабля на орбите, они могут перезапускаться много раз и резко уменьшать силу тяги, что дает возможность посадить капсулу на поверхность с их помощью. Эти возможности обеспечены использованием самовоспламеняющейся топливной смеси — монометилгидразин в качестве самого топлива (он стабильнее, но токсичнее, чем гептил) и азотный тетраоксид в качестве окислителя. Посадку на двигателях вроде SuperDraco в SpaceX планируют использовать и в рамках миссий на Луну (программа NASA «Артемида») и Марс. Мощнее SuperDraco у SpaceX только двигатели Merlin (используются на ракете Falcon 9, которая выводит Crew Dragon в космос) и Raptor (будет использоваться на сверхтяжелой ракете Super Heavy и корабле Starship, который полетит на Марс).
Во всем производстве SpaceX использует вертикальную интеграцию: на одном конце пути завозят сырье, на другом выходят ракеты. Обычно литая деталь должна быть спроектирована сперва в системах CAD, затем изготавливают сложную форму, на литейном заводе выполняется пробное литье, и при необходимости до начала производства в форму вносятся изменения. В SpaceX используют аддитивные технологии. Весь описанный процесс, в том числе проектирование и изготовление сложных деталей, можно провести прямо на заводе в Хоторне без необходимости аутсорсинга. Это снижает стоимость, позволяет лучше контролировать качество и сохранность интеллектуальной собственности, а также ускоряет работу. Например, камера сгорания SuperDraco произведена по методу 3D-печати — лазерного спекания из специального жаропрочного никель-хромового сплава инконель (торговая марка компании Special Metals Corporation). Каждый двигатель помещен в защитный кожух во избежание повреждения соседних двигателей в случае разрушения одного из них. В качестве теплового щита используется углеродное волокно, пропитанное фенолформальдегидной смолой, PICA-X (Phenolic Impregnated Carbon Ablator) — собственная разработка SpaceX, базирующаяся на разработках NASA Ames Research Center 2000-х годов. Перед каждый новым полетом тепловой щит будут менять.
Отдельным прорывом при создании Crew Dragon стало увеличение полезного объема корабля — он почти в пять раз больше, чем у «Союзов»: 11 кубометров. Хотя высота обоих кораблей почти одинакова, Crew Dragon существенно больше в диаметре — это определяется размерами ракеты Falcon 9. Места хватило даже для туалета со шторкой (его обещают показать после возвращения корабля). Система управления Crew Dragon также стала очередной инновацией. «Все как в онлайн-симуляторе», — поделился с борта МКС астронавт Даглас Хёрли. На панели управления расположены три сенсорных экрана, с которых можно контролировать все системы корабля онлайн.
А что с «Роскосмосом»?
Точная стоимость запуска Crew Dragon до сих пор остается тайной. Если верить недавнему отчету Управления генерального инспектора США (OIG), то каждая пилотируемая миссия на Crew Dragon обойдется NASA примерно в 209 млн долларов, а на корабле Boeing Starliner — в 345 млн долларов. Однако сами производители считают эти оценки завышенными, так как они «не учитывают грузовые возможности» своих кораблей. Тем не менее чиновники NASA много раз повторяли, что агентство рассчитывает платить за доставку каждого астронавта на МКС в среднем не более 58 млн долларов. Учитывая, что полный экипаж Crew Dragon, как и Starliner, состоит из четырех человек, предельную стоимость одного запуска можно оценить примерно в 232 млн долларов.
Это все равно дешевле, чем американцы до недавнего времени платили за полеты на наших кораблях серии «СоюзМС». «Роскосмос» долгое время продавал одно место на «Союзе» примерно за 80 млн долларов. А согласно последнему контракту на запуск американского астронавта к МКС, подписанному месяц назад, NASA заплатило российской госкорпорации уже чуть более 90 млн долларов. Наша страна ежегодно отправляла на орбиту по четыре-пять астронавтов, зарабатывая на этом 320–400 млн долларов, что составляло заметную долю доходов «Роскосмоса». Теперь рассчитывать на эти деньги уже не стоит.
Впрочем, по мнению академика Российской академии космонавтики Игоря Марина, в этой ситуации для нашей страны есть и плюсы. Во-первых, мы сможем увеличить собственный экипаж на станции до трех человек, что позволит расширить научную программу. Во-вторых, сокращение потребности в «Союзах-МС» высвободит производственные мощности для создания нового пилотируемого корабля «Орел». Наконец, в-третьих, Россия сможет начать активные переговоры с космическими туристами и профессиональными астронавтами из других стран, которые захотят летать на МКС на наших кораблях. Правда, в последнем случае успех «Роскосмосу» отнюдь не гарантирован.
Заработок на туристах
Напомним, Илон Маск говорил, что готов отправить в полет любого желающего на своем Crew Dragon всего за 35 млн долларов и что в SpaceX уже выстроилась внушительная очередь. Согласно заявлениям американского космического туроператора Space Adventures, первое путешествие на этом корабле состоится в конце следующего года. Предполагается, что Crew Dragon с тремя или четырьмя туристами на борту поднимется выше орбиты МКС и через пять дней вернется на Землю. А вот побывать внутри космической станции туристам пока не суждено.
Но у SpaceX есть и более экстравагантное предложение — полет к Луне. Уже известно, что именно такой тур приобрел японский миллиардер Юсаку Маэдзава. Более того, он полностью выкупил все места на лунном Crew Dragon. Этот полет, как ожидается, состоится в 2023 году. И очевидно, что путешествие японца обойдется намного дороже той суммы, о которой говорит глава SpaceX. На прямой вопрос журналистов о том, сколько стоит билет Маэдзавы, Маск уклончиво ответил, что речь идет о проценте от предполагаемой стоимости разработки его новой ракеты Big Falcon Rocket (BFR), которая, по некоторым данным, может обойтись чуть ли не в пять миллиардов долларов. Правда, если Маэдзава и полетит к Луне, то не на BFR, а на ракете Falcon Heavy. Ее запуск стоит примерно 90 млн долларов (на треть больше, чем Falcon 9). Еще порядка 300 млн японскому миллиардеру придется заплатить за сам лунный корабль. Таким образом, все путешествие уменьшит состояние Маэдзавы почти на 400 млн долларов.
Но тур японца скорее исключение. Если верить представителям Space Adventures и отраслевым экспертам, большинство космических туристов отдают предпочтение стандартному пятидневному полету на околоземную орбиту.
Россия пока предлагает космическим туристам как раз полеты только на околоземную орбиту, в том числе к МКС. Полтора года назад глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин заявил, что госкорпорация заключила два контракта с компанией Space Adventures на запуск туристов в космос на корабле «СоюзМС». Правда, никаких имен он не назвал, подчеркнув лишь, что это может произойти уже в 2021 году. А буквально на днях глава «Рос космоса» написал в своем твиттере, что «мы заказали строительство двух дополнительных кораблей “Союз МС”» и уже «принимаем заявки на отпуск на околоземной орбите от [семейных] пар».
Теоретически «Роскосмос» вполне может установить такую же цену на орбитальный полет на «Союзе-МС», как и Илон Маск на своем Crew Dragon. Себестоимость ракеты «Союз-2», которая используется в нашей пилотируемой программе, составляет порядка 30–35 млн долларов. Еще около 25–30 млн стоит сам корабль «Союз-МС», вмещающий трех космонавтов. Таким образом, для того чтобы окупить затраты на запуск, «Роскосмосу» достаточно продать туристам всего два билета в космос, в то время как SpaceX для этого потребуется, судя по всему, не менее трех. Тем не менее очевидно, что при прочих равных космические туристы отдадут предпочтение более комфортабельному Crew Dragon, считает член-корреспондент Российской академии космонавтики Андрей Ионин: «Немаловажную роль в таких продажах играет и личность самого Илона Маска, так как многие космические путешественники перед полетом наверняка захотят провести время в обществе главы SpaceX».
И все-таки надо понимать, что мировой рынок космического туризма пока еще очень мал. Его потенциальная емкость исчисляется несколькими сотнями миллионов долларов в год. На сегодняшний день известно менее десяти человек, изъявивших желание отправиться на околоземную или окололунную орбиту и готовых за это хорошо заплатить. И это, в общем-то, легко объяснимо. Во-первых, подготовка к такому полету занимает не менее полугода и предполагает изнуряющие медицинские обследования и длительную изоляцию. При этом космический турист должен обладать исключительным здоровьем, чтобы справиться с многочисленными перегрузками. А во-вторых, само пребывание человека на орбите не сулит ему никаких приятных ощущений. Более того, даже очень хорошо подготовленные космонавты с трудом переживают адаптацию к невесомости и в первые дни полета не расстаются с так называемым рвотным мешком. Чего уж там говорить о простых миллионерах.
России не до Луны
Все это означает только одно: ближайшее будущее мировой космонавтики зависит не от туристов-миллионеров, а от успешной реализации национальных пилотируемых программ. И здесь Россия уже заметно отстает от США.
У американцев уже есть лунный пилотируемый корабль Orion, в высокой степени готовности находится новая сверхтяжелая ракета SLS, которая доставит его к естественному спутнику Земли. Нет пока только спускаемого модуля. Месяц назад к созданию прототипов этих аппаратов приступили сразу три компании, включая SpaceX. Предполагается, что к весне будущего года они представят свои проекты на испытания, по результатам которых NASA выберет оптимальный вариант — его и запустят в серию. И если все пройдет удачно, то уже в этом десятилетии американцы вновь смогут высадить своих астронавтов на Луну. Но даже если с Orion и SLS возникнут какие-то сложности, у американцев остается запасной вариант, который в инициативном порядке готовит сам Илон Маск, а именно запуск к Луне корабля Crew Dragon (с усиленной радиационной защитой) и нового посадочного модуля вместе со специальным топливным блоком. Такая схема потребует последовательного запуска двух ракет Falcon Heavy (мощности одной недостаточно), а также стыковки на околоземной орбите всех модулей корабля для лунной экспедиции.
У нас же для полета космонавтов на Луну нет ни ракеты, ни посадочного модуля, ни даже готового пилотируемого корабля.
Еще в конце прошлого года «Роскосмос» представил правительству сразу два эскизных проекта новых ракетносителей сверхтяжелого класса, которые потребуются для нашей лунной программы. Первая из них — «Енисей». Она сможет доставить на орбиту естественного спутника Земли полезную нагрузку массой 27 тонн. Эту ракету планируется задействовать для запуска пилотируемого транспортного корабля «Орел» и лунного взлетно-посадочного комплекса, на котором, собственно, и должны прилуниться наши космонавты. Но вот для доставки модулей, из которых пойдет строительство российской лунной базы, мощности «Енисея» оказалось недостаточно. Именно поэтому «Роскосмос» предложил сделать и вторую, более грузоподъемную версию этой ракеты — «Дон». Она сможет доставить на поверхность Луны почти 33 тонны полезной нагрузки. То есть, в теории, позволит построить там полноценную обитаемую станцию. И хотя оба варианта нового сверхтяжелого носителя в значительной степени унифицированы, разница в стоимости их создания весьма значительна. Если верить данным организации «Агат», занимающейся экономической экспертизой всех проектов в нашей ракетно-космической отрасли, на создание «Енисея» потребуется не менее 700 млрд рублей, а на разработку «Дона» — свыше триллиона.
Однако, скорее всего, это минимальная оценка и она не включает в себя целый ряд затрат, в частности на подготовку производств и организацию серийного выпуска ракет-носителей. Во всяком случае, год назад вицепремьер России Юрий Борисов говорил, что стоимость новой ракеты сверхтяжелого класса сейчас варьируется в диапазоне 1–1,7 трлн рублей. Причем речь идет только о разработке первого летного изделия, а цена последующих ракет так и осталась тайной. Правда, Дмитрий Рогозин уверенно пообещал, что «Енисей» будет стоить примерно в четыре раза меньше американского аналога, но конкретные цифры называть не стал. Тем не менее известно, что на разработку SLS сами американцы запланировали потратить 35
млрд долларов, а один ее запуск будет стоить по меньшей мере 800 млн. Исходя из этого можно предположить, что каждый старт «Енисея» обойдется российскому бюджету примерно в 200 млн долларов. Проблема, однако, в том, что средств на создание этой ракеты в бюджете пока не запланировано, как и на строительство стартового стола для нее на космодроме Восточный, откуда эта ракета, собственно, и должна отправиться в космос. Дмитрий Рогозин говорил, что к строительству третьей очереди Восточного надо приступать уже в следующем году. Только в этом случае первый старт «Енисея» удастся провести в 2028-м. Известно, что РКЦ «Прогресс» уже начал изготавливать отдельные элементы этой ракеты. В частности, собраны корпуса межбаковых отсеков блоков первых ступеней для огневых динамических и статических испытаний. Правда, вся эта работа ведется в рамках создания другой ракеты — «Союз-5». Первая ступень «Енисея» будет состоять из пяти блоков, являющихся одновременно и первыми ступенями «Союза-5». А вот работа над второй и третьей ступенями нового российского сверхтяжелого носителя даже не начиналась.
Примерно так же обстоят дела и с новым пилотируемым кораблем, который должен прийти на смену «Союзу-МС». Его созданием РКК «Энергия» занимается уже как минимум десять лет, но этот корабль пока не соответствует техническому заданию. Если верить открытым источникам, то первый «Орел» получится на 2,3 тонны тяжелее, чем требуется. Да и для полетов к Луне он, судя по всему, не годится. Тем не менее первый запуск «Орла» к МКС запланирован на 2023 год с космодрома Восточный на ракете «Ангара А5». «Это сделано для того, чтобы не терять времени, — говорил нам в январе этого года Дмитрий Рогозин. — Понятно, что “Орел” “переразмерен” для МКС. Это тяжелый корабль, с повышенной радиационной и тепловой защитой. Но ничего страшного: пусть полетает к станции, мы проведем несколько стыковок. А когда появится сверхтяжелая ракета, отправим его в дальний космос». А вот к Луне полетит уже вторая версия «Орла», оснащенная дополнительными системами защиты и шасси для более мягкой посадки. Это произойдет, как ожидается, в 2029 году. Впрочем, высадиться на спутник Земли наши космонавты не смогут. Лунный посадочный модуль российские космические предприятия даже не начинали разрабатывать. И, судя по всему, не собираются делать это в обозримой перспективе.
Фото: Zuma\tass, Bill Ingalls/nasa/planet Pix Via Zuma Wire /тасс, Zumapress
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl