Американское космическое агентство выделило SpaceX средства для доработки Starship, крупнейшего носителя и космического корабля в истории Земли. Финансирование направлено на создание посадочного модуля, который будет доставлять астронавтов с окололунной орбиты на Луну в 2024 году. В связи с такой схемой и сроками лунной высадки США не ожидается. Тем не менее, госфинансирование Starship может изменить космическую отрасль мира и привести к его полету на Марс в 2020-х годах.
В рамках подготовки проекта Artemis (высадка на Луне к 2024 году) NASA выделило SpaceX 135 миллионов долларов для создания лунного посадочного модуля на базе Starship. Агентство также передало команде Blue Origin Джеффа Безоса, Lockheed Martin и Nortrop Grumman 579 миллионов долларов. Еще 253 миллиона получили группа компаний Dynetics и Sierra Nevada.
Видно, что SpaceX получили лишь одну седьмую часть этих средств, что выглядит необычно. Другие компании же должны создавать лунный посадочный модуль, весом в несколько десятков тонн.
Starship — это машина массой тысячи тонн, объёмнее и тяжелее совокупности «Сатурн-5» и «Аполлона», на которой Соединенные Штаты более полувека назад добрались до Луны. Такой монструозный размер новому проекту Илона Маска абсолютно необходим: система рассчитана на полет к Марсу, посадку на него и возвращение обратно. При меньших размерах все это было бы невозможно.
Внешне может показаться, что для амбициозного проекта, такого как Starship, эта сумма невелика и ничего не решает. Глава NASA Джим Брайденстайн уточнил: «Многие, глядя на финансирование в долларах, могут решить, что у нас есть фавориты. Но на самом деле все иначе».
Брайденстайн указал на то, что меньшее финансирование SpaceX связано с запросами самих компаний и объёмом работ по лунным посадочным модулям, которые они планируют реализовать в ближайшие десять месяцев.
К 2024 году Blue Origin и Dynetics не успеют построить лунный модуль.
Чтобы оценить реалистичность целей NASA перед американскими компаниями, достаточно посмотреть историю. Лунный посадочный модуль уже создавался в 1960-х. Тогда Nortrop Grumman выполнила эту работу по контракту стоимостью 388 миллионов долларов (3,2 миллиарда по нынешнему курсу). Нынешнее финансирование рассчитано лишь на десять месяцев, тогда как Nortrop Grumman работала над лунным модулем шесть лет (более 72 месяцев) по контракту шестидесятых.
Можно быть абсолютно уверенным, что к 2024 году новый лунный модуль не создадут. Даже если бы создание произошло, NASA не смогло бы высадить людей на Луну в этом году.
Первый лунный модуль (Apollo Lunar Module) разрабатывался шесть лет и был очень компактным: вмещал двух астронавтов и весил не более 16 тонн. Современные лунные посадочные модули тяжелее – от нескольких десятков тонн и выше. Это более крупные и сложные конструкции, рассчитанные на несколько астронавтов. Модули команды Blue Origin построены на основе уже существующего корабля Orion.
В нём изначально не предусматривалась посадка и взлет с Луны, поэтому понадобится радикальная переработка. Более того, Orion создают традиционные американские космические компании, которые до сих пор не демонстрировали возможности завершить проект такого масштаба за четыре года.
Команда Dynetics и Sierra Nevada имеет ещё меньше шансов выполнить обещание Трампа о лунной высадке в 2024 году. Лунный посадочный модуль этой команды разрабатывается с нуля, а не на основе существующих конструкций.
Кроме того, аппарат своеобразен: его большие солнечные панели находятся снаружи, что в лунных условиях может быть опасным. По опыту посадок 1960-70 годов известно, что модуль поднимает много мелкой пыли за счёт тяги двигателей. Учёные полагают, что пыль осядет на панелях и уменьшит их производительность, но то насколько – сказать сложно.
Лунный модуль Аполлона не использовал солнечные элементы как источник питания, довольствуясь батареями. По этой причине пыль ему представляла меньшую угрозу. Решение Dynetics объективно рискованнее и может помешать NASA выделению следующей части финансирования проекта Artemis.
Даже если бы обе компании создали посадочные модули за четыре года, что маловероятно, путь к Луне оставался бы сложным. Посадочные модули, как и корабли для астронавтов, требуют запуска ракетой SLS Block 1B на окололунную орбиту. Проблема в том, что несмотря на потраченные 15 миллиардов долларов на разработку SLS, она пока не летает, и непонятно, когда это произойдет.
Можно утверждать лишь, что первый запуск неоднократно откладывался, а количество обнаруженных технических проблем удивляет даже опытных специалистов отрасли. Многие сравнивают проект ракеты SLS с историей БМП «Брэдли», показанной в фильме «Войны Пентагона». В связи с проектом ходит множество слухов о коррупции и некомпетентности исполнителей.
Для доставки людей на Луну в 2024 году SLS должен пройти серию испытательных полетов, неудача любого из которых задержит готовность ракеты. На данный момент этот носитель даже не готов к первому такому запуску. Все это делает американскую попытку высадки на Луне в 2024 году (чтобы успеть во второй срок президентства Трампа) крайне маловероятным событием.
Как Starship изменит мировой рынок космических услуг?
Starship нельзя оценивать как лунный посадочный модуль, разве что в кавычках с множеством уточнений. Его вес составляет пять тысяч тонн, что намного больше, чем у лунных модулей 1960-х годов (16 тонн) или современных модулей (десятки тонн).
Он должен не только прилететь к Луне, спуститься на нее и взлететь обратно. Starship — двуступенчатая ракета, взлетающая с Земли и летящая к любой цели самостоятельно. Вторая ступень объединяет в себе космический корабль и посадочно-взлетный модуль.
В отличие от других модулей, Starship использует принципиально новые, ранее не применявшиеся в полетах, технические решения. Её снабжены метано-кислородные жидкие ракетные двигатели Raptor с полным газовым наполнением всех топливных компонентов.
В некоторых ЖРД, даже высокоразвитых, например российском РД-180, только один компонент топлива полностью переходит в газообразное состояние. Чем больше компонентов топлива преобразуется в газ, тем эффективнее жидкостный ракетный двигатель.
Метановое топливо для ракет ещё никогда не использовалось в космосе.
Даже Маск не рискнул бы использовать водород в своей «марсианской ракете». Водородный вариант неприемлем для длительных полетов из-за больших утечек из баков. Керосин тоже не подходит, так как его нет на Марсе. Без дозаправки на месте ракета для полета туда получится слишком большой и дорогой. Метан для Starship можно добыть на месте из марсианского грунта с помощью реакции Сабатье. Именно эта возможность определила выбор SpaceX в пользу этого топлива.
В конечном итоге Starship должен быть полностью многоразовым. Для снижения расхода топлива во время посадки он будет тормозить в атмосфере Земли, повернувшись «брюхом вниз» и перекрестив воздушный поток. Все эти особенности позволят выводить как минимум 100 тонн при каждом запуске по цене считанных миллионов долларов. Это значительно ниже существующих цен на вывод полезной нагрузки на орбиту.
Из перечня свойств Starship очевидно, что речь идет о самом смелом проекте из когда-либо созданных человеком космических кораблей. Возникает вопрос: как NASA решило включить его в программу Artemis, предусматривающую высадку на Луне уже в 2024 году? На что же рассчитывают специалисты Агентства?
Этот выбор, несмотря на кажущиеся странности, довольно рационален. Несмотря на частые аварии прототипов Starship от SpaceX, компания оперативно совершенствует их.
Также история свидетельствует о том, что SpaceX неизбежно сталкивается с множеством мелких инцидентов на ранних этапах разработки своих космических аппаратов.
Традиционные игроки тратят пять лет на доводку систем между испытательными запусками. Компания Илона Маска поступает наоборот — все изменения вносятся быстро, в сжатые сроки. Неудачи не останавливают её, а побуждают работать ещё упорнее. Так компания вывела на орбиту ракеты Falcon, первые пуски которых были неудачными, и так же поступит со Starship.
Брайденстайн обосновал свой выбор словами: «SpaceX прекрасно справляются с задачей запуска объектов и проведением испытаний. Компания умеет не только совершать пуски, но и исправлять возникающие в процессе проблемы. Люди смотрят на взрывы Starship и задаются вопросом: «Почему вы заключили контракт с ними?» Ответ в том, что SpaceX способны последовательно испытывать и устранять выявленные недостатки. Если проект окажется успешным, он полностью перевернет космическую индустрию, снизит цены на запуски и сделает доступ к космосу более широким. Я уверен, что Маск достигнет успеха».
Основания для уверенности Брайденстайна имеются. В 2011 году NASA, ища замену небезопасному шатлу, посчитало, что по традиционной схеме сможет разработать ракету на уровне Falcon 9 за четыре миллиарда долларов. К 2012 году SpaceX выполнила такую же задачу, затратив 0,4 миллиарда долларов.
Скептики из NASA до 2014 года утверждали, что посадка первой ступени Falcon 9 на Землю невозможна. Многоразовые носители, по их мнению, дороже одноразовых, о чём свидетельствовал опыт агентства с шаттлами. Но затем SpaceX добилась частичной многоразовостью, и стоимость пусков таких ракет оказалась заметно ниже, чем разовых на тех же Falcon 9.
Брайденстайн осмотрительно сторонится оплошностей предшественников, которые недооценивали SpaceX (в отличие от Рогозина, например). Будучи искушенным человеком, он осознает нереальность американской высадки на Луну к 2024 году со стороны конкурентов этой компании: подобная стремительная реализация посадки людей на другом небесном теле в истории США и мира неизвестна.
За оставшиеся четыре года предстоит совершить то, чего традиционные игроки американского космоса никогда не достигали за такое короткое время. Никогда это не удавалось даже тогда, когда их усилия возглавлял Вернер фон Браун, создатель первой ракеты землян, достигшей космоса еще в 1944 году. Сейчас сделать это будет еще труднее.
Вложения в Starship для NASA могут быть оправданными. Несмотря на то, что сомнительно, что к 2024 году Маск сможет довести проект до полной готовности, его компания хорошо умеет делать ракеты. Starship должен не только летать, но и иметь мощную систему жизнеобеспечения.
Заселённый внутренний объем этой конструкции почти равен тысяче кубометров, что чуть больше, чем у МКС. Потребуется сложная система контроля состава воздуха и его регенерации. SpaceX никогда не создавала системы жизнеобеспечения для таких объемов, а задача эта технически очень сложная.
К 2024 году Starship может осуществить первый полет. Однако нет гарантии, что разработчики смогут до конца проверить все системы и сделать его безопасным для полетов с экипажем вокруг Луны.
Даже если планы Трампа по высадке на Луну в 2024 году не реализуются, средства NASA, полученные SpaceX, принесут много пользы. Благодаря этому компания и Агентство смогут к середине 2020-х довести до ума носитель и корабль, пригодные для полетов как на Луну, так и на Марс. Тогда можно будет забыть о тяжелой серии неудач, преследующих носители и программы Агентства с 2003 года.