Александр ЛосевВ
последние несколько лет рост глобального космического рынка почти в
два раза опережает темпы роста мирового ВВП, а самое заметное увеличение
объемов наблюдается в сегменте коммерческих спутниковых услуг.
Возрастающее количество спутников на орбитах требует все большего числа
ракет-носителей, но не так много стран в мире способны обеспечить
"доступ в космос" всем желающим. Конкуренция на рынке коммерческих
запусков растет, при этом главные игроки – наш Роскосмос и американский
United Launch Alliance (ULA) — совместное предприятие корпораций
Lockheed Martin и Boeing, работающее на правительство США и NASA,
постепенно снижают свои доли в соперничестве с операторами пусковых
услуг из Китая, Индии, а также частной корпорации SpaceX.
Космическая
гонка сверхдержав завершилась еще в конце 80-х годов, затем
большинство государственных космических программ оказалось свернуто,
финансирование перспективных разработок ракетной техники постоянно
сокращалось. А сейчас вдруг оказалось, что страны-лидеры не вполне
готовы к новому буму в сфере космических услуг. США заметно отстали в
двигателестроении, а Россия затянула сроки разработки перспективных
ракет-носителей. Летавший с 1973 Союз-У в последний раз 22 февраля 2017
года вывел на орбиту грузовой корабль "Прогресс МС-05", а пришедшие
ему на смену носители среднего класса Союз-2, являются, по сути, частью
все того же семейства ракет Р-7, разработанных под руководством С.П.
Королева еще 60 лет назад. В тяжелом классе дела обстоят хуже, запуски
ракет-носителей "Протон-М" (летают в космос с 1965 года) приостановлены
из-за того, что все двигатели второй и третьей ступеней отозваны на
проверку и устранение дефектов. И получается, что до ввода в
эксплуатацию новых ракет семейства "Ангара" Россия не сможет
гарантированно осуществлять запуски космических аппаратов всех возможных
классов на требуемые орбиты.
У американского United Launch
Alliance те же проблемы, что и Роскосмоса. Носители винтажные: ракеты
семейства Atlas, так же как и королёвские Р-7, летают с конца 50-х
годов, семейство Delta c 1960 года, при этом запуски остающихся в
эксплуатации ракет Атлас-5 и Дельта-4 обходятся почти в два раза дороже
их российских аналогов. Более того, США для своих носителей Atlas уже
20 лет закупает у России двигатели РД-180, разработанные в 90-х годах в
НПО "Энергомаш".
Важно понимать, что все государственные
космические программы крупных держав являются продолжением их военных
проектов, где главной целью была необходимость обеспечить
обороноспособность и стратегический паритет с вероятным противником, а
стоимость создания ракет и затраты на эксплуатацию тогда не имели
принципиального значения.
На этом фоне появление более
эффективного конкурента из бизнес-среды оказалось столь же
закономерным, сколь и неожиданным. Теперь его знает весь мир. Это
предприниматель Илон Маск, и основанная им в 2002 году компания по
производству космической техники – SpaceX.
Жидкостный ракетный
двигатель Merlin, разработанный инженерами SpaceX, оказался достаточно
удачным, что обеспечило успех носителям семейства Falcon 9 —
одноразовых и многоразовых ракет. Этот двигатель почти в 10 раз меньше
нашего РД-180, и цифра "9" в названии носителя Falcon означает, что
первая ступень использует сразу девять двигателей Merlin, в то время
как на первой ступени ракеты Atlas-5 установлен всего один РД-180, но
это отнюдь не мешает SpaceX конкурировать c консорциумом Boeing и
Lockheed Martin, поскольку у Илона Маска получается делать ракеты
быстрее и дешевле, и продвигаться по пути многоразового использования
двигателей и ступеней носителей, разрушая монополию ULA в США. И эта
конкуренция инновационной компании SpaceX с мировыми корпорациями и
госкомпаниями дает старт новой ракетно-космической гонке, в которой
частным компаниям отводится заметная роль. Причем как показал недавний
запуск Falcon 9, доставивший корабль Dragon на МКС, SpaceX становится
не просто создателем ракет, но и оператором запусков.
В
коммерческом космосе главный критерий выбора носителя – это конечная
стоимость доставки полезной нагрузки на заданную орбиту. SpaceX
оценивает стоимость запуска Falcon 9 в $62 млн. (что сравнимо с $64
млн запуска нашего "Союза"), в то время как работающий на правительство
США United Launch Alliance не опускает цену для Atlas-5 ниже $110 млн, а
запуск носителя Delta IV стоит $350 – $400 млн. И если Конгресс США
введет запрет на покупку наших двигателей РД-180 в рамках антироссийских
санкций, то SpaceX на несколько лет может оказаться в Штатах вне
конкуренции.
Втягиваясь в новую ракетную гонку United Launch
Alliance придется снижать издержки и торопиться с разработкой нового
тяжелого носителя Vulcan, а Роскосмосу и ГКНПЦ им. Хруничева срочно
вводить в эксплуатацию ракеты семейства "Ангара", ведь конкурировать
придется не только с Илоном Маском. Индийская ракета PSLV-XL в 15
февраля 2017 поставила новый мировой рекорд, выведя одновременно 104
спутника на орбиту высотой 500 км. И по некоторым данным 70% узлов и
агрегатов этой ракеты имеют советские и российские "корни", как
впрочем, и китайский носитель Чанчжэн, созданный на базе баллистических
ракет Дунфэн, в основе которых также находится советская документация.
SpaceХ
на этом фоне является самой инновационной компанией, а идеи Маска и
его способность привлекать инженеров в свои проекты могут стать
драйверами нового технологического прорыва в США. Правда, связанные с
государством корпорации не пойдут по пути SpaceX при создании
конструкций ракет, а скорее обратят внимание на бизнес-процессы и
эффективность производства узлов и агрегатов.
Илон Маск радует экономистов стоимостью запусков, а простых обывателей и СМИ восхищает своими "шоу" с посадкой первой ступени Falcon 9 на платформу,
но именно это вызывает недоумение и искреннее изумление у
конструкторов и инженеров. А все дело в том, что SpaceX пытается
игнорировать фундаментальную для разработчиков ракет формулу
Циолковского, которая определяет зависимость скорости ракеты от
удельного импульса ее двигателя и натурального логарифма отношения
начальной и конечной массы летательного аппарата. Чтобы улучшить
соотношение масс и не нести лишний вес в космос всей конструкции
целиком ракеты делают многоступенчатыми, что позволяет достигать первой
и второй космических скоростей при меньшей начальной массе, или
выводить большую полезную нагрузку на опорные орбиты.
Илон Маск
не сделал революции в двигателестроении. Его ракетный двигатель Merlin
создан по технологиям и принципам полувековой давности с обычными
компонентами топлива: кислород-керосин, и поэтому удельный импульс
двигателей Falcon составляет всего 2800-3200 м/с, что в 1.5 раза хуже,
чем у пары кислород-водород, и уступает даже старым советским аналогам.
С такими двигателями добиться эффективности вывода кораблей и большей
массы полезной нагрузки на низкую опорную орбиту или большого
количества спутников на геопереходные орбиты можно лишь при
трехступенчатой компоновке или даже четырехступенчатой (как у индийской
ракеты PSLV-XL), но ракета Falcon 9 – двухступенчатая, а значит,
расходует очень много горючего и окислителя.
Более того, идея
возвращать первую ступень ракеты Falcon c помощью ее же ракетных
двигателей требует несколько тонн дополнительного топлива, которые
вместе со стойками опор, весящих 2.1 тонны, на этапе выведения корабля в
космос являются, по сути, лишним балластом, заметно ухудшающим
начальное соотношение масс и уменьшающим тем самым массу выводимой в
космос полезной нагрузки на 40% даже для низких опорных орбит. А
вернувшиеся двигатели первой ступени еще предстоит заново
продиагностировать для повторного использования, провести испытательные
прожиги, проверить прочность конструкции, а это дополнительные
затраты.
Законы физики можно игнорировать лишь в ограниченных
случаях, так же как и законы экономики. Но если оставить в стороне
подобные парадоксы SpaceX, то главное значение деятельности Илона Маска
для глобальной космической отрасли состоит в том, что его компания
сейчас выполняет ту же роль, что и появление в космосе в 1957 году
первого советского спутника, давшее мощнейший стимул для развития науки
и технологий, прежде всего в США и в СССР.
Илон Маск меняет
философию создания космической техники, делая ее самостоятельным
направлением бизнеса, а не побочным продуктом стратегических военных
программ сверхдержав, и заставляет конструкторов, работающих по заказам
правительств, вновь задуматься об эффективности технологических
процессов и многоразовом использовании, как отдельных элементов ракет,
так и целых кораблей. Маск возвращает инженеров и специалистов NASA,
ушедших в другие сферы деятельности из-за сокращений программ, обратно в
космическую отрасль, и тем самым поспособствует процессу передачи
опыта и знаний молодым конструкторам, то есть преемственности
поколений, столь важной в инженерии и технике. А еще это пример
успешного государственно-частного партнерства.
Россия, как ни
парадоксально, тоже может выиграть от успехов SpaceX. Необходимость
конкурировать и повышенное внимание общества к космической тематике
могут помочь возродить перспективные проекты 80-х годов, например
сверхтяжелый носитель "Энергия", двигатели РД-170 которого являются
многоразовыми и возвращаемыми на Землю с помощью парашютных систем.
Может ускориться создание российского пилотируемого транспортного
корабля многоразового использования с блоком твердотопливных двигателей
плавного приземления, или получат новую жизнь проекты орбитальных
космопланов и аэрокосмических технологий воздушного старта. А вместе с
этим в России могут появиться новые высокие технологии, снижающие
зависимость экономики от нефти. И мы тогда вспомним добрым словом
гениального предпринимателя и инженера Илона Маска. "В жизни нет
готовых решений. В жизни есть силы, которые движутся. Нужно их
создавать. Тогда придут и решения" — писал Антуан де Сент-Экзюпери в
романе "Ночной полет".
Источник: warandpeace.ru.
Рейтинг публикации:
|
