Приватизация космоса

daviddarling.info, SpaceX Falcon 9

Шаттл «Атлантис» 21 июля завершил последний полет, поставив точку в тридцатилетней истории программы «Спейс Шаттл». Некоторое время рейсы на МКС будут совершать только российские корабли.

Напомним, изначально шаттл должен был заменить «одноразовый» космический корабль Orion, создававшийся с прицелом на лунную миссию в комплекте с новыми ракетами-носителями Ares I и Ares V. Однако в 2010 году программа «Созвездие» (Constellation), в рамках которой он разрабатывался, была закрыта из-за перерасхода средств (минимум $138 млрд вместо запланированных $108 млрд). По итогам ее пересмотра было принято два принципиальных решения. Во-первых, как можно более активно привлекать частные компании к выполнению космических программ. Во-вторых, в отличие от технологически достаточно консервативного «Созвездия», новая космическая программа США предусматривает ускоренное развитие принципиально новых технологий.

18 апреля 2011 года NASA определило четыре компании — Space X, Sierra Nevada Corporation, Blue Origin и Boeing, которые получат средства на дальнейшее развитие своих программ по созданию пилотируемого «такси», способного летать к МКС. К первой из компаний, дальше всего продвинувшейся по пути создания космического «извозчика», стоит присмотреться поближе.

Space X была основана в 2002 году Элоном Маском – выходцем из интернет-бизнеса (создатель платежной системы PayPal). Заработав на буме доткомов, Маск решил вместо «виртуального» предпринимательства заняться вполне реальным космическим железом. Численность персонала Space X составляла 160 человек в 2005 году, 500 – в 2008 (для сравнения: численность сотрудников NASA – 18 тысяч человек, а в центре подготовки космонавтов имени Гагарина — одного из десятков подразделений Роскосмоса — работают 2189 человек).

Разбив в 2005-2008 годах три ракеты подряд, Space X все-таки добилась успеха – легкий носитель Falcon I, способный вывести 570 кг груза на низкую орбиту, дважды благополучно доставил спутники в космос. В 2010-м настал черед полноценного тяжелого носителя Falcon 9 – ракета дважды успешно слетала в космос. При этом первый рейс был совершен с полноразмерным прототипом космического корабля Dragon, а второй – с собственно кораблем в качестве полезной нагрузки. В этом году намечено еще два тестовых рейса без экипажа.

Space X – пример того, что космос становится вполне коммерческой сферой, в которой могут преуспевать компактные и динамичные компании. Даже Boeing развивает свой космический проект в альянсе с Bigelow Aerospace, численность персонала которой 120 человек, что не помешало ей запустить в космос весьма передовые «сооружения» — надувные модули.

Деятельность частников охватывает практически весь спектр доступных сейчас технологий вывода грузов в космос. Space X и Boeing занимаются классическими одноразовыми кораблями, Sierra Nevada Corporation строит уменьшенную версию шаттла (напомним, что причиной их экономической неэффективности оказалась излишняя грузоподъемность, оставшаяся невостребованной). Что же касается Blue Origin, то она разрабатывает действительно оригинальную конструкцию – многоразовый корабль, способный взлетать и приземляться, «стоя» на собственной реактивной струе.

За разработками Blue Origin и уменьшенной версии шаттла стоят прототипы, разработанные государством или крупными компаниями — Blue Origin, например, использовала в качестве «лекала» старый проект «Макдонелл Дуглас». Однако если в руках государства эти проекты оказались поводом к чудовищному перерасходу средств и последующему провалу, то частники охотно и умело доводят их до ума. В этом смысле показательна история надувных модулей. Изначально это был проект NASA, благополучно заброшенный из-за перерасхода средств, однако Bigelow Aerospace, похоже, куда экономнее.

Акцент на принципиально новые технологии — тоже верное решение американцев. После долгой летаргии намечается технологический прорыв, который в равной мере затрагивает и космос.

Напомним об основных причинах нынешних космических затруднений, вылившихся в тотальный антикосмический скепсис. Нынешние химические ракетные двигатели – это технологический кошмар с эффективностью, которой не позавидует даже паровоз. При огромной удельной тяге они обладают крайне низким удельным импульсом, то есть расходуют огромную массу топлива на каждую единицу ускорения. В итоге орбиты достигают 3-4% массы, взлетающей с Земли.

За пределами «гравитационного колодца» ситуация более благополучная, но все равно далека от оптимистической. Чтобы доставить тонну груза с низкой земной орбиты на орбиту Луны, нужно сжечь две тонны пары «кислород-водород», что в сочетании с чудовищным расходом топлива просто лишает космическую экспансию смысла.

Однако сейчас намечаются два альтернативных пути выхода за пределы гравитационнного колодца, и по крайней мере один из них способен превратить межпланетные путешествия в более или менее эффективное мероприятие.

Первый путь – это использование гиперзвуковых прямоточных двигателей (ГПРВД) для разгона в атмосфере. Хотя сейчас их испытания в США проходят с переменным успехом, тем не менее, очевидно, что технология ГПРВД развивается. Чтобы понять ценность этой технологии, нужно знать, что в «нормальных» ракетах масса окислителя в несколько раз превосходит массу горючего. ГПРВД же используют вместо массивного окислителя  «бесплатный» атмосферный кислород – и при этом способны разогнать аппарат до 17 скоростей звука (первая космическая скорость равна 25-ти). В итоге эффективность вывода массы в космос может увеличиться в разы.

Второй путь – это использование лазерных ракетных двигателей (ЛРД). В этом случае «двигатель» и запас топлива просто остается на земле, не нагружая ракету. Одним из ключевых моментов, тормозивших развитие ЛРД, было несовершенство лазеров. Для вывода груза на орбиту необходимо непрерывное излучение не менее 1 МВТ в течение получаса. «Мегаваттные» лазеры 80-х – 90-х годов прошлого века мегаватты не излучали, а потребляли. Однако за прошедшие с эпохи СОИ время мощность лазеров выросла в десять раз. В итоге с 2002 года разработками ЛРД занимаются в России, а недавно интерес к ЛРД проявило и NASA.

Покинув «гравитационный колодец», мы снова сталкиваемся с частной компанией. Выходец из Коста-Рики Чан Диаз и его компания Ad Astra Rockets сумели сделать то, на что оказалось неспособно NASA – создать практичный и достаточно эффективный плазменный двигатель. Вместо того, чтобы жечь две тонны топлива на каждую доставленную к Луне тонну, можно расходовать в восемь раз меньше. Новое руководство NASA, похоже, сделало на этот технологический скачок серьезную ставку.

В целом же можно сказать, что прекращение полетов шаттлов — это конец не очень удачной эпохи в освоении космоса, и сейчас в недрах частных компаний рождается новая.

Евгений Пожидаев