EN
Секрет успеха SpaceX
31 марта под грохот пламени в Атлантическом океане космонавтика вошла в новую эпоху — многоразовых ракет, когда первая ступень ракеты Falcon 9 второй раз вернулась из космоса после запуска полезной нагрузки на орбиту. Компания SpaceX шла к этому достижению 15 лет, но это не первая ее победа.
Главное достижение основателя и руководителя SpaceX Илона Маска в том, что он сумел превратить в выгодный бизнес ракетостроение, которое до него всецело зависело от государственного заказа. Его компания SpaceX выполнила уже 30 успешных запусков ракет Falcon 9 и половина из них — коммерческие. Правда, было и две аварии, но это не сократило очередь из заказчиков. В планах и более амбициозные программы: сверхтяжелая ракета, глобальный спутниковый интернет, лунный туризм, в дальней перспективе — и пилотируемые полеты на Марс. Как ему это удается и почему не преуспели все, кто пытался до него?
Компания Илона Маска не открыла антигравитации, не создала сверхэффективных ракетных двигателей и не изобрела нового топлива. Никаких метаматериалов, нанотехнологий и фундаментальных исследований. «Секрет» Илона Маска и SpaceX в том, что все его разработки создаются в расчете на долгую перспективу, с опорой на уже имеющийся опыт мировой космонавтики и современные технологии — не обязательно космические. Еще один важный момент, который в конечном счете способствует заметности и повышению спроса на рынке, — старания Илона Маска позиционировать свои ракеты как продукт, меняющий этот мир к лучшему.
Кислород-керосиновым двигателем открытого цикла тягой в 65 тонн никого не удивишь. У королёвского РД-107 разработки 50-х годов — тяга 83 тонны. Правда, масса в два раза больше и габариты шире из-за четырех камер сгорания. Но конструкция Merlin 1D сложнее: они имеют возможность многократного пуска за счет впрыска пиросмеси и обладают дросселем, позволяющим снижать тягу до 40%. Поначалу эти возможности Falcon 9 позволяли лишь проводить тестовые «прожиги» двигателей на ракете перед стартом. Но спустя десять лет те же возможности вернули первую ступень после запуска на баржу в океане.
Двигатель Merlin 1D. Фото: SpaceX
В парадигме «Роскосмоса» или любого другого ракетостроительного предприятия такая работа практически невозможна, ее разделили бы на две параллельные задачи: одноразовая ракета на сегодня, и многоразовая ракета на завтра. SpaceX же, вложив инвестиции в усложнение двигателя, получила возможность проводить летные испытания техники в практических запусках. Это второе немыслимое для прочих производителей новшество — устраивать штатные пуски, в том числе коммерческие, и при этом тестировать совершенно новую технологию.
«Слабость» двигателя Merlin привела к тому, что на каждой ракете их пришлось ставить по девять штук. Все, кто знаком с историей отечественной космонавтики, в частности с ракетой Н1, может лишь многозначительно кивать на несовершенство технологий SpaceX, которые привели к такому решению. Инженерная наука учит, что чем больше подвижных деталей в системе, тем ниже ее надежность. Соответственно, один мощный двигатель будет надежнее девяти маломощных. Практика SpaceX же показала, что дросселирование и управление каждым двигателям способствует повышению надежности за счет дублирования функций. Так удалось вывести основную полезную нагрузку в пуске CRS-1, когда один из двигателей вышел из строя.
Впоследствии многодвигательная схема пригодилась и на посадке. Полная тяга для возвращения первой ступени уже не нужна, более того — мешает. Поэтому Falcon 9 торможение в атмосфере обеспечивает включением трех двигателей, а посадку — одного. Снова «несовершенство» ракеты было использовано для достижения ранее недоступного результата.
Сравнение многоразового Falcon 9 с многоразовым Space Shuttle тоже может привести к ошибочным выводам. На слуху сокрушительные катастрофы шаттлов, и кажется, что Маск выбрал тупиковый путь, но если обратиться к деталям, то стоит учесть, что ни один из шаттлов не был потерян из-за двигателей многоразового использования. А возвращаемая конструкция космического челнока переживала перегрузки на порядки больше, чем выпадают на долю первой ступени. Ведь шаттлы возвращались с первой космической скорости, т. е. 8 км/с, а первая ступень развивает лишь четверть от этого. И две аварии на 136 спусков показывают надежность Space Shuttle 0,986, что, к примеру, превышает надежность одной из самых массовых и надежных ракет «Союз-У» — 0,973.
Создавая ракету, которая могла поднять 10 тонн на 500 км, Маск уже всем рассказывал, как он полетит на Марс. И делал это достаточно убедительно и воодушевляюще, чтобы вдохновить этим огромное количество ракетных инженеров. А после закрытия программы Space Shuttle в США такие не были в дефиците. Страница вакансий сайта SpaceX озаглавлена вопросом «Вы хотите с нами строить дорогу на Марс?» В американской культуре покорение Марса исторически занимало большое место, поэтому желающих реализовать мечту детства всегда в избытке.
Запуск ракеты Falcon 9. Фото: SpaceX
За счет марсианской мечты Илон Маск решает не только кадровый вопрос. Как показала практика, мечтатели есть не только в среде инженеров, но и среди инвесторов, всегда готовых поддержать спорные эксперименты компании, если они обещают не только близкую прибыль, но и светлое будущее.
Заинтересовали эксперименты SpaceX и основных коммерческих заказчиков, прежде всего телекоммуникационных операторов. Тех привлекает не столько Марс, сколько возможность снижения стоимости запуска спутников. Пока многоразовые ракеты не обещают когда-то озвученных Илоном Маском целей — снизить стоимость пуска в десять раз. Но даже одноразовый Falcon 9 привел к заметному снижению рыночных цен со 100 млн долларов до 70 млн за запуск спутника. Даже если многоразовая технология удешевит ракеты всего на 30%, это позволит SpaceX оставаться самым выгодным пусковым оператором в мире.
Не стоит забывать, что кроме инженерного и маркетингового таланта Илону Маску помогло и простое везение. Его компании повезло родиться ровно в тот момент, когда NASA решило поприжать существующих на тот момент в США ракетных монополистов Boeing и Locheed Martin. NASA объявила конкурс, в котором приняло участие семь производителей, и только двое стали победителями. SpaceX сумела выиграть почти полумиллиардный грант на создание ракеты среднего класса на условиях частного софинансирования. А когда ракета была создана, компания получила полуторамиллиардный госзаказ на грузовое снабжение Международной космической станции. Позже, когда качество ракеты Falcon 9 и грузового космического корабля Dragon было подтверждено, SpaceX получила госконтракт и на производство пилотируемого корабля Dragon 2.
Испытание пилотируемого корабля Dragon 2. Фото: SpaceX
Сегодня, после успешного выведения нагрузки многоразовой ракетой, будущее SpaceX кажется безоблачным, но впереди предстоят еще более серьезные вызовы. В конечном счете, сделать частично многоразовую ракету — это сложная, но решаемая инженерная задача. Всех предшественников Маска останавливала не сложность многоразовости, а перспективы, которые она открывает. Многие думают, что Space Shuttle были свернуты из-за своей дороговизны и ненадежности. Но это не совсем так. Главная проблема, которая поставила крест на программе челноков, — это отсутствие полезной нагрузки для них. Шаттлы закончили полеты, когда США полностью достроили свою часть МКС. Запуски спутников дешевле обычными ракетами, а отправка астронавтов — малыми космическими кораблями вроде «Союза» или строящихся Dragon 2 и Starliner. По программе Space Shuttle предполагалось, что каждый челнок слетает 100 раз, но фактически они впятером едва превысили сотню полетов.
Ракета, способная слетать десять раз, оказывается целесообразной с точки зрения ракетостроителей только тогда, когда она летает в десять раз чаще. То есть производство должно быть загружено на привычную мощность, иначе одна многоразовая ракета оставит без работы весь ракетостроительный завод на год. А количество коммерческих заказов в мире не растет и ограничивается двумя десятками. Какой-то прирост можно еще получить, расправившись со всеми конкурентами на рынке, но все равно будет вполне обозримый предел.
Как же предполагает решать эту проблему Илон Маск, который, как уже было сказано, отличается взглядом на дальнюю перспективу? Во-первых, он надеется на прирост госзаказов, для чего отчаянно борется со своими конкурентами всеми средствами, включая суды и лоббирование в Сенате. Во-вторых, недавно SpaceX объявила о готовности отправлять туристов до Луны и обратно ракетой Falcon Heavy на корабле Dragon 2. Каждый такой пуск потребует три первые ступени от Falcon 9. В-третьих, совместно с Google и венчурными инвесторами SpaceX планирует развивать спутниковую группировку интернет-вещания. Это потребует выведения нескольких сотен или даже тысяч спутников, что надолго загрузит все производственные мощности компании.
Проектируемая ракета Falcon Heavy на стартовой площадке. Изображение: SpaceX
В далекой же перспективе маячат уже перелеты людей на Марс. Полеты на Марс — это принципиально новый рынок, о котором другие производители ракет всерьез не думают. Но в том, что найдутся желающие туда лететь, никаких сомнений нет. Авантюрный прожект Mars One уже достаточно подготовил почву, а заплатят за полет сами колонисты. С рынком космического туризма их сравнивать нельзя — им же не надо возвращаться, поэтому они спокойно смогут оставить на Земле все свои сбережения в обмен на билет на заветный рейс.
Сейчас SpaceX продолжает наращивать темпы запусков даже одноразовыми ракетами, активно вытесняя конкурентов, прежде всего ULA и Роскосмос, за счет выгодных цен. Возможно, определенную роль на решения заказчиков оказывает и мечта о Марсе, активно пропагандируемая Маском. Так, заказчики не просто запускают спутник ракетой Falcon 9, но и вносят свой вклад в покорение красной планеты. И независимо от того, достигнет Маск Марса или нет, сейчас марсианская мечта играет роль прекрасной маркетинговой стратегии.
Виталий Егоров