SpaceX в 2017 году: планов громадье
Прошедший год выдался для SpaceX тяжелым. В общем-то, у компании больше удачных моментов, но взрыв ракеты при запуске в сентябре — это, конечно, огромная проблема. Как для репутации SpaceX, так и для всей ракетно-космической отрасли. Тем не менее, компания не боится трудностей и потихоньку (или даже не потихоньку) идет вперед.
К счастью, компании удалось добиться многих поставленных целей, включая возвращение первой ступени ракеты носителя. Ступени неоднократно удавалось посадить как на площадку на твердой земле, так и на плавающую платформу. Все это нужно SpaceX для удешевления пусков — по словам Илона Маска, в случае повторного использования элементов ракеты стоимость вывода полезного груза может быть снижена на 30% и даже больше. В этом году Маск планирует сделать еще больше, чем в прошлом. Какие планы стоят перед компанией? Давайте посмотрим.
Новые запуски Falcon 9
Конечно, без запусков ракет в космос работа SpaceX теряет всякий смысл. Поэтому основная задача, которую необходимо решить в ближайшее время — возобновление запусков Falcon 9. Откладывать в долгий ящик Маск не привык, и в этом месяце запланирован очередной старт. Ракета компании должна доставить на орбиту Земли коммерческие спутники Iridium-1. Компания Iridium планирует отправить в космос сразу десять аппаратов, которые позволят значительно улучшить работу сети одного из наиболее известных операторов связи.
Согласно контракту, SpaceX, при условии успешного вывода на орбиту всех спутников, должна получить почти полмиллиарда долларов США. Если точнее, то $492 млн. Сначала запуски спутников будут производиться каждые три месяца, а затем, если все пойдет по плану, то и каждые два. Несмотря на взрыв Falcon 9, который уничтожил коммерческий груз, пока проблем с заказами у SpaceX нет.
Компания, кстати, смогла определить проблему, которая и привела к взрыву. Оказалось, что причиной послужила трещина в системе подачи гелия в резервуар с жидким кислородом. Жидкий кислород в результате перешел в твердую фазу. В итоге все это привело к эффекту домино, отказам ряда систем, ставших причиной взрыва. В ноябре Маск заявил следующее: «Я думаю, что мы выяснили причину случившегося. Самое интересное то, что ничего подобного в ракетостроении пока не случалось». «Проблема комплексная, она включает в себя жидкий гелий, углеродные композиты и твердый кислород. Кислород настолько охладился, что перешел в твердую фазу», — заявил Маск.
Из-за аварии развертывание группировки спутников Iridium пришлось перенести на 2018 год. Но, в целом, пока все хорошо. Не обошлось, конечно, и без неприятностей. Так, компания Inmarsat решила запустить свой спутник не с Falcon 9, а воспользоваться ракетой Ariane 5. Если неудачные пуски будут продолжаться, то это может обойтись SpaceX в миллионы долларов.
Повторная отправка в космос вернувшейся ступени
В ангаре SpaceX хранится несколько вернувшихся из космоса ступеней Falcon-9. Некоторые из них, по словам Маска, пригодны для повторного запуска, другие же — нет, они годятся только для изучения с целью улучшения конструкции системы. Тем не менее, уже в начале этого года компания планирует осуществить повторный запуск ранее использованной первой ступени ракеты. И это будет не пробный запуск. При помощи восстановленной ступени SpaceX отправит спутник еще одного оператора связи — SES. Именно с этой компанией SpaceX начала работу в 2013 году, и сейчас SES поддерживает партнера с переходом на следующий этап работы.
Понятно, что компания делает это не из чистого альтруизма. Дело в том, что пуск Falcon 9 с вернувшейся на Землю ступенью обойдется SES в 40 миллионов долларов США вместо $60 миллионов. Экономия в 20 млн — это серьезно. Правда, это предварительная оценка, проведенная сторонними специалистами. Официального заявления SpaceX по этому поводу пока не было.
Илон Маск с самого начала работы делал упор на удешевлении запусков благодаря повторному использованию ступеней, возвращенных на Землю. Более того, он утверждает, что восстановленные ступени можно использовать десятки, а то и сотни раз. Правда, второй вариант будет доступен после доработки вернувшегося элемента. Тем не менее, если компании удастся использовать свою ступень хотя бы два раза подряд — это уже будет достижением, и очень значительным.
Кроме того, планы Маска по освоению Марса всецело зависят от успеха реализации плана по повторному использованию ступеней ракет-носителей. В противном случае стоимость проекта колонизации (и так очень дорогого) возрастет в разы.
Сверхтяжелая ракета Falcon Heavy
Да, ее запуск тоже намечен на этот год. Грузоподъемность новой ракеты-носителя составляет около 54,4 тонн. Это в два раза больше грузоподъемности Delta IV Heavy. Планируется, что Falcon Heavy сможет доставлять около 54 т на низкую опорную орбиту, до 21,2 т на геопереходную орбиту и до 13,2 т к Марсу.Сейчас сборка носителя уже подходит к концу.
Запуск этой ракеты уже показали на видео.
Понятно, что это лишь модель, но она позволяет получить представление о процессе. Для того, чтобы провести запуск, компании необходимо тщательно подготовить всю систему комплекса LC-39. Здесь же запускали и ракету Saturn V, которая отправила на Луну «Аполлон-11».
Стоимость запуска этой ракеты-носителя специалисты компании оценивают примерно в 90 миллионов долларов США. Ракета-носитель SLS, которая сейчас разрабатывается Boeing, может поднимать на орбиту около 70 тонн, но ее запуск стоит гораздо дороже. Операционные расходы запуска этой ракеты-носителя могут составить около $2 млрд. Логично, что если у SpaceX все пройдет хорошо, комиссия, отслеживающая расходы НАСА, может поинтересоваться целью продолжения разработки SLS при такой высокой стоимости старта ракеты. Тестовый пуск SLS состоится не ранее конца 2018 года.
Доставка астронавтов на борт МКС
Агентство НАСА надеялось на то, что уже в этом году оно сможет без помощи России отправлять на борт МКС людей. Для этого планировалось использовать разрабатываемые SpaceX и Boeing космические корабли Dragon V2 и CST-100 (Starliner). Контракты достаточно крупные — для Boeing это 4,2 миллиарда долларов и для SpaceX — 2,6 миллиарда долларов.
К сожалению, не все пошло так, как рассчитывали в НАСА. И у Boeing, и у SpaceX обнаружились трудности технического характера. Проблемы понемногу преодолеваются, но все это дело не одного месяца.
Сейчас пуски кораблей с командами астронавтов перенесены на май и август 2018 года (для Dragon V2 и Starliner соответственно). Но это уже регулярные «рейсы». А вот пробные запуски должны быть осуществлены уже в этом году, в противном случае практически все сроки будут сорваны. Для SpaceX контракт с НАСА означает получение средств на работу и само существование, так что Илон Маск старается сделать все, только бы все шло по плану.
А что насчет Марса?
Да, все, что сейчас делает Маск для развития SpaceX, предназначено для «прокладывания дороги» на Марс. Компания SpaceX должна получать средства на реализацию своих марсианских планов, а без внятной бизнес-модели это невозможно. Самостоятельно же, без вливаний со стороны, реализовать марсианскую программу невозможно.
Тем не менее, одновременно с коммерческими пусками и работой с НАСА, компания разрабатывает двигатели нового типа для своей ракеты. Речь идет о Raptor — мощных двигателях для ракетах следующего поколения. О Raptor сейчас можно найти не так много информации. Правда, известно, что именно эти движки в три раза более мощные, чем Merlin, которые работают в Falcon 9 и Falcon Heavy. Ранее Илон Маск сообщал, что этот двигатель будет развивать тягу до 230 тонн.
Работа этого двигателя состоит из двух этапов. Первый — сгорание топливной смеси (горючее и окислитель) в камерах предварительного сгорания. Второй — закачка топлива в основную камеру сгорания двигателя за счет образующихся в ходе первого этапа горячих газов высокого давления. В качестве топлива планируется использовать жидкий кислород и метан.
Двигатель RS-25 с камерамии предварительного сгорания на испытаниях. Этот двигатель устанавливался в «Шаттлы». По этому же принципу будет работать и Raptor
Уже в следующем году компания SpaceX планирует отправить на Марс беспилотную систему при помощи ракеты-носителя Falcon Heavy. Это необходимо для того, чтобы специалисты компании смогли сделать выводы о возможности доставки грузов на Марс. Если SpaceX удастся осуществить задуманное, то она станет первой частной компанией, чей космический аппарат сядет на поверхности другой планеты.
Возможно, Red Dragon будет использоваться и НАСА в качестве одного из инструментов реализации миссии Mars Sample Return с доставкой образцов марсианского грунта на Землю. По предварительным подсчетам, Red Dragon сможет совершить мягкую посадку на поверхность Марса примерно с 2 тоннами полезной нагрузки. Это более чем в 2 раза превышает текущий рекорд, установленный «Небесным краном» NASA, который опустил ровер Curiosity массой 899 кг на поверхность красной планеты в августе 2012 года. Бо́льшие объем и масса полезной нагрузки позволят выполнить передачу собранных образцов на земной орбите (первоначальный сценарий Mars Sample Return подразумевал передачу образцов на марсианской орбите), что снизит потенциальные риски и стоимость миссии.
Что может пойти не так?
Основная угроза планам SpaceX — проблемы с запусками Falcon 9, что повлечет за собой отмену ряда контрактов и осторожное отношение партнеров в будущем. Следовательно, это станет причиной снижения уровня финансовых поступлений. А без этого SpaceX не удастся реализовать свой план по освоению Марса — ведь, как уже говорилось выше, для этого нужны средства, и немалые.
Одна из главных задач для Маска — создание так называемой межпланетной транспортной системы ITS (Interplanetary Transport System). Основные компоненты этой системы следующие: возвращаемая ракета-носитель для запуска с Земли, межпланетный космический корабль для доставки грузов и людей на Марс и возврата их на Землю, плюс корабль-заправщик для дозаправки космического корабля на орбите Земли.
| Ускоритель | Заправщик | Корабль | |
|---|---|---|---|
| Стоимость производства (в млн. $) | 230 | 130 | 200 |
| Повторное использование (раз) | 1000 | 100 | 12 |
| Запусков в одной миссии | 6 | 5 | 1 |
| Средняя стоимость обслуживания на 1 запуск (в млн. $) | 0,2 | 0,5 | 10 |
| Общая стоимость одной миссии (в млн. $) | 11 | 8 | 43 |
Эта система обеспечит возможность доставки грузов на Марс из расчета $140 000 за 1 тонну полезного груза. Это просто отличный результат. Но его удастся достичь только в том случае, если у SpaceX все будет идти по плану.
