«Звездолет» на орбите должен стать переломным моментом для политиков
Автор: Дуг Плата, понедельник, 30 августа 2021 г.
Первоисточник:
Строители между ступенями Starship во время «примерки». (Предоставлено: SpaceX)
Мы являемся свидетелями исторических изменений.
Starship является поворотным моментом в истории человечества, потому что он станет транспортным средством экспансии людей за пределы Земли. Когда Starship достигнет орбиты, это событие поставит принципиальную задачу — какой путь развития в космосе следует выбрать Соединенным Штатам. Учитывая вероятность того, что многоразовая, очень экономичная сверхтяжелая ракета (SHLV), с высокой скоростью повторного старта, станет доступной для использования в стране, мы призываем лиц, принимающих решения в Вашингтоне (т. е. Администрацию, Конгресс , и NASA), сделать Starship центром программы пилотируемых космических полетов страны после того, как он выйдет на орбиту.
Последние разработки
SpaceX добивается больших успехов в Бока-Чика, штат Техас. Персонал компании активно работает над подготовкой орбитального полета Starship. Ракета-носитель Super Heavy, предназначенная для орбитального запуска, построена, и на нее установлены двигатели. Орбитальный корабль Starship был временно установлен сверху ракеты-носителя для проверки совместимости. Точно неясно, когда состоится первый орбитальный запуск Starship, но это, безусловно, скорее произойдет раньше, чем позже. SpaceX не только разрабатывает самую большую и мощную ракету в истории, но и строит фабрику, которая будет выпускать их сотнями.
SpaceX кажется неудержимым
Похоже, что у SpaceX есть финансовые возможности, чтобы довести разработку Starship до конца. Недавно был подтвержден контракт с NASA на 2,9 миллиарда долларов по лунной программе HLS.
Starship станет поворотным моментом для человечества, поскольку мы начнем экспансию за пределы Земли. Это событие на уровне любого из великих моментов исследования и развития в истории цивилизации.
Но SpaceX способен получить достаточное финансирование независимо от NASA. Мало того, что Илон Маск входит в число самых богатых людей в мире, SpaceX также может привлечь очень большие суммы финансирования для разработки Starship. А если Starlink начнет работать так, как задумано, SpaceX ожидает, что годовой доход будет равен всему бюджету NASA. Давно прошли те времена, когда SpaceX изо всех сил пыталась обеспечить собственное финансовое выживание. Когда очередной Starship разбивается во время испытаний прототипов, ни один серьезный человек не задается вопросом, сможет ли SpaceX продолжить работу. Даже существующие производственные мощности позволяют производить больше носителей за месяц-два, что гарантирует отсутствие длительных задержек в программе испытаний из-за неудач. Всегда есть в наличии следующий прототип, близкий к завершению. Кажется, SpaceX может выстоять, даже если дальнейший путь развития Starship будет сложным.
Значение Starship
SpaceX полностью переписывает «книгу о ракетах». Полностью многоразовая SHLV с быстрым оборотом ставит под сомнение конкурентоспособность почти всех других ракет. Возьмем, к примеру, план SpaceX по выводу на орбиту 400 спутников Starlink за один запуск, при котором большую часть затрат составляет только топливо. Кто сможет с этим конкурировать? Все существующие в мире одноразовые ракеты просто не смогут составить конкуренцию Starship. И те компании или страны, которые стремятся сейчас разработать полностью многоразовые ракеты, на годы отстают от SpaceX. Они обнаружат, что SpaceX значительно продвинется вперед к тому времени, когда их конкуренты достигнут повторного использования. Трудно поймать цель, которая непрерывно идет вперед с ускорением.
Но у Starship также есть важное историческое значение. Как бы ни были примечательны первая женщина и первое цветное лицо на Луне, реальный исторический приз, который нужно захватить, — это создание первого плацдарма человечества за пределами Земли. Starship станет поворотным моментом для человечества, поскольку мы начнем экспансию за пределы Земли. Это на уровне любого из великих моментов исследования и развития в истории цивилизации.
Уровни успеха Starship
Тот факт, что SpaceX намеревается производить полностью и быстро повторно используемую SHLV, не означает, что успех проекта неизбежен. SpaceX может вывести Starship на орбиту, но масса теплозащитного экрана и топливо для приземления ставят вопрос — сколько полезной нагрузки Starship сможет вывести на орбиту? Это довольно важный вопрос. Если полезная нагрузка на LEO будет умеренно ниже 100 метрических тонн, это повлияет на то, сколько запусков топливозаправщиков потребуется для полета Starship за пределы LEO. Оно может стать чрезмерным.
Тем не менее, полная возможность повторного использования — не единственный уровень успеха, которого может достичь Starship. И даже самый скромный успех ставит под сомнение необходимость SLS. Если Starship сможет достичь орбиты с достаточной полезной нагрузкой, даже без повторного использования Super Heavy и без повторного входа, посадки и повторного использования Starship, это все равно будет гораздо более рентабельным SHLV, чем SLS. Если Starship сможет достичь орбиты и успешно посадить свой сверхтяжелый ускоритель, это сделает его значительно более экономичным, чем SLS. И если Starship выйдет на орбиту, успешно посадит свой сверхтяжелый ускоритель, безопасно возвратится и приземлиться, тогда SLS становится странной исторической сноской: ужасно дорогая, летал несколько раз, а затем ушла в отставку.
Проблема пилотируемых полетов
Единственный оставшийся веский аргумент в пользу SLS заключается в том, что он, вероятно, достигнет готовности к пилотируемым полетам для миссий в дальний космос до того, как Starship достигнет такого же уровня безопасности. Если срочность важнее устойчивости, то, возможно, есть основания для продолжения разработки и использования SLS до того, как Starship будет готов для пилотируемых полетов.
Если Lunar Starship когда-либо стыкуется с Gateway, сравнение его размеров с Gateway покажется глупым и вызовет вопрос, действительно ли необходимы Gateway.
Но система SLS/Orion предназначена для отправки на лунную орбиту меньшего количества астронавтов, чем может поместиться в корабле Dragon или Starliner. И корабль Orion также может добраться до LEO, используя другие носители, в том числе на Delta IV Heavy или Falcon Heavy. Будет интересно посмотреть, как экипаж миссии dearMoon будет выведен на орбиту, потому что самый быстрый и безопасный способ сделать это — запустить экипаж на одном или двух Dragon, а затем пересадить их на Starship. Если Lunar Starship окажется достаточно безопасен, чтобы доставлять астронавтов с Gateway на поверхность Луны и обратно, разве он не будет достаточно безопасным средством полета астронавтов между LEO и Луной? Если бы NASA было открыто для всех потенциальных архитектур, оно могло бы увидеть, как те же миссии могут быть выполнены с использованием только SpaceX с аналогичной безопасностью и с гораздо, гораздо более низкими затратами.
Starship для пилотируемых полетов
SpaceX имеет опыт работы с транспортными средствами для пилотируемых полетов (Falcon 9 и Dragon), и они полностью привержены разработке Starship до такой степени, что планируют запускать экипажи, начиная с миссии dearMoon, намеченной на 2023 год. Поскольку у SpaceX есть контракт на 2,9 миллиарда долларов на разработку Starship по лунной программе, чтобы они могли переправлять астронавтов с Gateway на поверхность Луны и обратно, тогда разве не будет ли безопасно перевозить астронавтов с LEO на Луну? И по достижении этого момента, даже если Starship еще не будет соответствовать требованиям пилотируемых полетов для запуска, есть безопасные способы доставки астронавтов на LEO, а именно в корабле Dragon и/или Starliner. Таким образом, можно легко представить себе архитектуру перевозок Земля-Луна, в которой не требуется SLS ни для тяжелых грузов, ни для запуска корабля Orion на LEO.
Сравнение размеров Starship, Gateway и Orion. (Источник: Мак Кроуфорд)
Неловкие моменты
Будет несколько моментов, которые окажутся неудобными для NASA.
Во-первых, когда Starship развернет до 400 спутников Starlink одновременно, станет ясно, что возможности SLS для перевозки тяжелых грузов могут быть обеспечены другой системой за центы против доллара.
Во-вторых, если Lunar Starship когда-либо стыкуется с Gateway, сравнение размеров с Gateway покажется глупым и вызовет вопрос, действительно ли необходимы Gateway. Имеет ли это вообще смысл? Два Starship просто могут состыковаться друг с другом и перекачать топливо от одного к другому. Действительно ли нужен посредник?
Третий момент наступит, когда SpaceX будет проводить частные полеты на Луну с гораздо меньшими затратами, чем те, которые NASA планирует потратить на запуск экипажа на Gateway. Неизбежный вопрос, который зададут журналисты и законодатели: «Почему бы не использовать 3 миллиарда долларов в год, потраченные на SLS, и купить на них десятки запусков Starship?» Действительно, почему?
Наконец, когда два Starship состыковываются друг с другом и перекачивают топливо, его возможности значительно превосходят возможности SLS. Я разговаривал с аэрокосмическими инженерами, которые работают над перекачкой криогенного топлива, и они согласны с тем, что это, вероятно, не будет особенно трудной операцией.
Срок готовности SLS
Вот примерный график первых трех миссий Artemis:
Artemis 1 — не ранее (NET) ноября 2021 г. — Беспилотная орбита Луны.
Artemis 2 — NET Сентябрь 2023 г. — Пилотируемый облет Луны.
Artemis 3 — вероятно, после 2024 года — пилотируемая миссия на поверхность Луны, вероятно, не через Gateway.
Итак, что должны делать лица, принимающие решения, после того, как Starship достигнет орбиты? Они должны взять на себя обязательство полностью использовать возможности Starship.
Итак, что должны делать лица, принимающие решения в Вашингтоне, когда они сталкиваются с конкурирующими вариантами дорогостоящего и старого, но проверенного уровня безопасности устаревшего оборудования (например, SLS) по сравнению с гораздо более экономичным подходом (например, Starship), который в пределах нескольких лет обеспечить аналогичный уровень безопасности? В какой-то момент станет очевидно, что SLS — излишне дорогая альтернатива Starship. Кто-то может возразить, что правительственный SHLV необходим в качестве резервного варианта для частного Starship. Но, учитывая, сколько рейсов Starship можно купить только за счет одного полета SLS, этот аргумент в конечном итоге несостоятельный.
Будет ли NASA рисковать?
Когда дело доходит до национальной программы пилотируемых космических полетов, NASA очень долгое время находится у руля. Но как долго это может продолжаться? В зависимости от того, насколько успешным станет Starship, NASA может оказаться в неловком положении, потеряв лидерство как в лунных, так и в марсианских полетах человека в космос. В этом случае NASA не проиграет конкурирующей стране (например Китаю), но вместо этого оно просто станет неактуальным, когда страны и частные лица смогут покупать билеты непосредственно в SpaceX. Конечно, NASA все еще может делать планетарные зонды и вездеходы, но чтобы продолжать лидировать в космосе, оно должно продолжать играть ведущую роль в космических пилотируемых полетах.
Что должны делать лица, принимающие решения в области космической политики?
Учитывая все вышеизложенное, разработчикам космической политики действительно следует принять реальность того, к чему все идет. Когда Starship выходит на орбиту, судьба SLS будет предрешена. Чем раньше мы начнем переход на Starship как центральное место в национальной программе пилотируемых космических полетов, тем лучше.
Старая пословица гласит: «Если ты не можешь их победить, присоединяйся к ним». Итак, что должны делать лица, принимающие решения, после того, как Starship достигнет орбиты? Они должны взять на себя обязательство полностью использовать возможности Starship. NASA должно провести оценку того, какие транспортные средства действительно необходимы. Когда им позволили сделать это в прошлом, они пришли к выводу, что Falcon Heavy было достаточно для миссии Europa Clipper вместо SLS. Они также пришли к выводу, что Artemis 3 может обойтись без Gateway и отправиться прямо на Луну. В какой-то момент бывший администратор NASA Джим Бриденстайн даже описал архитектуру лунной экспедиции, используя комбинацию Falcon Heavy и Delta IV.
Иллюстрация InstaBase — полностью надувной начальной базы, способной поддержать начальный экипаж из восьми человек. (Источник: The Space Development Network)
Но лицам, принимающим решения, следует также рассмотреть возможность создания разнородной резервной транспортной системы Земля-Луна, использующей водородные двигатели, которые в конечном итоге могут использовать полярный лед Луны в качестве топлива. Blue Origin — логичная компания для этого. Учитывая ожидаемые возможности Starship (то есть 100 тонн груза или более 100 пассажиров на поверхность Луны), ограниченная по возможностям исследовательская база NASA должна уступить место тому, где возможностей больше: большой международной лунной базе, которая в конечном итоге может стать постоянным поселок. Любая конкурирующая транспортная система Земля-Луна должна подняться до этого уровня, и лица, принимающие решения, должны этого требовать.
Жилые системы на Луне
Честно говоря, SpaceX не нужны полные 2 миллиарда долларов в год, которые получает сейчас SLS. Компания прогрессирует быстрее и с меньшими затратами. Но учитывая, что Starship приближает будущее с большой лунной базой в нашем обозримом будущем, NASA действительно должно приступить к разработке жилой базы полностью использующей возможности Starship, как только они станут доступны. Нам нужно прекратить бесконечные фазы изучения и вместо этого финансировать работу над всевозможными альтернативными концепциями. Нам нужно действовать так, как будто мы приближаемся к крайнему сроку (а это так и есть), выбрать окончательную архитектуру базы и построить ее. Что касается базы, нам очень скоро понадобятся очень большие обитаемые объемы, потому что Starship сможет доставить, возможно, сотню людей за раз. Надувной обитаемый модуль массой 100 метрических тонн будет занимать площадь около 21000 квадратных футов (полакра), не считая оборудования, которое будет отгружено и установлено позже. Нам нужно отложить бесконечные проблемы с 3D-печатью на потом и перейти к надувным конструкциям — технологии, три примера которой можно уже сейчас найти в космосе. Лунные базы и лунная инфраструктура — гораздо лучший способ тратить 2 миллиарда долларов в год.
Международное лидерство
Лица, принимающие решения, должны признать, что Starship предоставит замечательные возможности для внешней политики. Нихкая цена за место на полностью повторно используемом Starship означает, что даже относительно небольшие страны могут приобрести «билет» для своих национальных астронавтов для исследования поверхности Луны от имени своих граждан и своей национальной программы. Если есть растущая международная лунная база, многие страны могут захотеть принять участие.
Когда Starship выйдет на орбиту, этот момент должен заставить их фундаментально переосмыслить нашу программу пилотируемых космических полетов и принять решения, чтобы в полной мере воспользоваться этой замечательной возможностью.
Америка должна активно играть ведущую роль в исследовании Луны (а затем и Марса) для народов мира, поощряя национальную гордость и возглавляя развитие международной лунной базы, в которой свобода и демократия являются основополагающими принципами по мере того, как человечество начинает распространяться за пределами Земли. Добрая воля, порожденная этим, станет огромным достижением во внешней политике. Учитывая количество стран, которые смогут позволить себе отправить своих астронавтов, нам нужно иметь гораздо более широкое участие в «Соглашении Артемиды», чем дюжина стран, подписавших его до сих пор.
Заключение
Starship действительно меняет все не только для исследования Луны, но и для следующего шага для человечества в Космос. Лица, принимающие решения в Вашингтоне, должны увидеть и принять то, куда нас ведет Starship. Когда Starship выйдет на орбиту, этот момент должен заставить их фундаментально переосмыслить нашу программу пилотируемых космических полетов и принять решения, чтобы в полной мере воспользоваться этой замечательной возможностью.
Доктор Дуг Плата — врач, специалист в области общественного здравоохранения и защитник космоса из Редлендса, Калифорния. Как защитник космоса он занимал различные должности в NSS, AIAA и Space Access Society. Он является президентом и основателем Space Development Network, проектно-ориентированной сети с бесплатным присоединением для сторонников космоса.
Первоисточник:
Комментарии:
Фремонт Джон •
Мы действительно живем в интересное время. Я даже в самых смелых мечтах не представлял, чего добивается Маск. SF → Реальность. Пусть начнется миграция с Земли! Спасибо за проницательный взгляд. Отлично сделано!
John_K_Strickland •
Уже давно должен был наступить «переломный момент» против продолжения финансирования системы SLS, но несколько предполагаемых переломных моментов уже прошли, и SLS все еще здесь. Причина, конечно, в том, что настоящие лица, принимающие решения в космической политике, — это конгрессмены, которые хотят поддерживать и сохранять существующие рабочие места в своих штатах, где работа SLS продолжается. SLS никогда не сможет поддержать космические разработки, поскольку это одноразовая ракетная система, слишком дорогая для обычных полетов тяжелых грузов.
Дуг прав в том, что возможности многоразовой системы Starship, когда она будет запущена, впервые позволят начать фактическое освоение космоса на Луне и Марсе. Это означает, в конечном итоге, перевозку тысяч тонн грузов в различные пункты назначения, что позволит производить промышленные операции и возможные поселения за пределами Земли. Так что, в конечном итоге, наступит переломный момент, но сколько денег налогоплательщиков будет тратить впустую программа SLS, пока Конгресс наконец не поймет, что они были «потрачены» лобби SPS?
Bubba Nicholson •
Предприятие Маска рискованное. И нет никого более квалифицированного. Возможно, проблемы безопасности неизбежны, но орбитальные операции настолько опасны, что следует предпринять дублирующие усилия в другом месте, чтобы обеспечить полное выживание технологии Маска. «Звездная база» SpaceX может сгореть в результате несчастного случая, после чего нам, безусловно, понадобится еще одна «звездная база». Строить её сейчас было бы благоразумно.
TheRadicalModerate •
«Итак, что должны делать лица, принимающие решения в Вашингтоне, когда они сталкиваются с конкурирующими вариантами дорогостоящего и старого, но проверенного уровня безопасности устаревшего оборудования (например, SLS) по сравнению с гораздо более экономичным подходом (например, Starship) …»
Я беспокоюсь, что этот аргумент применим дольше, чем подходит для HEOMD. Если только Starship может предоставить надежный транзитный маршрут LEO-NRHO-LEO (обслуживаемый D2 или Starliner для доставки экипажей на LEO и обратно), то тот же аргумент, который используется для оправдания LETS (т.е. НАСА нуждается в двух независимых поставщиках на случай, если у одной платформы есть проблема, которая выводит ее из строя на пару лет), тогда покровители SLS/Orion могут утверждать, что это второй источник, и, если она запускается каждые пару лет, то на это стоит потратиться ради страховки.
Это было бы ужасно для HEOMD, потому что ограниченная программа SLS — наихудший из всех возможных вариантов: почти весь персонал и оборудование, и никакого повышенного ускорения работ, гарантирующего высасывание 2 миллиардов долларов в год из бюджета HEOMD для обозримое будущее. Эти деньги можно было бы лучше потратить на увеличенную частоту запусков Starship/LSS или, что еще лучше, на лунные полезные нагрузки, которые необходимы для создания настоящей, устойчивой лунной базы.
Привлечение проектов Blue или Dynetics для LETS может ослабить аргумент в пользу SLS/Orion, особенно если этот DAE способен переправлять астронавтов с НОО, как и Starship. Это … непросто, но есть одноразовые решения для запуска, которые могут это поддержать. (Его также можно запустить на грузовом корабле Starship.) Затем, когда Джарвис будет готов, станет доступна полноценная альтернатива Starship.
Это почти наверняка будет дороже, чем Starship. Однако это будет не так дорого, как SLS/Orion. Уловка состоит в том, чтобы убедиться, что SLS/Orion отправляется на фабрику, а не просто отправляется на пастбище.
R.J. Schmitt •
Как только Starship начнет выполнять обычные полеты на LEO, поверхность Луны и поверхность Марса, Artemis/SLS/Orion/Gateway/HLS окажется далеко позади в зеркале заднего вида. Дни, когда NASA управляло процессом разработки новых концепций ракет-носителей и космических кораблей, станут историей.
SpaceX — первая из аэрокосмических корпораций New Space, вертикально интегрированная и способная самостоятельно создавать все системы ракеты-носителя и космических кораблей, включая скафандры.
Команда управления программой HLS признала это ранее в этом году и, заключив контракт с SpaceX/Starship на HLS Option A, указала, что Starship станет для NASA средством, чтобы наконец, после 60 лет неудачных запусков, вырваться c низкой околоземной орбиты и установить постоянное, доступное человеческое присутствие вовне, в окололунном и межпланетном пространстве.
