Догнать и перегнать SpaceX

Полная многоразовость

Компания SpaceX первая на практике создала то, что принято называть «многоразовой ракетой». Такой подход может резко удешевить старты и сделать космос доступнее – и финансово, и технологически. Не умаляя достижений Илона Маска, стоит отметить, что все немного сложней. Во-первых, экономия средств от повторного применения ракеты до конца не известна, хотя в 2017-м издание Space News сообщало, что подготовка первой ступени Falcon 9 к повторному запуску обошлась SpaceX более чем в два раза дешевле, чем производство новой. Сейчас компания Илона Маска де-факто контролирует рынок космических запусков. Во-вторых, Falcon 9 – не «конечный» результат, а шаг на пути к настоящей многоразовости. Ракету правильнее назвать «частично многоразовой», ведь из двух ступеней возвращается только одна – первая.

Выставочный экспонат музея в Хьюстоне: 1-я ступень Falcon 9. Фото: Space Center Houston, SpaceTraffic, twitter.com

Когда американские конкуренты Маска (такие как Blue Origin), Китай и Россия, захотели скопировать удачную «девятку», SpaceX представила более амбициозный проект – полностью многоразовую космическую систему Starship, где и первая ступень (ускоритель Super Heavy), и вторая (космический корабль) могут применяться повторно. Из аналогов к ней ближе всего компания Relativity Space со своим концептом Terran R, представленным в 2021 году. И он может быть заманчивее, чем Starship.

Дорогу молодым

В космической индустрии происходит настоящий «бум» частников. Такого не было никогда. За последние годы о себе заявили и Blue Origin, и Rocket Lab, и Astra Space, и упомянутая Relativity Space. Численность Relativity Space сейчас – более 400 сотрудников. Это важно, чтобы понимать, что перед нами не группа аферистов и не «художники», пиарящие свои фантастические проекты. При всей его молодости коллектив можно назвать опытным: уже в следующем году он планирует запустить создаваемый с 2017 года носитель Terran 1, который сможет вывести на низкую околоземную орбиту груз массой 1250 кг.

В 2015 году Relativity Space основали аэрокосмические инженеры Тим Эллис и Джордан Нун. К лету 2021 года компания собрала $1,3 млрд частных инвестиций, а ее стоимость выросла с $2,3 млрд в ноябре 2020-го до $4,2 млрд летом этого года.

Сейчас ракета проходит наземные испытания. Ее, впрочем, сложно назвать «революционной». Это будет одноразовая недорогая ракета, которая видится, главным образом, демонстратором технических возможностей компании – в отличие от своего «старшего брата» Terran R. По словам генерального директора Relativity Space Тима Эллиса, создать эту систему хотели с первых дней основания компании. Официально ее показали летом 2021 года, но пока только как концепт.

Достоинства Terran R

Terran R сможет доставить более 20 т на низкую околоземную орбиту в своей многоразовой конфигурации. Много это или мало? Смотря с чем сравнивать. Falcon 9 может вывести на низкую околоземную орбиту (НОО) 22 т, однако это в конфигурации, которая не предполагает возврата первой ступени. Если же возврат планируется, то максимальная нагрузка снижается до 15 т. Так что возможностей Terran R будет достаточно. При этом система от Relativity Space принципиально легче, чем у Starship, которая, если верить SpaceX, сможет выводить на низкую околоземную орбиту более 100 т. Таким образом, в современной классификации Starship можно отнести к сверхтяжелым носителям.

Relativity Space приближается к запуску своей первой ракеты Terran 1: компания извлекает летный бак второй ступени из отсека для 3D-принтера, twitter.com/relativityspace

Нужны ли они? С одной стороны – да, если речь идет о запуске к Луне или Марсу или выводе на орбиту особо тяжелых грузов, например военных спутников. Однако для большей части задач столь мощная ракета не требуется, о чем красноречиво говорит количество запусков сверхтяжелой ракеты Falcon Heavy: всего три, начиная с 2018-го.

Relativity Space решила объединить принцип полной многоразовости с требованиями рынка (габариты современных спутников, их масса, количество и т. д.), что однозначный плюс. Другое ключевое достоинство Terran R – выбор топливной пары. Первая ступень получит семь двигателей Aeon R, а вторая – один Aeon Vac. Оба базируются на уже разработанном компанией Aeon 1 и работают на жидком метане и кислороде. Сейчас почти все специалисты ракетной индустрии сходятся во мнении, что метан – это ракетное топливо будущего. «В наибольшей степени этим требованиям (требованиям современного рынка. – Ред.) сегодня отвечает метан, поскольку он имеет более развитую сырьевую базу, а по энергетике превосходит керосин», – заявил ранее генеральный директор научно-производственного объединения «Энергомаш» Игорь Арбузов. Метан имеет ряд преимуществ перед керосином – более высокий удельный импульс, лучшие показатели экологичности, отсутствие сажи при сгорании. Важное достоинство – низкая стоимость. Все это вдвойне значимо, если ставить его планируют на многоразовые ракеты, где узлы и агрегаты должны применять повторно.

Визуализация завода по производству ракет Relativity в космическом центре NASA в штате Миссисипи. Фото: Business Wire, businesswire.com

Метан уже выбрала в качестве топлива компания SpaceX для своего нового двигателя Raptor (для двигателей ракет семейства Falcon традиционно используют керосин). По этому же пути пошла Blue Origin, предпочтя топливную пару метан/жидкий кислород для перспективного BE-4. Последний будут применять на тяжелой ракете New Glenn от Blue Origin и новом носителе Vulcan. Том самом, который сменит Atlas V, где на первой ступени устанавливают российский РД-180.

Преимуществом Terran R станет и технологичность. Детали для ракеты изготовят на 3D-принтере, а их количество хотят свести к минимуму. «Наш второй продукт, Terran R, продолжит использовать революционный подход Relativity к 3D-печати – сокращение количества деталей, повышение скорости внедрения инноваций, гибкости и надежности», – заявил ранее Тим Эллис. В ракете не будет деталей, которые нельзя использовать для запуска еще раз. При этом саму по себе 3D-печать создатели видят как инструмент, который позволит не только заменить традиционные методы, но и сделать что-то по-настоящему уникальное, чего нельзя было бы создать, используя обычные способы.

«За» и «против»

Сложно сказать, чем, в конечном счете, обернется затея, однако ни один из упомянутых выше пунктов не видится нереализуемым или бесполезным с практической стороны. В плане возможностей Terran R будет между Falcon 9 и упомянутой выше New Glenn, с которой Blue Origin тоже хочет «урвать» часть рынка. Если говорить о концепции, то перед нами уменьшенный аналог Starship – без сомнения, самой революционной космической системы в мире, которой прочат если не полный захват рынка, то, как минимум, его трансформацию. При этом Terran R будет по умолчанию экономичнее, поскольку она меньше и проще в эксплуатации.

Основатели Relativity Space говорят, что в их ракетах деталей меньше, чем в автомобилях. relativityspace.com

С другой стороны, нужно понимать, что возможностей (как финансовых, так и чисто технических) у Relativity Space несравнимо меньше, чем у SpaceX или Blue Origin. А значит, компания рискует: все-таки полностью многоразовую космическую ракету пока никто не сделал, если, конечно, не брать в расчет суборбитальную туристическую систему New Shepard от все той же Blue Origin. Ее, кстати, можно поздравить: в прошлом году она успешно совершила первый пилотируемый полет.