Будущее коммерческих космических путешествий, часть 1: суборбитальные ракетопланы и туристические ракеты

Пилотируемые космические путешествия гарантировали человечеству возможность длительного пребывания на орбите за счет регулярной ротации экипажей орбитальных станций. Кроме орбитальных полетов и государственных миссий, в текущем столетии активизировались коммерческие космические взлеты, преимущественно с туристической целью. Эти дорогостоящие рейсы обещают стать неплохим бизнесом. Однако в состоянии ли нынешний аэрокосмический сектор предложить надежные транспортные средства для реализации подобных миссий, сделав их не только доступными, но и рентабельными?

Итак, давайте выясним, как будет выглядеть сектор пилотируемых космических полетов в будущем. В двух частях этого материала рассмотрим два основных типа пилотируемых космических полетов: суборбитальные и орбитальные. Наиболее интересно наблюдать за прогрессом в области суборбитальных полетов сквозь призму противостояния главных конкурентов. И в случае с суборбитальными полетами речь непременно пойдет о Virgin Galactic и Blue Origin.

Зарождение космического туризма: первые орбитальные и суборбитальные рейсы

Хотя идея космических странствий ради развлечения и отдыха звучала еще на заре космической эры, первый реальный турист достиг орбиты лишь в начале XXI века. Им стал американский предприниматель и мультимиллионер Деннис Тито, в апреле 2001 года совершивший первое в мире частное путешествие на МКС на борту космического корабля «Союз-ТМ32». За этот вояж Тито пришлось заплатить $20 млн.

Во время путешествия, длившегося почти восемь суток, Деннис Тито 128 раз облетел Землю. Однако и этого опыта предпринимателю оказалось мало — в октябре 2022 года стало известно, что Тито вместе со своей женой Акико приобрели у SpaceX билеты на два посадочных места на космическом корабле Starship, который после ввода в эксплуатацию должен облететь вокруг Луны.

За последующие 20 лет после первого полета Тито еще восемь гражданских космических туристов посетили МКС — все на борту российских «Союзов» различных модификаций. Это произошло при прямом посредничестве американской компании Space Adventures, основанной в 1998 году предпринимателем и аэрокосмическим инженером Эриком К. Андерсоном. Как и в случае Денниса Тито, стоимость космического путешествия варьировалась от $20 млн до $25 млн.

«Союзы» оставались единственным транспортом для доставки туристов на МКС. Однако из-за увеличения численности экипажа космической станции в 2010 году «роскосмос» в одностороннем порядке прекратил брать на борт «Союзов» частных клиентов, сделав исключение из этого правила лишь раз — в декабре 2021-го, когда на «Союз МС-20» вместе с российским космонавтом Александром Мисуркиным на МКС отправился японский предприниматель Юсаку Маэдзава со своим бизнес-помощником Йозо Хирано.

Ситуация с неоднозначным сотрудничеством американской Space Adventures с россиянами начнет меняться только летом 2019 года, когда NASA официально огласит планы доставлять будущих частных заказчиков уже на борту американских космических кораблей. Основными кандидатами на роль перевозчиков выбрали Dragon от SpaceX и Starliner производства Boeing, с которыми NASA заключило контракты на разработку космических кораблей пятью годами ранее. Космический корабль SpaceX предлагалось использовать для космических рейсов под заказ, а Boeing Starliner полагалось стать основным транспортом для путешествий государственных астронавтов NASA.

Обоим этим транспортным средствам предстояло сделать орбитальный туризм если не дешевле (отправка и возвращение на борту космического корабля Dragon от SpaceX оценивается в $50 млн), то уж точно доступнее для потенциальных клиентов, поскольку отныне космические путешествия могли происходить без нежелательных посредников в лице россиян.

Однако в конце прошлого десятилетия началось активное развитие еще одного направления космического туризма — суборбитальных коммерческих полетов. Концепция этих рейсов не предусматривала достижения первой космической скорости и выход корабля на орбиту Земли. В ходе суборбитального полета аппарат пересекал условную Линию Кармана (100 км над уровнем моря), с которой начинается космическое пространство, а по достижении пиковой высоты возвращался в атмосферу.

Главными промоутерами нового вида космического отдыха стали две американские компании: основанная Джеффом Безосом Blue Origin и Virgin Galactic Ричарда Брэнсона. Вместе они сделали ставку на более доступный и дешевый вид космических путешествий. Впрочем, как впоследствии показало время, эти амбициозные проекты столкнулись со множеством преград, которые и сейчас препятствуют их реализации.

Трудноподъемная мечта Virgin Galactic

Первый официальный частный суборбитальный полет был осуществлен 21 июня 2004 года, когда во время миссии Р15 в воздух поднялся SpaceShipOne — суборбитальный ракетоплан, разработанный американской аэрокосмической компанией Scaled Composites. Воздушно-космический самолет пересек Линию Кармана, что автоматически сделало этот полет космическим.

Конструкция суборбитального ракетоплана, которую изобрели инженеры Scaled Composites, довольно необычна. Во-первых, для запуска космического корабля понадобился вспомогательный (материнский) самолет типа White Knight, оснащенный двумя спаренными турбореактивными двигателями. Он взлетел вместе со SpaceShipOne и доставил его на высоту 14 км, после чего состоялся воздушный старт суборбитального ракетоплана. Тот отделился от корабля-носителя и зажег собственный гибридный реактивный двигатель, работавший на топливной смеси из твердого полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (часто им является каучук) и жидкого окислителя, которым выступала смесь закиси азота. Такой тип воздушного запуска способствовал осуществлению хотя и кратковременных, но все же суборбитальных космических полетов.

После исторического полета 15P за несколько следующих месяцев 2004 года Scaled Composites еще дважды повторила свой успех, запустив 29 сентября миссию 16P и 4 октября — 17Р. Последний полет стал еще и лучшим, исходя из показателей высоты и скорости, которых достиг SpaceShipOne. Пилот миссии 17Р Брайан Бинни поднял ракетоплан на высоту 112 км, а скорость борта впервые в истории превысила показатель в 3 Маха (3785,39 км/ч). Несмотря на то, что, кроме пилота, SpaceShipOne мог перевозить еще трех пассажиров, все официальные полеты самолета в целях безопасности прошли без них — вместо этого на пассажирских сиденьях была дополнительная полезная нагрузка, имитирующая вес людей.

Успех Scaled Composites поразил многих, в том числе и топ-бизнесменов, разглядевших в коммерческих суборбитальных полетах будущее авиационной и туристической отраслей. Среди них был и Ричард Брэнсон, в то время основатель группы венчурного капитала Virgin Group и авиакомпании Virgin Atlantic. Он сделал Берту Рутану (основателю Scaled Composites) предложение, от которого тот не смог отказаться, и уже в следующем, 2005 году было создано совместное предприятие Scaled Composites и Virgin Group, получившее название The Spaceship Company (TSC). Главным заказчиком космических самолетов в TSC стала Virgin Galactic, которую Ричард Брэнсон учредил в 2004 году.

На основе SpaceShipOne TSC разрабатывала новый класс суборбитальных самолетов — SpaceShipTwo (SS2), первым из которых стал VSS Enterprise. В целом Virgin Galactic планировала усилиями TSC изготовить и ввести в эксплуатацию пять коммерческих кораблей класса SS2, позже получивших название VSS (Virgin SpaceShip).

Как и прежде, суборбитальному ракетоплану предстояло подниматься в воздух с помощью материнского самолета-носителя VMS Eve (принадлежавшего к классу суборбитальных самолетов WhiteKnightTwo). На определенной высоте VSS отстыковывался от VMS, активируя собственный гибридный ракетный двигатель для выхода на максимальную скорость и высоту полета в 80-100 км. Достижение границы космоса сопровождалось кратковременным полетом (продолжительностью до трех минут) в состоянии микрогравитации, которую ощущал экипаж рейса, после чего космоплану следовало начать маневр возвращения в атмосферу и сесть на специально оборудованную взлетно-посадочную полосу космопорта America.

По самым оптимистичным прогнозам, суборбитальный самолет должны были построить уже в 2008 году, а с 2011-го предполагалось, что тот начнет свои первые коммерческие полеты. Однако систематическое отставание от графиков будет сопутствовать Virgin Galactic все время ее существования, и VSS Enterprise лишь положил первый кирпич в этот фундамент постоянных опозданий.

В октябре 2010 года состоялся первый успешный планерный полет второй генерации суборбитального самолета (без применения двигателя), а спустя три года, 29 апреля 2013-го, борт выполнил первый полет с зажиганием собственного гибридного ракетного двигателя. Его новая модификация работала на топливной смеси на основе твердотельного нейлона и жидкого азота, который использовался в качестве окислителя. Отстыковавшись от материнского самолета, пилоты осуществили зажигание ракетного двигателя VSS Enterprise, которое длилось примерно полминуты, после чего вошли в глиссаду и посадили ракетоплан.

Несмотря на вопиющие отставания от графиков, маркетинговый отдел Virgin Galactic работал добросовестно, продавая билеты на будущие коммерческие рейсы VSS Enterprise. Поэтому, когда 31 октября 2014 года плановый тестовый полет суборбитального самолета завершился катастрофой, которая полностью разрушила ракетоплан, унесла жизнь второго пилота Майкла Алсбери и искалечила главного пилота миссии Питера Зибольда, Virgin Galactic уже успела реализовать своим клиентам более 700 билетов по цене $200 000 (позднее стоимость одного посадочного места выросла уже до $250 000). Коммерческие рейсы VSS Enterprise должны были начаться в 2015 году, однако октябрьская катастрофа поставила их проведение под сомнение.

Причиной трагедии 2014 года стало преждевременное развертывание пилотом Зибольдом воздушного пневматического тормозного механизма (тормозное оперение) в ходе маневра возвращения в атмосферу. Вследствие сверхвысокого сопротивления атмосферы и скорости VSS Enterprise, которая приближалась к 1 Маху, ракетоплан с выпущенным оперением мгновенно начал разрушаться и за несколько секунд разлетелся вдребезги прямо в воздухе. Его обломки упали в пустыне Мохаве, штат Калифорния. Предварительные версии относительно вероятных причин катастрофы из-за неисправности нового ракетного двигателя PF04 не подтвердились, ведь двигатель VSS Enterprise и его топливные баки нашли абсолютно неповрежденными.

Учитывая, что причиной трагедии VSS Enterprise стали ненадлежащие конструктивные особенности самолета, которые вследствие человеческого фактора повлекли его разрушение, событие поставило крест на будущем VSS Enterprise. Катастрофа также заострила внимание на недостаточных нормативах безопасности суборбитальных ракетопланов Virgin Galactic, неудовлетворительной технической подготовке пилотов, а также отсутствии четкого нормативного надзора со стороны Федерального управления авиации (FAA).

Компания Ричарда Брэнсона попыталась переложить вину на пилотов-испытателей, подчеркивая в заявлениях для прессы, что те состояли именно в штате компании Scaled Composites и не имели прямого отношения к Virgin Galactic. Впрочем, это не успокоило ни потенциальных клиентов, ни инвесторов компании. Для отбеливания репутации компании Брэнсона нужно было срочно изготовить новый самолет, который отвечал бы всем безопасным нормативам FAA. Работа шла с опережением сроков, и уже 19 февраля 2016 года Virgin Galactic представила свой следующий суборбитальный космоплан класса SS2 — VSS Unity.

Впервые полет с помощью собственного двигателя VSS Unity выполнил в апреле 2018 года, а спустя год после этого ракетоплан отправился в путешествие с пассажиркой на борту — на это отважилась сотрудница компании. Несмотря на довольно неплохие темпы выполнения работ и проведение всех соответствующих тестов, проект VSS Unity тоже столкнулся со срывом графика, правда, на этот раз уже из-за внешних факторов, на которые компания Брэнсона никак не могла повлиять. Пандемия COVID-19, вспыхнувшая в начале 2020 года, внесла свои коррективы в дату первого официального полета самолета, отложив эту демонстрацию почти на год.

Но ожидание того стоило, и когда 11 июля 2021 года VSS Unity наконец поднялся с полным экипажем на борту (двое пилотов и четверо пассажиров, включая основателя компании Ричарда Брэнсона), Virgin Galactic отпраздновала один из своих самых ярких триумфов. В ходе этого полета, длившегося чуть более 14 минут (с момента отстыковки от материнского самолета VMS Eve), VSS Unity достиг пиковой высоты в 86,2 км над Землей, после чего совершил посадку в частном космопорте America.

Обидно, но несмотря на достигнутый успех, мир так и не увидел полноценного старта коммерческих рейсов VSS Unity. В октябре 2021 года Virgin Galactic анонсировала полное обновление VSS Unity и VMS Eve ради конструирования нового класса суборбитального космоплана — SpaceShipThree, который собирались представить в двух версиях: VSS Imagine и VSS Inspire. Позже, в 2023 году, оба проекта отменили, а Virgin Galactic после периода финансовой турбулентности, что привело к увольнению ⅕ части ее сотрудников, объявила начало разработки нового суборбитального самолета класса Delta, с бóльшим количеством пассажирских мест (шесть вместо четырех) и способностью выполнять до десяти рейсов в месяц.

Разработка нового класса суборбитального самолета Delta была необходима Virgin Galactic прежде всего ввиду финансовой убыточности коммерческих рейсов VSS Unity и кораблей класса SS3, если бы они начали свои полеты. За годы разработки суборбитальный самолет, способный совершать всего один рейс в месяц, просто утратил возможность покрывать расходы компании на организацию и обслуживание полетов, несмотря на то что по состоянию на август 2021 года стоимость одного посадочного места на VSS Unity составляла уже $450 000.

8 июня 2024 года борт VSS Unity в последний раз поднялся в небо, после чего самолет вывели из эксплуатации. Всего же за годовой период, начиная с июня 2023-го по июнь 2024 года, VSS Unity совершил только семь коммерческих рейсов, показав космос лишь 28 частным заказчикам (к тому времени Virgin Galactic продала уже более 800 билетов на свои суборбитальные полеты). И кто знает, сколько заказчиков все еще надеются попасть в космос на борту самолетов Брэнсона, учитывая, что в настоящий момент повезло около 3% из тех, кто приобрел билеты.

История компании Ричарда Брэнсона поражает стремлением опередить свое время, столкнувшимся с безжалостной экономической обыденностью. По состоянию на сейчас Virgin Galactic презентовала только видеоролик с новым суборбитальным ракетопланом класса Delta, однако никаких четких сроков относительно того, когда новый ракетоплан начнет выполнять коммерческие миссии, до сих пор нет. На этом фоне более реальными кажутся перспективы относительно будущего развития суборбитального туризма от основного конкурента Virgin Galactic — компании Blue Origin Джеффа Безоса, предлагающей своим клиентам космические путешествия посредством ракет New Shepard.

Космический туризм на ракете: альтернатива от Blue Origin

Со дня своего основания Blue Origin была заинтересована в развитии космического туризма. Но в отличие от Virgin Galactic, компания Джеффа Безоса пошла совсем другим путем, сделав ставку на достижение границы космоса именно за счет ракет, а не ракетопланов. Концепция их ракеты New Shepard предусматривала возможность воплощать кратковременные суборбитальные путешествия для четырех пассажиров (позже количество мест было расширено до шести) общей продолжительностью от 10 до 12 минут.

Blue Origin основал в 2000 году американский предприниматель Джефф Безос. За 24 года своего существования компания успела проверить себя почти в каждом сегменте аэрокосмического бизнеса: от изготовления ракетных двигателей и спутников до производства собственных ракет-носителей и космических кораблей.

В контексте нашего рассказа остановимся только на многоразовой суборбитальной ракете New Shepard, которая за три года коммерческих стартов увезла в кратковременное суборбитальное путешествие 44 частных заказчиков. Среди пассажиров первого коммерческого рейса New Shepard также был основатель компании Джефф Безос, но его полет состоялся уже после Ричарда Брэнсона. 

По принципу обычных ракет-носителей и посадочных модулей, при возвращении в атмосферу ракета New Shepard отстреливает посадочную капсулу, в которой находится экипаж, после чего ее основная ступень горизонтально приземляется на посадочную площадку. На финальных этапах снижения капсула с экипажем задействует свою систему из трех парашютов для мягкой посадки.

Несмотря на то, что предварительная информация о стоимости билетов на рейс New Shepard в финансовых отчетах компании за 2018 год указывалась в размере $200 000, вероятно, со стартом полноценных коммерческих рейсов эта сумма выросла вдвое, но до сих пор остается неизвестной широкой общественности. Скорее всего, она должна быть приближена к цене основного конкурента Blue Origin, Virgin Galactic, стоимость одного посадочного места которой на сегодня составляет примерно $600 000.

Но были у компании Джеффа Безоса и куда более успешные продажи. Так, самый дорогой билет, когда-либо проданный на путешествие ракетой New Shepard, стоил $28 млн. Такую цену обусловило то, что площадкой для его продажи выступил онлайн-аукцион, состоявшийся в начале 2021 года. Оживленные торги между его участниками привели к кратному росту стоимости первого суборбитального путешествия New Shepard.

На сегодняшний день Blue Origin осуществила восемь успешных частных космических миссий. Последний суборбитальный рейс New Shepard состоялся 29 августа этого года. За годы своих коммерческих рейсов Blue Origin продемонстрировала довольно неплохую конкурентоспособность, но последние шаги компании свидетельствуют о вероятном скором уходе от суборбитальных коммерческих путешествий. Прежде всего это происходит из-за предстоящего дебюта новой тяжелой ракеты New Glenn, которая должна стартовать в ноябре этого года, и сосредоточенности на орбитальных миссиях для NASA и будущем участии в лунной программе Artemis. Для достижения целей лунной миссии компания разрабатывает пилотируемый посадочный модуль Blue Moon, который будет запущен на борту New Glenn в ходе миссий Artemis.

В компании также заявляли, что New Glenn может перевозить пассажиров, однако, скорее всего, речь идет о доставке людей на коммерческую орбитальную станцию Orbital Reef, разработкой которой компания занимается с 2021 года. Предварительно известно, что Orbital Reef могут вывести на орбиту Земли в 2027 году. 

Создается впечатление, что Blue Origin использовала свои суборбитальные миссии как своеобразный трамплин ради опыта проведения пилотируемых миссий. И вот теперь концентрирует усилия на более амбициозных планах, простирающихся за пределы земной орбиты. Похоже, сфера суборбитального туризма попросту оказалась для аэрокосмического гиганта слишком малым полем для игры.

Будущее суборбитальных полетов

Как видим, противостояние Virgin Galactic и Blue Origin в сфере суборбитальных космических полетов пока что складывается в пользу последней. По меньшей мере об этом свидетельствует количество пассажиров, которых компания смогла доставить на орбиту: 44 против 28 у Virgin Galactic. И продолжение эксплуатации New Shepard, вероятно, еще увеличит эту цифру до начала коммерческих полетов нового класса ракетопланов Delta.

В целом же финансовые перспективы рынка суборбитальных коммерческих полетов по состоянию на сегодняшний день остаются довольно неопределенными. Так, согласно некоторым оценкам, капитализация этого сегмента рынка может вырасти до $2,7 млрд к 2032 году (по данным последнего отчета Imarc), однако это будет возможно, если среднегодовой темп роста (CAGR) составит 15%. Если принять во внимание, что в 2023-м общая капитализация рынка составляла $703 млн, это может стать неплохим показателем.

Активный рост рынка суборбитальных путешествий по-прежнему будет тормозить его нишевость, ведь космические путешествия все еще остаются привилегией клиентов со сверхвысокими доходами. И эту ситуацию, очевидно, может исправить разве что стремительный технологический прогресс, который приведет к существенному удешевлению космических путешествий.

Суборбитальные многоразовые аппараты составляют большую долю рынка, значительно опережая ракетопланы параболического взлета. Вероятно, такая тенденция сохранится и в дальнейшем. В целом суборбитальные полеты до сих пор остаются важным полем для тестирования орбитальных космических кораблей, космопланов и ракет-носителей.