Конец Холодной войны ознаменовал ряд крупных изменений в космической индустрии. США и Россия объединили свои усилия с целью создания совместного орбитального форпоста. Китай, Япония и Европа заметно укрепили свои позиции как новых космических игроков. Кроме того, на рынке начали появляться первые частные компании, поставившие весьма амбициозную цель — создание собственных ракет-носителей…
Рождение частного космического сектора
Строго говоря, частные компании присутствовали на космическом рынке практически с первых лет. Например, такие гиганты, как Lockheed-Martin и Boeing, регулярно получали крупные заказы на изготовление различной ракетной техники, а над той же программой Apollo трудились сотни различных фирм со всей Америки. Но надо понимать, что это все же была работа по правительственным контрактам в качестве подрядчиков.
Потребовалось несколько десятилетий, прежде чем частные компании попытались заявить о себе как о самостоятельной силе. Одним из первопроходцев стала Orbital Sciences Corporation, в 1990 году представившая твердотопливную ракету Pegasus. Она была не только первым орбитальным носителем, разработанным на частные средства (но стоит упомянуть, что NASA все-таки оказывало ей определенную поддержку), но и первым, и до недавних пор единственным успешным носителем, запускавшимся по схеме воздушного старта. Правда, ввиду небольшой грузоподъемности в 443 кг ракета так и не смогла составить полноценную конкуренцию традиционным носителям.
В последующие годы еще несколько предприятий решили бросить вызов сложившемуся порядку вещей. Так, в 1995 году компания Space Services Inc. предприняла попытку орбитального пуска ракеты Conestoga 1620, созданной на базе вторых ступеней ракеты Minuteman. К сожалению, полет завершился взрывом носителя. Не найдя финансирование на продолжение своей деятельности, компания вскоре обанкротилась.
Другая, куда более амбициозная попытка была предпринята банкиром Эндрю Билом, поставившим цель создать доступный тяжелый носитель, способный значительно уменьшить стоимость вывода полезной нагрузки в космос. Так в 1997 году на свет появилась Beal Aerospace. Уже через пару лет в компании работали 200 человек, и ей удалось добиться весьма неплохого прогресса в разработке ракетных двигателей. Однако до попытки запуска дело так и не дошло — сказались как не слишком большая на тот момент востребованность создаваемой компанией ракеты, так и решение NASA выделить финансирование конкурирующим проектам Lockheed и Boeing. В результате уже в 2000 году Beal Aerospace объявила о прекращении деятельности.
Перелом произошел в середине нулевых и был связан с последствиями гибели шаттла Columbia. После катастрофы американские власти приняли решение прекратить эксплуатацию кораблей многоразового использования, что поставило вопрос о дальнейшем снабжении МКС. В 2006 году NASA инициировало программу COTS (Commercial Orbital Transportation Services), направленную на поддержку частных компаний, занимавшихся разработкой собственных средств доставки грузов на орбиту. Одним из победителей первого этапа программы стала мало кому тогда еще известная SpaceX, работавшая над созданием носителя Falcon 1.
Контракт с NASA во многом спас компанию Илона Маска, дав ей передышку. На тот момент мало кто из инвесторов верил в SpaceX, и она отчаянно искала финансирование. Ситуацию дополнительно усугубляло то, что первые три попытки запуска Falcon 1 завершились авариями. Фактически, четвертый пуск был решающим: если бы Falcon вновь не добралась до орбиты, у SpaceX попросту не осталось бы денег на новую попытку. Но в этот раз удача благоволила Маску. В сентябре 2008 года Falcon 1 стала первой частной жидкостной ракетой, успешно выведшей груз на околоземную орбиту. А уже в декабре того же года SpaceX получила от NASA новый контракт на 12 миссий по снабжению МКС.
После этого SpaceX сосредоточила все свои усилия на создании более мощной ракеты Falcon 9, главной особенностью которой должна была стать многоразовая первая ступень. Несмотря на откровенный скептицизм со стороны большинства экспертов и ряд неудач на начальных этапах разработки, со временем компания сумела нащупать верный путь. В 2015 году SpaceX удалось впервые посадить первую ступень Falcon 9. Сейчас подобные операции стали рутинными, а многие государства и компании работают над созданием собственных носителей с возвращаемой первой ступенью.
Не стоит долго перечислять последующие достижения компании Илона Маска — цифры скажут сами за себя. В уже упомянутом 2015 году SpaceX осуществила семь космических запусков, в то время как ее основные американские конкуренты из альянса ULA (совместное предприятие Boeing и Lockheed Martin) — 12. В 2017 году SpaceX осуществила 18 запусков, а ULA — только семь. В 2020 году эти цифры составили 25 против шести запусков соответственно (и это несмотря на последствия пандемии). Всего за пару лет компания Илона Маска уничтожила казавшуюся практически незыблемой монополию ULA на американском пусковом рынке.
Причинам феноменального успеха SpaceX посвящены целые книги и научные диссертации. Но в крайне упрощенном виде их можно свести к нескольким основным факторам. Одним из них стал гибкий подход к созданию ракет и отсутствие боязни публично демонстрировать свои неудачи. Современные аэрокосмические гиганты привыкли разрабатывать новую технику, используя компьютерное моделирование, и лишь затем создавали прототипы. На это уходило много времени, но ввиду отсутствия конкурентов они могли позволить себе никуда не торопиться.
В SpaceX же избрали итеративный подход, в рамках которого используемые при конструировании ракет инженерные решения непосредственно проверяются путем проведения физического испытания прототипа. Да, это означает, что инженерам компании приходится сталкиваться с большим количеством отказов и аварий. Но это одновременно позволяет добыть максимум ценной информации за небольшой промежуток времени, и оперативно вносить необходимые изменения в конструкцию, после чего вновь опробовать ее на практике.
Именно благодаря этому SpaceX сумела в относительно короткие сроки довести до ума технологию возврата первой ступени Falcon 9. Еще более наглядно преимущество данного подхода проявилось при разработке Crew Dragon. Да, один из кораблей попросту взорвался во время наземных тестов. Но компания быстро внесла необходимые технические коррективы, и на сегодняшний день Crew Dragon совершил уже четыре успешных пилотируемых полета, в то время как корабль конкурентов из Boeing (на который, к слову, было потрачено куда больше денег) до сих пор так и не отправил на орбиту ни одного астронавта.
Другой важной причиной доминирования SpaceX стала изначальная ставка на многоразовость и максимальное удешевление производства. И речь не только о первых ступенях. SpaceX также повторно использует головные обтекатели Falcon 9 и капсулы кораблей Dragon. Благодаря этому компания может предложить намного меньшие пусковые цены, нежели ее основные конкуренты, при этом все равно получая солидную прибыль.
И, наконец, немаловажную роль сыграла готовность Илона Маска идти до конца и использовать все доступные легальные средства для достижения цели. В свое время Beal Aerospace попросту предпочла сдаться без боя, а Маск не побоялся обратиться с жалобой на первоначальное решение NASA отдать жизненно важный контракт по программе COTS другой компании без проведения конкурса. В итоге ему удалось добиться пересмотра позиции организации, что фактически спасло SpaceX.
Рынок малых ракет
Успех SpaceX стал важным фактором, способствовавшим становлению другого сегмента аэрокосмического рынка. Речь о малых носителях — ракетах, рассчитанных на вывод небольших (массой менее 2000 кг) грузов на околоземные орбиты.
Еще недавно малые носители не имели особых коммерческих перспектив. Но цифровая революция и появление стандартизированной спутниковой платформы кубсат в корне изменили правила игры. Оказалось, что можно построить небольшой и относительно недорогой космический аппарат весом в десятки килограмм, который сумеет выполнять те же функции, что и крупный спутник стоимостью в миллионы долларов. Это привело к тому, что многие компании начали разработку проектов спутниковых созвездий, предназначенных для осуществления различных специализированных задач — от радарной съемки земной поверхности до отслеживания транспортных потоков.
Но как выводить малые спутники на орбиту? Конечно, можно использовать обычные носители вроде Ariane 5, Atlas V или того же Falcon 9. Однако в этом случае пусковая цена сведет на нет всю экономию, получаемую за счет использования дешевых кубсатов. Запуск в качестве попутного груза тоже отнюдь не панацея. Далеко не все заказчики соглашаются на наличие спутников-“попутчиков”. И даже когда удается найти доступный носитель, период ожидания запуска способен затянуться на долгие годы. За это время у клиента может попросту отпасть необходимость в отправке груза на орбиту. Еще один существенный минус подобной схемы заключается в том, что при попутном запуске выбор орбиты может быть ограничен орбитой основного груза.
Все это сформировало потребность в дешевом малом носителе, способном оперативно выводить небольшие спутники на орбиту. А пример SpaceX наглядно показал, что частная компания вполне в силах построить с нуля конкурентоспособную ракету и затем на равных бороться с аэрокосмическими гигантами, отобрав у них часть рынка. Сочетание этих факторов спровоцировало настоящий бум: в начале 2010-х по всему миру начали появляться многочисленные аэрокосмические стартапы, занятые созданием собственных малых носителей.
На данный момент наибольших успехов на этом поприще добилась новозеландская компания Rocket Lab. Ее ракета Electron уже совершила ряд запусков с грузами как от частных заказчиков, так и по контрактам NASA. Впрочем, пока что у компании не все получается гладко — из 21 пуска Electron три завершились потерей ракеты. Это достаточно большой процент неудач по современным стандартам.
Что касается главных конкурентов Rocket Lab, то на счету созданной Virgin Orbit ракеты LauncherOne сейчас две успешных миссии и одна неудача. Astra Space осуществила четыре попытки орбитального запуска. Одна ракета сгорела на стартовой площадке, две взлетели, но так и не сумели вывести груз на орбиту, и только четвертая попытка стала успешной.
Особняком в этом списке стоит американская компания Firefly Aerospace. В то время как все перечисленные выше компании создали носители, рассчитанные на вывод нескольких сотен килограмм груза на низкую орбиту, она сделала ставку на большую грузоподъемность. Разработанная инженерами Firefly ракета Alpha способна вывести до 1000 кг на НОО.
На данный момент Firefly провела первый пуск Alpha. Из-за сбоя в работе одного из двигателей, инженерам пришлось досрочно прервать полет. Но не стоит забывать, что ни одному из малых носителей пока что не удалось достигнуть орбиты с первой попытки. При этом уже во время первого запуска Alpha сумела пройти ряд важных стадий и продемонстрировать надежность основных систем и компонентов носителя. Все это дает неплохие шансы на то, что уже следующий пуск окажется удачным.
Новая космическая гонка?
Несмотря на стремительный взлет частного сектора, не стоит забывать, что государства продолжают и еще долго будут продолжать играть значительную роль в космосе. Более того, по мнению некоторых экспертов, уже сейчас мы становимся свидетелями начала новой крупной космической гонки — в этот раз с участием США и Китая.
В отличие от имевшей явно выраженный идеологический характер космической гонки XX века, новое противостояние пока что скорее носит утилитарно-милитаристский характер. За последние годы Китай предпринял немало мер по наращиванию своего военного присутствия в космосе. Поднебесная успешно завершила развертывание собственной навигационной системы и активно выводит на орбиту многочисленные разведывательные спутники, а также аппараты системы предупреждения о ракетном нападении. В 2018 году Китай установил важное символическое достижение, впервые осуществив больше космических запусков, чем США.
Также в КНР ведется весьма активная работа по созданию устройств, позволяющих уничтожать вражеские спутники. Еще в 2007 году Китай провел успешное испытание противоспутниковой ракеты, наглядно продемонстрировав свой военный потенциал.
Американцы же всячески стараются удержать свои лидирующие позиции в космосе. Сейчас Пентагон активно использует фактор “китайской угрозы” с целью лоббирования различных дорогостоящих проектов по обновлению группировок космических аппаратов и разработке систем противоспутникового оружия. Другой мерой противодействия стало создание в 2019 году Космических сил США — нового рода вооруженных сил, предназначенных для осуществления и координации военных операций в космическом пространстве.
Стоит отметить, что американо-китайское противостояние постепенно вовлекает в свою орбиту и другие державы. Среди них Россия, за последние годы вложившая значительные средства в создание систем космических вооружений и шпионажа, и Индия, в 2019 году проведшая испытание противоспутниковой ракеты. Великобритания и Франция также стараются не отставать от лидеров и вкладывают деньги в военный космос.
Не исключено, что новой ареной космического противостояния может стать Луна. И США, и Китай имеют планы по освоению спутника нашей планеты и созданию на нем постоянных баз. Конечно, речь не идет о развертывании на ее территории вооружений: на данный момент Луна не представляет какой-либо военной ценности. Но порождаемая освоением спутника конкуренция явно может подбросить дополнительных дров в костер космической гонки. В среднесрочной же перспективе эта борьба сверхдержав способна значительно ускорить развитие космических технологий и повысить темпы исследования космоса.