Сфера аэрокосмического транспорта, который условно можно разделить на ракеты-носители (для запуска) и космические корабли (для путешествий в космосе или атмосфере), покажет кое-что интересное в этом году. Некоторые из этих демонстраций будут использовать подходы и наработки прошлых лет (и даже десятилетий), другие концепты аэрокосмической техники дебютируют впервые.
Давайте посмотрим на основные презентации ракетно-космической отрасли, запланированные на 2024 год, и попробуем понять, какие запросы они формируют для современной аэрокосмической индустрии в целом.
Тяжелые и многоразовые: видение идеальной ракеты-носителя
Своеобразную «интерлюдию» пополнения ракетного парка выполнила Blue Origin, осуществив удачную миссию по приземлению первого звена своей ракеты New Shepard. Несмотря на то, что запуск состоялся еще 19 декабря 2023 года, он выгодно демонстрирует неизменную тенденцию, с которой ракетный сектор вступил в новое десятилетие — потребность в возвратных ступенях. Особенно если речь идет о ракетах-носителях со сверхмощными маршевыми двигателями или о космических кораблях с набором передовой электроники, ведь потеря таких модулей может существенно снизить доход от запуска.
На фото: приземление первой ступени во время миссии NS-24
Компания Джеффа Безоса Blue Origin — не единственный гигант на ракетном рынке, делающий ставку именно на обратные модули, ведь SpaceX занимается этим еще с 2016 года. Однако, если с помощью Falcon 9 Маск запускает полезный груз на орбиту Земли, то Blue Origin классифицирует свою New Shepard как суборбитальную ракету для целей космического туризма. Для запуска грузов у Blue Origin есть New Glenn, кстати, тоже многоразовый, который должен дебютировать уже в этом году. Ракета будет способна отправить до 45 тонн на низкую околоземную орбиту, и до 13 тонн — на геостационарную.
Blue Origin взяла долговременную паузу на 15 месяцев после неудачной последней попытки запустить New Shepard в 2022-м. Это обидное фиаско резюмировало предыдущие 22 успеха подряд. Компания уже заявила, что в течение 2024 года количество пусков новой ракеты по коммерческим заказам будет расти, ведь Blue Origin уже сегодня фиксирует повышение спроса на свои услуги такого рода.
В 2024 году не медлит и SpaceX. В этом году мы должны увидеть новые запуски Starship/Superheavy, с помощью которых SpaceX планирует разворачивать присутствие на Луне, реализуя лунную программу NASA Artemis. В прошлом году уже состоялись два запуска ракеты (в апреле и ноябре). Но назвать их удачными можно лишь условно: в обоих запусках ракета и космический корабль были потеряны. Напомним, что сама SpaceX анонсирует свою ракету как вполне многоразовую (бустер плюс космический корабль), поэтому в 2024-м компания намерена реабилитироваться во время третьего космического запуска Starship/Superheavy.
Следует заметить, что будущие запуски Starship/Superheavy — лишь малая толика глобального плана SpaceX по доставке больших объемов грузов на Луну. Чтобы достичь анонсированной цели, ради которой и проектировался Starship/Superheavy — доставка 100 тонн (с возможным расширением до 150 тонн) полезного груза на земной спутник, компания Илона Маска предлагает дозаправлять ракеты топливом на орбите. По состоянию на сейчас во время будущих миссий Artemis только на один запуск ракеты на Луну понадобится еще три вспомогательных. Так, первый доставит на орбиту модификацию Starship/Superheavy, которая будет выступать заправочной станцией, последующие два запуска заполнят ее металлоксовым топливом посредством стыковки на орбите. И только четвертая ракета Starship/Superheavy будет нести на борту людей или полезный груз и после пополнения запасов топлива с орбитального модуля-заправщика сможет направиться к Луне. Именно такой алгоритм действий позволит SpaceX доставлять большие объемы грузов во время будущих колонизаторских миссий.
Предложенная Маском схема действенная, однако слишком комплексная, ведь грозит серьезной нагрузкой на промышленное звено компании, отвечающее за производство ракет. Текущие планы достижения всех целей программы Artemis, по предварительным расчетам, требуют от SpaceX по крайней мере 20 запусков своих сверхтяжелых ракет. И если бы все они еще и направлялись к Луне, 75% от этих запусков понадобится на подготовку только одного транслунного путешествия.
Решение проблемы с заправкой топливом на орбите (или хотя бы уменьшение количества ракет, которые будут задействованы во время этой части миссии) может стать существенным вызовом для SpaceX. Уменьшение бюджетов NASA, наблюдавшееся в течение всего 2023 года, продемонстрировало, что космическое агентство не готово переплачивать даже для реализации своих самых амбициозных проектов. (Не такой ли была программа возвращения образцов с Марса (MSR), которая сейчас страдает от просто-таки сокрушительной нехватки средств?) Сегодня запуск одного Starship/Superheavy стоит ≈ $100 млн ($400 млн за путешествие к Луне), однако Илон Маск считает, что за несколько лет эту сумму удастся снизить до $10 млн. Если в течение следующих лет SpaceX сумеет получить много коммерческих заказов и нарастить количество ракет… Что ж, однажды это уже сработало с Falcon 9 и Heavy, не так ли?
Пока SpaceX строит планы относительно будущих путешествий на Луну, в секторе запусков орбитальных земных ракет ей на пятки пытается наступать вся китайская промышленность вместе взятая. Китайская газокислородная Tianlong-3, произведенная коммерческой компанией Space Pioneer, планирует дебютировать в 2024 году. По своей конструкции ракета необычайно похожа на Falcon-9 от SpaceX, и именно так она позиционируется в китайской прессе.
Впрочем, даже сейчас заметно, что хотя бы по показателю грузоподъемности Tianlong-3 будет уступать своему американскому конкуренту. Ракета от Space Pioneer сумеет поднять лишь 14 тонн полезного груза на низкую околоземную орбиту (LEO), а это более чем на треть меньше, нежели Falcon-9 предлагает пользователю уже сейчас. К тому же очевидно, что китайский частный ракетный сектор все еще составляет существенно меньшую долю в общем ракетном секторе КНР, соответственно, имеет и значительно меньшую промышленную мощность. Здесь следует отметить, что доля коммерческих космических компаний в КНР постоянно растет, однако в полной мере конкурентными для частного аэрокосмического рынка США они станут точно не в 2024 году.
Именно это и побуждает сомневаться в способности китайских аэрокосмических компаний хотя бы приблизиться к количеству запусков, которые на сегодняшний день предлагают американские космические компании. И хотя в 2023 году SpaceX так и не довела частоту запусков своих Falcon-9 до 100, по последним заявлениям, в 2024-м она намерена привести показатель ракетных запусков к фиксированному значению — 12 в месяц. Несложно подсчитать, что годичный план для SpaceX на 2024 год составит невероятные 144 запуска. Для понимания масштабов этих замыслов отметим, что за 2023 год весь мир в целом осуществил 210 успешных орбитальных запусков (108 из которых принадлежат именно США).
К слову, не только гиганты аэрокосмической индустрии намереваются увеличить производство своих ракет. У американской аэрокосмической компании Firefly Aerospace витают планы довести производство своей ракеты-носителя малого класса Alpha до 24 в год. Хотя Alpha не имеет обратной ступени, она предлагает клиентам дешевые решения, особенно в вопросе доставки малых грузов на LEO. Однако отметим, что задача построения 24 ракет за год вряд ли будет воплощена в ближайшие 12 месяцев. Сейчас известно о 10 будущих миссиях Firefly Alpha, из которых четыре запланированы на 2024 год, а еще шесть запусков ракеты ждут в 2025-м.
Что касается национальной китайской ракетостроительной промышленности, то в 2024 году она должна продемонстрировать новую версию ракеты Long March 6C (CZ-6C), подобную первой ступени Long March 6, но теперь с двумя ракетными двигателями. Ориентировочная стоимость доставки 1 кг на орбиту с помощью Long March 6C стартует от ¥87 000 (≈ $611). Конечно, Китай продолжает удивлять ценами, однако движется довольно постепенно и не торопится в погоне за результатами здесь и сейчас.
Скорее всего, в этом году новую ракету получит и Европейское космическое агентство (ESA). Следующая генерация Arian 6 уже на финальном этапе тестирования на Земле и в этом году должна выполнить свой первый демонстрационный полет. Верхняя ступень новой европейской ракеты также будет многоразовой, что открывает более широкие возможности для запусков европейских научных миссий в пределах Солнечной системы, с последующим возвращением добытых образцов на Землю. Пока что дебют Ariane 6 запланирован на июнь-июль, а более подробная информация о миссии появится за шесть недель до момента запуска.
Ariane 6 станет не единственной ракетой, которую так ожидает Европа. Уже осенью может состояться первый за полтора года полет средней ракеты Vega C. Именно на этой ракете ESA планирует выполнять миссии своего нового многоразового беспилотного космического корабля Space Rider, который разрабатывается для научных исследований в космическом пространстве и земной атмосфере.
Для приземления Space Rider воспользуется специальными модернизированными взлетно-посадочными полосами, садясь по принципу самолетов, что показательно для космических кораблей, ориентированных на долговременные путешествия по орбите.
Именно на росте продолжительности путешествий с экипажем делают акцент космические агентства.
Пилотируемые и грузовые космические корабли
Space Rider от ESA станет хотя и долгожданным, однако далеко не единственным космическим кораблем, который стартует в 2024 году.
В этом году ракетная компания Firefly должна отправить на спутник Земли свой посадочный модуль Blue Ghost, запуск состоится между III и IV кварталами 2024 года. В прошлом году в марте Firefly получила от NASA контракт по заказу на $112 млн. Проект предусматривает доставку второй посадочной платформы Blue Ghost на обратную сторону Луны в 2026 году.
Соглашение NASA с Firefly — это уже восьмой по счету контракт по программе NASA CLPS (Commercial Lunar Payload Services). В 2024 году свой заказ также выполнит Intuitive Machines. Компания будет воплощать три последовательные миссии с помощью роботизированной посадочной платформы Nova-C, которая должна доставить полезный груз аэрокосмического агентства на поверхность Луны.
В секторе космических транспортеров очевиден растущий спрос именно на долговременные полеты с экипажем. Сегодняшние космические корабли демонстрируют феноменальную способность к длительным суборбитальным рейсам, гарантируя передовой уровень безопасности, навигации, связи и управления. К тому же снова увеличивается годовое количество астронавтов, которые должны отправиться в далекое путешествие. Только площадки Космического центра имени Кеннеди (станции Космических сил на мысе Канаверал) в 2024 году за семь миссий запустят 26 астронавтов. Это самый большой показатель запусков за последние 15 лет, больше было только в 2009-м, когда под конец программы Shuttle центр за год запустил 35 американских астронавтов. Но, если в 2009 году все астронавты были выходцами из государственных учреждений, сейчас соотношение с теми, кто полетит в космос по коммерческому заказу, разительно отличается — из запланированных 26 астронавтов в 2024 году только 14 будут принадлежать к NASA и космическим агентствам стран-партнеров, 12 же другим космос будет доступен как частная услуга. Не исключено, что именно в 2024 году количество коммерческих астронавтов может превысить количество государственных. Укрепление позиций частных компаний, предлагающих подобные решения, прогнозируемо приведет к таким изменениям.
На ноги попытаются встать даже те компании из сферы космического туризма, которые потерпели потрясающий крах в прошлом году. Так, компания Virgin Galactic была вынуждена признать ошибочную стратегию в организации суборбитальных рейсов своего корабля VSS Unity. Этот космический корабль мог выполнить всего один рейс в месяц, поэтому орбиты Земли достигали лишь шестеро членов экипажа. Такая политика рейсов привела к тому, что компания понесла значительные убытки, поскольку подготовка полета стоила значительно выше четырех проданных билетов на его борт (два места отведены для пилотов космического корабля). В конце концов Virgin Galactic прибегла к радикальным решениям — уволила 18% своего штата и полностью приостановила продажу билетов и полеты своего VSS Unity, сосредоточившись на разработке новой модификации космического корабля Delta.
По крохам информации, известной на данный момент, Delta повысит количество мест на борту до восьми (вместе с двумя пилотами) и сможет проводить до одного запуска в неделю. 2024-й даст нам ответ, успеет ли Virgin Galactic подготовить свой Delta к запуску в этом году. Именно на 2024-й компания наметила запуск своего нового завода, который и будет производить новые космические корабли.
История со срочной заменой VSS Unity на Delta наглядно демонстрирует ключевые условия, необходимые для успеха космического туристического бизнеса как такового — большая плотность запусков и больше посадочных мест. Впрочем, препятствием для получения значительного количества заказов на суборбитальный рейс все еще остается цена — одно пассажирское кресло на уже отработанном VSS Unity стоило $450 000.
Сектор космических грузовиков прогнозируемо стремится повысить грузоподъемность новых моделей. Лучше всех это пока удается КНР. В начале 2024 года на борту китайской ракеты Long March 7 стартует грузовой корабль Tianzhou 7, который может доставить на орбиту 14 тонн полезного груза. Китай демонстрирует впечатляющие успехи в разработке орбитальных грузовиков именно тяжелого класса. Для сравнения, американский Crew Dragon от SpaceX способен доставлять всего 3300 кг полезного груза на МКС.
Появление новых тяжеловесов вроде Tianzhou становится жизненно важным для создания устойчивой логистической цепи, которая может питать недавно построенную китайскую орбитальную станцию Tiangong, проводя своевременные ротации экипажа и удовлетворяя потребности астронавтов в съестных припасах и воздухе. Ориентировочно в конце 2024 года Китай планирует запустить еще одну грузовую миссию Tianzhou 8. Обе миссии будут снабжать две ротации экипажа на Tiangong — Shenzhou 18 и Shenzhou 19, основных пилотируемых космических кораблей КНР.
Именно многоразовые беспилотные космические корабли должны стать будущим индустрии орбитального производства. Сегодня этого мнения придерживается целый ряд компаний, среди которых и Thales Alenia Space, которая до 2025 года намеревается представить свой грузовой космический корабль без экипажа — REV1. Корабль будет способен поднять до одной тонны полезного груза на орбиту, с возможностью длительного полета (в самой Thales Alenia Space звучат предположения, что REV1 сможет курсировать по орбите в течение нескольких месяцев, пристыковываясь к орбитальным сервисным модулям, которые также разрабатывает компания). Корабль может стать незаменимым для расширения рынка космических биотехнологий, фармацевтики, и среди компаний, стремящихся производить продукцию из космических ресурсов.
Большее удобство использования беспилотных грузовиков в сравнении с космическими кораблями с экипажем заключается в значительно упрощенной системе безопасности и отсутствии необходимости морально сложных решений. Если пилотируемый корабль в случае возникновения угрожающей аварийной ситуации в космосе должен прежде всего стремиться спасти экипаж, а не полезную нагрузку, то беспилотные будут попросту лишены этого выбора. Конечно, всегда будет существовать риск отказа автоматики и вывода из строя критически важных систем космического корабля (которые мог бы починить человек на борту), но он несравнимо меньше, чем ситуация, в которой дорогой полезный груз будет потерян по умолчанию, ради сохранения человеческих жизней. К тому же модель, исключающая затраты на подготовку экипажа, оказывается значительно более релевантной в вопросах организации космических миссий по производству и доставке припасов.
Посмотрим, какой прогресс продемонстрирует REV1 в этом году, но вряд ли мы дождемся старта эксплуатации космического корабля до 2025 года. Что касается пилотируемых космических миссий — они будут иметь больше преимуществ в организации будущих планетарных миссий (на горизонте уже мерцают Луна и Марс), потому что потребуют физического присутствия специалистов на будущих инопланетных базах. Надежные и устойчивые, пилотируемые космические корабли и орбитальные грузовики станут незаменимым звеном в вопросе организации длительного проживания людей на других небесных телах.
