ENG
Добавить в избранное
Мнение, Технологии, Это интересно

Гонка космических кораблей

Антон Первушин

Антон Первушин

Писатель, журналист, действительный член Федерации космонавтики России

В начале июня общественность активно обсуждала первый запуск и полёт с двумя астронавтами пилотируемого корабля Crew Dragon, построенного компанией SpaceX Илона Маска. Участников дискуссии можно условно разделить на две части: «маскофилов», которые уверены, что произошла революция в космонавтике, и «маскофобов», которые указывают, что если сравнивать с прошлыми достижениями мировой космонавтики, то ничего принципиально нового полёт Crew Dragon не привнёс. Истина, как водится, находится посередине между полярными точками зрения. 

Астронавты Роберт Бенкен и Дуглас Хёрли в кабине космического корабля Endeavor (Crew Dragon). NASA
Астронавты Роберт Бенкен и Дуглас Хёрли в кабине космического корабля Endeavor (Crew Dragon). NASA

Третий вариант

В Советском Союзе ни о какой частной космонавтике речи не могло идти принципиально. Для заключения коммерческих контрактов по оказанию пусковых услуг или доставке космонавтов других стран на орбиту была создана специальная государственная организация — Главкосмос СССР. Поэтому после развала страны невозможно было осуществить быстрый переход от государственного управления к частному, а позднее оказалось, что в том нет и особой нужды. Конечно, современная госкорпорация «Роскосмос» работает с частными подрядчиками, но те не могут определять политику или вмешиваться в процесс выработки решений.

Иное дело — Соединённые Штаты. С самого начала своего существования Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (National Aeronautics and Space Administration, NASA) привлекало к сотрудничеству на конкурсной основе частные компании с опытом работы в авиации и ракетостроении. К примеру, корабли Mercury и Gemini создавала McDonnell Aircraft Corporation, командно-служебный модуль кораблей Apollo проектировали специалисты North American Aviation, а лунный модуль — инженеры Grumman Aircraft Engineering Corporation. Ракетно-космический комплекс Space Shuttle появился на свет благодаря усилиям множества фирм под общим руководством North American Rockwell Corporation. Понятно, что каждая из этих компаний стремилась получить контракты от NASA, поскольку любой вменяемый бизнесмен мечтает о постоянном и щедром клиенте, который не задумывается о немедленной прибыли. Впрочем, было одно «но»: перечисленные фирмы никак не могли повлиять на политику NASA и не строили корабли сверх заказа, ведь у них не было возможностей реализовывать собственную космическую стратегию. Да и особого желания, вероятно, тоже.

В новом веке Илон Маск показал, что возможен третий вариант: частная компания создаёт ракеты и корабли для достижения своих целей, а NASA заказывает у неё услугу — запуска спутника, беспилотного или пилотируемого корабля, доставки грузов или астронавтов на орбитальную станцию. 

Предыстория новой формы сотрудничества хорошо изучена — вспомним её основные вехи. 1 февраля 2003 года при возвращении из космоса погиб шаттл Columbia с экипажем из семи человек. В январе 2004 года, после проведения расследования, президент Джордж Буш-младший выступил в штаб-квартире NASA с речью, в которой объявил, что полёты шаттлов будут возобновлены для достройки Международной космической станции (МКС), а в 2008 году начнутся испытания нового корабля CEV (Crew Exploration Vehicle); его первый полёт с астронавтами должен состояться не позднее 2014 года. Главной целью космической программы, получившей название «Созвездие» (Constellation), была объявлена пилотируемая экспедиция на Луну.

Впрочем, вскоре грянул экономический кризис, и Барак Обама, занявший президентский пост в январе 2009 года, поручил независимой комиссии внимательно изучить перспективную программу NASA. Выяснилось, что для осуществления задуманного потребуется не сократить, а ещё увеличить расходы. В итоге Обама закрыл амбициозное «Созвездие», но корабль CEV под именем Orion, создаваемый Lockheed Martin Corporation, уцелел; даже состоялся его беспилотный испытательный полёт (Exploration Flight Test 1, EFT-1), хотя и с большой задержкой — в декабре 2014 года.

Первый испытательный полёт космического корабля Orion в представлении художника. NASA
Первый испытательный полёт космического корабля Orion в представлении художника. NASA

К тому времени шаттлы были выведены из эксплуатации (Atlantis совершил последнюю миссию STS-135 в июле 2011 года), а доставка экипажей на МКС осуществлялась исключительно кораблями «Союз». Возникла критическая зависимость американской пилотируемой космонавтики от российских технологий, что, разумеется, беспокоило руководство NASA и правительство США. Однако «Орион», несмотря на значительные финансовые вливания, оставался «сырым» кораблём, поэтому было принято принципиальное решение — призвать к решению проблемы частные компании на конкурентной основе.

Первый контракт в рамках программы CCDev (Commercial Crew Development) на сумму $50 млн был заключён NASA ещё в начале 2010 года. Деньги в разных долях получили пять фирм: Blue Origin, The Boeing Company, Paragon Space Development Corporation, Sierra Nevada Corporation и United Launch Alliance. В апреле 2011 года NASA выделило $270 млн на разработку конкретных кораблей: Blue Origin — на Space Vehicle, Sierra Nevada — на Dream Chaser, Boeing — на CST-100 (Starliner). К названным компаниям добавилась ещё одна — SpaceX (Space Exploration Technologies Corporation), которая предложила проект многоразового пилотируемого корабля Dragon V2 на основе космического грузовика Dragon, который начал серию успешных полётов в декабре 2010 года.

Получается, SpaceX присоединилась к условной гонке между компаниями лишь на втором этапе CCDev, но при этом имела технологический задел, который давал серьёзное преимущество. Важно ещё отметить, что SpaceX получила тогда на свою разработку $75 млн, что на $5 млн меньше, чем сумма, выделенная Sierra Nevada, и на $17,3 млн меньше, чем сумма, выделенная Boeing. Понятно, что задел экономит расходы, но на ситуацию можно взглянуть и с другой стороны: фавориты NASA определились весной 2011 года, и SpaceX не входила в их число.

Фавориты против лидера

Компания Blue Origin довольно быстро выбыла из гонки, поэтому о её корабле Space Vehicle сегодня трудно что-либо сказать. Известно только, что он имел биконическую форму (то есть состоял из двух конусов), вмещал семь пассажиров и должен был стартовать с помощью ракеты-носителя Atlas V.

Крылатый космоплан с несущим корпусом Dream Chaser, предложенный проектантами Sierra Nevada, строился не на основе системы Space Shuttle, как можно подумать, а на концепции HL-20 Personnel Launch System, которая изучалась специалистами NASA в начале 1990-х годов в качестве транспортного средства для доставки астронавтов на орбитальную станцию Freedom. Главное отличие состоит в том, что Space Shuttle был самостоятельно взлетающим кораблём, а для выведения на орбиту HL-20 и Dream Chaser нужна отдельная ракета-носитель. Со стороны может показаться странным, почему, имея печальный опыт гибели двух шаттлов, NASA поддержало похожий проект, но следует помнить, что корабли Space Shuttle служили три десятилетия и совершили сто тридцать три успешных полёта, зарекомендовав себя достаточно надёжными изделиями. Если в новой конструкции устранить известные недостатки предшественников и улучшить систему спасения экипажа, то с учётом значительной истории эксплуатации шаттлов корабль Dream Chaser мог оказаться именно тем, который нужен NASA.

Крылатый многоразовый космический корабль Dream Chaser, пристыкованный к МКС, в представлении художника. Sierra Nevada Space Systems
Крылатый многоразовый космический корабль Dream Chaser, пристыкованный к МКС, в представлении художника. Sierra Nevada Space Systems

Впрочем, наибольшую любовь руководства NASA снискал проект CST-100 (Starliner), предложенный компанией Boeing, что стало ясно в августе 2012 года, когда на него были выделены ещё $460 млн, в то время как Dream Chaser получил $212,5 млн, а Dragon V2 — $440 млн.

На следующем этапе, обозначенном как CCtCap (Commercial Crew Transportation Capability), приоритеты окончательно определились. 16 сентября 2014 года NASA объявило, что на Starliner будут выделены $4,2 млрд, а на Dragon V2 — $2,6 млрд. Позднее Boeing получил ещё $287,2 млн сверх контракта.

Внимательное изучение вопроса показывает, что эксперты NASA действительно выше оценивали шансы проекта Starliner стать победителем в условной гонке, поскольку верили в способность знаменитой авиакомпании быстро построить надёжный пилотируемый корабль.

В качестве основы для проектирования конструкторы Starliner выбрали командно-служебный модуль корабля Apollo, хорошо зарекомендовавший себя во время лунных экспедиций пятьдесят лет назад. При этом новый корабль больше по объёму и способен доставить на МКС пятерых (семерых в специальном варианте) астронавтов.

Орбитальный полёт космического корабля CST-100 (Starliner) в представлении художника. NASA
Орбитальный полёт космического корабля CST-100 (Starliner) в представлении художника. NASA

Dragon V2 изначально строился как пилотируемая модификация многоразового грузовика Dragon, рассчитанная на экипаж из семи человек. Принципиальным отличием от конкурента была схема возвращения на Землю: если создатели Starliner предпочли проверенную посадку на парашютах, то компания Илона Маска долгое время держалась за тормозную двигательную установку, что, конечно, вызывало нарекания специалистов, которые указывали на рискованность подобного технического решения. После выхода в финал гонки SpaceX переработала конфигурацию Dragon V2 в пользу парашютов и для дополнительного повышения надёжности отказалась от многоразовости. После всех доработок корабль, получивший название Crew Dragon, стал четырёхместным, но зато более комфортабельным и способным осуществлять продолжительные полёты в автономном режиме.

Из-за технических трудностей, с которыми столкнулись разработчики, объявляемые сроки первого полёта нового пилотируемого корабля для снабжения МКС постоянно сдвигались. Когда программу CCDev только приняли к исполнению, предполагалось, что полёты начнутся в 2015 году, потом план сдвинулся на 2017 год, затем — на 2019-й. Тем не менее в июле 2015 года руководство NASA назвало имена четверых астронавтов, которые совершат первые полёты на Starliner и Crew Dragon; ими стали Роберт Бенкен и Эрик Боу, Дуглас Хёрли и Сунита Уильямс. Ситуация ещё обострилась после охлаждения отношений между Россией и США, что дало повод «Роскосмосу» повысить стоимость услуг, оказываемых NASA.

Ближе к финишу гонки лидировала компания SpaceX. Первый полёт Crew Dragon без пилотов, но с пристыковкой к МКС (Demo-1), состоялся в марте 2019 года. Тем не менее корабль Starliner, на который NASA потратило изрядные деньги, развивался с небольшим отставанием. Его испытательный рейс собирались провести в апреле того же года, а с астронавтами — в августе.

Первая стыковка космического корабля Crew Dragon с МКС; 3 марта 2019 года. NASA
Первая стыковка космического корабля Crew Dragon с МКС; 3 марта 2019 года. NASA

Со своей стороны SpaceX планировала осуществить рейс Crew Dragon с астронавтами (Demo-2) в июне-июле, но у неё внезапно начались проблемы. Перед тем корабль должен был пройти лицензирование, продемонстрировав среди прочего два успешных испытания системы аварийного спасения. 21 апреля Crew Dragon взорвался на специальном стенде мыса Канаверал. Причиной, вероятно, стало горение внутри обратного клапана системы нагнетания давления. После расследования инцидента инженеры приняли решение заметить обратные клапаны на мембранные предохранительные устройства, которые считаются более надёжными. Испытания новой системы состоялись только 13 ноября; в итоге пилотируемый рейс был отложен на 2020 год.

Впрочем, авария у конкурента не помогла компании Boeing вырваться вперёд. Её испытательный рейс (Boe-OFT), начавшийся 20 декабря, завершился полным фиаско: из-за ошибки в программно-временном устройстве Starliner сжёг запасы топлива сверх необходимого, поэтому стыковка с МКС была отменена, и корабль, которому присвоили красивое имя Calypso, вернулся на Землю.

Приземление возвращаемой части корабля Calypso; 22 декабря 2019 года. NASA
Приземление возвращаемой части корабля Calypso; 22 декабря 2019 года. NASA

Руководство NASA попыталось сохранить лицо, заявив, что с точки зрения «железа» полёт прошёл успешно, и если бы на борту корабля находились астронавты, то ошибка была бы исправлена вручную, поэтому необходимости в дополнительном беспилотном полёте нет. Ситуация стала выглядеть совсем неприличной, ведь от SpaceX в тех же условиях требовалось обеспечить высочайшую надёжность без каких-либо поблажек. Впрочем, расследование инцидента заставило усомниться в том, что сделан правильный выбор, даже активных сторонников проекта компании Boeing. Оказалось, в ходе полёта было три программных сбоя, один из которых мог привести к соударению корабля со служебным отсеком в момент их разделения перед спуском в атмосфере — в таком случае погибли бы и Calypso, и его экипаж.

Лунный этап

Тем временем SpaceX сумела доказать, что Crew Dragon вполне готов к полёту с астронавтами. Миссия, которую ждали почти девять лет, началась 30 мая 2020 года и в настоящее время, после стыковки корабля под именем Endeavor с МКС, проходит вполне успешно.

Ракета-носитель Falcon-9 с кораблём Endeavor (Crew Dragon) перед установкой на стартовый комплекс; 21 мая 2020 года. NASA
Ракета-носитель Falcon-9 с кораблём Endeavor (Crew Dragon) перед установкой на стартовый комплекс; 21 мая 2020 года. NASA

Введение Crew Dragon в эксплуатацию трудно назвать значительным историческим достижением, ведь его возможности уступают и лунным кораблям Apollo, и грандиозному комплексу Space Shuttle. Однако нельзя не признать, что успех SpaceX в условной гонке является вдохновляющих примером для дальнейшего развития негосударственной космонавтики. Корабль будет использован не только для решения задач NASA, но и для туристических рейсов на орбиту, для выполнения невоенных коммерческих работ в интересах любых стран и организаций. Кроме того, в правительстве США и руководстве NASA теперь смогли вздохнуть с облегчением: монополия «Союзов» по доставке экипажей на орбиту разрушена, зависимость от «Роскосмоса» снижена и будет уменьшаться с каждым новым полётом.

При этом цена места в Crew Dragon, согласно данным NASA, составляет $55 млн, а для Starliner — $90 млн. Для сравнения нужно вспомнить, что последний по времени контракт между NASA и «Роскосмосом» на доставку астронавтки Кэтлин Рубинс на МКС с помощью «Союза» был заключён в мае, незадолго до полёта Endeavor, — место в российском корабле обошлось американцам в те же $90 млн. 

Универсальный космический корабль Starship HLS, разрабатываемый компанией SpaceX и рассматриваемый как один из вариантов лунного посадочного корабля. NASA
Универсальный космический корабль Starship HLS, разрабатываемый компанией SpaceX и рассматриваемый как один из вариантов лунного посадочного корабля. NASA

Существуют и альтернативные оценки: к примеру, аналитик NASA Эдгар Запата, просуммировав все затраты на запуск Crew Dragon, получил результат в $405 млн, то есть на одного астронавта приходится $101 млн. Но те эксперты, которые говорят о невыгодности альтернатив «Союзу» для американских налогоплательщиков, забывают или сознательно замалчивают два важных аспекта. Первое — в кораблях «Союз» можно приобрести только одно-два места, а NASA для нормальной эксплуатации своего сегмента МКС требуется как минимум вдвое больше. Второе — при использовании собственных технологий и специалистов часть расходов возвращается в госбюджет через налоги; в ином случае всю сумму приходится отдавать чужой стране, которая к тому же считается враждебной США. В настоящее время NASA уже потратило свыше $4 млрд, оплачивая доставку «Союзами».

Особую актуальность проблема независимости в пилотируемой космонавтике обрела после того, как 11 декабря 2018 года Дональд Трамп подписал Директиву по космической политике №1 (Space Policy Directive 1), в которой ближайшей целью внеземной экспансии названа скорейшая организация пилотируемых экспедиций на Луну с созданием там обитаемой базы. Вскоре президентская инициатива нашла отражение в программе Artemis, осуществление которой начнётся в апреле 2021 года. На сцене опять появится корабль Orion, который должен обеспечить полёты к Луне без высадки на поверхность, а позднее — сыграть роль межорбитального транспорта, доставляющего экипажи на окололунную станцию LOG-P (Lunar Orbital Platform-Gateway).

Что касается частных инициатив, то на откуп решено отдать корабль, который будет садиться на Луну. 30 апреля 2020 года NASA объявило, что собирается выделить $967 млн трём компаниям: Blue Origin, Dynetics и SpaceX. Концепции лунного корабля, предложенные специалистами Boeing, Sierra Nevada и Lockheed Martin, были отвергнуты. Возможно, на выбор повлиял урок, который NASA извлекло из результатов программы CCDev.

Лунный посадочный корабль, разрабатываемый компанией Blue Origin. NASA
Лунный посадочный корабль, разрабатываемый компанией Blue Origin. NASA

Гонка космических кораблей продолжается, и болельщиков ещё ждёт много драматических поворотов. К сожалению, в ней больше нет места российским проектам, поэтому руководству отечественной ракетно-космической отрасли пришла пора задуматься о том, чтобы отыскать свой собственный путь в безграничной Вселенной.

Подписывайтесь на канал «Инвест-Форсайта» в «Яндекс.Дзене»

Вам понравился этот текст? Вы можете поддержать наше издание, купив пакет информационных услуг
Загрузка...
Предыдущая статьяСледующая статья