Битва за космос: чи можна здолати Маска, та хто має найбільші шанси

SpaceX виглядає безумовним лідером у сфері ракетно-космічних запусків, диктуючи ринку свої умови. Водночас треба пам'ятати, що жодна компанія не "вічна", і у майбутньому інші зможуть посунути Ілона Маска з п’єдесталу.

Трійка країн-лідерів у сфері космічних запусків вже багато років залишається незмінною: це США, Китай та РФ. Останнім часом американці вирвали пальму першості у Пекіну: за минулий рік вони здійснили 116 орбітальних запусків та навіть побили світовий рекорд за кількістю річних запусків однією країною (108), встановлений СРСР у 1982-му. У свою чергу, КНР в 2023-му виконала лише 67 запусків, а Росія – 19.

Лідери ракетного ринку: SpaceX попереду всіх

Ще цікавіше виглядає статистика по найпопулярніших ракетах-носіях, бо вона відображає фундаментальні зсуви, які відбулись на ринку за останні роки, коли приватне підприємство SpaceX зі своїм бестселером Falcon 9 залишило далеко позаду неповороткі державні гіганти і стало фактичнім монополістом на ринку космічних запусків.

"Кількість запусків та компаній, які готові надавати такі послуги, щорічно зростає, – розповідає спеціаліст у сфері космосу з OSINT-аґенції Molfar Ольга Ожогіна. – В таких умовах збільшується конкуренція, що сприяє зниженню вартості запусків та інноваціям. При цьому у SpaceХ є переваги, тому що у них, як у великої приватної корпорації, є можливість для впровадження інновацій, вони пропонують широкий спектр послуг для різних потреб ринку. Потрібно розуміти, що і довіра до SpaceХ є потужнішою, ніж до стартапів, які щорічно засновуються сотнями".

Загалом, п'ятірка найбільш популярних в світі ракет-носіїв за минулий рік виглядає так:

1. Falcon 9 (США) – 91 запуск;

2. Чанчжен-2 (Китай) – 25 запусків;

3. Союз (Росія) – 17 запусків;

4. Electron (США/Нова Зеландія) – 9 запусків;

5. Чанчжэн-4 (Китай) – 7 запусків.

Що ж робить Falcon-9 таким успішним? По-перше, це багаторазовий перший ступінь (другий не є багаторазовим), який повертається на Землю після старту, і який можна використати знову. Це робить ракету вигіднішою за конкурентів. Друге – технологічний та відносно дешевий двигун Merlin, який SpaceХ виготовляє сама. І, нарешті, третій інгредієнт успіху Falcon 9 – масовість виробництва та відпрацьована логістика.

Станом на 2022 рік запуск цієї ракети обходився у 67 млн дол. Для порівняння, ціна запуску вже виведеної з експлуатації Ariane 5 виробництва Європейського космічного агентства, яка відноситься до того ж (тобто важкого) класу, складала 150-200 млн євро. А

для "перспективної" Ariane 6, яка ще не виконала жодного запуску, цей показник складає 75-115 млн євро в залежності від версії носія.

Це характерно для нашого часу: ракета ще не встигла з'явитися, а вже повністю програла конкуренту боротьбу.

Немає шансів поборотись за ринок і у багатостраждального російського "Іртиша", який з точки зору концепції є привидом радянської епохи (як і "Ангара", яку, втім, росіяни вже використовують). "Іртиш", більше відомий багатьом як "Союз-5", морально застарів задовго до свого першого старту, який, до речі, ще навіть не відбувся. Фактично, це українсько-радянська ракета "Зеніт", яка за десятиліття підросла, погладшала та додала у ціні.

У якості відповіді на Falcon 9 росіяни в різний час згадували про напівміфічну  ракету "Корона" та відверто тупиковий проект крилатого ступеня, відомий як "Крило-СВ". Останній являє собою навіть не ракету в звичному розумінні, а, скоріше, невеликий літак. Такий підхід навряд чи буде економічним для космічних запусків, адже для такого комплексу потрібні додаткові крила, шасі та багато інших компонентів, які стануть додатковою вагою.

Краще за росіян виглядають китайці, однак вони теж поки що лише говорять про багаторазові носії, іноді проводячи тести окремих систем комплексів. Але реальних готових зразків Пекін досі не має.

Rocket Lab: дорогу здолає той, хто йде

Вочевидь, головним конкурентом SpaceX може стати якась із західних приватних фірм, і, в першу чергу, слід згадати про Rocket Lab. Це все ще досить маловідома для широкого кола компанія. ЇЇ у 2006 році засновав Пітер Бек – новозеландський інженер, який раніше працював у інноваційній компанії Industrial Research (нині Callaghan Innovation). Незважаючи на походження засновника, приватна організація є де-факто американською, адже зареєстрована вона у США.

Її головна розробка – ракета-носій надлегкого класу Electron, яка здійснила перший запуск у 2017 році. Вона може виводити корисне навантаження масою до 200 кг на сонячно-синхронну орбіту висотою 500 км. На низьку навколоземну орбіту ракета виводить близько 300 кг.

Головна особливість носія – багаторазовий перший ступінь, що робить розробку схожою на творіння SpaceX. Оскільки ракета менша за Falcon 9, Rocket Lab вирішила не використовувати для повернення та посадки першого ступеня ракетні двигуни, обмежившись парашутами. Спочатку ступінь хотіли ловити у повітрі, однак у 2023-му компанія вирішила, що за допомогою парашутів він самостійно сідатиме на воду.

Вже у липні минулого року Rocket Lab продемонструвала, що оновлена схема працює, повернувши ступінь, який вивела супутники у рамках місії "Baby Come Back!". Вже зараз

вартість одного запуску складає лише 7,5 млн дол, а згодом завдяки багаторазовим можливостям вона може впасти ще більше. Загалом на сьогодні Electron здійснив 45 запусків, з яких 41 виявився вдалим.

Може здатись, що Electron виграє у Falcon 9 "в суху" (7,5 млн дол проти 67!), однак, як то кажуть, є нюанс. Справа в тому, що мова йде про носії зовсім різних класів. Звісно, Falcon 9 значно дорожча, однак її можливості незрівнянно більші: навіть з опцією повернення першого ступеню вона може вивести на низьку опорну орбіту 17 400 кг: це майже у 60 разів більше, ніж виводить Electron за один старт. Тобто при виводі на орбіту великої кількості апаратів перевага однозначно на стороні SpaceX.

"За своїм обсягом, ціною та зручністю, групові запуски на ракеті-носії середнього класу Falcon-9 від компанії SpaceX фактично призводять до ситуації, яку домашні господарки найбільше полюбляють – пилосос залишає після себе доволі незначну частину неприбраного. І за залишки з "господарського столу" б’ються всі інші, серед яких у боротьбі за малі космічні апарати, які потребують індивідуального підходу для розміщення на орбіті, найбільш успішною виявляється ракета-носій легкого класу Electron від компанії Rocket Lab", – каже УНІАН екс-радник голови Державної космічної агенції Андрій Колесник.

Тому для реальної конкуренції з Falcon-9 компанія Rocket Lab створює двоступінчастий носій середнього класу Neutron, проект якого анонсували у 2021 році. Основною особливістю ракети стане її головний обтічник (простими словами, передня частина), який об'єднали з першим ступенем. Він не буде скидатись: замість цього обтічник буде розкриватися на чотири частини, випускаючи другий ступінь з корисним навантаженням. Після цього обтічник знову закриватиметься, і перший ступінь повернеться на Землю: все це покликане здешевити Neutron.

У якості матеріалу для корпусу ракети Rocket Lab обрала композити власного виробництва, довжина ракети буде становити 42 метри, а діаметр – 7 метрів. Neutron отримає новий ракетний двигун Archimedes – сім таких буде встановлено на першому ступені, а один – на другому. Двигун буде працювати на паливній парі метан/рідкий кисень.

Згідно з планом, Neutron зможе виводити до 8000 кг на низьку навколоземну орбіту в багаторазовій конфігурації і буде фокусуватись на зростаючому ринку супутникових угруповань. Перший запуск Neutron планується вже в цьому році.

Після випробувань можна буде більш детально казати про економічну ефективність ракети, однак вже зараз вона виглядає навіть краще, ніж Falcon, адже на відміну від останнього, весь зовнішній корпус ракети Neutron буде вертатись додому.

Серед можливих викликів Rocket Lab називають брак досвіду у створенні "великих" ракет. Окрім того, це дуже затратно по фінансах: ще у 2021-му вартість розробки Neutron оцінювали у 200 млн дол. Як показує досвід, з часом ця сума буде тільки рости.

Blue Origin: сутичка мільярдерів під килимом

Засновники SpaceX та Amazon – Ілон Маск і Джефф Безос – по черзі змінюють друг друга у званні найбагатшої людини світу. У березні Маск знову поступився своєму візаві (його статки оцінили у 200,3 млрд дол), однак всі розуміють, що головна битва ще попереду.

Справа в тому, що з усіх конкурентів SpaceX, саме Безос виношує найбільш амбітні космічні плани. Мова, звісно, про засновану їм американську компанію Blue Origin, яка на відміну від згаданої Rocket Lab на повну вкладається у піар.

Та мова тут не тільки про розкрутку. Вже зараз Blue Origin є одним з лідерів космічного туризму: на сьогодні її суборбітальна капсула New Shepard виконала вже 24 польоти. Це такий невеликий герметичний апарат на 6 осіб, який після вертикального розгону ракетою відокремлюється від неї і здійснює підйом за інерцією до висоти понад 100 км.

New Shepard виявися лише першою сходинкою у амбітних планах компанії. У травні 2019 року Blue Origin презентувала прототип модуля Blue Moon для висадки астронавтів на Місяць, а у 2020-му компанія Безоса почала підготовку до створення орбітальної станції, якій дали назву Orbital Reef.

Однак найбільш значущою розробкою Blue Origin стала навіть не вона, а двоступінчаста багаторазова ракета New Glenn, роботу над якою почали ще у 2012 році. Зараз проект активно рухається вперед: у січні компанія вперше з'єднала два ступені ракети-носія. Перший старт намічений на серпень цього року.

Перший ступінь New Glenn отримав 7 двигунів BE-4, які використовують паливну пару рідкий кисень/рідкий метан. Завдяки вибору такого палива можна використовувати так званий автогенний наддув – використання газоподібного палива для створення тиску, що виштовхує, в баках з паливом. Це вигідно, оскільки усуває необхідність мати дорогі та складні системи наддуву, в яких необхідно зберігати під тиском гелій. Крім того, зріджений природний газ, на відміну від гасу, не залишає побічних продуктів горіння у вигляді сажі. Це критично, коли мова йде про двигуни багаторазового використання.

До речі, BE-4 вже використовують. Саме його встановили на нову американську ракету важкого класу Vulcan Centaur від ULA, що здійснила перший запуск у січні цього року. За своїми можливостями вона близька до Falcon 9 (вантажопідйомність новинки трохи більша), однак при вартості запуска від 100 до 200 млн дол. ракета не має жодних шансів проти дітища SpaceX. Раніше казали про можливе перетворення Vulcan з одноразового на багаторазовий носій, однак на сьогодні про це майже нічого не відомо.

Що ж до New Glenn Безоса, передбачається, що перший ступінь ракети зможе сідати вертикально, як у випадку з Falcon 9. Важливо те, що раніше цю технологію Blue Origin вже відпрацювала при поверненні носія для капсули New Shepard.

Спочатку мова йшла про те, щоб зробити багаторазовим лише перший ступінь, однак у 2021 році Blue Origin запустила програму з повторного використання другого ступеня під

кодовою назвою Project Jarvis. Таким чином, зараз мова йде про те, щоб зробити повністю багаторазову ракетну систему.

Передбачається, що величезна 100-метрова New Glenn зможе вивести на низьку навколоземну орбіту 45 тонн вантажів, що більш ніж вдвічі перевершує показники Falcon 9.

Все це виглядає як серйозна заявка на успіх, однак і тут є місце для підступного "нюансу". Недоліки New Glenn витікають з її переваг. Ракета дуже велика і вкрай потужна, а значить - складна та дорога. Маючи вантажопідйомність на рівні 45 тонн, New Glenn займає досить дивну проміжну позицію між Falcon 9 та Falcon Heavy (остання взагалі може виводити майже 64 000 кг).

Проблема полягає в тому, що настільки важких вантажів на ринку для неї може просто не знайтись. Вищезгадана Falcon Heavy за всі роки виконала лише 9 стартів, і наразі нема ніяких підстав вважати, що щось зміниться. Таким чином, реальною перевагою над ракетами SpaceX може бути лише її повна багаторазовість. І тут ми нарешті підійшли до найбільш цікавого моменту.

Могутній Starship: залишиться тільки один?

Проектуючи нові ракети, конкуренти Маска орієнтувалися, перш за все, на Falcon 9: впродовж довгих років вона була таким собі ідеалом. Однак у найближчому майбутньому все може змінитись. Справа в тому, що у березні SpaceX здійснила перший успішний (формально – частково успішний) запуск своєї найбільш потужної ракети-носія – Starship.

Чим же так примітна ця розробка?

"По-перше, це найпотужніша ракета за всю історію космонавтики. По-друге, це перша повністю багаторазова ракетно-космічна система. У "Шатлів" був одноразовий паливний бак, твердопаливні прискорювачі не завжди використовувалися багаторазово, була потрібна складна програма їхньої підготовки до нового старту. У цьому (Starship, –УНІАН) випадку передбачається м'яке повернення, посадка обох компонентів космічної системи і першого ступеню, ракети Super Heavy, а так само другого ступеня, вона ж космічний корабель Starship. Це має серйозно знизити вартість експлуатації, вартість запуску та підвищити надійність. В ідеалі ця система буде революційною", – розповідав у 2023-му відомий популяризатор науки Віталій Єгоров.

Передбачається, що Starship зможе вивести на низьку опорну орбіту до 150 тонн вантажів у багаторазовій версії: це навіть більше, ніж виводила надважка Saturn V (приблизно 140 тонн), за допомогою якої запускали американські кораблі на Місяць у рамках програми Apollo.

Головне питання можна сформулювати так: а навіщо взагалі потрібен Starship? Поки що основний варіант – "серійні" запуски супутників Starlink. За один раз система зможе

вивести близько півсотні таких апаратів у версії V2.0. При цьому ціна запуска такої "махіни" повинна складати лише…2 млн дол. Таких показників хочуть досягти за рахунок повної багаторазовості (нагадаємо, у випадку з Falcon 9 повністю втрачається другий ступінь).

Однак це точка зору самого Маска, а як вважають незалежні фахівці?

"Революція на ринку запуску важких космічних апаратів прийде з введенням в експлуатацію, у недалекому майбутньому, системи SuperHeavy-Starship від тієї ж компанії SpaceX. Можна спрогнозувати, що більшість замовлень від комерційних компаній-власників, насамперед великогабаритних вантажів, також підуть у портфоліо бізнес-моделі, успішно розкрученої SpaceX", – вважає Андрій Колесник.

Втім, навіть якщо система буде дійсно дешева, технічні можливості Starship виглядають надмірними: потреб для запуску вантажів такої маси (за винятком хіба що вищезгаданих супутників Starlink) наразі просто немає. У цьому сенсі проекти Neutron та New Glenn виглядають, як мінімум, не гірше. Тому якщо Rocket Lab та Blue Origin реалізують задумане на практиці, вони зможуть скласти конкуренцію не тільки Falcon 9, а й системі Starship.

Можна також згадати про проект Terran R від маловідомої американської компанії Relativity Space, представлений у 2021 році. Тоді мова йшла про зменшений аналог Starship, однак згодом компанія відмовилась від повної багаторазовості на користь повернення лише першого ступеня носія.

Передбачається, що в такій конфігурації ракета зможе вивести на низьку навколоземну орбіту від 23500 до 33500 кг вантажів, в залежності від конфігурації. Перший політ заплановано на 2026 рік. Прогнозована ціна запуску складає 55 млн доларів, тому, вочевидь, Terran R не зробить революції, однак не завжди потенційно революційні шляхи ведуть до потрібної мети.

…Успіх Ілона Маска не триватиме вічно, і конкуренти у SpaceX, скоріше за все, з'являться. Однак це будуть точно не росіяни, не європейці і не мамонти на кшталт ULA - спільного підприємства Boeing та Lockheed Martin. Їхні розробки спізнились на десятиріччя та давно не відповідають потребам ринку. Реальну конкуренцію Маску можуть скласти інші відносно молоді на амбітні приватні компанії, в першу чергу – Blue Origin так Rocket Lab. Те, що вони пропонують, виглядає, як мінімум, не гірше за сімейство Falcon. Також не варто скидати з рахунків перспективні стартапи, однак і ними не слід надто очаровуватися. Відомо про десятки нових комерційних проектів у космічній галузі, однак далеко не всі вони здатні зрівнятися зі SpaceX.

Ілля Ведмеденко

УНІАН в Google News