Присаживайтесь

Вчера SpaceX в очередной раз попыталась посадить отработавшую первую ступень ракеты Falcon 9 на баржу. Посадка, по словам Маска, была «несколько жесткой». В данном случае это означает, что ракета все-таки упала и взорвалась.

Тем не менее, в декабре первая ступень Falcon 9 успешно села на космодром, и даже прошла огневые испытания. Подобные новости (даже вчерашняя неудача), разумеется, вызывают повышенный интерес к компании SpaceX и её основателю. Интерес этот имеет под собой понятную основу: цели амбициозные, задачи решают совсем нетривиальные. Все это, конечно, заслуживает уважения.
Однако, излишнее внимание к истории приводит к банальным искажениям фактов. Люди, далекие от космоса, делают лихие выводы из успехов и неудач. Одни пишут, что Маск шарлатан и ловко всех дурит, другие поспешно хоронят Роскосмос (а заодно Arianespace и NASA), которых ракеты SpaceX очень скоро лишат всех коммерческих заказов. Давайте разберемся, что за задачи ставит перед собой компания Маска, как именно она их планирует достигать и какие уже сейчас понятные трудности стоят у нее на пути.

Чего хотим?

Маск хочет добиться троекратного снижения стоимости запусков за счет использования многоразовых ракет. Это логично, так как стоимость ракеты примерно на два порядка выше, чем стоимость топлива внутри нее. То есть, чем большее число раз мы используем одну и ту же ракету, тем дешевле нам обходится запуск. При этом снижение стоимости не должно идти в счет надежности.

Известные трудности

Во-первых, стоимость двигателей и иных деталей ракеты, которые рассчитаны на многократное использование, может быть значительно выше, чем у одноразового изделия. То есть изготовление одноразового Falcon-9 будет однозначно дешевле, чем создание многоразового варианта. Какова эта разница, пока не очень понятно. Плюс надо учитывать вероятные потери ракет в ходе эксплуатации - аварии в ракетной технике, к сожалению, являются рядовым событием.
Во-вторых, на возвращаемой ступени ракеты должен быть достаточный запас топлива, необходимый для успешного торможения и посадки, плюс опоры и прочее оборудование, которое эту посадку обеспечивает. Эта дополнительная компонента составляет всего пару процентов от стартовой массы ракеты, но это те тонны массы, которые отнимаются от возможной полезной нагрузки. Именно поэтому, несмотря на ухищрения вроде заправки переохлажденным топливом, полезная нагрузка в ходе исторического полета и успешной посадки Falcon 9 v1.1 FT была почти вдвое ниже, чем в предыдущих полетах Falcon 9.
Но нагрузка повысится, если удастся сажать ступени на баржу — это будет энергетически выгоднее. Тем не менее, объективное снижение забрасываемого веса будет являться ограничением для некоторых типов возможной полезной нагрузки — например, тяжелых геостационарных спутников.

Неизвестные трудности

Многоразовость сама по себе создает дополнительные «узкие места», которые невозможно исключить предварительными расчетами и стендовыми испытаниями. То есть часть проблем на данном этапе просто не видно: многие недостатки в технике начинают проявляться только в ходе длительной эксплуатации.
Так, например, у Boeing 787 Dreamliner несколько лет назад была целая серия поломок и аварийных ситуаций, в результате которых полеты самолета временно приостанавливались по всему миру. В частности, 7 января 2014 года аэропорту Бостона в самолете авиакомпании Japan Airlines (JAL) произошло возгорание вспомогательного аккумулятора, далее в этом же месяце произошло около 10 других инцидентов. А еще несколькими годами ранее та же неприятность приключилась с Sukhoi Superjet 100 — в частности, случалось неоднократное ложное срабатывание системы утечек. А причина неприятностей у них общая: оба самолета просто столкнулись с «детскими болезнями», которые начались у них только в ходе массовой эксплуатации, хотя, казалось бы, до поступления этого самолета в авиакомпании все было 100 раз просчитано и испытано.
Какие-то проблемы проявятся сразу, а какие-то могут начать проявляться только к 5-6 полету ракеты. Все эти проблемы можно будет решить, но эти решения будут вносить свою лепту в стоимость ракеты и ее проверок, уменьшая с каждым разом «степень многоразовости» изделия, от которой, в конечном итоге, зависит выгода всей затеи.
Наконец, не имея на руках ни окончательной модели ракеты, ни результатов ее эксплуатации, невозможно что-то сказать про надежность. Уже имеющийся опыт SpaceX показал, что посадка - это нетривиальная задача, решение которой может сорвать обыкновенный порыв ветра, наледь или любой другой фактор, включая человеческий.

Бизнес-модель

Оптимистичные прогнозы стоимости полета многоразовых «Фальконов» основываются как раз на том предположении, что взлеты-посадки будут успешными, и что никаких особенных доработок, проверок и исправления дефектов возвращаемых ступеней не потребуется — перетащил обратно на космодром, присобачил вторую ступень, заправил и в полет. А верность (или неверность) этого довольно смелого предположения могут показать только многочисленные эксперименты.
Разумеется, бизнес-модель Маска строится именно на оптимистичном сценарии. В принципе, это логично: он бизнесмен, и привлекательность для инвесторов и заказчиков является для него приоритетом. Он не может сказать что-то вроде «Ну я не знаю, выгорит ли в итоге идея с многоразовостью или это все глупость и до конца дней мы будем летать Роскосмосом». Напротив, он, как и любой другой бизнесмен на его месте, будет излучать уверенность в выбранном курсе, даже в случае неудач. Собственно, обтекаемые формулировки вроде «несколько жесткая посадка» при фактической потере ступени являются примером этой уверенности.

Выводы

Собственно говоря, именно в силу озвученных причин делать выводы как из вчерашней неудачи, так и из удачной посадки нельзя. Будет ли работать идея Маска или нет, станет понятно как минимум через два-три года.

И о Роскосмосе

Из этого следует, что говорить о похоронах Роскосмоса тоже рано. Если у Маска все получится, передел рынка, конечно, произойдет. Но предсказать, как именно сейчас нет никакой возможности. Стоит отметить только, что стоимость запуска ракет в России была самой низкой на рынке в течение 20 лет и ничего особенного ни с американской, ни с европейской космонавтикой не произошло.
Но в любом случае, снижение стоимости доставки на орбиту является полезной и благородной целью. Поэтому хочется пожелать удачи тем, кто борется за ее достижение.

Сергей Иванов