Новая статья: Итоги 2021 года: космические вехи

Пуск ракеты Ariane 5 с телескопом JWST. Фото ЕКА/Arianespace/CNES/Optique Vidéo du CSG

⇡#Изучение вселенной

Наиболее значимым событием 2021 года является, пожалуй запуск флагманской обсерватории имени Джеймса Уэбба JWST (James Webb Space Telescope): 25 декабря, через четверть века после начала проектирования, преодолев многочисленные научные, технические, финансовые и бюрократические барьеры, к месту работы в точку либрации L2 системы «Солнце — Земля» отправился самый сложный и дорогой научный космический аппарат современности, построенный усилиями учёных и специалистов США, Европы и Канады,— автоматический телескоп с 18-сегментным фасеточным основным зеркалом диаметром 6,5 метров и с теплоотражающим экраном размером с теннисный корт.

Эта обсерватория, идущая на смену знаменитому телескопу имени Хаббла, предназначена для получения изображений удаленных астрономических объектов в ближнем и среднем инфракрасном (ИК) диапазоне. Электромагнитные волны такой длины практически полностью поглощаются земной атмосферой, а телескоп имени Уэбба, способный зафиксировать их, позволит изучать галактики и даже экзопланеты у ближайших звезд в невиданном доселе разрешении.

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба готовится для отправки на стартовую площадку в Куру, Французская Гвиана. Фото NASA, сделанное в октябре 2021 года

Поскольку ИК-излучение способно проходить через плотные газовые облака, блокирующие видимый свет, JWST заглянет в скрытые области Вселенной — ранние галактики, формирующиеся планеты, коричневые карлики и многое другое. Он будет изучать вопросы касающиеся того, как выглядела ранняя Вселенная и когда появились первые звезды и галактики, как они эволюционировали со временем. Ученые смогут ответить на вопрос о том, что мы можем узнать о темной материи и темной энергии; как и где образуются звезды; что определяет, сколько из них образуется и какими они будут; как умирают звезды и как их смерть влияет на окружающую их среду; где и как образуются и развиваются планетные системы.

Другим важнейшим событием в области межпланетных исследований стало прибытие к Марсу трёх автоматических станций, запущенных в прошлом году. 9 и 10 февраля на орбиту вокруг планеты вышли эмиратская «Надежда» (Al Amal) и китайские «Вопросы к небу» («Тяньвэнь-1»). 18 февраля, сразу по прибытии, посадку на марсианскую поверхность совершила американская «Настойчивость» (Perseverance). Этот аппарат построен на той же платформе, что и его предшественник «Любопытство» (Curiosity), работающий на поверхности с 2012 года, и использует аналогичную технологию мягкой посадки «Небесный кран» (Sky Crane).

Под днищем американского ровера находился малый экспериментальный вертолётик «Изобретательность» (Ingenuity). Первый полёт этого коптера ознаменовал собой рождение внеземной авиации. К 15 декабря выполнено уже 18 полётов общей продолжительностью свыше получаса (около 1970 секунд) и дальностью более 3600 метров! Эффектные кульбиты аппарата открыли совершенно новые возможности в исследовании атмосферных планет, расширив зоны, доступные в одной миссии, повысив качество добываемой информации и в целом увеличив эффективность работы планетных автоматов. Несомненно, эта технология имеет большое будущее.

С 19 апреля по 15 декабря 2021 года вертолёт Ingenuity совершил 18 полетов. Фото JPL (NASA — JPL)

14 мая спускаемый аппарат, отделившийся от орбитального отсека «Тяньвэня-1», впервые в истории китайской космонавтики совершил мягкую посадку на Марс, высадив на поверхность шестиколесный вездеход «Бог огня» («Чжужун»). Интересный факт: первая панорама места посадки была готова ещё 19-21 мая, но публика увидела снимки только 11 июня (видеозапись развёртывания парашюта при спуске вообще появилась лишь 24 июня). Китайцы держали интригу, а наблюдатели привычно думали: «Что-то пошло не так».

Но с марсоходом всё было в порядке: съехав с посадочной платформы 22 мая, он уже к концу августа накатал по поверхности свыше километра. С 13 сентября, когда Марс и Земля выстроились примерно на одной линии, в середине которой располагалось Солнце, электромагнитные помехи от светила практически забили канал связи. «Вопросы к небу» пришлось отложить до лучших времен.

Операции с китайскими аппаратами, находящимися на околомарсианской орбите и на поверхности, были успешно возобновлены 22 октября. А через месяц «Бог огня» передал информацию на Землю через европейский Mars Express, уже 18 (!) лет активно трудящийся на орбите вокруг четвертой от Солнца планеты.

Кое-кто смотрит на китайцев свысока — мол, чего стоят их успехи на фоне достижений американцев?! Но не стоит забывать, что Китай — третья по счету страна, совершившая мягкую посадку на Марс, и вторая, долго и успешно работающая на его поверхности. «Вопросы к небу» вводят Поднебесную в привилегированную группу государств, способных выполнять комплексные — орбитальные, посадочные и подвижные — миссии.

Китай стал второй (после США) страной, успешно реализовавшей программу высадки и работы планетохода на Марсе. Фото CNSA

Из не менее интересных событий можно вспомнить отлёт американской межпланетной станции OSIRIS-Rex (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer) из окрестностей астероида (101955) Бенну, состоявшийся 10 мая 2021 года. Напомним: аппарат, запущенный 8 сентября 2016 года за образцами грунта малого небесного тела, 31 декабря 2018 года прибыл в окрестности Бенну и 20 октября 2020 года успешно «сел» (если это можно назвать посадкой), собрав при этом более 60 грамм реголита. Покрутившись у цели почти полгода, OSIRIS-REx полетел назад. В сентябре 2023 года капсула с аппарата должна вернуть на Землю полученные образцы.

1 октября межпланетная станция BepiColombo, созданная специалистами Европейского (ЕКА) и Японского (JAXA) космических агентств совершила первый пролет Меркурия, пройдя на высоте 199 км от поверхности планеты. При этом работали камеры наблюдения и ряд научных приборов зонда. Европейские ученые считают облет безупречным: они, наконец, смогли с близкого расстояния увидеть цель программы.

Аппарат, запущенный в октябре 2018 года, выполнив ряд гравитационных маневров в сферах притяжения Земли и Венеры, должен в декабре 2025 года выйти на орбиту вокруг Меркурия, сделав это впервые в мире.

BepiColombo в пролетной конфигурации на фоне Венеры. Перелетный модуль (ЕКА) показан со стороны ионных двигателей и с раскрытыми солнечными батареями. Графика ЕКА

14 декабря на пресс-конференции Американского геофизического союза было объявлено о новых результатах солнечного зонда имени Паркера (Parker Solar Probe), запущенного NASA в августе 2018 года. О важности данных говорит тот факт, что они приняты для публикации в Physical Review Letters и Astrophysical Journal.

СМИ всех стран радостно сообщили, что зонд «коснулся Солнца». Конечно, факт слегка преувеличен: выполнив гравитационные маневры в поле тяготения Венеры, аппарат уже с ноября 2018 года периодически сближается с центральным светилом, двигаясь по сложной траектории и постоянно уменьшая расстояние до цели. Последнее приближение состоялось 21 ноября на десятом витке вокруг звезды, но еще в апреле он прошел через внешнюю часть солнечной короны, двигаясь со скоростью 142 километра в секунду на высоте 10,4 миллионов километров от видимой поверхности непосредственно через потоки плазмы. Минимальное сближение ожидается в декабре 2024 года: «Паркер» должен пройти на расстоянии 6,2 миллиона километров от солнечной поверхности.

Ещё две межпланетные миссии — «Люси» (Lucy) и «Дарт» (DART) — только начались. Они направлены к астероидам, запусков к которым вообще проведено очень немного.

«Люси», стартовавшая 16 октября, впервые в мире последовательно посетит сразу восемь малых небесных тел, из которых семь являются «троянцами» и расположены в точках либрации L4 и L5 системы Юпитер — Солнце, где гравитация центрального светила и планеты уравновешены. По мнению ученых, «троянцы» стали результатом самых первых этапов зарождения Солнечной системы и их изучение даст новые данные о ее «детстве и юности».

Графическое изображение зонда Lucy, пролетающего рядом с астероидом. Графика Southwest Research Institute

Если Lucy займется прошлым, то DART (Double Asteroid Redirection Test — тест на изменение направления движения двойного астероида) думает о будущем. Основным назначением этого зонда, стартовавшего 24 ноября, является испытание технологии перемещения малых небесных тел методом «кинетического удара», что вполне актуально при обострении «астероидной опасности».

Специалисты хотят посмотреть, способен ли аппарат массой чуть более полутонны, врезавшись в маленький спутник Диморф астероида (65803) Дидим и передав ему свою кинетическую энергию, изменить его орбиту. По расчётам, скорость последнего изменится на 0,4 миллиметра в секунду, и это ничтожно малое приращение в принципе можно оценить, следя за параметрами орбиты малой планеты с помощью земных телескопов. В случае успеха в будущем технология «кинетических ударов» поможет защищать Землю от опасных астероидов ещё на «дальних подступах».

⇡#Полёты человека

Несомненно, самым значимым событием в пилотируемой космонавтике стал запуск китайской модульной орбитальной станции «Волшебный дворец» («Тяньгун»). По своим масштабам она в разы уступает Международной космической станции (МКС) и сопоставима с советским «Миром», но создана по технологиям XXI века и обладает вполне солидными возможностями. Более того, МКС находится на излёте своей карьеры и вряд ли переживет нынешнее десятилетие. Коли так, к началу 2030-х именно Китай может стать обладателем единственной в мире постоянно обитаемой станции на околоземной орбите (эксперты сомневаются, что «Роскосмос» сможет к тому времени развернуть Российскую орбитальную служебную станцию (РОСС), которая к тому же должна работать в посещаемом режиме, а американской компании Axiom Space для запуска и эксплуатации коммерческой станции-гостиницы нужен неснижаемый спрос со стороны платёжеспособных клиентов, который пока не слишком заметен).

Станция “Тяньгун” (октябрь 2021 года) с основным модулем “Тяньхэ” в центре, автоматическими грузовыми кораблями “Тяньчжоу-2” и “Тяньчжоу-3” слева и справа и пилотируемым кораблем “Шэньчжоу-13” в надире. Компьютерная графика commons.wikimedia.org

Базовый модуль «Гармония неба и земли» («Тяньхэ») китайской станции был запущен 29 апреля. Через месяц к нему причалил автоматический грузовик «Небесный корабль №2» («Тяньчжоу-2»), доставивший расходные материалы и оборудование для первой пилотируемой экспедиции. Она началась 17 июня: на «Волшебном корабле №12» («Шэньчжоу-12») на станцию прилетели Не Хайшэн, Лю Бомин и Тан Хунбо. Первый экипаж проработал на орбите три месяца, выполнив два выхода в открытый космос, и вернулся домой 17 сентября.

Следом к станции прибыл «Тяньчжоу-3», обеспечивший работу второй экспедиции. Она началась 15 октября: «Шэньчжоу-13» доставил Чжай Чжигана, Е Гуанфу и Ван Япин. 7 ноября двое космонавтов совершили выход в открытый космос, и Ван Япин стала первой китаянкой, шагнувшей за борт корабля. Второй экипаж должен проработать на «Тяньхэ» шесть месяцев, а с октября 2022 года станция должна функционировать в постоянно обитаемом режиме.

Для российской пилотируемой космонавтики ключевым событием стал запуск усовершенствованного Многоцелевого лабораторного модуля (МЛМ-У) «Наука». Он имеет долгую и непростую историю. Родившись вместе с базовым модулем МКС, он был дублёром «Зари», некоторое время ездил по выставкам в качестве экспоната, затем на рубеже веков из него хотели сделать логистический склад, потом долго переделывали в то, что получилось в конце концов.

После множества мытарств «Наука» была, наконец, готова, и ее запуск намечался на середину июля 2021 года. График эксплуатации МКС не оставлял сомнений в том, что с этого момента дата запуска может корректироваться лишь в очень узком диапазоне (если при наземных испытаниях модуля выявлялась необходимость в более серьезной сдвижке, циклограмму работы станции пришлось бы существенно перекраивать), и долгожданный старт, наконец, состоялся 21 июля 2021 года.

МЛМ-У «Наука», пристыкованный к МКС. Фото Шейна Кимброу, NASA

Путь от запуска до стыковки с российским сегментом МКС тоже был не из легких. Сначала с модулем потеряли связь, потом несвоевременно раскрылась одна из антенн системы взаимных измерений «Курс-А», сбоили инфракрасные датчики ориентации, датчики топлива показывали нештатные значения. Но специалисты группы управления справились, и через неделю 20-тонный модуль добрался до станции. Стыковка состоялась только 29 июля и была не менее драматичной, чем предыдущая история МЛМ: после причаливания к модулю «Звезда» внезапно включились двигатели ориентации. «Из-за кратковременного сбоя программного обеспечения была ошибочно реализована прямая команда на включение двигателей модуля на увод, что повлекло за собой некоторое видоизменение ориентации [орбитального] комплекса в целом», — сообщил руководитель полёта российского сегмента МКС генеральный конструктор Ракетно-космической корпорации (РКК) «Энергия» Владимир Соловьёв. Ситуацию удалось взять под контроль, ориентация МКС была восстановлена. Вскоре экипаж вошёл в модуль, начав его ввод в эксплуатацию.

Для полноценной работы «Науки» в составе МКС потребовался еще один запуск: 26 ноября к станции был доставлен узловой модуль «Причал». Теперь конфигурация российского сегмента обрела определённую завершённость, что даёт основание предполагать повышенную результативность научной деятельности отечественных космонавтов за оставшееся время жизни МКС. «Наука», оснащенная мощным и достаточно современным оборудованием для выполнения научных экспериментов, должна заметно повысить эффективность работы российского сегмента.

Один из возможных вариантов Российской орбитальной служебной станции РОСС. Графика РКК “Энергия”

Весь уходящий год общественность ожидала прояснения ситуации с РОСС, которая должна прийти на смену российскому сегменту МКС. Концепция обсуждается уже полтора десятка лет, а вопрос создания такой станции актуализировался после того, как руководство российской ракетно-космической отрасли заявило о риске лавинообразного роста отказов на нашем сегменте начиная с 2025 года и, соответственно, о намерении завершить участие в проекте Международной станции. Поскольку работа МКС согласована с партнёрами только до 2024 года, думать о замене надо. Эскизное проектирование служебной станции РКК «Энергия» начала в августе за счёт собственных средств.

Облик РОСС пока не утвержден. Концепция предусматривает периодические посещения станции космонавтами для проведения работ, требующих участия человека. Пока неясно, на какой орбите будет работать станция. На этот счет есть две идеи: проще использовать уже освоенную орбиту, по которой летает сейчас МКС, а выгоднее (с точки зрения всей поверхности Земли, включая приполярные районы с маршрутами Севморпути) солнечно-синхронную. Эксперты ожидают достоверной информации о РОСС в начале 2022 года.

И наконец, о «негосударственных и непрофессиональных» пилотируемых полётах. С очень большой натяжкой в этот раздел можно отнести долгожданные суборбитальные прыжки New Glenn и SpaceShipTwo, наконец-то состоявшиеся летом. Но орбитальные полёты по проектам «Вызов», Inspiration4 и «Союз МС-20» отметить необходимо. Именно они открыли новый класс «миссий свободного назначения». Вызывая у части публики неприятие (кое-кто считает такие полеты едва ли не символом профанации и деградации космонавтики), всё же они дают некий альтернативный взгляд на путешествия в космос, доступные не только подготовленным профессионалам. И кстати, за рубежом «Вызов» получил хорошие отзывы, а фото Юлии Пересильд украсило обложку декабрьского журнала Spaceflight.

Юлия Пересильд, Антон Шкаплеров и Клим Шипенко во время подготовки на тренажере корабля «Союз». Фото ЦПК имени Ю. А. Гагарина

Разочарованием года стали не состоявшийся второй полёт космического корабля Boeing CST-100 и беспилотная миссия корабля Orion с облётом Луны.

Starliner, создававшийся как конкурентный вариант Crew Dragon для доставки астронавтов на МКС, первый раз слетал без пилотов на орбиту в декабре 2019 года, с частичным успехом — из-за ошибки бортового софта корабль не смог состыковаться с МКС, но совершил успешную мягкую посадку на сушу (для американского бескрылого корабля это случилось впервые). Второй беспилотный полёт для повтора фактически провалившихся испытаний несколько раз переносился и должен был состояться 30 июля 2021 года.

Однако в этот день были выявлены неполадки сразу в десяти клапанах двигательной установки корабля. Запуск отменили, по планам он состоится не ранее февраля 2022 года. Starliner не летает, и монополистом американской пилотируемой программы остаётся Crew Dragon. Кроме того, NASA и «Роскосмос» договорились о перекрёстных полётах астронавтов и космонавтов на кораблях «Союз» и Crew Dragon соответственно.

⇡#Средства выведения

Самым ожидаемым событием года для отечественной космонавтики стал, пожалуй, третий по счёту испытательный пуск модульного носителя тяжелого класса «Ангара-А5», выполненный после нескольких задержек с космодрома Плесецк. В этот раз на геостационарную орбиту также предполагалось вывести габаритно-массовый макет полезной нагрузки, но не с помощью «Бриза-М», как было 23 декабря 2014 года и 14 декабря 2020 года, а новым кислородно-керосиновым разгонным блоком «Персей», сделанным на базе ДМ-03, уже летавшего на «Протоне-М».

Основным заказчиком всего семейства модульных ракет является Министерство обороны РФ, поэтому информация о подготовке и проведении пуска были крайне скудной. «Через 12 минут после старта орбитальный блок в составе разгонного блока «Персей» и неотделяемого габаритно-массового макета полезной нагрузки отделился от третьей ступени ракеты-носителя «Ангара-А5», — цитирует ИНТЕРФАКС представителей военного ведомства.

На космодроме Восточный ударными темпами ведется строительство объектов второй очереди для пусков ракет этого семейства. Впервые «Ангара» должна полететь с Дальнего Востока в 2023 году. С помощью легкой «Ангары-1.2» и тяжелой «Ангары А-5» предполагается выводить полезные нагрузки, ранее запускавшиеся носителями «Циклон» и «Протон-М». На эту ракету ориентирована программа перспективного пилотируемого корабля «Орел».

Ракета-носитель «Ангара А-5» перед третьим испытательным пуском с космодрома Плесецк. Фото из твиттера руководителя Роскосмоса Дмитрия Рогозина

Первый экземпляр сверхтяжёлой ракеты «Космическая пусковая система» SLS (Space Launch System) для новой американской государственной программы освоения дальнего (неоколоземного) космоса Artemis почти готов, но график работ трещит по швам (первоначально первый пуск планировался на 2016 год и за пять лет переносился восемь раз).

Главными событиями года в этом направлении стали огневые испытания двигательной установки первой ступени SLS, прошедшие 16 марта 2021 года в Космическом центре имени Стенниса. От их исхода зависел срок запуска миссии «Артемида-1», в ходе которой новый корабль «Орион» отправится на орбиту Луны. Старт возможен не ранее февраля 2022 года. Из-за задержек NASA фактически признало невозможность высадки американцев на Луну в 2024 году, как того требовала Администрация президента Трампа. В лучшем случае это произойдёт в 2025 году.

Первые огневые стендовые испытания нижней ступени (центрального блока) ракеты-носителя SLS с четырьмя двигателями RS-25 в Космическом центре имени Стенниса (NASA) были прерваны раньше времени из-за сбоя наземной аппаратуры. Фото NASA

Госкорпорация по космической деятельности «Роскосмос» объявила, что стендовые испытания ступеней ракеты среднего класса «Союз-5» («Иртыш»), способной выводить до 17 т полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту с космодрома Байконур и создаваемой с применением некоторых технологий и элементов наземной инфраструктуры носителя «Зенит», начнутся в 2022 году. Разработчик новой ракеты — самарский Ракетно-космический центр (РКЦ) «Прогресс» — уже изготовил предсерийные баковые отсеки носителя. Летные испытания «Союза-5» должны начаться в 2023 году.

РКЦ «Прогресс» также сообщил о готовности эскизного проекта частично многоразового носителя среднего класса «Амур-СПГ», предназначенного (в том числе) для расширения того сектора рынка запусков, который отстояла Россия в борьбе с конкурентами. Предполагается, что ракета будет концептуально близка с Falcon-9. По словам генерального директора «Роскосмоса» Дмитрия Рогозина, стартовый комплекс для «Амура-СПГ» на космодроме Восточный «начнут строить после завершения создания стола для ракеты «Ангара» с тем, чтобы выполнить первый пуск в 2026 году.

Один из возможных вариантов многоразовой ракеты-носителя «Амур-СПГ». Графика Роскосмоса

Из «зарубежных новостей» можно выделить связанные с «частным космосом» — сектором, который принято называть New Space (или Space 2.0).

Со второй попытки «взял высоту» лёгкий носитель воздушного старта LauncherOne, над которым с 2009 года работает Virgin Orbit — дочерняя частная компания Virgin Galactic Ричарда Брэнсона. Первый — демонстрационный — пуск, выполненный 25 мая 2020 года, был неудачным: ракета отделилась от самолёта-носителя, но двигатель первой ступени выключился сразу после зажигания. 17 января 2021 года успех пришел (второй лётный экземпляр LauncherOne доставил на орбиту десять малых спутников по заказу NASA) и был повторен 30 июня 2021 года (с помощью третьего экземпляра запущены семь военных полезных нагрузок).

Ещё один прорыв в космос с четвёртой попытки выполнила американская компания Astra Space, которая с 2005 года работает в области аэрокосмических технологий. В 2014 году Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) привлекла её к «бумажному» проекту малой орбитальной ракеты-носителя воздушного старта SALVO (Small Air Launch Vehicle to Orbit), а с осени 2016 года компания начала собственные работы над сверхлегкими средствами выведения, получившими скромное имя Rocket.

Два суборбитальных пуска, выполненных в 2018 году, завершились неудачей. Став финалистом конкурса DARPA «Пусковой вызов» (Launch Challenge), в марте 2020 года компания попыталась запустить Rocket 3.0, но не успела к сроку. Пуск ракеты вообще не состоялся, и конкурс остался без победителя. 12 сентября 2020 года Rocket 3.1 ушла с пускового стола, но потерпела аварию. Через три месяца стартовала Rocket 3.2, но двигатель второй ступени отключился раньше времени, и орбита не была достигнута.

Скриншот момента пуска ракеты-носителя Rocket 3.3 компании Astra. Фото с сайта nasaspaceflight

Astra Space не сдавалась, и 28 августа 2021 года выполнила шестой старт. Это было шоу! Сразу после отрыва от земли отказал один из пяти двигателей первой ступени. Ракета не упала и висела на тяге четырех оставшихся, уйдя при этом на 80 (!) метров в сторону от стартовой площадки. С трудом преодолевая гравитацию, носитель перешёл в набор высоты, но оставшейся энергетики и управляемости не хватило, и вскоре Rocket 3.3 сбилась с курса и была подорвана.

20 ноября седьмой пуск наконец завершился успехом: на орбиту вышла полезная нагрузка Пентагона. Следующий старт запланирован на январь 2022 года.

Близка к успеху оказалась и частная американская фирма Firefly Aerospace. 3 сентября 2021 году она попыталась запустить лёгкий носитель Alpha c авиабазы Ванденберг. Увы, проработав всего около 150 секунд, ракета потеряла управление и была ликвидирована. Следующий старт должен состояться в январе 2022 года.

Учредитель стартапа Firefly Том Маркусик успел поработать и в SpaceX, и в Virgin Galactic, и в Blue Origin. Он сделал ставку на носитель, способный выводить на низкую орбиту спутник в четыре центнера, используя как перспективные революционные, так и проверенные технические и технологические исследования. Хорошие идеи не помешали компании оказаться на грани банкротства в 2017 году. Её спас американский бизнесмен украинского происхождения Макс Поляков, выкупивший активы фирмы.

Чуть-чуть не дотянула до орбиты и полностью «национальная» южнокорейская ракета-носитель KSLV-2 Nuri, работы над которой шли более десятилетия. 21 октября состоялся первый старт изделия в полной комплектации. Всё шло хорошо, однако двигатель третьей ступени отключился на 46 секунд раньше срока. Ракета и габаритно-весовой макет спутника были утрачены. «Это был успех на 90%», — сказал один из корейских экспертов.

Вывоз на старт южнокорейской ракеты-носителя KSLV-2 Nuri. Фото KARI

А теперь о некоторых событиях, не имеющих пока материального воплощения, но от этого не менее интересных и носящих, на взгляд автора, признаки определённых тенденций.

1 марта Питер Бек, основатель и руководитель RocketLab, запускающей сверхлегкие ракеты Electron, устроил видеопрезентацию своего перспективного носителя Neutron. Чтобы понять пикантность перфоманса, надо вспомнить, что некоторое время назад Бек обещал съесть шляпу, если займётся «большими» ракетами. И ему пришлось выполнять свое обещание: поскольку Neutron — полноценный «середнячок» с минимальной полезной нагрузкой в 8 тонн, на глазах у публики бизнесмен-инженер измельчил в миксере свою бейсболку и съел её изрядный кусок! Заметим, что это не первый «финт» в исполнении Бека: три года назад он заявлял, что Electron будет одноразовым, поскольку для сверхлёгких ракет многоразовость экономически нецелесообразна. Но вскоре занялся этим вопросом: 18 ноября первая ступень «Электрона», выполнив основную задачу по запуску двух американских оптико-электронных спутников, приводнилась на парашюте в океан и была успешно подобрана поисковым судном. Конечная цель — вертолетный подхват снижающейся ступени в воздухе.

Основное назначение носителя Neutron — развёртывание орбитальных «мега-созвездий» низкоорбитальных спутников. Ракета, первый старт которой должен состояться в 2024 году, будет иметь многоразовую первую ступень с посадочными опорами как у Falcon 9.

Сравнение ракет-носителей Electron и Neutron. Графика Rocketlab

Пиарщик не хуже Маска, Бек смог заинтриговать публику, которая на форумах принялась спекулировать на тему типа и количества двигателей, а также материала (кто-то предполагал использование нержавейки в подражание SpaceX). Интрига держалась до 2 декабря. В этот день был показал более актуальный — и футуристичный — дизайн: это многоразовая ракета, способная вывести от 8 до 15 тонн на низкую околоземную орбиту.

Что ещё? Если зайти на сайт Astra Space в раздел Launch services, то там не удастся найти никаких данных по текущим ракетам. Зато есть предложение по выведению на низкие и солнечно-синхронные орбиты полезных нагрузок от 335 до 630 кг. Это вовсе не Rocket 3.3 с её полутора центнерами, а какое-то неизвестное пока средство с гораздо более продвинутыми характеристиками.

В 2021 году и Firefly Aerospace порадовала новым проектом со старым именем Beta. Ещё недавно это был носитель на три тонны, а теперь — средняя ракета с восемью тоннами полезной нагрузки. Компания не скрывает, что выбрала такую размерность, чтобы конкурировать с российским «Союзом-2» и американским «Антаресом».

Новый проект тяжёлой полностью многоразовой ракеты Terran-R анонсировал пока не очень известный стартап Relativity Space, прославившийся в узких кругах использованием технологии роботизированной 3D-печати двигателей и корпусов самих ракет. Terran-R внешне сильно напоминает систему StarShip/Superhevy Маска, только поменьше — «всего-то» 20 т на низкую орбиту!

Сравнение ракет-носителей Terran-1 и Terran-R. Графика Relativity Space

Всё это движение в сторону роста размерности средств выведения похоже на тенденцию. Почему же стартапы, ещё недавно делавшие ставку на маленькие ракеты, начали работу над большими? Всех причин мы пока не знаем, но одну можно назвать смело: экономика. SpaceX, запуская три десятка ракет в год со средним ценником в 60 млн $ за пуск, зарабатывает около 1,7 млрд $, имея, видимо, немалую прибыль. Чтобы заработать столько же, Питер Бек должен запустить 240 ракет. Это нереально — в мире нет такого спроса. Выполняя десяток пусков, RocketLab положит в карман максимум 75 млн $ за год. Это не те деньги, которые позволят бизнесу стабильно развиваться на конкурентном рынке.

Увлечение фирм—участников сегмента New Space (Space 2.0) сверхмалыми носителями зиждилось на двух китах: ограниченных финансовых и материальных ресурсах и на вере в концепцию «такси», которая должна прийти на смену (или дополнить) концепции «автобуса» при запуске малых космических аппаратов. И быстрорастущий рынок спутников-малышей давал к тому основания. Однако, по мнению автора, всю идеологию порушил Маск, создав часто летающий частично многоразовый Falcon 9. Стартуя два-три раза в месяц, эта ракета выводит нагрузки на любые виды орбит, и в течение года при разумном сроке ожидания оператор любого (даже малого) спутника может запустить его на желаемую орбиту даже в «автобусе» с попутчиками. Услуга Rideshare у SpaceX стоит недорого — всего-то 5 000 $/кг. Это в несколько раз дешевле удельной стоимости услуги любого сверхмалого средства выведения.

Услуга совместного запуска (Ridershare) микро- и наноспутников будет обходиться значительно дешевле индивидуального выведения с помощью сверхмалого носителя. Графика Exolaunch GmbH

Иными словами, на малых ракетах много не заработаешь. В то же время тот же Маск открыл огромный сегмент низкоорбитальных телекоммуникационных систем, которые в перспективе будут насчитывать десятки, а то и сотни тысяч спутников. И развертывать эти группировки, и восполнять их будет выгоднее, вероятно, с помощью многоразовых средних и тяжёлых носителей. Именно поэтому в обсуждаемый сегмент и устремились те западные ракетчики, которые успели накопить капитал и наработать компетенции, «тренируясь» на небольших ракетах.

⇡#Сотрясатель вселенной

Компания SpaceX, и в особенности её лидер Илон Маск, давно стала основным поставщиком новостей, причем благодаря не только реальным достижениям, но и грамотно поставленному пиару. Последний часто играет злую шутку: от миллиардера-ракетчика ждут всё новых свершений, и как можно чаще. Увы, ожидания сбываются не всегда…

Маскофилы говорили о первом орбитальном полёте сверхтяжелой системы Starship/Superheavy. Лётные испытания прототипов кораблей Starship, казалось, давали надежду на скорый успех, несмотря на три подряд взрыва демонстраторов SN9, 10 и 11, совершивших полёты 2 февраля, 3 и 30 марта соответственно. Причём SN10 вернулся на посадочную площадку, но из-за жёсткого приземления взорвался. Зато SN15 5 мая впервые выполнил полностью успешный «подскок» на высоту 10 км и мягкую посадку.

После наземных тестов испытательного бака BN2.1 и первого прототипа сверхтяжёлого бустера Super Heavy B3 был собран прототип Super Heavy B4. 6 августа его интегрировали со ступенью Starship SN20. Впервые вся система в сборе — самая крупная из когда-либо построенных ракет, гигант высотой 121 м, в основании первой ступени которой установлены 29 (!) кислородно-метановых двигателей Raptor, — была представлена миру. Впрочем, после примерки ее разобрали, но чувство выхода на финишную прямую осталось. Тем более что 12 ноября успешно прошёл кратковременный прожиг всех своих шести двигателей Raptor второй ступени SN20.

Нижняя часть первой ступени сверхтяжелой системы Super Heavy — Starship с двигателями Raptor. Фото из твиттера Илона Маска

Однако старт не состоялся. Федеральное авиационное агентство FAA долго согласовывало разрешения на испытания, но уже в ноябре стало ясно, что в 2021 году пуска не будет. Маск спрогнозировал его на январь 2022 года, но сейчас даже в этом сроке есть сомнения, усугубившиеся последними новостями.

22 ноября SpaceX покинули вице-президенты по силовым установкам Уилл Хелтсли и по полетам и запускам Ли Розен. Неделю спустя, 29 ноября, в интернете было опубликовано электронное письмо Маска, адресованное сотрудникам, занимающимся двигателями: «К сожалению, кризис производства Raptor намного глубже, чем казалось несколько недель назад. Когда мы разобрались с проблемами, возникшими после ухода предыдущего руководства, они, к сожалению, оказались гораздо более серьезными, чем сообщалось. Приуменьшать их невозможно. В эти выходные я собирался взять отпуск, впервые за долгое время, но вместо этого буду на производстве Raptor всю ночь и весь уик-энд».

Более того, он намекнул: если он «не сможет получить достаточно надежных Raptors, сделанных [к концу 2022 года]… [SpaceX] столкнется с реальным риском банкротства».

Оценив ситуацию как «катастрофическую», Маск пояснил, почему он считает такое возможным. По его оценкам, спутниковая интернет-группировка Starlink первого поколения (V1) «сама по себе финансово слаба» и нуждается в замене спутниками более продвинутой группировки Starlink V2. «У ракет Falcon нет ни объема [под головным обтекателем], ни массы» для запуска более тяжёлых спутников. Для эффективного развёртывания новой группировки необходим Starship. «…Все сводится к тому, что мы сталкиваемся с реальным риском банкротства, если в следующем году мы не сможем достичь частоты пусков Starship хотя бы раз в две недели».

В своем письме к сотрудникам SpaceX Илон Маск оценил ситуацию с производством двигателей Raptor как “катастрофическую”. Фото из твиттера Илона Маска

Очевидно, что словом «банкротство» Маск брал своих сотрудников на испуг — вряд ли богатейший человек планеты допустит это. Тем не менее очевидно, что с производством двигателей в самом деле есть проблемы. Пока не ясно, с чем они конкретно связаны: с недостаточным темпом выпуска, недостаточной надёжностью или и тем и другим одновременно. Возможно, что речь идёт и о стоимости. Маск поставил цель снизить стоимость изготовления двигателя с нынешних 2-3 до 0,5 млн $. Пока очевидно, что отработка семейства Raptor, начатая в 2016 году, идёт тяжело. В серии были Raptor 1 и 2, а сейчас, возможно, будет третья версия, однако желаемые параметры (тяга, удельный импульс, возможно – ресурс и надежность) ещё не достигнуты. Как быстро будут решены проблемы, сказать нельзя. Возможно, что-то прояснится в 2022 году.

Из более «весёлого» можно назвать контракт NASA суммой 2,9 млрд $, полученный SpaceX 16 апреля на создание лунной пилотируемой посадочной системы Starship HLS (Human Landing System). Выбирая из трех предложений — кроме SpaceX в тендере участвовали Blue Origin и Dynetics — космическое ведомство сочло лучшим (по совокупности возможностей и стоимости) масковский Starship, оптимизированный для доставки астронавтов с окололунной орбиты на поверхность Луны и обратно.

Конкуренты не сдались и подали жалобу в контрольный орган Конгресса, и исполнение контракта было приостановлено. В конце июля жалобу отклонили, но Джеффа Безоса это не остановило, и в начале августа Blue Origin подала в суд на NASA. Успеха это действо не возымело — 4 ноября суд отклонил и этот иск…

⇡#Итоги

Из огромного количества космических событий пришлось отобрать лишь несколько, но и они дают достаточно пеструю картину минувшего года, показывая, что мировая космонавтика пытается выйти на новые рубежи.

Летные испытания комплекса «Ангара» будут продолжены. Фото из твиттера руководителя Роскосмоса Дмитрий Рогозина

⇡#Что почитать дополнительно

• «Тяньвэнь-1» (TW-1), «Чжужун» – CZ-5 – WSLC, LC101 – 23.07.2020. Форум «Новости космонавтики»
• Кризис «Рапторов»
• Илон Маск сказал, что SpaceX скоро может обанкротиться — вот почему это маловероятно
• Маск считает, что кризис производства ракетных двигателей грозит банкротством SpaceX
• Первый орбитальный полёт Starship ожидается в январе-феврале 2022 года
• Сайт компании Astra
• Сайт компании FireFly
• Сайт компании RocketLab
• Сайт компании relativity Space

Источник