Дешёвый космос Элона Маска: SpaceX приступила к коммерческой эксплуатации вертикальной посадки

Космические трассы редко покрываются одним большим рывком. Финальному полёту, о котором знают все, предшествуют множество мелких шажков, про которые не пишут и не снимают фильмов. Прежде чем полетел Гагарин, было сделано семь пробных стартов. Прежде чем Нил Армстронг ступил на Луну, взлетели десять ракет. Помнят об этих подготовительных этапах разве что фанаты космоса, но без подготовки не было бы и финального успеха. И как раз сейчас такие маленькие шаги по направлению к очередной великой космической вершине делает компания SpaceX. В минувшие выходные она провела успешные испытания технологии вертикального взлёта-посадки (VTVL) на рейсовой ракете-носителе Falcon 9.

SpaceX Элона Маска попала в заголовки два года назад, когда стала первым игроком в истории частной космонавтики (в смысле — без доминирующего участия государства), сумевшим вывести свой корабль на околоземную орбиту и произвести стыковку с другим аппаратом (см. «Первые на орбите»). Тогда всё было просто: у неё была двухступенчатая Falcon 9, способная выводить на низкую околоземную орбиту 10 тонн груза, и капсула-контейнер Dragon, в которую этот груз собственно паковали. Dragon умеет возвращаться на Землю с помощью парашютов. Обе ступени же ракеты-носителя теряются безвозвратно: первую топят в океане, вторая сгорает в атмосфере. 

Даже в таком виде построенный SpaceX ракетный комплекс обеспечивает услугу орбитального извоза по цене в несколько раз дешевле конкурентов. Но Маск планирует большее: он планирует снизить цену на два порядка. Каким образом? Как раз через оснащение своих ракет функцией VTVL.

17 апреля 2014 года. Совершает первый «подскок» Falcon 9R Dev 1 — новая модификация «Кузнечика». Кстати, Маск уподобляет освоение Марса завоеванию Америки: колонизация не удалась бы, если б корабли, возившие поселенцев, были одноразовыми!

Параллельно с Falcon, SpaceX трудилась над проектом Grasshopper (букв. кузнечик). Это не ракета в полном смысле слова, а скорее набор ракетных технологий для отработки вертикального взлёта и приземления, упакованных в подходящий корпус. Вы, конечно, видели, как 32-метровый Grasshopper делает пробные «подскоки»: он несколько раз аккуратно поднимался на почти километровую высоту, перемещался в горизонтальной плоскости, и так же аккуратно садился. «Кузнечик» своё дело сделал и отправлен в отставку. Теперь его место заняла Falcon 9R Dev 1 («R» означает reusable, т.е. многоразовая) — в полтора раза более длинная и предназначающаяся для пробных «подскоков» уже до суборбиты (90 км). Свой первый полёт Falcon 9R Dev 1 совершила 17 апреля, поднявшись до 250 метров.

Одновременно SpaceX имплантировала некоторые наработки Grasshopper и в выполняющую коммерческие рейсы Falcon 9: это прежде всего «лапы», выдвигаемые перед посадкой, плюс система навигации и доработанная система управления двигателями первой ступени. Именно такая модифицированная Falcon 9 и совершила свой первый полёт в субботу 19 апреля: капсула Dragon была благополучно отправлена к МКС (и уже пристыкована), вторая ступень сгорела в атмосфере, зато первая ступень ракеты-носителя, отброшенная на высоте 80 км и скорости в 10 звуковых, снова включила часть двигателей, совершила необходимые манёвры для коррекции траектории и, выдвинув лапы и ещё раз полыхнув дюзами перед самой посадкой, мягко плюхнулась в заданном районе Атлантического океана. 

19 апреля 2014 года. Коммерческий старт Falcon 9 с возвращаемой первой ступенью.

Пока ещё это не было полноценной вертикальной посадкой — только эксперимент, призванный показать, что технологии «Кузнечика» готовы к работе и на коммерческих рейсах. Так что хоть сама ступень утонула, ценность эксперимента в том, что удалось провести большинство необходимых операций: погасить вертикальную скорость, свести к нулю вращение вокруг вертикальной оси, выдвинуть лапы.

Почему было не попробовать сразу посадить на землю? Дело в том, что ещё не отшлифован алгоритм коррекции посадочной траектории, вот в SpaceX и решили не рисковать. Но, по словам Маска, если всё пойдёт по плану, уже в текущем году первая ступень коммерческих Falcon 9 будет возвращаться в точку старта, а в следующем начнутся плановые рейсы с возвращаемой первой ступенью. Вероятно, в 2015-м же удастся отработать и возврат второй ступени, после чего Falcon 9 станет полностью многоразовой.

Первая ступень будет возвращаться на стартовый стол уже через несколько минут после запуска. Вторая ступень (формирующая орбиту Dragon и отбрасываемая после этого) вернётся туда же примерно сутки спустя. И всего через несколько часов, потратив время только на заливку топлива, собранная из вернувшихся ступеней Falcon 9 будет готова к новому старту.

Это NASA Morpheus Lander — прототип аппарата для вертикального взлёта и посадки с чужих планет. 

Никто больше (кроме, пожалуй, NASA, но там дело на ранней экспериментальной стадии) не занимается VTVL всерьёз и тем более не продвинулся так далеко. Но тем удивительней, что стоит за этим чистый денежный интерес. Элон Маск мечтает не столько о космосе, сколько о беспрецедентно дешёвом космосе. Сегодня один пуск Falcon 9 — считая и бесполезно сгорающее железо — обходится, грубо, в $50 млн. Завтра он же может потребовать лишь нескольких сотен тысяч долларов, на керосин и сжиженный кислород. Ну, а сделав повторный пуск простым и скорым, уподобив космическую ракету самолёту или автомобилю, Маск надеется не только обжить околоземное пространство, но и открыть новые направления в дальнем космосе.

Ведь дешевизна важна для околоземной космонавтики, но она критически важна, например, для колонизации Марса — ещё одной мечты Элона. Проектируемый SpaceX сверхтяжёлый Mars Colonial Transporter обязательно будет содержать элементы VTVL, что позволит свести цену билета до уровня сотен тысяч долларов. Поскольку до сих пор тактика мелких шажков для SpaceX работала без сбоев, можно надеяться, что возможность слетать на Красную планету предоставится уже нам!