Главная ракета — конкурент Starship отправилась в первый полет: чем закончатся «мягкие похороны» на Луне?

В 10.18  8 января 2024 года в небо взлетела ракета Vulcan — как считают многие, главный конкурент ракет SpaceX в обозримом будущем. Уверенность в ее успехе была так высока, что вместо обычных макетов на ней запустили ценную миссию частной космической компании Astrobotics. Речь об аппарате для посадки и исследований на поверхности Луны — типа разбившейся в прошлом году российской «Луны-25». США не высаживали на Селену ничего, дольше чем даже наша страна, то есть речь идет о довольно значимом запуске.  Насколько успешной станет новая ракета и каких результатов ждать от ее первой миссии?

Современный космос все больше и больше монополизируется. Скажем, в 2023 году из 221 космического пуска человечества 96 пришлось всего на одну компанию: SpaceX (более 43 процентов). То есть она одна дала в полтора раза больше пусков, чем такая страна, как Китай (где есть и свои частные космические компании), и в пять раз больше пусков, чем такая страна, как Россия. 

При этом надо понимать: все эти результаты были достигнуты компанией Илона Маска на сравнительно старой ракете Falcon 9, имеющей только частичную многоразовость. Учитывая, что полностью многоразовый и поэтому более дешевый Starship, в прошлом году достигший космоса, в ближайшее время перейдет к регулярным полетам, будущее космической отрасли выглядит вполне понятно. Рассуждая реалистично, в ближайшие годы SpaceX будет запускать больше ракет, чем все остальное человечество, вместе взятое. И такое положение дел сохранится во всем обозримом будущем.

Есть те, кто с этим смирился и не планирует ни за что бороться, например «Роскосмос». Но есть и игроки, которые, как минимум внешне, все еще борются против монополизации. Крупнейший из них — United Launch Alliance, альянс пусковых космических подразделений Boeing и Lockheed Martin. Когда-то заклятые конкуренты, сейчас они делают все возможное, чтобы создать носитель, который мог бы конкурировать со SpaceX. Их предшествующие ракеты Atlas V и Delta IV Heavy для этого очевидно не годились, ибо выводили грузы в космос дороже даже ракет «Роскосмоса», не то что Falcon 9.

Поэтому два американских технологических гиганта уже почти десяток лет разрабатывали новую ракету —  Vulcan. Высотой 61,6 метра, диаметром более 5,4 метра, она весит 546,7 тонны. Первая ступень ракеты использует кислород-метановые двигатели BE-4, вторая — кислород-водородные RL-10 двигатели-ветераны, впервые достигшие космоса в 1963 году, более 60 лет назад. Вокруг первой ступени можно располагать до шести твердотопливных ускорителей, с которыми ракета способна вывести на орбиту до 27 тонн груза — заметно больше, чем  Falcon 9 (17,6 тонны в стандартной многоразовой версии).

Марк Пелье, вице-президент United Launch Alliance называет Vulcan «воплощением будущего компании». Он уверенно заявил: «Система, которую мы разработали и собираемся запустить, на самом деле дает нам очень яркое и процветающее будущее на многие-многие годы вперед». 

У Vulcan есть собственная мобильная транспортная платформа / © Wikimedia Commons

С «воплощением» он не преувеличивает: если до SpaceX его компания получала за свои пуски суммы существенно выше рыночных (плюс субсидию миллиард долларов), то после того как Илон Маск через суд заставил американских военных активнее покупать свои, более дешевые пуски, положение United Launch Alliance стало довольно шатким. Конечно, военные все равно поддержат «своего человечка» в мире бизнеса, благо многие высокопоставленные люди из Минобороны США уходят после отставки на необременительную, но весьма высокооплачиваемую синекуру в Boeing или Lockheed Martin. Но из-за иска Маска слишком много таких пусков «нужных человечков» United Launch Alliance себе позволить не мог. Чтобы изменить ситуацию, нужна была новая, более дешевая ракета. Теперь она, как полагает Пелье, у компании есть.

Но так ли все замечательно на самом деле?

«Мягкие похороны»

В этом смысле довольно символично смотрится миссия, которая взлетела на борту первого старта Vulcan. Она называется Peregrine Mission One и представляет собой символическое возвращение США на Луну. Для United Launch Alliance это очень важный момент: если все пройдет гладко, она сможет показать свою причастность к весьма важному делу.

С научной точки зрения место посадки лунного аппарата Peregrine — кратер Груйтуйзен, близ купола Груйтуйзен — весьма интересно. Как отмечает NASA, в этом месте есть купол — структура вулканического происхождения, состоящая из кремнеземной магмы, когда-то излившейся из недр Луны и застывшей в форме «купола», диаметром 20 километров и высотой до полутора километров. 

Купол Груйтуйзен Гамма (слева) и Груйтуйзен Дельта (справа). Оба они находятся в относительно низких широтах и поэтому не укладываются в модный тренд на исследование полюсов Луны. Зато около них проще садиться посадочному аппарату / © Wikimedia Commons

Загадка этого «купола» в том, что на Земле кремнеземные магмы образуются только в местах контакта больших масс воды со стыками движущихся тектонических плит. Как уже не раз писал Naked Science, NASA исходит из устаревшей моноимпактной гипотезы образования Луны, в рамках которой наличие там больших объемов воды исключено. Особенно в глубине спутника, откуда поднималась магма, сформировавшая купол Груйтуйзен. Поэтому для агентства это образование выглядит загадочно. На борту Peregrine находятся приборы (включая нейтронный спектрометр), позволяющие получить довольно точные данные о составе пород в этом районе.

Юджин Шумейкер, сооткрыватель кометы Шумейкеров — Леви, первый человек, похороненный на Луне / © Wikimedia Commons

Кроме научной нагрузки, на борту аппарата есть и коммерческая — от компаний Elysium Space и Celestis. Они промышляют «похоронами в космосе». Пепел сожженных на Земле людей в этой миссии предполагается доставить на Луну. До сих пор там похоронили только одного человека — Юджина Шумейкера, ученого, сделавшего немало для изучения геологии других небесных тел. Было это в 1998 году, и захоронение было «жестким»: аппарат NASA с пеплом ученого преднамеренно ударили о поверхность Селены. Теперь речь идет о «мягких похоронах», причем не ученого-планетолога, а просто тех, кто за это заплатил.

Эта коммерческая активность немало расстроила навахо, один из крупных индейских народов современных США. Они даже направили в NASA письмо, в котором просили отменить миссию. В традиционных верованиях навахо Луна священна, а захоронение на священной земле во многих культурах рассматривается как нечто недопустимое. В 1998 году они уже протестовали против похорон Шумейкера на этом небесном теле, и тогда NASA обещало консультироваться с ними при новых похоронах, но обещание, как мы видим, не сдержало.

Отвлечемся от коммерции и верований: Peregrine действительно может собрать интересную информацию, поскольку в местных магматических породах аппарат, скорее всего, найдет следы воды. В конечном счете из таких наблюдений и сложится картина, несовместимая с мегаимпактной теорией образования Луны (гипотеза Тейи), зато вполне совместимая с теорией мультиимпактной.

Глава племени навахо Буу Нигрен (Buu Nygren,), отправивший NASA письмо с требованием остановить миссию к Луне из-за ее похоронного аспекта / © Wikimedia Commons

Но вот в символическом смысле эта миссия может указывать на судьбу своей ракеты-носителя. Очень вероятно, что новинку ждет не то процветающее будущее, о котором говорил вице-президент United Launch Alliance, а, скорее, мягкие похороны. О чем именно речь?

Хороша ли карета, построенная в эпоху автомобилей

По архитектуре ракета Vulcan настолько традиционна, что легко могла быть создана в 1960-е, а в не в 2020-е годы. У нее всего по паре двигателей в каждой из ступеней, то есть их в принципе нельзя посадить на хвост. Для этого годятся только ступени со множеством двигателей: точное дозирование импульса посадки при малом числе двигателей затруднено, потому что их очень непросто заставить работать на малой мощности. А на большой мощности ступень обратно не посадить: топлива в ней очень мало, она как пустая банка из-под газировки, просто слишком легкая.

Собственно, из технически нового в ней в основном кислород-метановые двигатели BE-4. Созданные Blue Origin, они используют топливо, которое до этого «летало в космос» только на борту Starship и одной китайской немногоразовой ракеты. Эти двигатели United Launch Alliance в будущем даже планирует «спасать». Только не посадкой ступеней, а ловлей их вертолетом: после отработки первой ступени ракетные двигатели будут отстреливаться от нее и спускаться на надувном «щите»-парашюте. Технология эта пока есть только на бумаге и выглядит сомнительной в реализации. Поэтому компания поступает мудро, когда не планирует внедрять ее в ближайшие годы.

Тем не менее United Launch Alliance обещает внедрить ее в отдаленном светлом будущем, что, по оценке его специалистов, снизит затраты на первую ступень втрое в сравнении варианта с ее одноразовостью.

Из этого следует, что миссии Vulcan будут лишь ненамного дороже, чем у Falcon 9. Американский суд может запрещать местным военным платить ULA в несколько раз дороже, чем SpaceX, но он не сможет помешать платить United Launch Alliance, скажем, в полтора раза больше, чем компании Илона Маска. Учитывая описанные выше взаимовыгодные связи американских военных и производителей Vulcan, очевидно, что какие-то заработки у этой ракеты должны быть.

Или нет?

Дело в том, что Vulcan начали разрабатывать в эпоху, когда Falcon 9 только-только начала сажать свои первые ступени на хвост. Разработка шла с большим скрипом, и те менеджеры, что стояли у ее начала, уже ушли со своих мест. Более того: владельцы  United Launch Alliance оказались не глупее своих наемных менеджеров, и тоже хотят уйти, бросив только что созданную ракету. Они уже выставили компанию на продажу и, по слухам, рассчитывают объявить о том, кто ее у них купил после удачного пуска Vulcan. Среди возможных покупателей — Джефф Безос, владелец Amazon и Blue Origin.

Джефф Безос (Blue Origin и Amazon) справа и Тори Бруно, тогдашний глава United Launch Alliance, слева, 17 сентября 2014 года. Они показывают уменьшенную модель двигателя BE-4 на пресс-конференции в Вашингтоне. Ныне у Безоса есть реальная возможность купить компанию, которой он когда-то планировал продавать двигатели. Неясно только одно: а оно ему действительно надо? / © Win McNamee, Getty Images

И если подумать, поведение менеджеров и владельцев, бегущих с корабля United Launch Alliance, более чем понятно. Все дело в цифрах: Falcon 9 летает не дешевле чем за полсотни миллионов долларов. Vulcan использует немногоразовые ступени и ускорители, то есть явно будет не дешевле 70-80 миллионов долларов за пуск в самом оптимистичном случае.

Starship, идущий на смену Falcon 9, даже при постройке будет стоить порядка 200 миллионов долларов. С учетом множественных миссий для каждой из его ракет его регулярные пуски уже в 2020-х вряд ли будут дороже 10 миллионов долларов за штуку. Итоговая цель Маска — «полет по цене топлива», то есть такая многоразовость, при которой основная часть цены будет приходиться на топливо. В этом случае реалистичная цена пуска — пара миллионов долларов. И это при полезной нагрузке не 27 тонн, как у Vulcan, а минимум 100 тонн (и 150 тонн на втором этапе).

Peregrine, установленный на головной части ракеты Vulcan. На борту посадочного модуля есть даже микролуноходы. Другое дело, что это скорее технические демонстраторы, чьи возможности довольно ограничены / © Wikimedia Commons

Иными словами, в 2020-х SpaceX начнет выводить грузы в космос по 100 долларов за килограмм, а в перспективе может довести эту сумму до 20 долларов за килограмм. На Vulcan же эта цифра никогда не сможет упасть ниже 3000 долларов. Пентагон не в силах купить американский суд, а значит, рано или поздно тот отберет у местных военных возможности покупать сколько-нибудь значительное число пусков компании.

То есть цель Vulcan не в том, чтобы привести United Launch Alliance к «яркому и процветающему будущему». Она в том, чтобы обеспечить этому проекту мягкие похороны: продать Альянс до того, как начнутся регулярные полеты Starship, — единственная возможность получить за него хоть какие-то деньги. Boeing и Lockheed Martin хотят продать неубитого медведя в лице своего совместного предприятия потому, что знают: жить ему осталось не особенно долго.