Сейчас, когда ажиотаж вокруг SpaceX Starship немного утих и продолжается подготовка к следующему тестовому пуску, все чаще начинают возникать не столько технические вопросы (модернизация стартового комплекса, доработки ракеты-носителя), сколько связанные с глобальными перспективами этого проекта. Главный вопрос – будет ли Starship по-настоящему востребованным в ближайшее время?
Давайте вспомним. На начальной стадии предполагалось, что Starship будет выводить до 100-150 т груза на околоземную орбиту. Когда увеличили количество и мощность двигателей Raptor на первой ступени (первоначальная конфигурация 27х180 т изменилась на 33х230 т), расчетная грузоподъемность возросла до 200-250 т. Плюс идут работы над новыми поколениями Raptor с тягой 270-320 т, которые могут дать минимум два варианта дальнейшего развития проекта SpaceX Starship. Первый – довести мощность и грузоподъемность ракеты-носителя до запредельных значений (суммарная тяга двигателей на первой ступени может превысить 10 тысяч тонн). Второй – все-таки сократить количество двигателей на первой ступени (23-28 новых Raptor 3 или Raptor X вместо нынешнего «букета» из 33 экземпляров Raptor 2).
Какие же задачи должен выполнять Starship с такой грузоподъемностью? Причем выполнять регулярно, иначе останется дорогим и уникальным проектом вроде SLS (Space Launch System), который годами стоит «на приколе» в ожидании новой эксклюзивной миссии. Пока основной вариант – «серийные» запуски спутников Starlink. Тем более, сейчас своей очереди ждут аппараты Starlink нового поколения V2.0, весом до 2000 кг (против 250-260 кг у V1.0, 295-300 кг у V1.5, 800 кг у V2.0 Mini). То есть Starship сможет выводить на орбиту минимум полсотни тяжелых V2.0 – при условии, что ракета-носитель быстро получит рабочий статус. Но если вынести «за скобки» Starlink (запуски осуществляются за счет SpaceX и не являются коммерческими в полном значении этого слова), то где еще возможно применение Starship?
Какие заказы в ближайшие годы смогут обеспечить регулярные пуски Starship с хотя бы половинной загрузкой (в пределах 75-100 т)? Определим условный «барьер» в 50 т – почти все, что ниже этой отметки, можно вывести на орбиту с помощью Falcon 9 или Falcon Heavy. Рассмотрим основные варианты заказов на космические запуски и оценим возможность их реализации с помощью Starship в ближайшее время.
1. Коммерческие заказы
Клиентами обычно являются телекоммуникационные компании, а также различные частные компании и научные организации. К этой категории заказов относится также «райдшеринг» (rideshare mission), когда одной ракетой запускают несколько десятков спутников от разных заказчиков – либо отдельной партией (как у SpaceX с Transporter Mission), либо как «довесок» к нескольким более крупным космическим аппаратам.
Большинство тяжелых спутников вроде телекоммуникационных не запускают целыми партиями. То есть Starship пригодится лишь в том случае, если вдруг появится аппарат весом 20-30 т для вывода на орбиту вроде геостационарной. Но подобные спутники вряд ли появятся в ближайшие пять или даже десять лет… Тем более, такие аппараты обычно создают на основе унифицированных космических платформ (они же satellite bus, spacecraft bus). Это универсальные «шасси» со всем штатным снаряжением (от систем энергоснабжения до систем управления и ориентации), на которых монтируют необходимую аппаратуру в соответствии с пожеланиями заказчика. Созданием подобных satellite bus занимаются не так уж и много компаний – в основном такие, как Airbus Defence and Space, Thales Alenia Space, Boeing Defense, Space & Security, Lockheed Martin Space, Maxar Technologies, Mitsubishi Electric Corporation и т.д.
Самые тяжелые спутники на таких платформах (вроде Spacebus 4000, Alphabus, SSL 1300, Boeing 702) могут весить до 6-8 тонн. И подобные «шасси» разрабатывают с учетом характеристик действующих ракет-носителей, включая размеры их обтекателей. Немного интересных цифр по обтекателям:
– Falcon 9 – внешний ⌀5,2 м, внутренний ⌀4,6 м, общая длина 13,9 м
– Falcon Heavy – внешний ⌀5,2 м, внутренний ⌀4,6 м, длина 13,9 м (возможен вариант 18,7 м)
– Atlas V – внешний ⌀5,4 м, внутренний ⌀4,57 м, длина 20,7/23,4 м (часть обтекателя закрывает блок Centaur)
– Delta IV Heavy – внешний ⌀5,13 м, внутренний ⌀4,57 м, длина 14,3/19,1 м
– Ariane 5 – внешний ⌀5,4 м, внутренний ⌀4,57 м, длина 17,0 м
– Ariane 6 – внешний ⌀5,4 м, внутренний ⌀4,57 м, длина 14,0/20,0 м
– Vulcan Centaur – внешний ⌀5,4 м, внутренний ⌀4,57 м, длина 15,5/21,3 м
То есть для всех современных спутников Starship с его огромным грузовым отсеком (внутренний ⌀8 м, длина 17-22 м) является избыточным как по габаритам, так и по мощности. Разработка новых satellite bus – долгий процесс, так как принцип простого масштабирования (увеличить все размеры в полтора раза и массу в три-четыре раза) здесь не работает. Под новые габариты необходимо менять концепцию космической платформы, с дальнейшим расширением ее возможностей (с учетом современных достижений при создании более компактных и многофункциональных систем) – это потребует многих лет проектирования, исследований и испытаний…
Вариант «райдшеринга» выглядит маловероятным для Starship. По-настоящему крупные спутники от разных заказчиков редко запускают одной ракетой-носителем – обычно это несколько средних и малых аппаратов плюс несколько десятков CubeSat (с универсальными модулями в формате 10х10х10 см) и PocketQube (модули 5х5х5 см). Как показывает практика Transporter Mission от SpaceX, полезная нагрузка при одном запуске составляет до сотни небольших аппаратов, общим весом 5-8 тонн (включая вес космических диспенсеров и буксиров, которые потом «разводят» спутники по орбитам). В нынешних реалиях пока выгоднее использовать Falcon 9 для четырех-пяти пусков в год в рамках Transporter Mission, причем с достаточно удобным и гибким графиком для заказчиков.
2. Правительственные заказы
Запуски аппаратов систем навигации, систем наблюдения за Землей, систем закрытых линий связи, различные секретные военные спутники и даже космические корабли (вроде Boeing X-37).
Та же проблема, что и со многими коммерческими заказами – почти все спутники являются эксклюзивными и узкоспециализированными изделиями, которые почти никогда не запускают на орбиту целыми партиями. То есть для выполнения задач хватает возможностей нынешних Falcon 9, Atlas V и будущего Vulcan Centaur.
Хотя есть одно перспективное направление – проект Space Development Agency (подразделение United States Space Force), который получил название Proliferated Warfighter Space Architecture. Целая сеть военных спутников разного назначения (наблюдение, оповещение, связь, навигация, противоракетная оборона), которую собирают в глобальную многоуровневую систему. При этом часть спутников будет создана на платформе Starlink (программа Starshield). Несколько таких экспериментальных аппаратов были запущены в 2022-2023 годах – в рамках миссии Transport and Tracking Layer Tranche 0.
Ожидается, что на стадиях Tranche 1 (первые запуски в сентябре 2024 года) и Tranche 2 (запуски с 2026 года) на орбиты выведут более 700 космических аппаратов разных типов. Но здесь тоже трудно найти какие-то перспективы для Starship – учитывая поэтапное расширение этой сети, основная нагрузка все равно ляжет на Falcon 9. Кроме того, в United States Space Force приложат максимум усилий, чтобы не зависеть полностью от SpaceX – и часть запусков постараются перебросить на Vulcan Centaur.
3. Логистика МКС, пилотируемые полеты, орбитальные станции
Доставка/возвращение астронавтов и грузов на МКС, частные программы пилотируемых полетов (Axiom Mission, Inspiration4, Polaris Program). К этому можно добавить проекты частных орбитальных станций, которыми сейчас занимаются несколько компаний.
Все потребности МКС полностью обеспечивают нынешние ракеты-носители (Falcon 9, «Союз») и корабли (пилотируемые Crew Dragon, «Союз», транспортные Cargo Dragon, Cygnus, «Прогресс»). Плюс в Японии работают над двумя новинками – ракетой-носителем H3 Launch Vehicle и транспортным кораблем HTV-X. Создание транспортного или пилотируемого корабля для МКС на базе Starship не выглядит целесообразным. Тем более, даже полупустая вторая ступень Starship будет весить столько же, сколько вся МКС (то есть где-то 400-500 т) – как осуществлять безопасную стыковку при таком соотношении масс?
Частные орбитальные станции? Насколько известно, реальных проектов станций масштаба Skylab (с массой модуля 50-100 т) сейчас нет. Многое сводится к эскизным работам – как с проектом станции Skywalker компании Bigelow Aerospace (длина 30 м, диаметр 6,7 м, масса 100 т). Если же говорить о проектах вроде AxH1 (первого модуля будущей Axiom Station) или Haven-1 компании Vast Space, то они основаны на хорошо знакомых по МКС технических решениях – это заметно даже по их габаритам (диаметр 3,8-4,1 м, длина 10-11 м, масса 15-20 т). Для них пока хватает возможностей Falcon 9 или Vulcan Centaur.
Есть еще проект орбитальной станции Lunar Gateway. Но она спроектирована под характеристики Falcon Heavy (на нем должны запустить первый модуль, Power and Propulsion Element и Habitation and Logistics Outpost) и SLS, на которой выведут все остальные модули станции. Логистику будут обеспечивать SLS (пилотируемые Orion) и Falcon Heavy (транспортные Dragon XL). Места для Starship тут тоже пока не видно – вряд ли станут переделывать весь проект Lunar Gateway под гипотетические возможности этой ракеты…
4. Научно-исследовательские программы
Запуски для исследований Земли, Солнечной системы, дальнего космоса (космические аппараты и телескопы, посадочные модули, планетоходы и т.д.)
Проблема остается неизменной – отсутствует соответствующая полезная нагрузка для Starship. Такие космические аппараты и системы порой создаются и испытываются десятилетиями – вспомним, сколько времени ушло на проект James Webb Space Telescope. Остается признать – в ближайшие пять или даже десять лет вряд ли появится какой-то принципиально новый глобальный научно-исследовательский проект, для которого потребуется Starship.
Есть еще идея пилотируемого полета на Марс (о чем мечтает Илон Маск), но до его реализации очень далеко – в рамках подобной программы доля Starship составит от силы 5%. На подходе гораздо более сложные задачи – создание межпланетного космического корабля, новых систем энергоснабжения и жизнеобеспечения, новых версий двигателей, которые позволили бы сократить время путешествия на Марс… И это только малая часть ключевых вопросов, на решение которых уйдет от 15 до 20 лет – даже по самым оптимистичным прогнозам.
Итак, предварительные выводы пока неутешительны. Как минимум в ближайшие пять лет у Starship вряд ли появятся реальные задачи (кроме Starlink и миссий Artemis III/IV). Вспомним историю Falcon Heavy – первый запуск в феврале 2018 года, два заказа в 2019 году (от Arabsat и United States Department of Defense). Потом трехлетняя пауза, после которой регулярные пуски начались только в ноябре 2022 года – то есть заказчикам потребовалось почти пять лет, чтобы начать использовать возможности Falcon Heavy! Это при том, что изменился лишь максимальный вес полезной нагрузки – ведь габаритные ограничения остались почти прежними (размеры стандартного обтекателя на Falcon Heavy не изменились по сравнению с Falcon 9).
По всей видимости, в ближайшие годы события будут развиваться по следующему сценарию:
– несколько пусков без полезной нагрузки, с попытками возвращения обеих ступеней на Землю;
– пуски по программе Starlink (весь риск принадлежит SpaceX, а не ее клиентам);
– возможно, тестовые пуски при подготовке к миссии Artemis III/IV;
– рабочие пуски в рамках Artemis III/IV (заправщики, посадочный модуль HLS)
И только после этого могут подтянуться первые заказчики, которые уже начнут учитывать возможности SpaceX Starship. Плюс сохраняется вероятность, что к SpaceX обратится компания Amazon, чей проект системы Project Kuiper все еще не может сдвинуться с мертвой точки. А необходимо в ближайшие три года вывести на орбиту минимум полторы тысячи спутников Project Kuiper…
При попытках произвести предварительную оценку ближайших перспектив Starship не раз возникал вопрос – стоило ли компании Маска сразу хвататься за проект подобной сверхтяжелой ракеты-носителя, «перепрыгнув» через одну или даже две перспективные промежуточные ступеньки между Falcon 9/Heavy и Starship? Время покажет. Правда, по всей видимости, ответа на этот вопрос придется ждать довольно долго…
Телеграм-канал автора статьи, посвященный разным космическим темам и событиям – Space&World (https://t.me/UAspaceandworld)