Растущий сегодня спрос на малые спутники не очень хорошо коррелирует с ситуацией на рынке пусковых услуг. Раньше ракеты-носители в массе своей имели грузоподъёмность от 8 до 25 тонн – в такой ситуации операторы небольших космических аппаратов не могли себе позволить выведение своих спутников в качестве основной полезной нагрузки. Тут либо встраиваться пассажиром к более крупным собратьям, орбиты которых зачастую не совпадают с целевыми для малых аппаратов (что приводит к необходимости использования бóльшего количества топлива – до пункта назначения добираться как-то нужно всё-таки), либо ждать своего часа в течение нескольких месяцев (а зачастую и лет).

Этот недостаток привёл к появлению компаний нового типа, которые предлагают для запуска небольших спутников небольшие ракеты-носители. Об одной из таких компаний и пойдёт речь в данном материале.

ABL Space Systems

Компания ABL Space Systems была создана в августе 2017 года. Её основатели – Гарри О’Хэнли и Дэн Пьемонт – познакомились, будучи студентами Массачусетского технологического института. О’Хэнли закончил институт с дипломом бакалавра в области машиностроения и ядерной энергетики. Он почти шесть лет проработал в SpaceX – там он руководил несколькими крупными производственными группами, в том числе той, что занималась разработкой решётчатых рулей Falcon 9, которые являются немаловажной частью системы посадки первой ступени этой ракеты.

Пьемонт начал свою карьеру в финансовой группе Morgan Stanley, занимаясь количественным трейдингом и аналитикой данных как на публичных рынках, так и в сфере венчурного капитала. У Дэна был свой уникальный взгляд на то, как стоит создавать и позиционировать ракетостроительную компанию.

Из О’Хэнли и Пьемонта получился отличный дуэт, который одинаково плавно ведёт компанию как в технической, так и в коммерческой области деятельности.

ABL Space начала создание своей ракеты с учётом минимально возможных удельных затрат, максимальной технологичности и минимального технического риска. Как отмечает Пьемонт:

Наша компания изначально строилась снизу вверх. Мы никогда не нанимали вице-президента. А когда мы поняли, что нам нужен механический цех, мы просто наняли специалиста и купили один станок. 

Он также отметил, что вторым нанятым ABL сотрудником на самом деле был программист. Такое решение было принято, поскольку основатели хотели, чтобы всё используемое в ABL программное обеспечение было их индивидуальной собственностью.

ABL Space Systems развивалась с невиданной ранее скоростью. Команде потребовалось всего девять месяцев, чтобы перейти от проектирования двигателя до его огневых испытаний. Ещё девять месяцев понадобилось, чтобы начать тестирование полноценных ступеней. Различного рода инфраструктура создавалась параллельно с ракетой. И в то время как другие ракетостроители потратили не менее сотни миллионов долларов на создание орбитального носителя, ABL потратила всего 25 миллионов – и невероятно близка к своему первому запуску. Давайте посмотрим, что у них получилось.

RS1

Основным продуктом ABL Space Systems будет выступать ракета RS1. В ходе разработки носителя его характеристики постоянно улучшались: изначально в возможности RS1 не закладывалось более 900 килограмм полезной нагрузки. Да и цена запуска полностью загруженной ракеты была довольно высокой – 17 миллионов долларов. 

Положительные изменения в характеристиках ракеты и ценнике произошли благодаря усовершенствованию конструкции носителя и пониманию процесса его производства. Кроме того, ABL наладила собственное производство двигателей, отказавшись от услуг компании Ursa Major Technologies.

Изначально стартап хотел сделать ракету традиционными методами, по большей части полагаясь на поставщиков. Но взглянув на стоимость подобного подхода, основатели резко изменили курс: теперь ABL Space Systems является вертикально интегрированной компанией. По словам Пьемонта:

Устроенная нами вертикальная интеграция, вкупе с улучшениями процессов производства основных конструкций, двигателей, авионики и т.д., позволила сэкономить около 75% средств.

Итак. RS1 – двухступенчатая ракета компании ABL Space Systems. Её корпус сконструирован из высокопрочных алюминиевых сплавов. Ракета имеет в длину почти 27 метров. 

Её первая ступень оснащена девятью кислород-керосиновыми двигателями E2. Эти агрегаты работают по открытому циклу и выдают тягу примерно 53,8 кН каждый (около 5,5 тонн-сил). Для производства некоторых компонентов двигателя (в том числе камеры сгорания) ABL использует 3D-печать. На второй ступени ракеты будет работать двигатель E2 в вакуумной конфигурации. Он оснащён расширенным сопловым насадком с запатентованной конструкцией и способен выдавать тягу 57,8 кН (примерно 5,9 тонн-сил). Размеры каждой ступени таковы, что их можно погрузить в обычные транспортные контейнеры. Это означает, что ракету легко можно перевезти любым удобным способом: по суше, морю или воздуху.

Двухстворчатый обтекатель ракеты имеет максимальный диаметр около 1,7 метра, сделан из алюминия и снабжён системой звукоизоляции. Разделение створок (также, кстати, как и разделение ступеней) будет происходить благодаря непиротехническим устройствам при достижении определённого показателя аэродинамического нагрева. 

RS1 способна выводить до 1350 килограмм полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту и до 1000 килограмм на 500-километровую солнечно-синхронную. Низкими орбитами возможности носителя не ограничиваются: на геопереходную орбиту свои 400 килограмм груза он доставит. Стоимость полностью загруженной “лошадки” ABL оценивает в 12 миллионов долларов.

Последние несколько месяцев компания занималась проведением стендовых огневых испытаний второй ступени ракеты на базе ВВС США “Эдвардс” в Калифорнии. Первое испытание подразумевало заправку топливных баков, проверку последовательности запуска и зажигание кислород-керосинового E2. По словам Дэна Пьемонта, в течение всей (на данный момент продолжающейся) испытательной компании двигатель отработает около тысячи секунд. В ближайшее время компания планирует провести полномасштабные огневые испытания второй ступени, в которых длительность работы двигателя будет соответствовать времени работы второй ступени в реальной миссии.

С датой первого запуска всё не совсем определённо. Как отмечает Пьемонт:

Сборка первого носителя, скорее всего, закончится в марте. Мы также находимся на заключительных этапах подготовки стартовой площадки на базе “Ванденберг” и думаем, что сможем запустить ракету во втором квартале этого года: не ранее марта, но не позднее июня.

Инфраструктура

В настоящее время в ABL Space Systems работают около сотни сотрудников. Основные производственные мощности компании располагаются на более чем 8000 квадратных метров площади различных зданий в Эль-Сегундо. Испытательные центры ABL присутствуют на базе ВВС США “Эдвардс” и на территории космопорта “Америка” в Нью-Мексико. 

С текущей инфраструктурой ABL Space Systems способна создавать одну ракету за 30 дней, проводя при этом от восьми до девяти запусков в год. Компания уже получила возможность использовать для этого стартовый комплекс 576E на базе ВВС США “Ванденберг”, откуда и произведёт свой первый запуск. Пьемонт отметил, что стартовая площадка, ранее использовавшаяся носителями Taurus и Minotaur-C, будет подвержена масштабной модернизации по той причине, что ABL делает упор на мобильную стартовую инфраструктуру.

Говоря об инфраструктуре ABL, нельзя не упомянуть о системе мобильного запуска GS0. По сути, эта система представляет собой все компоненты классической стартовой площадки, упакованные в самые обычные транспортные контейнеры стандартного размера. Всё, что необходимо компании для запуска – плоская бетонная площадка небольшого размера. GS0 может подключаться либо к собственным мобильным топливным бакам, либо соединяться с местными, расположенными на стартовой площадке.

О’Хэнли отмечает, что помимо гибкости и простоты, система GS0 предоставляет возможность так называемого “быстрого запуска” – функции, в использовании которой заинтересованы военные США. У компании уже есть контракт с вооружёнными силами страны на демонстрацию этой технологии: Гарри отметил, что первый такой запуск ABL постарается провести до конца этого года. 

С точки зрения финансов

ABL имеет довольно серьёзные отношения с вооружёнными силами США. Сначала компания заключила соглашение с Исследовательской лабораторией ВВС на совместную разработку и проведение испытаний компонентов двигателя на территории военной базы “Эдвардс”. А затем выиграла два контракта от ВВС общей суммой 44,5 миллиона долларов на проведение нескольких демонстрационных запусков. 

Несмотря на это, Пьемонт отмечает, что клиентский портфель компании на 60% состоит из коммерческих заказчиков, и только на 40% – из государственных. 

Помимо финансирования от ВВС, ABL Space Systems привлекала и частные инвестиции. На сегодняшний день компании удалось собрать 49 миллионов долларов при участии таких инвесторов, как Venrock, New Science Ventures, Lynett Capital и Lockheed Martin Ventures. Как говорит Пьемонт:

Нам удалось профинансировать свою деятельность не только до первого запуска, но и дальше: до шестого, седьмого, восьмого…

Как дела с многоразовостью?

Многократное использование компонентов ракет-носителей завоёвывает всё большую популярность среди ракетостроителей. Всё благодаря успешной деятельности SpaceX, которая возвращает первые ступени своих ракет Falcon 9 вот уже несколько лет. Компания Питера Бека Rocket Lab также намеревается сделать свою ракету Electron частично многоразовой, хотя при её проектировании такие возможности вообще не учитывались.

Несмотря на то, что RS1 разработан как одноразовый носитель, О’Хэнли и Пьемонт подчеркнули, что ABL не исключает работы над модернизацией этой ракеты для многоразового использования в будущем.

С экономической точки зрения, выбрасывать всю ракету целиком в каждом полёте – совершенно нормально с нашими целями. Но если бы мы создавали многоразовую ракету изначально, то это, вероятно, было бы продиктовано логистикой и скоростью производства, а не стоимостью.

Основатель и генеральный директор Rocket Lab Питер Бек также назвал скорость производства основной причиной превращения Electron в многоразовый носитель. Отнюдь не преимущество в экономии затрат, которым свой подход оправдывает руководство SpaceX.

По словам О’Хэнли, на данном этапе ABL не думает о многоразовости. Сейчас основной целью компании является успешное проведение первого запуска. Но он также добавил, что по мере увеличения масштабов производства компания будет оценивать такую возможность. Для этого у ABL есть подходящая команда специалистов, включая самого О’Хэнли и сотрудников, которые занимались первой модернизацией Falcon 9. В конечном счёте Гарри заключает, что хоть повторное использование и не входит в краткосрочные планы компании, но ABL, вероятно, придёт к этому в будущем.

Источники:

Shore Country Day School
Итан Батраски (венчурный капиталист, партнёр инвестиционной фирмы Venrock)
CNBC
Официальный сайт ABL Space Systems

От автора:
Изначально этот материал был размещён в моём Telegram-канале NewSpace Times, в котором я публикую новости, связанные с частной космонавтикой. Тех, кого заинтересовало, приглашаю: https://t.me/newspace_times