Час від часу у колах космічних романтиків і розпильників поновлюються розмови про те, що українська космонавтику подібна до листоноші Пєчкіна: вона погана, бо у неї космодрому нема. Все є, а от космодрому нема, і хоч ти трісни. Нині ці розмови вчергове поновилися, до того ж ганебний проєкт космічної програми України від міністерства стратегічного надування щік містить цілих три космодроми. Тому давайте поговоримо про те, чи потрібен Україні власний космодром, чи допоможе він їй, і чи реально його збудувати.
Чи потрібен Україні власний космодром?
Якщо виходити з того, що космодром потрібний для того, щоби запускати ракети в космос, а не просто ним пишатися, то давайте порахуємо скільки ракет ми могли би запускати. Станом на зараз, якщо вірити сайту ДКА, Україна не має своїх ракет-носіїв, якщо не рахувати Vega і Antares, в яких хоча і є наші складові, проте українськими їх назвати складно. Але давайте трохи помріємо і уявимо, що Україна — потужна космічна держава на піку своєї могутності.
Пік могутності України як космічної держави прийшовся на 1994 рік, в який було запущено 12 ракет-носіїв. В середньому ж з 1992 року запускалися 5,4 ракети-носія на рік. Але ці пуски здійснювалися здебільшого в інтересах іноземних замовників; для потреб власне України за 30 років було здійснено всього 7 пусків, з них 2 — з кубсатами (українськими РН — лише 5). Ще декілька апаратів було виготовлено, але так і не запущено. З певним запасом загальну кількість потенційних пусків РН в інтересах України за цей час можна оцінити у 10, тобто 1 пуск за 3 роки.
Чи варто будувати космодром для одного пуску за 3 роки? Мабуть, не дуже. Тому треба або суттєво збільшити темпи виготовлення українських космічних апаратів і розгортати величезне орбітальне угруповання, або надавати пускові послуги іноземним замовникам. Теоретично, можна ще уявити запуски іноземних РН з України, але я реально не можу придумати жодної переваги, через яку іноземні компанії пішли би сюди.
Перший сценарій я не розглядатиму, бо просто не можу уявити собі задач України в космосі, які би виправдали хоча би щомісячні пуски протягом 10 років (загалом 120 пусків).
Поговоримо про другий сценарій. На сьогоднішній день у світі є близько 250 компаній, які або вже надають пускові послуги, або збираються це робити у найближчій перспективі. Вирішальними характеристиками для замовників (в одному класі ракет-носіїв) є ціна запуску, надійність і швидкість. Давайте подивимось як з цим справи у українських ракет-носіїв.
Дані по надійності усіх ракет-носіїв є тут. І вони не дуже приємні для українських ракет-носіїв, принаймні для сімейства РН Зеніт. Їхня надійність складає всього лише 85% (всі модифікації). Якщо ж розглядати лише двоступеневі модифікації Зеніт-2, виходить і того менше — 79%. Час очікування з нашою бюрократією явно буде більше року.
Тепер поговоримо про ціну. Якщо формально розділити вартість пуску Зеніт-2 на його корисне навантаження, формально виходить 5000 $/кг. Якщо же порахувати фактичне корисне навантаження в кожному запуску Зеніту (лише на низькі орбіти, за наявності інформації про масу корисного навантаження), то ціна збільшується до 20400 $/кг. Насправді, це досить типова ситуація для запусків на низькі навколоземні орбіти, коли ракета завантажена менш, ніж на чверть від своєї вантажопідйомності. Розрахована аналогічним чином фактична ціна для РН Дніпро складає 43700 $/кг за номінальної 7600 $/кг. Надійність РН Дніпро — 92%.
Для зручності звів усі числа в табличку, додавши деякі іноземні РН, як активні, так і відносно нещодавно виведені з експлуатації:
| РН | надійність, % | ціна, тис. $/кг | |
| номінальна | фактична | ||
| Зеніт-2, -2М, -2SB | 79 | 5,0 | 20,4 |
| Дніпро-1 | 92 | 7,6 | 43,7 |
| Atlas V 401, 501 | 96 | 8,7 | 28,6 |
| CZ-2C | 95 | 13,0 | 38,8 |
| Delta II 7920, 7925 | 98 | 17,5 | 31,2 |
| Electron/Curie | 87 | 25,0 | 106,4 |
| Falcon 9 v1.2 Block 1-4 | 99 | 7,7 | 10,4 |
| Falcon 9 v1.2 Block 5 | 99 | 4,0 | 9,0 |
| Vega | 89 | 22,5 | 61,2 |
Як бачите, у важкому сегменті безмежно володарює SpaceX. Для Falcon 9 v1.2 Block 5 (поточна версія), фактична ціна виходить 9000 $/кг за номінальної 4000 $/кг, але для rideshare місій SpaceX пропонує 200-кг слоти по мільйону доларів кожний. Це відповідає ефективній ціні виведення 5000 $/кг, щоправда без можливості вибору параметрів орбіти. Фактична ціна за 1 кг буде трохи вищою, але не суттєво. Це — не якась синтетична оцінка, а цілком конкретна ринкова пропозиція. Надійність — жодного невдалого пуску при 113 вдалих для Falcon 9 v1.2 (всі модифікації), що відповідає надійності 99%. Швидкість — реально можна полетіти протягом року з моменту підписання контракту, як показує досвід Січ-2-1. Тому, в цей сегмент краще навіть не лізти. У легкому сегменті зараз натовп з купи компаній (Rocket Lab, Astra Space та новачки вже з підписаними на найближчі роки контрактами): там така конкуренція, що не проштовхнутися.
Залишається середній сегмент, тобто, по суті, щось на кшталт Циклон-4М або Antares, тобто зменшені версії Зеніту. І це нас підводить до другого питання.
Чи вирішить наявність власного космодрому проблеми української космонавтики?
Як ми щойно дізналися, фактично єдина ніша на ринку, де українські РН могли би бути комерційно успішними, є ракети середнього класу вантажопідйомності. Так історично склалося, що всі українські ракети-носії використовували на перших ступенях маршові рідинні двигуни розробки НВО Енергомаш. Україна не має власних технологій виготовлення маршових рідинних двигунів перших ступенів; вона розробляла лише рульові та апогейні двигуни, а також декілька маршових двигунів других ступенів, з яких у серію пішов лише РД-862 (встановлювався на МБР МР УР-100 та МР УР-100 УТТХ). Власне, саме через це Циклон-4М досі без двигунів. Що стосується твердопаливних двигунів, Україна має досвід виготовлення таких двигунів і для перших і для других ступенів, проте відповідні технології були частково втрачені. Крім того, тяга найпотужнішого з твердопаливних двигунів, що виготовлялися в Україні, складала 310,8 тс у вакуумі, що достатньо для РН легкого класу, але аж ніяк не середнього. Звісно, можна замовити двигуни першого ступеня в іншій країні, але чим це відрізнятиметься від РН Antares?
Чи реально побудувати космодром в Україні?
З суто технічної точки зору, побудувати космодром в Україні немає жодних проблем. Більше того, один космодром в Україні вже був побудований у 2010-2013 роках. Він знаходиться на території заводу Дніпроважмаш, займає площу 0,36 га і являє собою точну копію стартового майданчику космодрому Алькантара з під’їзними шляхами, пусковим столом і підйомно-інсталяційним агрегатом. Після завершення випробувань він мав бути розібраний і відправлений до Бразилії, але після виходу її з проєкту у 2015 році космодром так і залишився на тому ж місці, а Дніпроважмаш досі судиться з КБ Південне.
Так в чому ж полягає проблема? А полягає вона в полях падіння. Як ви, напевно, здогадуєтесь, відпрацьовані перші ступені ракет падають за балістичною траєкторією. Залежно від цільової орбіти, азимуту пуску і навіть рівня сонячної активності місце їх падіння може досить сильно змінюватися.
Саме тому космодроми зазвичай будують у віддалених районах або принаймні на узбережжі океану. “Але ж у нас є Чорне море!” — скажете ви. Але ж ми розглядали лише ситуації, коли все йде за планом. Та космос — така штука, де завжди є ймовірність, що щось піде не за планом. І хоча на всіх ракетах є система самознищення, при її активації на малих висотах до землі все одно долітають великі уламки, крім того, вона теж може не активуватися.
Гадаю, ви би не дуже зраділи, якби на ваш будинок впав фрезерований гелієвий кулебалон і пробив дах. А якщо би це був двигун? Або просто неспалена порція компонентів палива? Знаєте як чудово займаються негорючі за звичайних умов матеріали при контакті з рідким киснем? А враховуючи, що щільність населення в Україні досить висока, це не так неймовірно, як може здатися. Більше того, ракета цілком може впасти і у Туреччині. Ось вам міжнародний інцидент з нашим союзником на рівному місці.
Висновки
Як ми з’ясували, в Україні майже неможливо забезпечити достатню кількість пусків, щоби виправдати будівництво космодрому, основні проблеми космонавтики пов’язані з виробництвом маршових двигунів першого ступеню, а зовсім не з відсутністю космодрому. І цей космодром просто реально нема де будувати з міркувань безпеки.