Зараз, коли ажіотаж навколо SpaceX Starship трохи вщух і продовжується підготовка до наступного тестового пуску, все частіше починають виникати не стільки технічні питання (модернізація стартового комплексу, чергові доопрацювання ракети-носія), скільки пов’язані з глобальними перспективами цього проєкту. Головне питання – чи буде якийсь реальний попит на Starship найближчим часом?
Давайте пригадаємо. На початковій стадії передбачалося, що Starship буде виводити до 100-150 т вантажу на навколоземну орбіту. Коли збільшили кількість і потужність двигунів Raptor на першому ступеню (початкова конфігурація 27х180 т змінилася на 33х230 т), розрахункова вантажність зросла до 200-250 т. Плюс зараз триває робота над новими поколіннями Raptor з тягою 270-320 т, які можуть дати мінімум два варіанти подальшого розвитку проєкту SpaceX Starship. Перший – довести потужність і вантажність ракети-носія до позахмарних значень (сумарна тяга двигунів на першому ступеню може перевищити 10 тисяч тонн). Другий – все ж скоротити кількість двигунів на першому ступеню (23-28 нових Raptor 3 чи Raptor X замість нинішнього «букету» з 33 екземплярів Raptor 2).
Які ж завдання повинен виконувати Starship з такою вантажністю? Причому виконувати регулярно, інакше залишиться дорогим і унікальним проєктом на кшталт SLS (Space Launch System), який роками стоїть «на приколі» в очікуванні нової ексклюзивної місії. Поки основний варіант – «серійні» запуски супутників Starlink. Тим більш, зараз на свою чергу чекають апарати Starlink нового покоління V2.0, вагою до 2000 кг (проти 250-260 кг у V1.0, 295-300 кг у V1.5, 800 кг у V2.0 Mini). Тобто Starship зможе виводити на орбіту щонайменше півсотні важких V2.0 – звісно, за умови, що ракета-носій швидко отримає робочий статус. Але якщо винести «за дужки» Starlink (адже запуски здійснюються коштом SpaceX і не є комерційними в повному сенсі цього слова), то де ще можна використовувати Starship?
Які саме замовлення у найближчі роки зможуть забезпечити регулярні пуски Starship з хоча б половинним навантаженням (тобто в межах 75-100 т)? Визначимо умовний «бар’єр» у 50 т – майже все, що нижче цієї позначки, можна вивести на орбіту за допомогою Falcon 9 або Falcon Heavy. Розглянемо основні варіанти замовлень на космічні пуски й оцінимо можливість їх реалізації за допомогою Starship найближчим часом.
1. Комерційні замовлення
Клієнтами зазвичай є телекомунікаційні компанії, а також різноманітні приватні компанії та наукові організації. До цієї категорії замовлень відносять також “райдшерінг” (rideshare mission), коли однією ракетою запускають кілька десятків супутників від різних замовників – або окремою партією (як у SpaceX з Transporter Mission), або як «доважок» до кількох більших космічних апаратів.
Більшість важких супутників на кшталт телекомунікаційних зазвичай не запускають цілими партіями. Тобто Starship придасться лише в тому випадку, якщо раптом з’явиться апарат вагою 20-30 т для виведення на орбіту на кшталт геостаціонарної. Але малоймовірно, що подібні супутники з’являться протягом найближчих п’яти чи навіть десяти років… Тим більш, такі апарати переважно створюють з використанням уніфікованих космічних платформ (вони ж satellite bus, spacecraft bus). Це універсальні «шасі» з усім штатним спорядженням (від систем енергопостачання до систем керування й орієнтації), на яких здійснюють монтаж потрібної апаратури відповідно до побажань замовника. Створенням подібних satellite bus займаються не надто багато компаній – головним чином такі, як Airbus Defence and Space, Thales Alenia Space, Boeing Defense, Space & Security, Lockheed Martin Space, Maxar Technologies, Mitsubishi Electric Corporation і т.д.
Найбільші супутники на таких платформах (на кшталт Spacebus 4000, Alphabus, SSL 1300, Boeing 702) можуть важити до 6-8 т. І подібні «шасі» розробляють з врахуванням характеристик чинних ракет-носіїв, включаючи розміри їх обтічників. Трохи цікавих цифр по обтічниках:
– Falcon 9 – зовнішній ⌀5,2 м, внутрішній ⌀4,6 м, загальна довжина 13,9 м
– Falcon Heavy – зовнішній ⌀5,2 м, внутрішній ⌀4,6 м, довжина 13,9 м (можливий варіант 18,7 м)
– Atlas V – зовнішній ⌀5,4 м, внутрішній ⌀4,57 м, довжина 20,7/23,4 м (частина обтічника закриває блок Centaur)
– Delta IV Heavy – зовнішній ⌀5,13 м, внутрішній ⌀4,57 м, довжина 14,3/19,1 м
– Ariane 5 – зовнішній ⌀5,4 м, внутрішній ⌀4,57 м, довжина 17,0 м
– Ariane 6 – зовнішній ⌀5,4 м, внутрішній ⌀4,57 м, довжина 14,0/20,0 м
– Vulcan Centaur – зовнішній ⌀5,4 м, внутрішній ⌀4,57 м, довжина 15,5/21,3 м
Тобто для всіх сучасних великих супутників Starship з його величезним вантажним відсіком (внутрішній ⌀8 м, довжина 17-22 м) є надлишковим як за габаритами, так і за потужністю. Розробка нових satellite bus – тривалий процес, бо принцип простого масштабування (просто збільшити всі розміри у півтора раза та масу у три-чотири рази) тут не працює. Під нові габарити потрібно міняти концепцію космічної платформи, з подальшим розширенням її можливостей (з врахуванням сучасних досягнень при створенні більш компактних і багатофункціональних систем) – це потребує багатьох років проєктування, досліджень та випробувань…
Варіант «райдшерінга» виглядає малоймовірним для Starship. Насправді великі супутники від різних замовників нечасто запускають однією ракетою-носієм – зазвичай це кілька середніх і малих апаратів плюс кілька десятків CubeSat (з універсальними модулями в форматі 10х10х10 см) і PocketQube (модулі 5х5х5 см). Як свідчить практика Transporter Mission від SpaceX, корисне навантаження при одному запуску становить до сотні невеликих апаратів, загальною вагою 5-8 т (до цього входить також вага космічних диспенсерів і буксирів, які потім «розводять» супутники по орбітах). У нинішніх реаліях поки набагато вигідніше використовувати Falcon 9 для чотирьох-п’яти пусків на рік у рамках Transporter Mission, причому з досить зручним та гнучким графіком для замовників.
2. Урядові замовлення
Запуски апаратів систем навігації, систем спостереження за Землею, систем закритих ліній зв’язку, різноманітні секретні військові супутники, навіть космічні кораблі (на кшталт Boeing X-37).
Та ж сама проблема, що й з багатьма комерційними замовленнями – майже всі супутники є ексклюзивними та вузькоспеціалізованими виробами, які не виводять на орбіту цілими партіями. Тобто для виконання завдань цілком вистачає можливостей нинішніх Falcon 9, Atlas V і майбутнього Vulcan Centaur.
Хоча є один перспективний напрям – проєкт Space Development Agency (підрозділу United States Space Force), який отримав назву Proliferated Warfighter Space Architecture. Ціла мережа військових супутників різного призначення (спостереження, сповіщення, зв’язок, навігація, протиракетна оборона), яку збирають у глобальну багаторівневу систему. При цьому частина супутників буде створена на платформі Starlink (програма Starshield). Кілька таких експериментальних апаратів були запущені у 2022-2023 роках – у рамках місії Transport and Tracking Layer Tranche 0.
Очікується, що на стадіях Tranche 1 (перші запуски у вересні 2024 року) і Tranche 2 (запуски з 2026 року) на орбіти виведуть понад 700 космічних апаратів різних типів. Але тут теж важко знайти якісь перспективи для Starship – враховуючи поетапне розширення цієї мережі, основне навантаження все одно припадатиме на Falcon 9. Крім того, в United States Space Force докладуть максимум зусиль, щоб не залежати повністю від SpaceX – і частину запусків постараються перекинути на Vulcan Centaur.
3. Логістика МКС, пілотовані польоти, орбітальні станції
Доставлення/повернення астронавтів і вантажів на МКС, приватні програми пілотованих польотів (Axiom Mission, Inspiration4, Polaris Program). До цього переліку можна додати проєкти приватних орбітальних станцій, якими зараз займаються кілька компаній.
Всі потреби МКС повністю забезпечують нинішні ракети-носії (Falcon 9, «Союз») і кораблі (пілотовані Crew Dragon, «Союз», транспортні Cargo Dragon, Cygnus, «Прогресс»). Плюс в Японії працюють над двома новинками – ракетою-носієм H3 Launch Vehicle і транспортним кораблем HTV-X. Створення транспортного або пілотованого корабля для МКС на базі Starship не виглядає доцільним. Тим більш, навіть напівпорожній другий ступінь Starship буде важити стільки ж, скільки вся МКС (тобто десь 400-500 т) – як здійснювати безпечне стикування за такого співвідношення мас?
Приватні орбітальні станції? Наскільки відомо, реальних проєктів станції масштабу Skylab (з масою модуля 50-100 т) зараз немає. Майже все зводиться переважно до ескізних робіт – як з проєктом станції Skywalker компанії Bigelow Aerospace (довжина 30 м, діаметр 6,7 м, маса 100 т). Якщо ж говорити про проєкти на кшталт AxH1 (першого модуля майбутньої Axiom Station) або Haven-1 компанії Vast Space, то вони засновані на добре відомих по МКС технічних рішеннях – це помітно навіть за їх габаритами (діаметр 3,8-4,1 м, довжина 10-11 м, маса 15-20 т). Для них поки вистачає можливостей Falcon 9 або Vulcan Centaur.
Є ще проєкт орбітальної станції Lunar Gateway. Але вона спроєктована під характеристики Falcon Heavy (на ньому повинні запустити перший модуль, Power and Propulsion Element і Habitation and Logistics Outpost) і SLS, на якій виведуть решту модулів станції. Логістику будуть забезпечувати SLS (пілотовані Orion) і Falcon Heavy (транспортні Dragon XL). Місця для Starship тут теж поки не видно – дуже малоймовірно, що зараз раптом стануть переробляти всю концепцію Lunar Gateway під гіпотетичні можливості цієї ракети…
4. Науково-дослідні програми
Запуски для досліджень Землі, Сонячної системи, далекого космосу (космічні апарати та телескопи, посадкові модулі, планетоходи й т.д.)
Проблема залишається незмінною – відсутнє відповідне корисне навантаження для Starship. Подібні космічні апарати та системи часом створюються та тестуються навіть десятиріччями – згадаймо, скільки часу пішло на проєкт James Webb Space Telescope. Слід визнати – малоймовірно, що протягом найближчих п’яти чи навіть десяти років з’явиться якийсь принципово новий глобальний науково-дослідний проєкт, для якого потрібний буде Starship.
Є ще ідея пілотованого польоту на Марс (про що мріє Ілон Маск), але до його реалізації насправді дуже далеко – в рамках подібної програми частка Starship складатиме максимум 5%. На підході набагато складніші завдання – створення міжпланетного космічного корабля, нових систем енергопостачання та життєзабезпечення, нових версій двигунів, які дозволили б скоротити час подорожі на Марс… І то лише мізерна частина ключових питань, на вирішення яких піде від 15 до 20 років – навіть за найбільш оптимістичними прогнозами.
Отже, попередні висновки поки не надто тішать. Щонайменше у найближчі п’ять років у Starship вряд чи з’являться регулярні реальні завдання (крім Starlink і місій Artemis III/IV). Згадаймо історію Falcon Heavy – перший запуск у лютому 2018 року, два замовлення у 2019 році (від Arabsat і United States Department of Defense). А потом тривала трирічна пауза, після якої дійсно регулярні пуски розпочалися лише в листопаді 2022 року – тобто замовникам потрібно було майже п’ять років, щоб почати використовувати можливості Falcon Heavy! Це при тому, що фактично змінилася лише максимальна вага корисного навантаження – адже габаритні обмеження залишилися майже тими ж самими (розміри стандартного обтічника на Falcon Heavy не змінилися у порівнянні з Falcon 9).
Скоріш за все, у найближчі роки перебіг подій відбуватиметься за наступним сценарієм:
– кілька пусків без корисного навантаження, зі спробами повернення обох ступенів на Землю;
– пуски за програмою Starlink (весь ризик належить SpaceX, а не її клієнтам);
– можливо, тестові пуски під час підготовки до місій Artemis III/IV;
– робочі пуски в рамках Artemis III/IV (заправники, посадковий модуль HLS)
І тільки після того можуть нарешті підтягнутися перші замовники, які вже почнуть враховувати можливості SpaceX Starship. Плюс зберігається певна ймовірність, що до SpaceX звернеться компанія Amazon, чий проєкт системи Project Kuiper все ще не може зрушити з мертвої точки. А потрібно у найближчі три роки вивести на орбіту мінімум півтори тисячі супутників Project Kuiper…
Під час спроб здійснити попередню оцінку найближчих перспектив Starship не раз виникало питання – чи варто було компанії Маска негайно хапатися за проєкт такої надважкої ракети-носія, «перестрибнувши» через одну чи навіть дві перспективні проміжні сходинки між Falcon 9/Heavy та Starship? З часом щось повинно прояснитися. Правда, виглядає на те, що відповіді на це питання доведеться чекати досить довго…
Телеграм-канал автора статті, присвячений різним космічним темам і подіям – Space&World (https://t.me/UAspaceandworld)