На космос чекають «цікаві часи»

Поки одна “країна” витрачає шалені гроші й остаточно знищує свою репутацію лише заради того, щоб створити максимум проблем цивілізованому світу, тим часом цей світ зазвичай паралельно працює над зовсім іншими проблемами та завданнями – наприклад, в галузі космосу. Авторська стаття-аналіз Павла Скобленка на сторінках Alpha Centauri.


Павло Скобленко

У міру накопичення інформації складається стійке враження, що протягом найближчих двох-трьох років на ринку космічних запусків спостерігатимемо справжній «шторм» – попит на середні та важкі ракети-носії вже помітно перевищує пропозицію. Це недавно підтвердив Торі Бруно, генеральний директор ULA (United Launch Alliance), який в одному з інтерв’ю рекомендував US Space Force для виконання їх завдань заздалегідь зарезервувати якомога більше запусків, бо вже зараз виникає жорстка нестача середніх і важких ракет.

Цьому сприяла низка причин – помітне зростання кількості комерційних замовлень (особливо коли з великого ринку космічних запусків «пішли» Росію з її «Союзами» та «Протонами»), активне впровадження та розширення програм військових/розвідувальних супутників у США і Європі, тривала спроба United Launch Alliance замінити поточні Atlas V з російськими двигунами РД-180 на нові Vulcan Centaur зі вітчизняними метано-кисневими BE-4 (цей процес уже кілька років не може розпочатися належним чином), «гальмування» чи пізній старт проєктів інших ракет-носіїв середнього/важкого класу (Blue Origin New Glenn, Firefly Beta, Antares 330, Rocket Lab Neutron, Relativity Space Terran R).

Запуск Delta IV Heavy. Фото: ULA

За останній рік виявили чимало «вузьких» місць у різних програмах і проєктах, які все частіше стикаються зі головною проблемою під час їх реалізації – нестачею ракет-носіїв мінімум середнього класу. Як один з прикладів можна навести програму US Space Force під назвою National Security Space Launch (NSSL) Phase 2 – протягом п’яти фінансових років, з 1 жовтня 2022 року по 30 вересня 2027 року, US Space Force планують здійснити від 30 до 34 запусків. Десь 60% запусків припадають на долю ULA, на решту 40% підписаний контракт зі SpaceX – тобто United Launch Alliance повинні надати 18-20 ракет-носіїв, а SpaceX від 12 до 14. Якщо компанія Ілона Маска зі своїми Falcon 9/Heavy та спроможністю здійснювати по 50-60 запусків щороку здатна виконати це замовлення без особливих надзусиль (в середньому по три запуски на рік в інтересах US Space Force), то ситуація з ULA виявилася набагато складнішою.

Atlas V N22 з Boeing CST-100 Starliner. Фото: United Launch Alliance

На перший погляд, United Launch Alliance проблем не має – в резерві є ракети-носії Delta IV Heavy й Atlas V, у 2023 році очікується перший запуск Vulcan Centaur. Однак реальний стан справ не такий вже й райдужний… Перш за все, ракети Delta IV Heavy вже виводять з експлуатації – залишилися лише два екземпляри, які запустять у 2023-2024 роках для NRO (National Reconnaissance Office). Теоретично, можна закрити цю «діру» за допомогою Atlas V – адже в запасі залишилися 19 ракет (точніше, двигунів РД-180, яких закупили 122 штуки, з них використали 103 для запусків Atlas III й Atlas V). Але насправді цього запасу Atlas V вже не існує. По-перше, сім ракет призначені для польотів Boeing CST-100 Starliner – тестовий з екіпажем і шість регулярних. По-друге, дев’ять Atlas V були викуплені компанією Amazon для розгортання «сузір’я» Project Kuiper, нової системи супутникового інтернету. Залишаються лише три Atlas V, на яких у 2023 році заплановані два військових запуски (US Space Force, NRO) й один комерційний (ViaSat). Тобто ULA зараз здатна забезпечити максимум чотири запуски на замовлення міністерства оборони – три для NRO, один для USSF. Таким чином, у 2023-2027 роках тільки для виконання своїх зобов’язань за програмою NSSL Phase 2 компанія United Launch Alliance повинна надати від 18 до 20 ракет-носіїв Vulcan Centaur.

Atlas V (USSF-7 mission). Фото: United Launch Alliance

Цікаво, що основним джерелом проблем цією чи іншою мірою стали дві компанії Джеффа Безоса – Blue Origin і Amazon. По-перше, Blue Origin досі помітно запізнюється зі постачанням двигунів BE-4, призначених для ракет Vulcan Centaur і New Glenn. Адже спочатку планувалося, що їх постачання розпочнеться у 2017-2018 році, але перший запуск з ними відсунувся вже на 2023 рік. Тобто проєкти Vulcan і New Glenn залишаються у «підвішеному» стані… По-друге, Amazon гарячково замовив десятки запусків, щоб нарешті розпочати розгортання системи Project Kuiper – згідно з ліцензією, отриманою у 2020 році, Amazon повинен до літа 2026 року запустити щонайменше половину від запланованої кількості 3276 апаратів (тобто у найближчі три з половиною роки потрібно вивести на орбіту мінімум 1638 супутників). У підсумку, «амазонці» стрімко навантажили замовленнями відразу три компанії – французьку Arianespace (18 запусків Ariane 6), власний «філіал» Blue Origin (12 запусків New Glenn плюс опція на 15 додаткових запусків) і United Launch Alliance (9 запусків Atlas V, 38 запусків Vulcan Centaur). Отже, багаторічне замовлення мінімум на 77 запусків (максимум 92) середніх і важких ракет-носіїв миттєво створило дефіцит на ринку космічних запусків.

Vulcan Centaur, New Glenn, Ariane 6 — майбутня флотилія Amazon. Фото: Amazon

Який стан справ зараз? Проєкт нової європейської ракети-носія Ariane 6 «гальмує», її перший запуск відбудеться не раніше кінця 2023 року. І поки залишається відкритим питання, як швидко французи зможуть організувати регулярні запуски Ariane 6 – адже її попередницю Ariane 5 у перші чотири роки експлуатації запускали лише по одному разу на рік. Виглядає на те, що виконання «гуртового» замовлення від Amazon на 18 запусків вимагатиме мінімум чотири-п’ять років, починаючи від 2024 року. Тим більш, в ESA (European Space Agency) також є чимало власних інтересів, пов’язаних з Ariane 6 – науково-дослідні програми, різноманітні урядові замовлення (серед них вистачатиме й у військовій/розвідувальній сфері). Черга замовників буде насправді чималою й почне скорочуватися лише за умови, що в Arianespace зможуть швидко вийти на рівень виробництва й запусків мінімум п’яти-шести Ariane 6 щороку. Коли європейцям вдасться досягти подібних показників – спрогнозувати складно. Але малоймовірно, що це станеться раніше 2025 року.

 

Ariane 6. Фото: ESA

Спостерігається певний прогрес у Vulcan Centaur – отримані двигуни BE-4, триває підготовка до першого запуску (поки запланований у першому кварталі 2023 року). Ускладнює ситуацію той факт, що обидва сертифікаційних запуски Vulcan відразу отримали найвищий рівень складності – це буде не просто виведення комунікаційного супутника чи апарату дистанційного зондування Землі на навколоземну орбіту. Перша місія Vulcan Centaur – відправлення до Місяця посадкового апарату Peregrine компанії Astrobotic Technology (плюс додатковий вантаж у вигляді двох апаратів-прототипів Project Kuiper, які повинні вийти на низьку навколоземну орбіту). Другий запуск також стане серйозним випробуванням – тестовий політ нового вантажного космічного човника Dream Chaser до Міжнародної космічної станції. Ймовірно, що такий рівень відповідальності здатний пригальмувати процес впровадження нової ракети в експлуатацію – тотальні перевірки та повторні перевірки всіх вузлів, за найменшої підозри на якісь негаразди запуск будуть переносити чи навіть скасовувати (згадаймо, скільки разів переносили запуск надважкої ракети-носія SLS у рамках місії Artemis I).

Перший ступінь Vulcan зі двигунами BE-4. Фото: United Launch Alliance

Попередні плани поки передбачають мінімум по п’ять запусків Vulcan Centaur у 2023 і 2024 роках. Але якщо оцінити обсяг наявних і можливих замовлень (NSSL, NRO, NASA, секретні проєкти на кшталт Boeing X-37B Orbital Test Vehicle, колосальне замовлення компанії Amazon на майже чотири десятки «Вулканів», потенційні комерційні замовлення), то ULA вже зараз потрібно виходити на рівень мінімум 8-10 запусків Vulcan Centaur щороку. З таким попитом на «Вулкани» потрібна вичерпна відповідь на головне питання – чи зможе Blue Origin регулярно і вчасно постачати щонайменше по 20 двигунів BE-4 щорічно? Це при тому, що компанія Безоса кілька років буквально «вимучувала» ті два двигуни, призначені для першого запуску Vulcan Centaur.

Схоже, найбільші проблеми чекають проєкт важкої ракети-носія New Glenn (виведення до 45 т на орбіту) зі двигунами BE-4 – її тестовий політ вже пересунули на кінець 2023 року. По-перше, Blue Origin прагне реалізувати концепцію повернення першого ступеню – як у SpaceX з Falcon 9. Вже зараз потрібні регулярні випробування зі посадки ступенів (інформація про подібні тести поки ніде не спливала) та підготовка посадкових майданчиків (влітку з’явилося повідомлення про продаж на металолом корабля Jacklyn, який планували переобладнати у плавучу посадкову платформу). По-друге, ця ракета-носій використовує відразу сім двигунів BE-4, тобто один запуск New Glenn – це мінус три запуски Vulcan. Поки Blue Origin не опанує повторне використання перших ступенів New Glenn, всі багаторазові (і поки дефіцитні) двигуни BE-4 будуть витрачатися як «одноразові». Отже, компанії для виконання мінімальної програми на 2023 рік (п’ять запусків Vulcan Centaur і можливий політ New Glenn) потрібно підготувати щонайменше 17 екземплярів BE-4 (це в ідеальному випадку, насправді потрібний більший запас двигунів). Виглядає на те, що проєкт New Glenn «пересунуть» на 2024-2025 роки – поки в Blue Origin не забезпечать стабільне щорічне виробництво щонайменше півсотні BE-4, щоб їх вистачало в середньому на запуск десятка Vulcan і трьох-чотирьох New Glenn на рік.

New Glenn. Фото: Blue Origin

Про інші проєкти середніх ракет-носіїв говорити ще зарано. Компанія Rocket Lab вже змінила попередню концепцію ракети Neutron – збільшення кількості двигунів на першому ступені з семи до дев’яти, відмова від двигунів відкритого циклу та початок робіт над РРД замкнутої схеми. Скоріш за все, перший запуск Neutron відбудеться не наприкінці 2024 року, як планувалося раніше, а у 2025-2026 році. Чимало питань викликає також швидкість реалізації нового проєкту компанії Firefly Aerospace, якій доручили розробити універсальний перший ступінь як для своєї ракети-носія Firefly Beta, так і для нової Antares 330 (повинна замінити Antares 230+, чий останній запуск запланований на весну 2023 року). Схоже, Beta чи Antares 330 здійснять свої перші запуски не раніше ніж за два роки – тим більш, зараз на рахунку Firefly поки є лише два запуски легкої ракети Alpha (один невдалий, один частково успішний).

Оновлена концепція Rocket Lab Neutron. Фото: YouTube (Rocket Lab)

У цій ситуації начебто однозначно виграє SpaceX, який зі своїми Falcon 9/Heavy може стати «тимчасовим монополістом» за багатьма напрямами. По-перше, зараз триває збільшення кількості комерційних та військових замовлень, причому не тільки зі США – цього року SpaceX уже вивів на орбіту супутник SARah-1 для Федеральної розвідувальної служби Німеччини, надалі заплановані ще два таких запуски (EROS-C3 для міністерства оборони Ізраїля та два чергових SARah для німецької розвідки). Плюс SpaceX отримав контракт на три запуски для свого ж конкурента OneWeb (система супутникового інтернету). Навіть більше, вже почали кружляти чутки, що послугами SpaceX може скористатися навіть Amazon – щоб встигнути запустити якусь кількість супутників Project Kuiper. По-друге, SpaceX досі залишається основним оператором пілотованих польотів на МКС – особливо зі врахуванням нестабільної ситуації зі Starliner (пілотований тест-політ не раніше весни 2023 року, регулярні польоти зі 2024 року). По-третє, SpaceX у 2023-2024 роках здійснить мінімум три запуски «чужого» вантажного корабля Cygnus (місії NG-20/21/22) – фактично, до того часу, поки Northop Grumman не отримає нарешті від Firefly Aerospace нову ракету-носій Antares 330.

Falcon 9 з космічним кораблем Dragon (SpaceX Crew-1). Фото: NASA/Joel Kowsky

Однак подібний перебіг подій, попри всю його привабливість, може спричинити чимало клопотів для SpaceX. По-перше, статус монополіста (хай навіть «вимушеного») легко перетворює компанію на зручну мішень для звинувачень у можливих зловживаннях. По-друге, постійне зростання кількості замовлень усіх видів (урядові, військові, наукові, комерційні, «форс-мажорні») цілком може вимагати від SpaceX виходу на рівень 70-75 запусків щорічно. Тоді компанії майже напевно доведеться піти на розширення ракетного парку Falcon 9/Heavy – тобто активне виробництво нових Falcon 9 Block 5 і двигунів Merlin, їх більш інтенсивне обслуговування між запусками відтягне на себе якусь кількість ресурсів компанії.

Falcon Heavy. Фото: SpaceX

Наостанок напрошується трохи кумедна конспірологічна версія. Як вже згадувалося раніше, проєкт Vulcan Centaur запізнюється головним чином через те, що Blue Origin не встигає налагодити масове виробництво двигунів BE-4 зі тягою 250 тонн. Зате SpaceX зараз повним ходом провадить роботи вже над другим поколінням двигунів Raptor. Спочатку був Raptor 1 і його модернізована версія Raptor 1.5, з тягою 185 тонн – за деякими повідомленнями, SpaceX випродукував для різноманітних тестів і суборбітальних польотів від 125 до 150 цих двигунів. А зараз компанія поставила на потік виробництво легших і потужніших (230 тонн тяги) Raptor 2. Якраз на початку листопада з’явилося повідомлення, що вже випустили 200 двигунів Raptor 2 – причому в SpaceX оголосили про свою готовність виробляти щодня по новому двигуну!

Двигуни Raptor 2. Фото: SpaceX

Виникає питання – що компанія Маска планує робити зі трьома сотнями двигунів на рік? Якось не надто віриться, що вже найближчим часом SpaceX буде щорічно будувати флотилію зі 5-6 нових Starship, зі 39-42 двигунами Raptor 2 на кожному – регулярні замовлення на подібні обсяги корисного навантаження (ракета повинна виводити до 100 тонн вантажу на орбіту) ще не скоро з’являться… Чи не складеться так, що у випадку подальших проблем зі постачанням BE-4 компанія ULA почне купувати двигуни у SpaceX і підготує допрацьовану версію «Вулканів» зі двома Raptor 2 сумарною тягою 460 тонн (замість двох BE-4 з їх 500 тоннами)? В принципі, в американців вже є досвід подібних модернізацій – можна згадати, як створювали «перехідний» Atlas III (в конструкцію старого Atlas II «вбудували» двигун РД-180 замість блоку двигунів RS-56-OSA/RS-56-OBA) або оновлювали Antares від конфігурації 130 до 230 (заміна двигунів НК-33/AJ26 на РД-181). Версія з можливою заміною на «Вулканах» BE-4 на Raptor 2 звучить досить химерно, але хто може впевнено сказати, на що ще можна очікувати у майбутньому?

В будь-якому випадку, найближчі кілька років стануть насправді «цікавими часами».

Джерело

 

На заставці фото: United Launch Alliance

Автори