Компания SpaceX, Илон Маск и ракета Falcon 9 – конец эпохи государственной космонавтики.

Как известно после окончания программы Space Shuttle США лишилась возможности запуска астронавтов на околоземную орбиту, а так же доставки людей и грузов на МКС.
Тем не менее, США по-прежнему использует ракету Atlas V для вывода на орбиту спутников  НАСА, а так же ВВС США. В качестве двигателей для первой ступени Atlas V используются двигатели  российского производства РД-180. Для запуска астронавтов было принято решение по контракту с Роскосмосом использовать Байконур и ракеты Российского производства для доставки грузов и астронавтов на МКС до момента пока США не возобновит пилотируемые полеты.

Таким образом, США не закрыли свою космическую программу, а лишь приостановили ее.
Это связанно с тем, что было принято решение коренным образом изменить сам подход к космическим полетам. Как известно сейчас в России и в Китае запуск в космос любых аппаратов как пилотируемых, так и беспилотных это прерогатива государства. Но в США пошли по пути, которого человеческая цивилизация в космической отрасли еще не знала – фактически решили отдать все космические запуски – научные, военные, доставку грузов на МКС и даже доставку туда астронавтов частным корпорациям. При таком раскладе государственное агентство НАСА выступает только в роли заказчика, а исполнителями выступают частные компании. Так же США планирует диверсифицировать риски в этой области и создать в индустрии частных запусков серьезную конкуренцию. Предполагается, что частных компаний способных выводить спутники и космические корабли на различные орбиты должно быть не менее трех. Это позволит избежать технической зависимости от  одной фирмы, чтобы она не смогла диктовать правительству свои условия, а так же позволит всегда иметь запасные варианты, в случае если один из исполнителей не сможет выполнить заказ по тем или иным причинам. Так же предполагается, что конкурентная среда создаст условия для снижения стоимость вывода различных аппаратов на орбиту, а так же способствует увеличению качества этих услуг. Программа НАСА по организации сервиса для доставки астронавтов  на МКС получила название -Commercial Crew Program (CCP).  А для доставки грузов на МКС — Commercial Resupply Services (CRS).

В рамках обеих программ гранды от правительства США,  а так же контракты с НАСА уже получили три компании.

Первая компания SpaceX  и космический корабль Dragon.

Вторая компания Boeing и космический корабль CST-100 Starliner.



Третья компания  Sierra Nevada Corporation и космический корабль Dream Chaser.




С первыми двумя компаниями уже заключены контракты, как на доставку людей, так и на доставку грузов к МКС, а с третьей на данный момент только на доставку грузов. В настоящее время наибольшего прогресса в этих областях добилась компания SpaceX и именно о ней пойдет речь далее по тексту. Ее основатель Илон Маск так же известный как соучредитель компаний Tesla Motors и PayPal.

Главной целью компания ставит резкое удешевление стоимости полезной нагрузки в космос. В настоящее время один запуск ракеты Falcon 9 стоит 61,2 миллиона долларов – эта цена включает в себя стоимость топлива, а так же все остальные затраты. Этот ракетоноситель способен вывести на низкую околоземную орбиту 13150 килограмм полезного груза и 4854850 килограмм полезного груза на геосинхронную орбиту.





В тоже время запуск более тяжелой версии ракеты Falcon Heavy будет стоить уже 90 миллионов долларов. За эту сумму можно доставить до 53000 килограмм полезного груза на низкую околоземную орбиту и 21200 килограмм на геосинхронную.

Для сравнения запуск российского ракетоносителя Протон-М  в настоящее время стоит 70 миллионов долларов. При этом он может вывести на геосинхронную орбиту 22000 килограмм.

Исходя из этого, не сложно посчитать стоимость вывода одного килограмма полезной нагрузки для разных ракетоносителей. Так для ракеты Falcon 9 эта сумма составляет от 2719 долларов за килограмм для низких околоземных орбит. И 7470 долларов за килограмм для геопереходной орбиты.

Для ракеты Falcon Heavy от 1654 долларов за килограмм для низких околоземных орбит и 4054 долларов за килограмм геопереходной орбиты.

Для “Протон-М” 2830 доллар за килограмм для низких околоземных орбит и 13000 для геопереходной орбиты.

Таким образом, стоимость вывода полезной нагрузки для ракетоносителей Falcon уже сейчас заметно ниже, чем для ракеты “Протон-М”. Но компания SpaceX хочет пойти гораздо дальше — снизить стоимость вывода полезной нагрузки на несколько порядков. И тут выход только один – переход от полностью одноразовых ракетоносителей к частично многоразовым на первом этапе и полностью многоразовым на втором этапе. Ведь основная статья расходов при выводе груза на орбиту это стоимость ракетоносителя – при одноразовом ракетоносителе он, как и топливо играет роль расходного материала. Он расходуется при запуске. В случае нового запуска нужен совершенно новый ракетоноситель и его полная стоимость включается в стоимость вывода полезной нагрузки. Если бы удалось сделать многоразовый ракетоноситель который не расходуется при запуске то стоимость вывода полезной нагрузки резко уменьшается  — вместо того чтобы оплачивать полную стоимость нового ракетоносителя достаточно оплатить стоимость топлива и расходы на обслуживание. В настоящее время компания SpaceX близка к завершению частично многоразового ракетоносителя Falcon 9, у которого является многоразовым самый дорогой элемент ракетоносителя – первая ступень. Ее уже удалось сделать возвращаемой, правда прецедента с использованием одной и той же первой ступени при выводе  полезной нагрузки еще не было, но он может появиться уже до конца текущего года.



В перспективе планируется, что все ступени ракетоносителей, а так же космический корабль Dragon (за исключением отделяемого командного модуля) будут многоразовыми. Таким образом, компания SpaceX начинает показывать не только успехи  в плане борьбы за контракты НАСА, но и явное технологическое преимущество над другими, как частными, так и государственными космическими корпорациями. Они уверенно идут к тому, чтобы создать фактически полностью многоразовую и не дорогую систему запуска. Фактически сделать то, что так и не удалось реализовать, а рамках программы  Space Shuttle, где стоимость вывода грузов на орбиту была очень высокой. Из-за чего программа Space Shuttle себя не оправдала и была закрыта.


Так же отсюда следует очевидный и очень важный вывод – мы наблюдаем не только ренессанс многоразовых систем вывода на орбиту, о которых, кстати, мечтал еще Королев,  но и конец эпохи государственного космоса. Если раньше успехи в космонавтике достигались благодаря конкуренции между государствами (космическая гонка США и СССР) то сейчас это постепенно переходит в плоскость конкуренции между космическими частными корпорациями.



Ко всему этому следует еще добавить, что Илон Маск хочет  осуществить еще одну мечту Королева – а именно отправить человека на Марс. Как известно в настоящий момент эта идея оказалась до сих пор не осуществимой даже  для богатых государств. Но возможно – раз ее не смогли осуществить государства, ее в конечном итоге осуществят частные компании. Так же Илон Маск уже заслуживший репутацию человека смотрящего далеко вперед  считает необходимым не только пилотируемые, возвращаемые экспедиции к Марсу, но и не возвращаемые полеты с целью колонизации Марса и обустройства там второго дома для человечества.