SpaceX: путь наверх

Основатель частной компании SpaceX (Space Exploration Technologies Corporation) Илон Маск – воистину культовая фигура современного предпринимательства. Инициатор нескольких (от IT-технологий до ракетостроения) стартапов в глазах многих выглядит героем романов Жюля Верна или Герберта Уэллса. Но в реальности это далеко не чудаковатый гений и изобретатель-одиночка, а хваткий бизнесмен, чётко знающий, чего он хочет, и добивающийся поставленных целей, хотя и не чуждый романтизма.

Ещё в университете, интересуясь экологически чистым транспортом и перспективными источниками энергии, Маск задумался о межпланетных путешествиях. К июню 2002 года, когда в Эль-Сегундо, Калифорния, была зарегистрирована частная компания SpaceX, он уже достиг многого. «Очень умный, харизматичный, потрясающе увлечённый человек – крайне редкая комбинация черт характера. Обычно люди, обладающие хотя бы одной из них, лишены двух остальных» – такую характеристику Маску дал Питер Тиль, бывший партнёр по интернет-бизнесу, а затем и один из инвесторов SpaceX. Вероятно, именно эти качества подтолкнули Маска к ракетно-космической технике, которая, в принципе, является очень рискованной и низкорентабельной отраслью.

Илон Маск – один из гуру бизнеса высоких технологий

Сам Илон неоднократно заявлял, что приступает к любому проекту только в случае совпадения трёх условий: коммерческой привлекательности, полезности для общества и интереса для него самого. В отличие от многих неудавшихся «космических частников», стартовавших до него, Маск пришёл в ракетостроение с набором ясных и амбициозных концепций, возведя на щит идею о том, что человечество должно стать мультипланетарной цивилизацией, а для этого необходимо обеспечить недорогой доступ в космос. Решать последнюю задачу предполагалось с помощью многоразовых ракетных систем.

Маск пришёл в ракетный бизнес с рядом ясных и амбициозных концепций

Прежде чем взяться за ракеты, Илон тщательно проанализировал состояние этой сферы бизнеса и учёл опыт своих предшественников. Во-первых, он не стал изобретать велосипед и решил применять отработанные простые решения. По большому счёту, все ракеты SpaceX являются воплощением американской школы проектирования космических носителей: простые по схеме ракетные двигатели с умеренными характеристиками и минимальным техническим риском сочетались с максимально лёгкой и технологичной конструкцией ступеней. Не стал Маск и выращивать свою ракетную школу – на рынке труда легко удалось найти инженеров, не удовлетворённых работой на государственные учреждения и существующие аэрокосмические корпорации-гиганты.

Еще одной его организационной находкой стала концентрация почти всех проектных работ и производства in house – у себя в компании. Это решение, нелогичное во времена торжества аутсорсинга и разделения труда, позволило SpaceX снизить накладные расходы на подрядчиков и сократить (хотя бы на время) затраты на создание ракет.

Почти все основные компоненты ракет-носителей и кораблей SpaceX изготавливает самостоятельно

Кроме того, SpaceX широко пользовалась плодами трудов предыдущих поколений, покупая (или получая бесплатно) патенты NASA и нанимая ведущих специалистов. Так в команде Маска оказались, к примеру, Тим Базз, бывший менеджер по испытаниям носителя Delta IV в компании Boeing, а ныне вице-президент SpaceX по испытаниям и пускам Адам Харрис, ранее руководивший сенатским комитетом по разведке и занимавший должность аналитика бюджетных ассигнований на оборону, ныне – вице-президент компании по продажам и связям с правительством Том Мюллер, бывший ведущий конструктор по жидкостным двигателям в компании TRW, а потом – вице-президент SpaceX по двигательным установкам. Кстати, именно схема форсуночной головки посадочного двигателя лунного модуля корабля Apollo, разработанная фирмой TRW, стала основой ракетного двигателя Merlin I компании SpaceX.

Маск изучал также российский опыт. В 2001 и 2002 годах, приезжая в нашу страну, он пытался приобрести… подержанные баллистические ракеты, «чтобы с их помощью отправить на Марс семена растений и мелких животных» (!), посещал НПО имени С. А. Лавочкина и провёл переговоры с компанией «Космотрас», которая запускала коммерческие спутники с помощью баллистической ракеты Р-36М, конвертированной в носитель «Днепр». И хотя эти затеи не удались, Маск извлёк из поездок максимальную пользу.

Маск побывал в России и оценил возможности ракеты-носителя «Днепр»

Важным компонентом его работы всегда был пиар, включая постоянную пропаганду деятельности и достижений SpaceX. В итоге популярность основателя компании выросла настолько, что в наши дни он стал иконой частного предпринимательства наряду со Стивом Джобсом и Биллом Гейтсом и прототипом гениального изобретателя-миллиардера Тони Старка из фильма «Железный человек», где сыграл сам себя в одном из эпизодов.

Молодой предприниматель-ракетчик не стал повторять ошибки предшественников, опиравшихся лишь на собственные силы и не желавших иметь дело с государством – «левиафаном». Будучи очень богатым человеком, Маск тем не менее понимал, что собственных средств хватит лишь на разработку небольшой, сравнительно простой ракеты, и с самого начала деятельности стал налаживать тесные отношения с государственными ведомствами – NASA и Пентагоном. Тем более что коммерческие перспективы малого носителя, на который чаще всего нацеливаются самые амбициозные космические стартаперы-одиночки, терялись в тумане. Для выдающегося успеха предприятия надо было предложить государству что-то особенное. И такая возможность представилась, хотя и не сразу.

Министерство обороны США искало лёгкую ракету для испытаний высокоточных управляемых неядерных боеголовок маневрирующего типа

В начале 2000-х годов Пентагон развернул несколько проектов, для которых требовались лёгкие носители. В частности, Агентство исследований перспективных оборонных проектов DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) начало программу «Применение силы с континентальной части США» FALCON (Force Application and Launch from Continental United States), а в декабре 2003 года ВВС выдали контракты на разработку программы, включающую малую ракету для запуска маневрирующих гиперзвуковых боеприпасов CAV (Common Aero Vehicles). Среди девяти финалистов первого этапа конкурса оказалась и SpaceX: проект носителя, названный Falcon-1 (весьма созвучно названию программы Пентагона!), получил чек… на несколько сотен тысяч долларов. Разработка реальной ракеты стоила на порядки больше, но это был первый успех. Второй контракт SpaceX получила в 2005 году от Управления оперативных космических запусков ORS (Operationally Responsive Space Office) на разработку ракеты-носителя для оперативных запусков тактических спутников. Только что спроектированный Falcon-1 с объявленной ценой на запуск в $6 млн подошёл под эту программу по всем параметрам.

Таким образом, самые первые деньги на свои ракетные проекты Илон Маск получил именно от государственных заказчиков, и, что еще важнее, на стартап обратили внимание «большие боссы». Дружба с правительственными структурами, кроме симпатий чиновников, обеспечила доступ к технологиям и техническим отчётам NASA. SpaceX (как и планировалось ранее) получила права фактически бесплатных лицензионных соглашений на многие технические решения.

Лёгкий Falcon-1 содержал все элементы американской ракетной школы, строился по принципу «одна ступень – один двигатель» с применением самых современных материалов и технологий изготовления элементов конструкции

Плоды трудов появились не сразу. В новое амплуа Маска не слишком верили – всего лишь один из множества «частников», пытающихся прорваться в космос, ну и что, что молодой мультимиллионер, мало ли таких? Вскоре отношение изменилось: это произошло, когда после двух лет проекта – к 2005 году – в железо воплотился первый лётный образец носителя Falcon-1. Ракета, сделанная с чистого листа, завораживала…

SpaceX показал изделие – причём не макет, а реальный лёгкий носитель – и чуть не спутал все карты! 25 марта 2006 года была предпринята первая попытка пуска: Falcon 1, взлетевший с предельно упрощённой стартовой площадки на острове Омелек (атолл Кваджалейн в Тихом океане), должен был вывести на орбиту малый научно-образовательный спутник FalconSat-2. Увы, первый полет представителя нового поколения так называемых дешёвых ракет-носителей закончился аварией: Falcon 1 упал в Тихий океан через 41 секунду после взлёта из-за пожара на первой ступени.

Удивительно, но факт: к тому времени Маск ухитрился получить семь заказов на запуск коммерческих спутников ракетой Falcon 1, а также рамочный контракт на $100 млн на пусковые услуги от ВВС США. Так, еще даже и не взлетев, SpaceX уже имел деньги на продолжение работ.

Однако и следующий пуск, состоявший через год – 21 марта 2007 года, окончился аварией: на этот раз почти нормально функционировала первая ступень, но двигатель второй работал неустойчиво, и полезный груз на орбиту не вышел. Причиной аварии был неверный учёт динамики второй ступени при настройке системы управления, а также соударение ступеней при разделении…

Третий пуск готовили полтора года, которые ушли на доработку ракеты-носителя. В полете 3 августа 2008 года вновь возникли проблемы: разделение ступеней прошло «не чисто», из-за чего всё закончилось гораздо быстрее, чем предполагали…

Первые три пуска носителя Falcon-1 закончились неудачей (правда, причины аварий были различными)

Интернет-наблюдателям (особенно из неформального отечественного околокосмического сообщества) казалось, что на ракетной затее Маска можно ставить крест. Но вывод оказался ошибочным: специалисты отмечали, что SpaceX «демонстрирует серьезный потенциал». Второй и третий пуски показали, что немногочисленная команда специалистов за небольшое время может научить ракету летать, а в основе всех неудач лежат «детские болезни», характерные для любой новой техники. Более того, мир неожиданно увидел технологии подготовки космического носителя очень небольшим (буквально десять человек) расчётом, причём многих удивила способность быстро провести повторный пуск при неудаче («отбой» на старте). Например, в третьем пуске обратный отсчёт возобновлялся всего через 34 минуты после первой попытки, и ракета стартовала.

Лишь четвёртый пуск завершился удачно, а пятый полёт закрепил успех

Да и Маск выказал выдающиеся организаторские и лидерские способности, сумев мобилизовать команду и достичь победы. Четвёртый полет 28 сентября 2008 года завершился триумфом: на орбиту наконец-то удалось запустить имитатор спутника. Пятый пуск, состоявшийся 14 июля 2009 г. (на орбиту вышел малазийский аппарат RazakSAT), казалось бы, открывал путь к коммерческому использованию лёгкой ракеты. Но не сложилось: этот полет стал в биографии Falcon-1 последним – создатель SpaceX сделал ставку на другой носитель.

Илон Маск прекрасно понимал, что нишевой рынок запусков легких спутников не принесёт больших прибылей. Основные деньги в пусковом бизнесе делаются на коммерческих телекоммуникационных аппаратах и на выполнении крупных правительственных заказов. А для этого нужна гораздо более мощная ракета, чем Falcon-1. К осени 2005 года, перебрав несколько вариантов, SpaceX объявила о разработке проекта Falcon 9, оснащённого ажно девятью (!) двигателями Merlin 1B на первой ступени. По расчётам, носитель был способен вывести на низкую околоземную орбиту более 9 т, а на геопереходную – свыше 3 т полезной нагрузки. И всё это – за каких-то $27 млн! Для сравнения: типовая стоимость запуска спутника аналогичной массы на геопереходную орбиту была вдвое, а то и втрое выше.

В конце 2005 года NASA объявило программу разработки частных средств для снабжения МКС

Откуда же взялись деньги на разработку нового носителя? А оттуда же… В 2005 году NASA, предвидя скорый конец системы Space Shuttle, инициировало программу коммерческих орбитальных транспортных перевозок COTS (Commercial Orbital Transportation Services), стремясь привлечь частный бизнеса к доставке грузов и людей на Международную космическую станцию (МКС). Программа была ярким выражением курса на коммерциализацию космической деятельности, которую администрация взяла еще в конце XX века.

SpaceX выбилась в финал конкурса. В рамках первого этапа программы COTS 18 августа 2006 года NASA выдало компании Маска контракт на сумму $278 млн. Позднее цифра увеличилась до $390 млн. Для программы COTS компания SpaceX предложила свой носитель Falcon-9 в паре с кораблём Dragon. Предприниматели всего мира, учитесь: не имея за душой ничего, кроме репутации, амбиций и еще не взлетевшей лёгкой ракеты, чудесный яппи предлагал вполне себе нормальный и современный корабль для доставки грузов на МКС, а также носитель для его запуска, превосходящий по возможностям российский «Союз»! Бумажный проект получил одобрение, и на SpaceX пролился долларовый дождь. Едва отмыв мутные пятна на сверкающих доспехах (три неудачных пуска Falcon 1 из четырёх), в конце 2008 года Маск участвует в программе CRS (Commercial Resupply Services) по коммерческому снабжению МКС, объявленной NASA, и вновь… становится победителем! Выбив контракт на $1,6 млрд, компания SpaceX обязуется выполнить 12 запусков своего корабля и доставить на станцию 20 т грузов…

Несмотря на многочисленные задержки и переносы, первый пуск нового носителя Falcon 9 с полумакетным кораблём Dragon прошёл успешно

Несмотря на смех в зрительном зале, особенно отчётливо раздающийся из-за океана, Маск продемонстрировал чудовищную решимость и выдающиеся способности выполнять контрактные обязательства. Первый демонстрационный пуск Falcon 9 с габаритно-весовым макетом корабля Dragon 4 июня 2010 года завершился полным успехом. Такой результат стал закономерным итогом «тренировки на кошках». Набив шишек на пусках «учебной» ракеты Falcon-1, команда SpaceX с первого раза обеспечила успешный пуск нового, на порядок более сложного и мощного носителя.

Второй полет Falcon 9, на этот раз с лётным прототипом корабля Dragon, состоялся 8 декабря 2010 года и также завершился успехом. В третьей миссии, 22 мая 2012 года, ракета вывела на орбиту полноценный Dragon, который через три дня причалил к МКС, доставив на борт несколько сотен килограммов различных грузов.

Dragon, выведенный на орбиту в третьем пуске, причалил к МКC

Затем миссии носителя Falcon 9 пошли один за другим. Не обходилось без накладок. Например, в четвёртом полете взорвался один из двигателей первой ступени. Но ракета уцелела и продолжила полет. Нештатная ситуация обошлась «практически даром» – Dragon достиг орбиты, а Falcon 9 продемонстрировал способность решать задачу при аварии двигательной установки… правда, за счёт отказа от выведения на целевую орбиту попутной нагрузки – спутника Orbcomm… Небеса подмигивали, сдавая карты в пользу Маска.

Темп запусков ракет SpaceX постепенно нарастал: в 2010 году стартовали два носителя, в 2011-м пусков не было, в 2012-м – снова две миссии, в 2013-м – уже три, а в 2014-м – шесть! Параллельно команда Маска непрерывно улучшала ракету, повышая её энергетические характеристики. Так, с шестого полета вместо исходной модели начал эксплуатироваться более мощный и совершенный Falcon 9 v1.1 (см. таблицу 1).

Табл. 1. Сравнительные характеристики ракет-носителей лёгкого и среднего класса

* В числителе – на низкой околоземной орбите, в знаменателе – на геопереходной орбите.
** В числителе – всего орбитальных, в знаменателе – аварийных.
*** Диаметр головного обтекателя.
**** Для увеличения энергетических характеристик могут использоваться навесные стартовые ускорители.
***** Для выведения на высокоэнергетические траектории (в том числе на геопереходную орбиту) применяется разгонный блок (дополнительная верхняя ступень)

Сторонние наблюдатели сомневались в прочности и устойчивости нового варианта носителя Falcon, но ракета сразу полетела нормально

К 2015 году SpaceX превратилась в заметного игрока на рынке космических запусков. Первая коммерческая миссия состоялась 3 декабря 2013 года: Falcon 9 вывел на геопереходную орбиту телекоммуникационный аппарат SES-8. Затем заказы посыпались один за другим. 1 марта 2015 года на орбиту вышли сразу два телекоммуникационных спутника – Eutelsat и ABS. Объявленная стоимость коммерческих запусков ракеты составила смехотворные по нашим временам $60 млн.

Еще одним лакомым куском рынка, на который Маск мечтал прорваться, были запуски по заказам правительственных ведомств. Здесь на протяжении почти десятилетия доминировала монополистическая связка Lokheed-Martin и Boeing – Объединённый пусковой альянс ULA (United Launch Alliance). Препятствием к проникновению в этот сегмент служила сложная и трудоёмкая процедура сертификации: для допуска к правительственным спутникам требовалось предоставить множество документов о надёжности носителя. Но самое главное, требовалось внести в конструкцию изменения, чтобы ракета соответствовала требованиям ВВС и NASA, и подтвердить соответствие требованиям несколькими подряд успешными запусками коммерческих аппаратов.

Генерал-лейтенант ВВС Элен Павликовски и Илон Маск подписывают соглашение о сертификации носителя Falcon 9

Проблема сертификации усугублялась практикой SpaceX – непрерывным усовершенствованием носителя Falcon 9. Самым сильным было недопонимание между Маском и ВВС, чьи требования были особенно жёсткими: военные могли доверять запуск суперспутников, стоящих иногда миллиарды долларов, лишь самым надёжным ракетам. Споры едва не доходили до судебных разбирательств.

Наконец, 19 мая 2015 года NASA сертифицировало Falcon 9 v.1.1 (для миссий «среднего риска»), а спустя неделю аналогичный сертификат выдали ВВС. В июне SpaceX должна была вывести на орбиту первый навигационный спутник GPS для военных, а в августе – аппарат Jason-3 для Управления по исследованиям океанов и атмосферы NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration).

Казалось, успехам команды Маска не будет конца. Сертификация правительственных ведомств получена, портфель заказов переполнен. В 2015 году SpaceX вышла на один пуск в месяц и готовилась взять вершину, выполняя миссию каждые две недели. Фирму во всем мире стали воспринимать всерьёз, именно она начала задавать «тренды» пускового рынка. С этого момента ни один новый проект космического носителя не создаётся без оглядки на детища SpaceX. Так продолжалось до 28 июня 2015 года.

До 28 июня 2015 года казалось, что удача никогда не покинет Маска. Поэтому авария ракеты на третьей минуте полета носила ошеломляющий характер

В 44-й день рождения Илона Маска стартовал очередной Falcon 9 v1.1 с грузовым кораблём Dragon. Всё начиналось как обычно. Ракета оторвалась от стартового стола и ушла в небо, постепенно набирая скорость. События развивались по штатной циклограмме: разделение ступеней ожидалось через 162 секунды полета. Однако на 139-й секунде случилось непоправимое: огромное белое облако на пару секунд закрыло кадр видеосъёмки, затем зрители увидели множество обломков и первую ступень, которая некоторое время стабильно, но уже совершенно бесполезно продолжала работать…

Причины аварии еще предстоит выяснить. Пока лишь объявлено о том, что причиной разрушения второй ступени мог стать резкий рост внутреннего давления в баке окислителя, но откуда он взялся — пока не известно. Что будет дальше, сказать трудно. Аварии – неизбежная плата за доступ в космос. Falcon 9 совершил 18 безаварийных полётов, и это совсем неплохо для новой ракеты, с учетом того, что российский «Протон-М» теряется каждые 20 пусков. В любом случае авария потянула монотонно росший график доходов SpaceX куда-то вниз. И когда он вернётся к прежней динамике — не знает никто.

Пресс-конференция NASA по поводу аварии ракеты Falcon 9 и потери корабля Dragon

Продолжение следует.