Loading Posts...

Малые ракеты для наноспутников

За последние несколько лет словосочетание «малые ракеты» стало, можно сказать, аэрокосмическим трендом. Сейчас в мире наблюдается настоящий бум частных космических стартапов, бросивших все свои силы на разработку легких и сверхлегких ракет. Счет им идет уже на десятки, и каждый из них – участник процесса, грозящего вылиться в настоящую революцию в космонавтике.

Но что послужило причиной такого бума? Ведь на первый взгляд идея использования сверхлегких ракет не имеет особого экономического смысла. Зачем платить 5 млн долларов за запуск носителя, который может доставить в космос пару сотен килограмм груза, когда условный Falcon 9, способный вывести на низкую околоземную орбиту свыше 20 тонн, стоит порядка 60 млн?

Однако заказчики часто выбирают сверхлегкие носители, даже несмотря на их «удельную» дороговизну. Главная причина — меньший срок ожидания запуска. Небольшие грузы на мощных ракетах летают в космос лишь в качестве «попутчиков», поэтому владельцу спутника приходится ждать, пока под его нагрузку появится подходящий носитель со свободным местом. Ожидание может растянуться на несколько лет. В течение всего этого времени, как правило, необходимо оплачивать хранение аппарата, что нередко выливается в весьма значительные суммы. Выбор небольшой специализированной ракеты позволяет избавиться от этой проблемы.

Также нужно учитывать, что многие наноспутники являются экспериментальными аппаратами, предназначенными для отработки новых технологий. Чем раньше состоится запуск – тем быстрее будут получены важные данные, способные определить дальнейшее направление деятельности компании. Порой из-за длительного ожидания необходимость в запуске спутника может в принципе отпасть, поскольку потеряет актуальность его техническая «начинка».

Вторым фактором является более широкий выбор возможных орбит. При попутном запуске он, по сути, ограничен орбитой основной нагрузки. Небольшой носитель позволяет выбрать более подходящую траекторию, на которой потенциал космического аппарата будет реализован наилучшим образом.

Третий важный фактор — независимость от «прихотей» оператора пусковых услуг. Как правило, большие спутники стоят намного дороже, чем сама ракета. При добавлении попутной нагрузки специалисты, отвечающие за подготовку пуска, предпочитают максимально перестраховаться. При возникновении даже малейшего опасения, что малый груз может как-то повредить основной, пусковой оператор, скорее всего, попросту откажется от него или же потребует внести серьезные изменения в конструкцию.

Четверым преимуществом малых носителей должна стать частота запусков. Многие их разработчики обещают, что смогут осуществлять старты с очень небольшими интервалами – идеальный вариант для заказчиков, которым нужно как можно скорее провести тесты серии аппаратов. Порой производителям выгоднее переплатить за срочный пуск, чем останавливать производство в ожидании полета предыдущей модификации.

Опция быстрого запуска также весьма интересует военных. Современные армии очень сильно зависят от спутников, ставших привлекательной мишенью для первого удара. Если вывести космические аппараты противника из строя, можно серьезно ограничить его коммуникационные и навигационные возможности, а также способность отслеживать перемещение вражеских войск. В этих условиях наличие надежного носителя, который мог бы осуществлять регулярные ежедневные запуски спутников на замену переставшим функционировать, становится стратегическим фактором, серьезно влияющим на исход потенциального конфликта.

Неудивительно, что агентство перспективных оборонных разработок США (DARPA) недавно объявило конкурс для аэрокосмических компаний, в рамках которого они должны дважды отправить груз на околоземную орбиту. Главная особенность задания заключается в том, что информация о полезной нагрузке, целевой орбите и космодроме будет раскрыта участникам лишь за несколько недель до запуска, а второй старт должен произойти максимум через две недели после первого. Компания, выполнившая все условия наилучшим образом, получит 10 млн долларов.

Наконец, ожидания частников серьезно подогреваются существующими проектами создания различных нано- и микроспутниковых группировок. В их числе — спутниковые созвездия Planet Labs, Spire Global, Planetary Resources, Astro Digital и другие, которые в полностью развернутом виде будут состоять из сотен малых аппаратов. Всем им потребуется регулярное обновление и пополнение.

В то же время при оценках перспектив малых носителей лучше избегать чрезмерного оптимизма. Несмотря на все озвученные факторы, космический рынок пока не настолько велик, чтобы обеспечить регулярной загрузкой десятки различных типов легких и сверхлегких ракет, разрабатываемых в наши дни. Большинство частных компаний, скорее всего, не выдержит конкуренции и оставит в качестве наследия лишь несколько сухих строчек в специализированных справочниках. Кому-то из них все же удастся закрепиться на рынке. Но не исключено, что в будущем их названия и имена основателей станут такими же знаменитыми, как SpaceX и Илон Маск. Кто же сейчас занимает первые строки списка претендентов на то, чтобы оставить реальный след в истории космонавтики?

«Малые» стартапы Америки

Разговор о современных малых носителях логично начать с компании Rocket Lab. Фактически она установила стандарт, которому сейчас стараются следовать другие частники, пытающиеся занять свою нишу на аэрокосмическом рынке. Основал ее в 2006 г. инженер и предприниматель из Новой Зеландии Питер Бек (Peter Beck). «Вселенная, пространство, время» уже не раз писала об этой компании, поэтому напомним самое основное.

Путь к первому космическому старту занял у Rocket Lab 12 лет. При создании ракеты специалисты компании старались использовать все доступные способы снижения издержек: тут и максимальное включение в конструкцию – композитных материалов, и напечатанные на 3D-принтере компоненты, и новаторское применение электродвигателей для подачи топлива в камеру сгорания.

Еще одной важной составляющей стратегии успеха стал собственный пусковой комплекс, построенный на новозеландском полуострове Махия (основная часть производственных мощностей Rocket Lab расположена в США, а ее штаб-квартира находится в калифорнийском городке Хантингтон Бич). Это обеспечило компанию необходимой свободой действий, избавив от зависимости в этом вопросе от принадлежащих государству космодромов.

К настоящему времени Rocket Lab осуществила два запуска ракеты Electron. Первый завершился неудачей, но она оказалась связана не с ракетой, а с неисправностью наземного оборудования. Второй полет был полностью успешным. Уже в ближайшее время должен состояться первый полноценный коммерческий пуск.

Сейчас будущее компании кажется весьма оптимистичным: у нее есть уже испытанный носитель, собственный космодром и пакет заказов на несколько ближайших стартов. Но не стоит забывать, что у нее также имеется немало конкурентов, которые сделают все от них зависящее, чтобы не дать ей стать монополистом.

Первым среди них (по времени появления) является компания Exos Aerospace. Несмотря на то, что она была основана еще в 2000 г., известно о ней не так уж много. И это неудивительно – пока она не может похвастаться успешными запусками. Но все же есть несколько причин, по которым на нее стоит обратить внимание.

У истоков Exos Aerospace стояли сотрудники Armadillo Aerospace – предприятия, созданного гуру компьютерных игр Джоном Кармаком (John Carmack). К сожалению, ему не удалось добиться успеха в аэрокосмической индустрии. За годы своего существования его компания с переменным успехом поучаствовала в ряде конкурсов, направленных на поддержку ракетных стартапов, и в итоге в 2013 г. была закрыта. Через год бывшие сотрудники выкупили ее имущество и основали новую компанию, назвав ее Exos Aerospace и сосредоточив свои усилия на создании многоразовой космической техники.

Пока что основным их достижением является суборбитальная ракета SARGE. Ее ключевая особенность заключается в возможности повторного использования. Она уже прошла несколько успешных тестов на наземных стендах. Теперь инженерам предстоит поднять ее в воздух. Первый полет был запланирован на апрель 2018 г., но из-за выявленных технических проблем его перенесли на вторую половину года.

В случае успеха SARGE должен стать основой для многоразового сверхлегкого носителя, способного вывести на низкую околоземную орбиту до 100 кг груза. Также компания намеревается бороться за контракты программы Flight Opportunities, финансируемой NASA и направленной на поддержку космических стартапов.

Сравнительно недавно – в 2014 г. – группа аэрокосмических инженеров основала компанию Firefly Aerospace (ранее – Firefly Space Systems). В октябре 2016 г. она потеряла поддержку главного инвестора и была вынуждена объявить о банкротстве, но в марте 2017 г. ее выкупил украинский предприниматель Максим Поляков. За этой компанией также пока не числится ни одного собственного запуска, но следует признать, что к этой вехе она движется довольно быстро. Детальнее об этом рассказывается в отдельном материале нашего спецвыпуска.

Читать:  Поиски иных миров. Космические обсерватории сегодня и завтра

Третьим потенциальным конкурентом RocketLab можно назвать компанию Vector Space Systems (VSS), возникшую в 2016 г. Что интересно, одним из ее основателей является бывший соратник Илона Маска – Джим Кэнтрелл (Jim Cantrell), стоявший у истоков SpaceX, но вскоре расставшийся с эксцентричным миллиардером. Кэнтрелл был уверен, что у новой компании скоро закончатся деньги, и она обанкротится. Кроме того, ему показалась безумной идея колонизировать Марс. Позже Кэнтрелл признал, что ошибся по каждому пункту.

VSS делает ставку на двухступенчатую ракету Vector-R. Ее длина составляет 13 м, диаметр -1 ,2 м, масса – 6 тонн. Она может вывести 66 кг полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту. Заявленная стоимость запуска составляет примерно 1,5 млн долларов.

В прошлом году носитель успешно прошел два суборбитальных испытания. 3 мая 2017 г. состоялся его тестовый пуск с площадки в калифорнийской пустыне Мохаве, а 2 августа он стартовал из пускового центра Камден в штате Джорджия с экспериментальной коммерческой полезной нагрузкой. Во второй половине 2018 г. Vector-R должен совершить полноценный полет в космос. Предполагается, что теперь его запустят со стартового комплекса на острове Кодьяк у побережья Аляски (Pacific Spaceport Complex Alaska — PSCA) или со Среднеатлантического регионального космопорта MARS на острове Уоллопс (штат Вирджиния).

В будущем Vector собираются запускать с мобильных пусковых платформ (наподобие модифицированных тягачей) или с барж. Кроме того, компания ведет разработку более тяжелой модификации Vector-H, способной вывести на орбиту до 110 кг груза. У VSS уже есть несколько заказчиков и подписанных пусковых контрактов. В их числе – 60-миллионное соглашение с York Space Systems на запуск 6 спутников.

И еще один американский «микроракетный» стартап, на который следовало бы обратить внимание – компания Rocket Crafters, основанная в 2010 г. и базирующаяся в штате Флорида. В 2015 г. председателем совета ее директоров и исполнительным директором стал астронавт NASA Сид Гутьеррес (Sidney Gutierrez), который в 1991 и 1994 гг. участвовал в двух космических полетах. Испытательный запуск своей ракеты компания анонсировала на начало 2019 г. Это будет первый космический носитель с гибридными двигателями (окислитель – закись азота N20, горючее — модифицированный полибутадиен), способный выводить полезную нагрузку на околоземные орбиты: до 375 кг – на 500-километровую солнечно-синхронную, до 250 кг – на полярную высотой 750 км. Длина ракеты составляет 16,2 м, диаметр – 1 ,7 м, стоимость одного пуска оценивается в 9 млн долларов.

Строители «воздушных космодромов»

Ведя разговор о малых носителях, нельзя не упомянуть проекты, основанные на схеме воздушного старта. Их суть заключается в запуске ракеты с борта самолета, фактически выполняющего роль первой ступени.

Плюсы схемы очевидны. Самолет с ракетой может взлететь с любого аэродрома, расположенного на любой широте вдали от населенных регионов, и преодолеть достаточно большое расстояние для выхода на позицию, обеспечивающую запуск на орбиту с заданным наклонением. А возможность выбора маршрута полета позволяет уклониться от зон плохой погоды.

Однако у воздушного старта имеется и ряд недостатков, из-за которых он пока не получил широкого распространения. Обычный дозвуковой самолет обеспечивает слишком незначительное приращение скорости запускаемой с его борта ракеты. При этом спутники довольно часто конструируются с требованием выдерживать только осевые перегрузки, и даже горизонтальная сборка (когда аппарат лежит «на боку») для них недопустима. К тому же обслуживание и подготовка самолета-носителя все равно требует большой наземной команды, что выливается в дополнительные издержки.

В настоящее время существует лишь одна действующая ракета для воздушного старта — американская Pegasus разработки компании Orbital Science (о ней также пойдет речь в отдельной статье). Для ее запусков используется модифицированный самолет L-1011 Stargazer. Ракета может вывести на низкую орбиту до 440 кг полезной нагрузки.

В ближайшее время список самолетов-носителей пополнится «воздушной платформой» американской компании Stratolaunch Systems. Исполинский двухфюзеляжный летательный аппарат, размах крыльев которого превышает высоту статуи Свободы с постаментом, сможет запустить за один рейс сразу три ракеты Pegasus-XL. Первый полет гиганта должен состояться уже в следующем году. Впрочем, учитывая то, что из-за дороговизны спрос на подобные запуски откровенно невелик (сейчас Pegasus летает не чаще раза в несколько лет), чтобы отбить многомиллионные вложения, компании, скорее всего, потребуется более дешевая и востребованная ракета. Ее созданием занимается, в частности, фирма Virgin Orbit (выведенная из состава Virgin Galactic в 2017 г.). Ракета, получившая название LauncherOne, будет запускаться с модифицированного самолета Boeing 747. Планируется, что она сможет вывести 500 кг груза на низкую 230-километровую орбиту и до 300 кг груза на 500-километровую солнечно-синхронную орбиту. Стоимость одного запуска составит 10-12 млн долларов.

Недавно представители компании Virgin Galactic продемонстрировали первый собранный экземпляр LauncherOne. Также ее инженеры осуществили успешный прожиг двигателя первой ступени. По заявлению главы группы компаний Virgin Ричарда Брэнсона, первое испытание ракеты должно состояться до конца текущего года.

Собственным проектом подобной системы занимается аэрокосмический стартап Aevum. Ее ключевое отличие от систем Stratolaunch и Virgin Orbit заключается в носителе: компания планирует использовать беспилотный ракетоплан Ravn, делая ставку на максимальную автономность запуска. По заявлению представителей Aevum, для межполетного обслуживания и управления стартом будет достаточно всего шести человек. Это должно значительно упростить и ускорить всю стартовую процедуру. В перспективе носитель сможет подняться в воздух и запустить новую ракету уже через три часа после предыдущего рейса.

Компания собирается провести более подробную презентацию проекта во второй половине текущего года. На данный момент известно, что Ravn сможет развивать максимальную скорость 2,85 М (около 3500 км/ч). Что касается ракеты, то она является собственной разработкой Aevum и имеет двухступенчатую конструкцию. Специалисты уже испытали ракетный двигатель и ряд компонентов беспилотника-носителя. Недавно компания приступила к строительству прототипа ракетоплана. Если летные испытания завершатся успешно, его эксплуатация начнется уже в конце 2019 г.

Легкие ракеты Европы, России и Японии

На данный момент Европа не может похвастаться заметным количеством проектов малых носителей, близких к реализации. Один из наиболее неординарных концептов принадлежит испанской компании Zero2Infinity, предлагающей систему воздушного старта Bloostar с использованием гелиевого стратостата, который должен поднять ракету на высоту 30 км, после чего она активирует двигатели и отправится в космос.

По заявлению представителей компании, Bloostar будет полностью многоразовой системой, способной вывести до 150 кг на низкую околоземную орбиту при повторном использовании всех компонентов. Весной 2017 г. Zero2lnfinity осуществила первый тест своей системы, запустив прототип ракеты со стратостата, находившегося на высоте 25 км. Во время теста он развил скорость 61 м/с. По заявлению представителей компании, первый коммерческий запуск Bloostar с Канарских островов может состояться уже в 2019 г. Однако кажется маловероятным, что заявленный срок удастся выдержать. В недавнем интервью основатель Zero2lnfinity Лопес Урдиалес (Lopez Urdiales) сказал, что в ближайшее время компания будет отдавать приоритет развитию других аэростатных проектов.

Испания также является базовой страной и для другого стартапа, известного под названием PLD Space. Он был основан в 2011 г. Изначально штат компании составлял шесть человек, но за последнее время увеличился до сорока. Недавно PLD Space объявила о привлечении 9 млн евро инвестиций. Финансирование поможет ей приступить к строительству двух экземпляров суборбитального носителя Arion 1, первый запуск которого намечен на вторую половину 2019 г.

Arion 1 — это одноступенчатая ракета длиной 12,7 м и диаметром 0,7 м. Она сможет вывести до 200 кг полезной нагрузки на суборбитальную траекторию с 4-минутным пребыванием в условиях микрогравитации и будет оснащена парой парашютов, которые снизят ее посадочную скорость до 10 м/с. Посадка ракеты должна производиться в океан, после чего ее подберет специальное судно компании.

Читать:  Зонд Улисс

Для запусков Arion 1 собираются использовать полигон CEDEA в испанской провинции Андалусия. Во время первого испытания на борту ракеты не будет коммерческой нагрузки — лишь датчики, необходимые для отслеживания хода полета. В случае успеха PLD Space станет первым европейским стартапом, обладающим возможностью запускать полезную нагрузку в космос.

Компания также ведет разработку полноценного носителя Arion 2 для выведения 150 кг груза на низкие околоземные орбиты. В феврале 2018 г. его проект стал участником финансируемой ESA программы Future Launchers Preparatory Program.

В России разработкой носителей сверхмалого класса занималась частная компания «Лин Индастриал», основанная в 2014 г. Она сконцентрировала усилия на проекте семейства модульных сверхлегких носителей «Таймыр», способных выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой от 10 до 180 кг (в зависимости от конфигурации).

В теории проект казался достаточно перспективным. Его финансирование велось при поддержке космического кластера фонда «Сколково». В конструкции ракеты должно было быть использовано несколько модных технических решений (наподобие композитов и электродвигателей для подачи топлива в камеру сгорания). Предполагалось, что «Таймыр» совершит первый космический полет в 2020 г.

Но, как это часто бывает, владельцы компании переоценили скорость разработки ракеты и недооценили затраты. У «Лин Индастриал» возникли финансовые проблемы, которые были серьезно усугублены взрывом, случившимся во время испытаний ее первого жидкостного ракетного двигателя в декабре 2016 г. Компания потеряла основные источники финансирования и сейчас фактически находится в режиме выживания. Пока что ее перспективы выглядят крайне сомнительными.

Собственная сверхлегкая ракета, известная под обозначением SS-520-4, имеется и у Страны восходящего Солнца. Правда, ее нельзя назвать частной. Носитель был создан Институтом космических исследований и астронавтики Японии, входящим в состав Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA).

SS-520-4 представляет собой доработанный вариант твердотопливной высотной исследовательской ракеты SS-520. Ее длина равна 9,54 м, диаметр – 0,52 м, стартовая масса — 2600 кг, масса полезной нагрузки — 4 кг. На данный момент она является самым маленьким эксплуатируемым носителем, предназначенным для запуска спутников на околоземные орбиты.

SS-520-4 стартовал уже дважды. Первый полет в январе 2017 г. завершился неудачей. Состоявшееся год спустя повторное испытание прошло куда успешнее: ракета вывела на орбиту микроспутник георазведки и связи TRICOM 1R. Впрочем, несмотря на недавний успех, JAXA пока не завалено заказами на пуски новой ракеты. Причина заключается в ее достаточно высокой стоимости. Цена старта SS-520-4 составляет около 3,6 млн долларов, что в пересчете на единицу
массы полезной нагрузки оказывается заметно выше, чем у частных конкурентов.

Существенно более выгодную цену в перспективе готова предложить негосударственная японская компания Interstellar Technologies. Она была основана в 2005 г. на базе объединения космических энтузиастов и финансирует свою деятельность посредством краудфандинга. Известно, что с целью снижения издержек при создании ракет ее сотрудники используют готовые электронные компоненты.

Interstellar Technologies делает ставку на суборбитальную ракету Мото 2 длиной 10 м, диаметром 50 см и массой около тонны. Она оснащена жидкостным ракетным двигателем, работающим на смеси этилового спирта и жидкого кислорода. Ракета может доставить на высоту 120 км 20 кг полезной нагрузки (или 10 кг на высоту 130 км), обеспечив ей около 4 минут пребывания в условиях микрогравитации. По некоторым оценкам, стоимость запуска Мото составляет около 440 тыс. долларов.

В компании надеются, что этот носитель станет первым шагом на пути к созданию линейки компактных ракет, предназначенных для вывода на орбиту сверхмалых грузов. К настоящему времени осуществлено уже две попытки его запуска. Обе завершились неудачей. Первое испытание состоялось 30 июля 2017 г. Ракета успешно оторвалась от стартового стола, но через 66 секунд после старта у нее возникли проблемы с передачей телеметрии. В результате было принято решение отключить двигатель, и Мото упала в Тихий океан.

Второе испытание прошло 30 июня 2018 г. Ракета смогла подняться в воздух всего на несколько десятков метров, после чего ее двигатель самопроизвольно отключился, она упала на стартовую площадку и взорвалась. К счастью, в результате инцидента никто не пострадал.

Затаившийся китайский дракон

Китай известен тем, что всегда держится особняком на фоне остальных государств. Фактически Поднебесная уже стала космической державой №2 с явными перспективами в ближайшем будущем занять позицию лидера. Однако из-за традиционной закрытости страны, а также пресловутых трудностей перевода в открытом доступе можно найти не так уж и много информации о китайских легких ракетах и их производителях. Но все же попробуем разобраться в этом вопросе.

Важной точкой отсчета для китайской космонавтики стали 2014-2015 гг., когда государство разрешило частным компаниям разрабатывать собственные ракеты-носители. Это привело к появлению огромного количества различных космических стартапов. По некоторым оценкам, их общее число уже превышает 60. Несмотря на сравнительную молодость новоиспеченных компаний, часть из них уже может похвастаться заметными достижениями.

Своеобразным первопроходцем на китайском рынке легких ракет стала фирма ЕхРасе (ЕхРасе Technology Corporation). Формально ее нельзя назвать частной: она была выделена из состава государственной компании CASIC (China Aerospace Science and Industry Corporation) в начале 2016 г. Но зато у нее есть то, чего пока не имеют остальные местные конкуренты – уже летавший твердотопливный носитель, названный «Куайчжоу» (в буквальном переводе — «быстрая лодка»).

К настоящему времени «Куайчжоу» совершил три успешных полета в космос. Модификации ракеты KZ-1A и KZ-1 могут вывести на низкую околоземную орбиту соответственно 300 и 500 кг полезной нагрузки. Для более мощной версии KZ-11, чей первый полет должен состояться в текущем году, этот показатель составит 1500 кг.

Особенность «Куайчжоу» заключается в том, что она стартует с мобильной пусковой установки. Это значит, что ее можно запустить с любой подходящей площадки на территории Китая. По утверждению представителей компании, подготовка к старту требует всего шести человек и может быть выполнена в течение 24 часов. После ввода в эксплуатацию версии KZ-11 ЕхРасе обещает своим клиентам опустить цену до 10 тыс. долларов за один килограмм выводимого
на орбиту груза.

Компания OneSpace Technologies больше соответствует привычному образу частного космического стартапа. Она была основана в 2015 г. китайским миллионером Шу Чангом. Но стоит отметить, что и тут не обошлось без определенной господдержки, оказанной фирме Государственным управлением оборонной науки, техники и промышленности.

За время своего существования OneSpace привлекла почти 80 млн долларов инвестиций. А 17 мая этого года компания осуществила первое испытание суборбитальной твердотопливной ракеты OS-Х, которая развила скорость, в 5 раз превышающую скорость звука, и достигла высоты 40 км.

Согласно проектной документации, OS-Х сможет поднимать до 100 кг полезной нагрузки на высоту до 800 км. Ее планируют использовать для запуска экспериментального оборудования и отработки различных технологий. По словам Шу Чанга, у него уже имеется ряд заказов от различных китайских клиентов.

Но все же основная цель OneSpace – выход на рынок пусковых услуг. Компания планирует достичь этой цели с помощью носителя OS-M1, который будет способен вывести 205 кг полезной нагрузки на 300-километровую околоземную орбиту и до 73 кг – на 800-километровую солнечно-синхронную орбиту.

Точная стоимость запуска OS-M1 пока не разглашается, но в OneSpace утверждают, что он станет самым дешевым носителем в своем классе. Основная загвоздка заключается в отсутствии у компании собственного пускового комплекса. В настоящее время она ведет переговоры с китайскими властями по поводу возможности использования для этой цели одного из принадлежащих государству космодромов.

Многие СМИ успели назвать OS-Х первой запущенной частной китайской ракетой. Но, возможно, это не совсем так. Скорее всего, первый старт негосударственного китайского носителя состоялся еще 5 апреля 2018 г. В тот день с острова Хайнань взлетел прототип твердотопливной ракеты Hyperbola-1, построенный компанией i-Space (также известна под названием Space Honor) и достигший высоты 108 км.

Читать:  Космический зонд "Кассини": исследование Сатурна

i-Space — классический пример китайской космической компании, о которой практически ничего не известно. Предположительно Hyperbola-1 использует двигатели, взятые от баллистических ракет DF-11 или DF-15. Это говорит о том, что носитель все же создавался при поддержке государства, что, в свою очередь, порождает вопрос, в какой степени компания действительно является частной. Тем не менее, независимо от этого, i-Space определенно стоит включить в число «игроков» китайского рынка. Первый полноценный космический запуск она планирует осуществить в июне следующего года.

Еще одно название, которое может «выстрелить» в ближайшем будущем — LandSpace. Фирма была основана в 2015 г. университетом Цинхуа. В 2017 она вошла в историю, став первым китайским стартапом, получившим контракт на выведение груза на орбиту от иностранной компании.

LandSpace делает основную ставку на жидкостную ракету ZQ-2. По заявлениям представителей компании, она сможет вывести 3,6 тонны груза на низкую околоземную и до 1,1 тонны – на 700-километровую солнечно-синхронную орбиту. Таким образом, данный носитель позиционируется как конкурент индийской ракеты PSLV. Первый запуск ZQ-2 был анонсирован на этот год, но похоже, что компания не укладывается в намеченные сроки. Скорее всего, он состоится не ранее 2019 г.

Последнее имя в списке частных китайских компаний, на которое стоит обратить внимание – это основанная в 2014 г. LinkSpace. Ее эмблема, а также дизайн ракеты вызывают весьма недвусмысленные ассоциации со SpaceX, что породило немало шуток по поводу очередного копирования Китаем известного
западного бренда.

Конечно, можно сколько угодно смеяться над созвучным названием и похожими концептами, однако нельзя игнорировать тот факт, что компания может похвастаться не только этим, но и определенными достижениями. Как и SpaceX, она работает над созданием многоразового носителя. В 2016-2017 гг. ей удалось осуществить ряд успешных тестов демонстратора вертикального взлета и посадки VTVL.

LinkSpace собирается воплотить эту технологию в двухступенчатой ракете New Line 1. Она сможет вывести до 200 к г на 550-километровую солнечно-синхронную орбиту и станет прямым конкурентом ракеты Electron. Согласно заявлениям представителен компании, стоимость запуска одноразовой версии ее носителя составит около 4,5 млн долларов, модификации с возвращаемой первой ступенью – 2,25 млн долларов.

«Гибридный» ракетный стартап Южного полушария

Почти все перечисленные выше частные космические компании объединяет то, что они расположены в государствах Северного полушария нашей планеты. Flo и «на юге» также имеются желающие включиться в гонку малых носителей. Помимо уже упомянутой RocketLab, в этом регионе действует еще один очень перспективный игрок. Речь об австралийско-сингапурской фирме Gilmour Space Technologies, основанной в 2012 г. бывшим банкиром Адамом Гилмуром вместе с женой и братом. Изначально она занималась созданием симуляторов и реплик аэрокосмической техники, а также принимала участие в нескольких общеобразовательных проектах. Но в конце 2014 г. приоритеты Гилмуров коренным образом изменились: они решили построить собственный малый носитель.

Заявленные цели компании вполне похожи на программы ее конкурентов из «северных» стран: вначале — создание небольшой суборбитальной ракеты, предназначенной для обкатки основных технологических решений, позже — переход к более мощным носителям, способным выводить полезную нагрузку на низкую околоземную орбиту. Но у Gilmour Space Technologies есть своя особенность. В отличие от остальных стартапов, как правило, использующих технологии 3D-печати для производства различных компонентов ракетных двигателей и корпусов ступеней, австралийцы применяют ее для создания топлива.

Именно так — Gilmour использует 30-принтеры для «печати» гибридного ракетного горючего, которое состоит из двух компонентов, сочетающих элементы как жидкого, так и твердого топлива. Разумеется, такую операцию нельзя осуществить на обычном трехмерном принтере. Для ее реализации компания создала специальную технологию.

В 2016 г. инженеры Gilmour запустили прототип своего будущего носителя под названием RASTA (Reusable Ascent SeparaTion Article). 3,6-метровая ракета поднялась на высоту около 5 км, доказав принципиальную работоспособность идеи. Тест вошел в историю как первая успешная демонстрация ракеты, использующей «напечатанное» топливо. В период с января по март 2018 г. компания провела два огневых испытания модифицированных ракетных двигателей с тягой 45 кН и 70 кН.

По заявлениям сотрудников Gilmour Space Technologies, гибридное топливо позволит лучше контролировать уровень высвобождаемой при его сгорании энергии, что, с одной стороны, повысит эффективность носителя, а с другой – существенно снизит стоимость пуска. В то же время далеко не все эксперты разделяют энтузиазм руководства компании. Двигатель на подобном топливе хоть и обеспечивает трехкратное преимущество в тяге, но при этом обладает практически одинаковыми с жидкостными двигателями показателями удельного импульса. Вдобавок масса снаряженной «гибридной » ракеты может почти вдвое превысить вариант с жидкими топливными компонентами.

Кто в итоге окажется прав, станет понятно, когда Gilmour приступит к коммерческим запускам. Сейчас ведется разработка двух моделей ракет — Ariel и Eris. Первая предназначена для суборбитальных полетов. Она сможет «поднять вес» до 130 кг на высоту в 150 км. Если верить сайту компании, ценник за 1 кг груза составит 9 тыс. долларов. Рассматривается опция оснащения ракеты парашютом, чтобы обеспечить возможность ее повторного использования. Первый
запуск Ariel запланирован на начало следующего года. Во время теста она должна будет достичь рабочей 150-километровой высоты.

Eris имеет трехступенчатую конструкцию и сможет вывести на околоземную орбиту высотой 350 км до 400 кг полезной нагрузки. В зависимости от конфигурации заказчикам придется заплатить от 21 тыс. до 38 тыс. долларов за килограмм груза. Первый космический запуск этого носителя должен состояться в 2020 г.

Еще одно перспективное направление деятельности компании — двигательные установки для космических аппаратов. В 2017 г. Gilmour испытал прототип двигателя, предназначенного для спутников на базе платформы CubeSat. Австралийско-сингапурский стартап нацелен на сотрудничество в этой сфере с ESA. Также в его активе – недавно заключенное соглашение с NASA о совместных исследованиях и разработках.

Осуществимость всех этих планов во многом зависит от эффективности привлечения компанией финансовых активов. За время своего существования она собрала около 6 млн долларов инвестиций, грантов и вложений основателей. Уже скоро Gilmour планирует открыть новый раунд сбора средств. Представители стартапа заявляют о необходимости собрать 30 млн долларов на разработку орбитальной ракеты, из которых пять миллионов потребуются на доводку двигателя.

Заключение

Несмотря на молодость рынка малых ракет, на нем уже можно проследить несколько основных тенденций. Пока большинство наиболее перспективных проектов подобных носителей разрабатывается американскими и китайскими компаниями. И это неудивительно: оба государства занимаются активным стимулированием частной космонавтики. Господдержка может принимать разную форму – от прямой помощи в виде специалистов и технологий до косвенных методов наподобие спонсирования различных программ. Немалую роль играет и законодательство: чем меньше юридических препон – тем больше желающих примерить лавры Илона Маска.

Пока что в гонке малых носителей лидируют американские компании. Однако уже в скором времени их может догнать Китай. Его пример показывает, что после принятия соответствующего политического решения и при наличии благоприятного экономического климата требуется всего несколько лет, чтобы космические стартапы начали демонстрировать заметные успехи. Сейчас сложно прогнозировать, какие именно компании выйдут победителями в соревновании легких и сверхлегких ракет. Но очевидно, что для этого мало просто сделать носитель — необходимо еще, чтобы заказчик отдал ему предпочтение среди конкурентов. Так что решающим фактором станет комбинация надежности, оперативности и стоимости запуска.

Чтобы снизить издержки, могут применяться разные способы, вроде использования мобильных пусковых платформ вместо стационарных комплексов, максимального упрощения конструкции, позволяющего запустить ракету с участием небольшого персонала, и т.д. В будущем к ним, скорее всего, добавится фактор многоразовости. Скорость разработки современной ракетной техники позволяет надеяться, что полноценный малый носитель с возвращаемой первой ступенью появится уже в начале следующего десятилетия.

Подписывайтесь на наши каналы в Яндекс Дзен и Телеграмм
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments
Loading Posts...