Аерокосмічна галузь: короткий прогноз на 2024 рік

Основні презентації ракетно-космічної галузі, заплановані на 2024 рік

Сфера аерокосмічного транспорту, який умовно можна розподілити на ракети-носії (для запуску) та космічні кораблі (для подорожей у космосі або атмосфері), запропонує дещо цікаве цього року. Деякі з цих демонстрацій використовуватимуть підходи та напрацювання минулих років (і навіть десятиріч), інші концепти аерокосмічної техніки дебютують уперше.

Давайте подивимося на основні презентації ракетно-космічної галузі, заплановані на 2024 рік, і спробуємо зрозуміти, які запити вони формують для сучасної аерокосмічної індустрії загалом.

Важкі та багаторазові: бачення ідеальної ракети-носія

Своєрідну «інтерлюдію» поповнення ракетного парку виконала Blue Origin, здійснивши вдалу місію з приземлення першої ланки своєї ракети New Shepard. Попри те, що запуск відбувся ще 19 грудня 2023 року, він вигідно демонструє незмінну тенденцію, з якою ракетний сектор вступив у нове десятиріччя — потреба у ступенях повернення. Особливо якщо йдеться про ракети-носії із надпотужними маршовими рушіями або космічні кораблі з набором передової електроніки, адже втрата таких модулів може добряче знизити дохід від запуску.

Blue Origin доволі вправна: 23 з 24 орбітальних запусків компанії завершилися успіхом, а 22 з 23 ракет ще й вдало приземлилися
На фото: приземлення першого ступеня під час місії NS-24

Компанія Джеффа Безоса Blue Origin — не єдиний гігант на ракетному ринку, який робить ставку саме на зворотні модулі, адже SpaceX займається цим ще з 2016 року. Проте, якщо за допомогою Falcon 9 Маск запускає корисний вантаж на орбіту Землі, Blue Origin класифікує свою New Shepard як суборбітальну ракету для цілей космічного туризму. Для запуску вантажів у Blue Origin є New Glenn, до речі, теж багаторазовий, який має дебютувати вже цього року. Ракета буде здатна відправити до 45 тонн на низьку навколоземну орбіту, та до 13 тонн — на геостаціонарну.

Blue Origin взяла довготривалу паузу на 15 місяців після невдалої останньої спроби запустити New Shepard у 2022-му. Цьому прикрому фіаско передували 22 успіхів поспіль. Компанія вже заявила, що протягом 2024 року кількість пусків нової ракети за комерційними замовленнями зростатиме, адже Blue Origin уже сьогодні фіксує підвищення попиту на такі свої послуги.

Наступним у Blue Origin буде запуск важкої двоступеневої ракети New Glenn, який заплановано на 2024-й

У 2024 році не зволікає і SpaceX. Цього року ми маємо побачити нові запуски Starship/Superheavy, за допомогою яких SpaceX планує розгортати присутність на Місяці, реалізуючи місячну програму NASA Artemis. Минулоріч уже відбулися два запуски ракети (у квітні та листопаді). Але назвати їх вдалими можна лише умовно: у обох запусках ракета та космічний корабель були втрачені. Нагадаємо, що сама SpaceX анонсує свою ракету як цілком багаторазову (бустер плюс космічний корабель), тож 2024-го компанія має намір реабілітуватися під час третього космічного запуску Starship/Superheavy.

Слід зауважити, що майбутні запуски Starship/Superheavy — лише мала часточка глобального плану SpaceX з доставки великих обсягів вантажів на Місяць. Щоб досягти анонсованої мети, задля якої і проєктувався Starship/Superheavy — доставка 100 тонн (з можливим розширенням до 150 тонн) корисного вантажу на земний супутник, компанія Ілона Маска пропонує дозаправляти ракети паливом на орбіті. Наразі під час майбутніх місій Artemis тільки на один запуск ракети на Місяць знадобиться ще три допоміжних. Так, перший доставить на орбіту модифікацію Starship/Superheavy, що виступатиме заправною станцією, подальші два запуски заповнять її металоксовим паливом шляхом стикування на орбіті. І аж четверта ракета Starship/Superheavy нестиме на борту людей або корисний вантаж і після поповнення запасів палива з орбітального модуля-заправника зможе попрямувати до Місяця. Саме такий алгоритм дій дозволить SpaceX доставляти великі обсяги вантажів під час майбутніх колонізаторських місій. 

Величезний відсік, у якому міститься паливо ракети з рідкого метану та рідкого кисню. Проте навіть таких габаритів недостатньо, щоб вирушити з вантажем до Місяця

Запропонована Маском схема дієва, проте занадто комплексна, адже потребує серйозного навантаження на промислову ланку компанії, що відповідає за виробництво ракет. Поточні плани досягнення усіх цілей програми Artemis, за попередніми розрахунками, вимагають від SpaceX принаймні 20 запусків своїх надважких ракет. І якщо б усі вони ще й прямували до Місяця, 75% від цих запусків знадобиться на підготовку лише однієї трансмісячної подорожі.

Вирішення проблеми з заправкою паливом на орбіті (або хоча би зменшення кількості ракет, що будуть задіяні під час цієї частини місії) може стати суттєвим викликом для SpaceX. Зменшення бюджетів NASA, що спостерігалося протягом усього 2023 року, продемонструвало, що космічне агентство не готове переплачувати навіть задля реалізації своїх найамбітніших проєктів. (Чи не такою була програма повернення зразків з Марсу (MSR), яка зараз потерпає від просто-таки нищівного браку коштів?) Сьогодні запуск одного Starship/Superheavy коштує ≈ $100 млн ($400 млн за подорож до Місяця), проте Ілон Маск вважає, що за кілька років цю суму вдасться знизити до $10 млн. Якщо впродовж наступних років SpaceX зуміє отримати багато комерційних замовлень та наростити кількість ракет… Що ж, одного разу це вже спрацювало з Falcon 9 та Heavy, чи не так?

Добре помітно, як з 2018 року кількість Falcon 9, що вже були запущені (темно-синій), почала переважати кількість нових ракет (синій)

Допоки SpaceX будує плани щодо майбутніх подорожей на Місяць, у секторі запусків орбітальних земних ракет їй на п’яти намагається наступати уся китайська промисловість разом узята. Китайська газокиснева Tianlong-3, вироблена комерційною компанією Space Pioneer, планує дебютувати 2024 року. За своєю конструкцією ракета неабияк подібна до Falcon-9 від SpaceX, і саме так вона позиціонується у китайській пресі.

Утім, навіть зараз помітно, що хоча б за показником вантажопідйомності Tianlong-3 поступатиметься своєму американському конкурентові. Ракета від Space Pioneer буде здатна підняти лише 14 тонн корисного вантажу на низьку навколоземну орбіту (LEO), а це на понад третину менше, ніж Falcon-9 пропонує користувачу вже зараз. До того ж очевидно, що китайський приватний ракетний сектор усе ще становить істотно меншу частку у загальному ракетному секторі КНР, відповідно, має й значно меншу промислову потужність. Тут слід зазначити, що частка комерційних космічних компаній у КНР невпинно зростає, однак повною мірою конкурентними для приватного аерокосмічного ринку США вони стануть точно не у 2024 році.

За інформацією japannews, у 2022 році кількість компаній КНР, орієнтованих на космос, наближалася до 500

Саме це і спонукає сумніватися у спроможності китайських аерокосмічних компаній бодай наблизитися до кількості запусків, які станом на сьогодні пропонують американські космічні компанії. І хоча 2023 року SpaceX так і не довела частоту запусків своїх Falcon-9 до 100, за останніми заявами, у 2024-му вона має намір досягти фіксованого значення показника ракетних запусків — 12 на місяць. Нескладно порахувати, що річний план для SpaceX на 2024 рік становитиме неймовірні 144 запуски. Для розуміння масштабів цих задумів відмітимо, що за 2023 рік увесь світ загалом здійснив 210 успішних орбітальних запусків (108 з яких належать саме США).

До слова, не лише гіганти аерокосмічної індустрії думають збільшити виробництво своїх ракет. У американської аерокосмічної компанії Firefly Aerospace майорять плани довести виробництво своєї ракети-носія малого класу Alpha до 24 на рік. Хоча Alpha не має зворотного ступеня, вона пропонує клієнтам дешеві рішення, особливо у питанні доставки малих вантажів на LEO. Проте зазначимо, що завдання побудови 24 ракет за рік навряд чи буде втілене у найближчі 12 місяців. Наразі відомо про 10 майбутніх місій Firefly Alpha, з яких чотири заплановані на 2024 рік, а ще шість запусків на ракету чекають 2025-го.

Що ж до національної китайської ракетобудівної промисловості, то в 2024 році вона має продемонструвати нову версію ракети Long March 6C (CZ-6C), подібну до першого ступеня Long March 6, але відтепер з двома ракетними двигунами. Орієнтовна вартість доставки 1 кг на орбіту за допомогою Long March 6C стартує від ¥87 000 (≈ $611). Звісно, Китай продовжує дивувати цінами, проте рухається доволі поступово та не квапиться у гонитві за результатами тут і зараз.

Найімовірніше, цього року нову ракету отримає й Європейське космічне агентство (ESA). Наступна генерація Arian 6 уже на фінальному етапі тестування на Землі та цього року має виконати свій перший демонстраційний політ. Верхній ступінь нової європейської ракети також буде багаторазовий, що відкриває широкі можливості для запусків європейських наукових місій у межах Сонячної системи, з подальшим поверненням видобутих зразків на Землю. Поки що дебют Ariane 6 заплановано на червень-липень, а більш детальна інформація щодо місії з’явиться за шість тижнів до моменту запуску.

Ariane 6 стане не єдиною ракетою, на яку так очікує Європа. Вже восени може відбутися перший за півтора року політ середньої ракети Vega C. Саме на цій ракеті ESA планує виконувати місії свого нового багаторазового безпілотного космічного корабля Space Rider, який розробляється для наукових досліджень у космічному просторі та земній атмосфері.

Для приземлення Space Rider скористається спеціальними модернізованими злітно-посадковими смугами, сідаючи за принципом літаків, що показово для космічних кораблів, орієнтованих на довготривалі подорожі орбітою.

Саме на зростанні тривалості подорожей з екіпажем роблять акцент космічні агентства.

Пілотовані та вантажні космічні кораблі

Space Rider від ESA стане хоча і довгоочікуваним, проте далеко не єдиним космічним кораблем, який стартує у 2024 році. Восьмиденний політ корабля Orion з астронавтами під час місії Artemis-2 може розпочатися також уже цього року. Якщо це відбудеться, спостерігатимемо першу з 1972 року пілотовану місію за межі навколоземної орбіти. Четверо астронавтів місії Artemis II — Рейд Вайзман, Віктор Гловер, Крістіна Кох та Джеремі Гансен — можуть стати першими людьми у ХХІ сторіччі, які дістануться орбіти Місяця.

Демонстрація роботи скафандрів під час тестування космічного корабля Orion
Джерело: NASA/Роберт Марковіц

Наразі добре помітно, що NASA навіть рухається за тією ж стратегією з трьох кроків, що й під час місячних перегонів середини минулого сторіччя: за безпілотним запуском іде вже пілотований (але без приземлення). Замикає трійку запусків посадкова місія Artemis III, попередньо запланована на 2025 рік.

Для NASA реалізація Artemis не закінчується тільки на одній співпраці зі SpaceX, інші компанії також намагаються поширити свій вплив на Місяці за рахунок замовлень космічного агентства. Цьогоріч ракетна компанія Firefly має відправити на супутник Землі свій посадковий модуль Blue Ghost, запуск відбудеться між ІІІ та ІV кварталами 2024 року. Минулого року у березні Firefly отримала від NASA контракт за замовленням на $112 млн. Проєкт передбачає доставку другої посадкової платформи Blue Ghost на зворотний бік Місяця у 2026 році.

Посадковий модуль Blue Ghost здатен доставити до 150 кг наукового обладнання на Місяць, задовольняючи будь-які дослідницькі потреби своїх клієнтів

Угода NASA з Firefly — це вже восьмий за рахунком контракт за програмою NASA CLPS (Commercial Lunar Payload Services). У 2024 році своє замовлення також виконає Intuitive Machines. Компанія буде втілювати три послідовні місії за допомогою роботизованої посадкової платформи Nova-C, яка має доставити корисний вантаж аерокосмічного агентства на поверхню Місяця.

У секторі космічних транспортерів очевидний зростаючий попит саме на довготривалі польоти з екіпажем. Сьогоднішні космічні кораблі демонструють феноменальну здатність до тривалих суборбітальних рейсів, гарантуючи передовий рівень безпеки, навігації, зв’язку та управління. До того ж знову більшає річна кількість астронавтів, які мають вирушити у далеку мандрівку. Тільки майданчики Космічного центру імені Кеннеді (станції Космічних сил на мисі Канаверал) у 2024 році за сім місій запустять 26 астронавтів. Це найбільший показник запусків за останні 15 років, більше було лишень 2009-го, коли під кінець програми Shuttle центр за рік запустив 35 американських астронавтів. Але, якщо у 2009 році усі астронавти виходили з державних установ, зараз співвідношення з тими, хто летітиме в космос за комерційним замовленням, разюче відрізняється — з запланованих 26 астронавтів у 2024 році лише 14 належатимуть до NASA та космічних агентств країн-партнерів, 12 же іншим космос буде доступний як приватна послуга. Не виключено, що саме у 2024 році кількість комерційних астронавтів може перевищити кількість державних. Зміцнення позицій приватних компаній, які пропонують подібні рішення, прогнозовано призведе до таких змін.

На ноги намагатимуться встати навіть ті компанії зі сфери космічного туризму, які зазнали приголомшливого краху минулого року. Так, компанія Virgin Galactic була вимушена визнати помилкову стратегію в організації суборбітальних рейсів свого корабля VSS Unity. Цей космічний корабель міг виконати всього один рейс на місяць, тож орбіти Землі сягали тільки шестеро членів екіпажу. Така політика рейсів призвела до того, що компанія зазнала значних збитків, оскільки підготовка польоту коштувала значно вище за чотири продані квитки на його борт (два місця відведені для пілотів космічного корабля). Зрештою Virgin Galactic вдалася до радикальних рішень — звільнила 18% свого штату та повністю призупинила продаж квитків і польоти свого VSS Unity, зосередившись на розробці нової модифікації космічного корабля Delta.

За крихтами інформації, що відома на цей момент, Delta підвищить кількість місць на борту до восьми (разом з двома пілотами) та проводитиме до одного запуску на тиждень. 2024-й дасть нам відповідь, чи встигне Virgin Galactic підготувати свій Delta до запуску цього року. Саме на 2024-й компанія намітила введення в дію свого нового заводу, який і виготовлятиме нові космічні кораблі.

3D-модель, на якій можна побачити деякі деталі фюзеляжу майбутнього космічного корабля від Virgin Galactic

Історія з терміновою заміною VSS Unity на Delta наочно демонструє ключові умови, необхідні для успіху космічного туристичного бізнесу як такого — велика щільність запусків та більше посадкових місць. Утім, перешкодою для отримання значної кількості замовлень на суборбітальний рейс усе ще залишається ціна — одне пасажирське крісло на вже відпрацьованому VSS Unity коштувало $450 000.

Сектор космічних вантажівок прогнозовано прагне підвищити вантажопідйомність нових моделей. Краще за всіх це поки що вдається КНР. На початку 2024 року на борту китайської ракети Long March 7 стартує вантажний корабель Tianzhou 7, який може доправити на орбіту 14 тонн корисного вантажу. Китай демонструє вражаючі успіхи у розробці орбітальних вантажівок саме важкого класу. Для порівняння, американський Crew Dragon від SpaceX здатен доставляти всього 3300 кг корисного вантажу на МКС.

Поява нових важковаговиків на кшталт Tianzhou стає життєво важливою для створення сталого логістичного ланцюга, який може живити нещодавно побудовану китайську орбітальну станцію Tiangong, проводячи своєчасні ротації екіпажу та задовольняючи потреби астронавтів у їстівних припасах і повітрі. Орієнтовно наприкінці 2024 року Китай планує запустити іще одну вантажну місію Tianzhou 8. Обидві місії будуть постачати дві ротації екіпажу на Tiangong — Shenzhou 18 і Shenzhou 19, основних пілотованих космічних кораблів КНР.

Саме багаторазові безпілотні космічні кораблі мають стати майбутнім індустрії орбітального виробництва. Сьогодні цієї думки дотримується ціла низка компаній, серед яких і Thales Alenia Space, яка до 2025 року прагне представити свій вантажний космічний корабель без екіпажу — REV1. Корабель буде здатен підняти до однієї тонни корисного вантажу на орбіту, з можливістю довготривалого польоту (у самій Thales Alenia Space лунають припущення, що REV1 зможе курсувати орбітою впродовж кількох місяців, пристиковуючись до орбітальних сервісних модулів, які також розробляє компанія). Корабель може стати незамінним для розширення ринку космічних біотехнологій, фармацевтики, та серед компаній, що прагнуть виробляти продукцію з космічних ресурсів.

REV1 від Thales Alenia Space буде оснащений захисним тепловим екраном для повторного повернення на Землю

Більша зручність використання безпілотних вантажівок порівняно з космічними кораблями з екіпажем полягає у значно спрощеній системі безпеки та відсутності необхідності морально складних рішень. Якщо пілотований корабель у разі виникнення загрозливої аварійної ситуації у космосі має передусім намагатися врятувати екіпаж, а не корисне навантаження, то безпілотні будуть просто позбавлені цього вибору. Звісно, завжди існуватиме ризик відмови автоматики та виведення з ладу критично важливих систем космічного корабля (які могла б полагодити людина на борту), але він незрівнянно менший, аніж ситуація, в якій дорогий корисний вантаж буде втрачено за замовчуванням, задля збереження людських життів. До того ж модель, яка виключає витрати на підготовку екіпажу, виявляється значно більш релевантною в питаннях організації космічних місій з виробництва та доставки припасів.

Подивимося, який прогрес продемонструє REV1 цього року, але навряд чи ми дочекаємося старту експлуатації космічного корабля до 2025 року. Що ж до пілотованих космічних місій — вони матимуть більше переваг у організації майбутніх планетарних місій (на обрії уже мерехтять Місяць та Марс), бо потребуватимуть фізичної присутності фахівців на майбутніх інопланетних базах. Надійні та стійкі, пілотовані космічні кораблі й орбітальні вантажівки стануть незамінною ланкою у питанні організації тривалого проживання людей на інших небесних тілах.