Защо Старшип представлява революция в космонавтиката?

Земята, заснета от камерите на „Старшип“ по време на дебютния му полет. Photo credit : SpaceX

21 април 2023 г. 18:15 ч.

Светослав Александров. Вчера беше проведено първото изстрелване на космическата система „Старшип“. Много се изписа и изказа след този дебютен полет, но прави впечатление, че все още голяма част от хората не разбират какво представлява „Старшип“ и защо, когато някой ден постигне цялостен успех, се очертава да е най-голямата революция в космонавтиката след изстрелването на първия спътник и първите хора в космоса. В тази публикация напомням казаното от бившия инженер от НАСА Кеси Хендмър, един от най-сериозните анализатори на „Старшип“.

“Старшип”, коментира Хендмър, не е просто голяма ракета на стероиди. Той представлява следващата стъпка към постигането на Светия граал в ракетостроенето, изцяло възвръщаема орбитална ракета, която може да се произвежда серийно. “Старшип” осигурява логистични услуги до околоземна орбита, които могат да се сравнят с някогашния Берлински въздушен лифт. Корабът позволява извеждането на полезен товар от 100 тона до орбита в рамките на едно изстрелване за сума от $10 милиона, както и да лети хиляди пъти годишно. Вече в околоземна орбита и презареден с гориво един “Старшип” би могъл да изпрати 100 тона провизии навсякъде в Слънчевата система, към Луната или Марс. Корабите “Старшип” са в състояние да доставят хиляди тонове товар до повърхността на Червената планета в рамките само на 10 стартови прозореца и да изпълняват други услуги, като например да заменят спътниците “Старлинк” или да подпомагат строежа на станции на Южния полюс на Луната. 

По този начин проектът “Старшип” премахва един от най-важните лимити в космонавтиката. В исторически план всяка една космическа мисия е била ограничавана от абсурдните изисквания за тегло, тъй като настоящият транспорт до околоземна орбита струва $10 000 за килограм и всяко изстрелване възлиза на стотици милиони. Това се отразява на графика, ценовата стратегия, обема, избора на материали, труда, терморегулацията, навигацията, управлението, въобще всеки един аспект на мисията. Хендмър сравнява космическите кораби отпреди епохата на “Старшип” с някогашните стоманени оръжия, правени преди индустриалната революция. Те са били невъобразимо скъпи вследствие на колосалния труд за тяхното изготвяне, но все пак с ограничени възможности в сравнение с постиганото през слединдустриалната епоха.

Така например корабите “Аполо” са били ограничени от товароподемността на единичната ракета “Сатурн 5”, като една експедиция е включвала скачване в окололунна орбита и само двама астронавти са изследвали повърхността на Луната в продължение на няколко часа. Всяка мисия на НАСА до друга планета представлява триумф на миниатюризацията, плод на усилията да наблъскаш колкото се може повече научен капацитет в рамките на зададеното ограничение на теглото. Съвременната лунна програма “Артемис” се нуждае от станция “Гейтуей” и отделна система за пилотирано кацане, защото дори огромната ракета “Спейс Лонч Систъм” не притежава достатъчно голяма товароподемност, за да си изпълни задачата.

Хендмър напомня обстоятелствата, съобразно които НАСА избра „Старшип“ за превоза на астронавти до повърхността на Луната. „Старшип“ спечели този конкурс, защото от трите конкуриращи се компании само СпейсЕкс предложи архитектура, която върши работа. Нещо повече – “Старшип” може да се използва за цялата програма “Артемис” и вероятно наистина ще се използва, ако тази програма бъде продължена. За същата сума, която се дава за “Артемис”, “Старшип” може да изведе сто пъти повече полезен товар към Луната и вместо двата или трите 10-тонни модула, планирани през следващото десетилетие, може да се построи база на Луната, в която биха заживели 1 000 души. Вероятно това няма да се случи, но все пак е постижимо технологично.  

Защо тогава не се възложи официално за задача “Артемис” да разчита изцяло на “Старшип”? Защото, пише Хендмър, програмата е все още закотвена в старата парадигма, съобразно която изстрелването на всеки килограм струва милиони долари и поради това трябва активно да ограничаваме нашите амбиции. Това стана ясно, напомня експертът, по време на пресконференцията на НАСА на 26-ти септември 2021 година, когато администраторът на агенцията Бил Нелсън оповести разделянето на пилотираната програма на две – едната част, посветена на комерсиалните полети и другата, касаеща “Артемис”. Но не понижаването в длъжност на тогавашната ръководителка Кейти Лийдърс направи най-голямо впечатление на Кеси Хендмър. А това, че в рамките на 45-минутната пресконференция “Старшип” не бе споменат нито веднъж.

“Знам, че СпейсЕкс и “Старшип” са противоречиви сред някои кръгове в НАСА”, коментира Хендмър, “но какъв е смисълът да се поддържа политика, която вечно ги игнорира? Аз познавам десетки хора в американската космическа индустрия, които се съгласяват с всичко, което съм писал за “Старшип”, но въпреки това официалната политика се носи по течението като че ли ракетите “Фалкън” никога не са кацали”.

Експертът е категоричен, че преструването, че “Старшип” не съществува, е лошо стратегическо ограждение независимо дали проектът ще стане готов през тази година, 2025 г. или никога.

Какво разбира Хендмър под израза “стратегическо ограждение”? Според него с всеки следващ ден шансът “Старшип” да постигне цялостен успех се увеличава и ако той успее ще промени индустрията необратимо. Съответно адекватните мерки трябва да лежат някъде по средата между тоталната паника и бездействието. Космическата индустрия би платила по-малка цена ако се подготви, но “Старшип” никога не полети, отколкото ако не се подготви и “Старшип” придобие готовност. “Старшип” представлява по-скоро добра новина и не следва да се тълкува като признак за гибел, но пренебрежението към проекта увеличава шанса за сериозни негативни промени в аерокосмическия отрасъл.

Но за какви негативни промени говори Хендмър, ако “Старшип” е толкова добър проект? Центровете на НАСА са фокусирани върху създаването на комплексни и скъпи роботи, които излитат с конвенционални ракети и изучават Вселената. Ако вземем например Лабораторията за реактивно движение, тук става въпрос за машини, изстрелването на които възлиза на $1 000 000 за килограм. Със сигурност НАСА не изстрелва по 50 тона товар годишно, дори ако включим в това число полетите към МКС. Текущият световен капацитет на полетите до околоземна орбита възлиза на 500 тона годишно. Благодарение на “Старшип” капацитетът ще стигне 500 тона седмично. В същото време цените ще паднат до $50 на килограм. Как космическата индустрия ще се адаптира към това предлагане?

Надали Конгресът ще увеличи бюджета на НАСА до няколко трилиона долара годишно, така че НАСА и индустрията трябва да се приспособят да произвеждат 100 пъти повече неща за една десета от днешната им стойност. Тъй като ограничението по маса няма да има такова голямо значение в бъдещето, няма необходимост да се посвещават хиляди човекочаса работа в сглобяването на специализирани машини, изготвени от специално направени титаниеви части.

Ето оттук идва заплахата за старата космическа индустрия. Преди епохата на “Старшип” единствено НАСА можеше да построи хардуера за лунна база. Само НАСА знаеше как да направи титаниев трактор за милиарди долари. Но след “Старшип” дори Катерпилар и Камаз биха могли да конвертират съществуващите си продукти и с минимални промени да ги пригодят за космическа работа. Понастоящем някои от камионите на Катерпилар са изключително издръжливи и надеждни. Разбира се, един космически трактор би имал нужда от по-добра боя, вакуумно-издръжлива хидравлика, лубриканти, изолация на кабелите и т.н… Хендмър предвижда как НАСА може да работи съвместно с индустрията за постигането на тези задачи, но това няма да е в услуга на екипите от хиляди хора, които се потят над една-единствена мисия в продължение на десетилетие. Обучението на доктори не е евтина задача и изисква сериозна грижа.

Историята, пише Хендмър, е пълна с отломки от бивши титани на индустрията, които не са осъзнавали последствията от новите технологии и са надценявали възможността си да се адаптират. Примерите са много – Blockbuster, Motorola, Kodak, Nokia, RIM, Xerox, Yahoo, IBM, Atari, Sears, Hitachi, Polaroid, Toshiba, HP, Palm, Sony, PanAm, Sega, Netscape, Compaq, Enron, GM, DeLorean и Nortel. В определени случаи като Kodak или цифровите фотоапарати, корпорациите сами са измислили технологиите, които впоследствие са ги унищожили. И това не бива да ни изненадва. Ръководството на фирмите е виждало ясно какво се случва, но не е проумявало, че адаптацията изисква да стъпиш отвъд границите на традиционната бизнес практика. “Старшип” и “Фалкън” са създадени на изследователска база, разработена и проучвана от НАСА и Роскосмос. СпейсЕкс са намерили начин за мощно производство, но не са измислили ракетите си от нищото. Или настоящата космическа индустрия трябва да се адаптира към “Старшип”, като намери начин да произвежда голямо количество хардуер за по-ниска цена, или дузини други компании, необременени от традиция, закостенели интереси и висок организационен надзор, ще заемат нейното място. 

Хендмър прави съкрушаващо сравнение между програмната характеристика на лунната програма на НАСА “Артемис” и тази на “Старшип”. Понастоящем “Артемис” предвижда създаването на 130-тонна ракета  “Спейс Лонч Систъм” (бел. прев. – не тази, която летя през ноември 2022 г.) със специализирана високоенергетична степен, която е още в етап на предварителни проучвания, кораб “Орион” в съвременен вариант и 33-тонен двустепенен спускаем лунен модул (който НАСА продължава да третира като допълнение). Всичко това дава като резултат архитектура, подобна на тази от някогашната програма “Аполо”, но е по-тежка, по-скъпа, по-тромава, с повече подвижни части и със същия капацитет за доставка на товари на лунната повърхност. Тук има два много важни числови показателя – цената на изстрелване (долари за тон) и годишният капацитет (тонове годишно). Всяка една космическа система за превоз на товари трябва да оптимизира тези два показателя. “Старшип” се стреми към числа от порядъка на $1 милион за тон и 100 тона годишно. Някога програмата “Аполо” е постигала $2 милиарда за тон и 2 тона провизии годишно, доставени на Луната. Сегашната програма “Артемис” ще постигне $4 милиарда за тон и отново 2 тона годишно.

Видно е, че архитектурата на “Артемис” е не само по-лоша от “Старшип”, но даже от тази на “Аполо” или на която и да е друга съществуваща система. Нещо повече – това е програмен провал, тъй като никой от отделните компоненти не може да бъде подобрен без цялостното преправяне на общата система. Става въпрос за скъпоструващи, взаимнопреплитащи се недостатъци. Няма начин тази програма да е устойчива във времето, какво ли остава за постоянно присъствие на човек на лунната повърхност. Просто са изсипани десетки милиарди долари в проект, който трябва да изпълни цели, загубили своето геополитическо значение още на 24 юли 1969 г.

Хендмър смята, че Боинг, вместо да си заравят главата в пясъка и да игнорират “Старшип”, могат просто да създават хардуер, който да запълва капацитета на кораба. Старият аерокосмически гигант е в идеалната позиция да прави това и да печели пари, отваряйки нов икономически хоризонт. Наистина ли в пренебрежението им към “Старшип” Боинг биха допуснали СпейсЕкс да се специализират в конструкцията на хардуер за лунните бази и така да си присвоят още една колосална ниша? Би следвало страхът на старите корпорации да е този, че изобщо няма да са поканени. Вместо това някой ден старите индустриалци ще се събудят и ще открият, че всичките им младши инженери са се преместили в Тексас и никой няма да остане да оправи проблема с неработещите клапани на кораба “Старлайнър”. 

Според експерта никой не знае кога проектът “Старшип” ще съзрее напълно. След като програматичните рискове пред “Старшип” бъдат преодолени, инженерният фокус ще се премести към следващите задачи – създаването на животоподдържащи системи, роботи, пилотирани лунни и марсиански хабитати. Ако НАСА и останалите индустриални играчи не се адаптират бързо да се включат в изпълнението на тези задачи, СпейсЕкс ще започнат да работят активно и в тази посока. Първият признак за това ще са неясно формулирани обяви за работа и наемане на персонал тихомълком. Хендмър предупреждава познатите си в космическата индустрия, че ако започнат да наблюдават как техните приятели и колеги без предупреждение се местят в Тексас, причината ще е точно тази. 

Специалистът е на мнение, че през следващите години грограмата “Артемис” ще продължи, а Лабораторията за реактивно движение към НАСА все още ще строи научни апарати – марсоходи и вероятно роботи, отправящи се към Уран и Нептун. Но Хендмър не смята, че центровете на НАСА в настоящето си състояние биха могли да се включат в производството на базовата архитектура за лунните и марсианските станции. Вероятно други компании ще заемат тази ниша. Свикнали сме да виждаме логото на НАСА върху всяка космическа станция или мисия, но няма гаранция, че това ще продължи и занапред. Според Хендмър със сигурност няма да се случи, ако НАСА пропилява тези години на преход, докато чака Конгресът да се смили и да налее още пари.

Докато големите индустриални играчи, твърди Хендмър, продължават да не вземат инициативата „Старшип“ насериозно, значи преспокойно може да кажем, че не я разбират. 

Източник: Кеси Хендмър