На чем основан успех Илона Маска и его Space X

[prostopasha1914]

Илон Маск

Сначала небольшое предисловие.

К сожалению, большинство обывателей совершенно не представляет, как работает космическая отрасль. Даже в общих чертах. Откуда и начинают "расти ноги" обывательского мнения, что Маск - просто гениальный мошенник, выманивающий деньги у простофиль-миллионеров и "пилящий средства американского бюджета". Ну, в лучшем случае, "чего-то добившийся", но, опять-таки, "за деньги налогоплательщиков" и принципиально не создавший ничего нового.

Так вот. Моя жизнь сложилась так, что в ней я успел поработать и на небольших, но вполне успешных частных предприятиях, и на крупных государственных. В связи с чем могу с уверенностью утверждать: неэффективность и чудовищный бюрократизм последних характерен вовсе не только для России или Украины. Но и, в не меньшей степени, для Европы и США. И отличие Запада состоит разве что в отсутствии тотального воровства.

Но я вернусь снова к Илонуу. Эффективность и успешность его космических проектов зиждется не только на инженерном гении самого Маска и недюжинном таланте его команды. Но и на принципиально ином подходе к космическим проектам, где огромную роль играет их стоимость. Потому что космос - это не просто дорого. Это ОЧЕНЬ дорого. И то, как команда Space X смогла сломать эту тенденцию, лучше всего рассказал в одном из своих больших интервью Томас Мюллер (главный инженер Space X).

Часть которого я далее приведу - для понимания всего вышесказанного (интервью, кстати, безумно интересное).




Томас Мюллер, главный инженер Space X

"...Вы знаете, что изобретение и создание современной ракетной техники, которая доставила человека на Луну, заняло около 40 лет. От Годдарда до Армстронга. Прошло около 50 лет и, мы как будто бы, не достигли всего этого. Собственно, мы больше не можем доставить человека на Луну, у нас нет соответствующей техники. Почему так?
Лично я считаю, что одна из главных причин - это то, что слетать на орбиту чрезмерно дорого. А почему так? Потому что ракеты очень дорогие.

95% массы ракеты - это масса топлива, я говорю о Falcon 9. Так может быть просто топливо очень дорогое? Нет, на самом деле нет, оно стоит менее 0,5% от стоимости ракеты. Самое главное - это структура, двигатели ракеты. Они очень дорогие. Проблема в том, что мы выбрасываем ракеты. До недавнего времени считалось, что все ракеты одноразовые.

Потому что в первую очередь они были разработаны как баллистические ракеты, которые, конечно, не должны быть многоразовыми. Так что никто и не думал о том, чтобы запускать их повторно. Мне кажется, это чуть ли не единственный вид транспорта, который люди не предполагали сделать многоразовым. Можете ли вы представить что-либо еще, я говорю о транспорте, что будет выброшено после первого же использования?

Единственная вещь, которую лично я могу себе представить -это что-то вроде драгстера. Знаете, они проезжают четверть мили (0,4 км), а затем нужно перебирать двигатель. Когда вы проектируете что-то таким образом, вы можете делать невероятные вещи. Эти машины проезжают четверть мили меньше чем за 4 секунды, и они разгоняются до 480 км/ч к концу дистанции, которая фактически составляет всего несколько сотен метров. Это невероятно, когда вы создаете, проектируете что-то для того, чтобы использовать один раз. Вы можете выйти за границы и получить невероятные характеристики. То же самое и с ракетами.

Если вы делаете ракеты, которые можно повторно использовать, вы должны пожертвовать некоторыми характеристиками. Ваша семейная машина должна заводиться десятки тысяч раз и быть способной проехать сотни тысяч километров. Её производительность далека от производительности драгстера, но она доступна и может быть использована много раз. Нам в ракетной промышленности нужно нечто среднее: нужно подойти к производительности драгстера, но несколько ближе к многоразовости и практичности обычного автомобиля.

То, что нам нужно сделать, это спроектировать ракету, которая может быть использована повторно (интервью было дано еще до того, как Space X начала возвращать первые ступени своих ракет). И это именно то, чем мы заняты. Сначала нам нужно сделать ракеты относительно недорогими. Если ваша ракета стоит 1 миллиард долларов, то если вы даже воспользуетесь ей 100 раз, то это всё равно будет слишком дорого. Значит, мы должны построить недорогую с самого начала ракету. Стоимость ракет в программах с государственным участием чудовищна. Мы не сравниваем наши цены с традиционными поставщиками космических услуг, с любыми поставщиками космической техники, субсидируемыми правительством. Потому что это было бы плохой стартовой позицией. То, что мы пытаемся сделать, сравнимо с коммерческими продуктами.

Даже авиакомпании дороги в сравнении с нашим ценообразованием. От Илона я часто слышу: «знаешь какая цена у Tesla Model S? Пускай машина будет исходной точкой, стройте ракеты по примеру машин, насколько это возможно».

Примерно такой был разговор, лет 5 назад о двигателе Merlin 1D, когда мы впервые разработали его. Он спросил меня: «Как думаешь, сколько стоит сделать Model S?» И я ответил : «Не знаю. Тысяч 50 долларов?» Он сказал: «Нет, около 30 тысяч долларов». Это предельные затраты для этой машины.

А потом он спросил: «Сколько эта машина весит?» Я говорю: «Около 2000 кг.» А он тогда: «А сколько весит двигатель Merlin?» «Ну, Около 500 кг». И он сказал что-то вроде: «Так, почему, блин, производство двигателя Merlin стоит четверть миллиона долларов?»



Завод Space X. Цех сборки космических двигателей

Я веду к тому, что это правильный взгляд на стоимость производства. «И материалы, которые вы используете - да, это не просто алюминий, это не штамповка. Поэтому я дам тебе пятикратную фору в цене. Пускай Tesla соответствует пяти тысячам фунтов (~2200 кг) ракетного двигателя. Почему же тогда он стоит в 20 раз больше»? Это то, как мы смотрим на вещи в SpaceX, пытаясь снизить затраты при производстве ракет. И вот мы начинаем использовать их повторно. А значит реальная большая цена превратится в амортизационные затраты и расходы на топливо, которые почти такие же, как и у пассажирских самолетов.

Мы смотрим на пассажирские самолеты и их затраты около 50% и я думаю о [подсчитывает: 50% амортизационных затрат…] цене в $300 миллионов за все время эксплуатации пассажирского самолета. Это именно та модель, к которой мы стремимся, чтобы сделать космос очень доступным.

Как я сказал, мы не используем подрядчиков в космической отрасли, мы избегаем их как чуму. Когда мы начали разрабатывать Merlin, мне были нужны вентили для жидкого кислорода и керосина, которые должны были надёжно работать. Так что я пошел к подрядчикам, которые поставляют свои вентили и сказал: «Привет, можете дать устраивающую меня цену на ваш уже существующий продукт?» И нет, они не смогли. Так что я сказал: «Вы можете спроектировать вентили, которые будут стоить меньше?» Они пошли «подумать». И знаете, если подготовка ответа занимает пару недель или месяц, то это плохой подрядчик. Если нужно так много времени, чтобы просто рассчитать цену, то сколько мне нужно будет ждать, чтобы получить реальные детали?

Когда они вернулись с ценой в сотни или тысячи долларов за их вентиль и временем на разработку в 18 месяцев, я сказал, что я готов ждать только 3 месяца. В ответ они рассмеялись. И тогда мы разработали наши собственные компоненты, предварительные вентили, главные вентили. Мы уже разработали форсуночную головку, камеру сгорания: главные части двигателя. Мы надеялись, что можно будет просто пойти и купить некоторые вещи у производителей, но нет, цена и время поставки были совсем не теми, что были нам нужны. Поэтому мы сделали всё сами. Любое известное космическое предприятие, сотрудничающее с правительством, не дотягивает до того уровня, которого бы нам хотелось. Вот как мы снижаем стоимость производства. Также нам была необходима наша собственная тестовая площадка. Мы построили тестовый полигон в Техасе и провели свои собственные тесты, потому что огромные цены на разработку и тесты ракет, в основном, определяются платой за использование тестовых полигонов.



Ребята из команды Space X

А вот случай из моего личного опыта работы. Мы были в рабочей группе по техническому надзору и запускали двигатель. Большой двигатель, на 2891 кН, но он был очень простым. И мы запускали его на государственном полигоне, на полигоне НАСА в Стеннисе. Оперативная команда составляла около 100 человек. У них было две смены по 100 человек. А потом мы со SpaceX запускали двигатель примерно той же сложности, может быть не такого размера, но двигатель на 178 кН. Это было уже на нашей площадке и оперативная команда была объемом около 5-10 человек. Вот чего я хотел добиться: когда вы запускаете двигатель, пускай даже с насосной подачей топлива, как Merlin, вам не требуется армия людей. И я думаю, что государственные подрядчики теперь тоже в этом убедились.

Когда я только начинал разрабатывать Merlin, традиционным взглядом было: «Только государства могут разрабатывать ракеты. Частным компаниям не хватит ресурсов».

То, что было действительно важно для SpaceX, это сломать подобную установку в головах. Нет, нам не нужно государство со своими миллиардами долларов, пускай это всё и потребовало сотен миллионов [смеётся], но всё-таки мы не дошли до порядка миллиарда. А с того момента, как снизится стоимость комплектующих, нужно браться за снижение стоимости топлива: ведь топливо становится главным компонентом цены. Поэтому нужно сжигать его эффективно. И мы создали форсуночные головки с эффективностью в 96-97%. Вы не сможете создать более эффективную форсуночную головку.

И вы используете недорогое горючее. На самом деле сначала мы выбрали неправильное горючее. Это было не слишком плохо, но мы выбрали RP-1, ракетный сорт керосина, который в то время стоил по 8 долларов за галлон (3,8 л). Мы пробовали и авиационное топливо, которое стоит около 2 долларов за галлон, но оно было так себе. А недавно мы пересчитали стоимость керосина. И теперь покупаем его почти по цене авиационного топлива.

Но то, что мы обнаружили в более поздних исследованиях, так это то, что метан - природный газ - с энергетической точки зрения является самым дешевым сырьем. Это главная причина, по которой сейчас отказываются от угля, нефти и переходят на природный газ. И это самое дешевое топливо, которое вы можете найти. У него также есть замечательное свойство: вы можете легко получить его на Марсе, так что это учитывается тоже. Наша следующая ракета будет полностью метановой. Кислород… Без проблем! Он очень дешевый; мы покупаем кислород по цене около 70 долларов за тонну. Он почти бесплатный в масштабах ракеты. К чему я это: если вы посмотрите на цены, то значительную их часть составляет горючее. Хотя кислорода нужно больше. В ракете кислорода в 3 раза больше, чем метана, и в два с половиной раза больше, чем керосина. Он намного более дешевый, потому что его легко добывать прямо из воздуха, охлажденного воздуха.

Ну, вот, цены на топливо падают, а затем вы собираетесь сделать ракету почти многоразовой, над чем мы всё ещё работаем. Когда эта ракета возвращается, как вчера [с NROL-76], она закопченная, она садится закопченная, мы сжигаем на ней много аблатива [термозащиты]; нам приходится отсоединять посадочные опоры, чтобы опустить её, а затем устанавливаем их снова. А это небыстрый процесс.

Мы хотим, чтобы ракета была как самолет. Вы знаете как это происходит, он прибывает в аэропорт, люди выходят, затем заправляют, пока люди заходят, проводятся некоторые проверки. И, если все хорошо, вы летите снова. Это именно то, к чему мы бы хотели придти.



Falcon-9  v.Block 5

"...Falcon в версии Block 5, которую мы запустим позже в этом году, получит, скажем так, многоразовую термозащиту. Так что мы не будем сжигать термозащиту на ней. И будут улучшенные посадочные опоры, которые будут складываться внутрь. Просто положите ракету горизонтально, сложите опоры - и перевозите её. Разложите ноги, когда она садится.

Обслуживание после посадки не займет много времени. Это как раз основная наша цель. Илон просил нас довести послеполетное обслуживание до 12-ти часов. Мы подумали и сказали, что без серьезного перепроектирования ракеты, только в версии Block 5, мы можем обещать, что этот процесс займет примерно 24 часа. И это не значит, что мы хотим запускать по ракете в день, хотя в целом могли бы, если бы это действительно было нужно.

Главный лимит - это то, как много рабочих мы можем выделить на это. Если ракету смогут обслужить всего несколько человек за 24 часа, то вы с ума сойдете от открывающихся возможностей. Учитывая низкие цены, будет очень легко сделать так, чтобы ракета полетела снова.

Вот такие вещи мы сделали. Вот что мы делаем, чтобы упростить доступ в космос. Надеюсь, в 100 раз, если речь идёт о систему марсианского транспорта. Мы не можем этого сделать сейчас с Falcon’ом, потому что вторая ступень всё ещё одноразовая. Сейчас уже треть цены ракеты - это вторая ступень. У неё всего один двигатель (Merlin), но это очень сложная версия этого двигателя. Также там установлен бортовой управляющий компьютер и множество сложной авионики. То есть это значительная часть ракеты, с точки зрения цены, к тому же обладающая предельной производительностью. Тем не менее, при выведении больших спутников она уходит очень далеко. Мы не можем в текущей конструкции ракеты возвращать вторую ступень. Мы собираемся попробовать сделать это в ближайшие годы, но мы совершенно точно не сможем возвращать её в каждом полете. Хотя даже частичное повторное использование поможет ещё немного уменьшить цены.



Марсианская ракета должна быть полностью многоразовой. Обе ступени и корабль смогут поднимать сотни тонн за один полет, она сможет слетать к Марсу и обратно. И вам придется заправить её на Марсе. Нам нужно производить около 1000 тонн горючего на Марсе за двухгодичный цикл, чтобы вернуть её обратно, а это уже серьезно. Вам понадобится половина мегаватта для того, чтобы на месте добыть столько горючего.

Это будет ракета, которая в корне поменяет правила игры. Я бы сказал, что Falcon 9 - это эволюция, многоразовая ракета, которая значительно уменьшает стоимость вывода на орбиту. Может быть, вы можете достичь десятикратного уменьшения стоимости, в сравнении с ULA, или русскими, или китайцами. Но мы хотим чего-то вроде стократного или даже большего уменьшения цены: и это то, что позволит сделать марсианская ракета. Это будет не эволюция, а революция..."

Конец 1-й части