Илон Маск как продукт кризиса системы
В 1961 году у человечества была мечта - полететь в космос. Во всех смыслах благородная и высокая мечта. Люди грезили Луной и Марсом, которые, казалось, вот уже завтра станут форпостами человечества во Вселенной. Время, однако, меняется и часто переворачивает все вверх дном. Сегодня мечта о полетах в космос осталась, но теперь мы хотим летать в космос еще и дешево. И чем дешевле, тем лучше, часто игнорируя здравый смысл.
Полсотни лет ученые и инженеры искали способ снизить стоимость запуска. Но не пришли ни к какому однозначно выгодному решению. А таковых было очень много. Если поскрести по сусекам, то в чуланах истории можно найти и космические самолеты, и возвращаемые на землю ступени ракет, и челноки, и многоразовые корабли-капсулы. Все это уже было. Все это существовало и в чертежах, и в металле. Но ни один из вариантов не стал решением. Его начали искать в запусках из низких широт, в использовании новых рабочих пар, в конструкциях носителей, в самих схемах пусков. В настоящее время стоимость запуска подошла к нижней, надо полагать, отметке и дальнейшее ее снижение будет определяться вовсе не конструкцией ракет и кораблей, не схемами их запусков и не техническими уловками, которые сегодня пытаются выдать за прорывные технологии. Космическая отрасль вошла в полосу кризиса.
[длинный текст без картинок]
Сам этот кризис, конечно, никак на отрасль не влияет. Ракеты стартуют и будут стартовать. МКС будет вертеться вокруг Земли, а АМС будут летать к планетам и другим телам Солнечной системы. Он касается самой сути доставки грузов в космос. Принцип не меняется и не изменится в будущем. Это ракета, оснащенная двигателями, которые требуют рабочей пары из топлива и окислителя. В этом месте можно найти поле для экспериментов. Керосин и кислород уже исчерпали все свои возможности. Двигатели на этой паре сегодня на пределе эффективности и дальнейший рост мощности носителей возможен только через увеличение размеров и/или количества двигателей. Перспективной считается пара метан-кислород. Самая эффективная пара - водород-кислород - сегодня используется редко. Высококипящие компоненты вызывают больше вопросов, чем дают решений, но и при этом самые мощные носители использут именно их. Здесь развиваться дальше некуда.
Схемы ракет также отработаны и ничего нового ждать не приходится. Но тов. Маск решил попробовать. Странно, что ни НАСА, ни ЕСА, никто в мире не сказал этому человеку, что изобретение велосипеда не является прорывом. Но у Маска нашлась армия инвесторов и гораздо более многочисленная (миллионы) армия фанатичных поклонников. Если армия инвесторов прекрасно понимает, куда и во что она вкладывает деньги, то армия фанатов слабо понимает, о чем вообще идет речь. Ключевое слово для них, запускающее цепную реакцию, - это «повторно». После этого слова любая логика, любая система аргументов теряет смысл. Но это тоже достаточно вторично и включено сюда лишь для демонстрации отношения к Маску в обществе. А общество никогда не бывает право.
Маск в моем понимании является выражением и продуктом кризиса системы технических достижений не только в ракетостроении и космонавтике. Двигаться дальше некуда. Нужны другие способы. Космос становится коммерческим и первая задача после безопасности сегодня - это экономический эффект. Точнее, прибыль от деятельности в космосе. Прибыль нужна всем: она нужна тем, кто разворачивает в космосе спутники, она нужна тем, кто предоставляет услуги по доставке грузов на орбиту. Что может предложить современная космическая отрасль потенциальным клиентам?
Предложить ей нечего. Ракета доставляет груз на одну из орбит. Единица массы стоит N денег. Сюда включена стоимость топлива и окислителя, стоимость самой ракеты, ее обслуживания, транзакционные издержки, доход компании, предоставляющей услугу. Все ровно так, как это обстоит в обычных грузовых и пассажирских перевозках. Отличается, разве что, направление перевозки - вверх. Само собой, есть существенное отличие по уровню и качеству технологий, но оно носит более количественный характер.
Повышать мощность ракет бесконечно невозможно. Сверхтяжелые носители сейчас в том или инои виде есть у всех стран, которые участвуют в освоении космоса. Но их задача - вывод до 100 тонн. Коммерческих нагрузок такого объема сейчас нет. Миниатюризация электроники сделала возможным снижение массы космических аппаратов в несколько раз, что сделало сверхтяжелые носители экзотикой. Большинство коммерческих нагрузок находятся в пределах до 5 тонн. С этим справится практически любая существующая ракета.
И тут есть некая хитрость: стоимость старта практически не зависит от типа ракеты и от схемы запуска. Невозможно бесконечно повышать экономичность запусков. На каждый килограмм груза требуется постоянное количество топлива и окислителя, которое одинаково для всех стартов на конкретную орбиту с конкретного места. Кроме того, что ракета несет полезную нагрузку, она несет сама себя. А кроме этого - то топливо и окслитель, которые потребуются позже. Это тоже нагрузка, на поднятие которой тратится топливо и оксислитель. Обойти это нельзя.
Теперь делаем шаг вперед. Если нельзя снизить стоимость запуска через экономию топлива и окислителя, мы можем сэкономить на оборудовании. Например, вернуть часть ракеты обратно. Такой способ уже давно не является чем-то революционным. Он испытывался в различных вариантах. В США в рамках программы «Space Shuttle», в СССР спасаемыми планировались блоки ракеты «Энергия». Причем, в обоих случаях системы спасения были куда менее затратными в отношении самого процесса посадки. Равно и идея возвращаемых и повторно используемых кораблей не является изобретением Маска.
Что заставляет называть Маска подуктом системы и гениальным PR-ходом? Во-первых, выбор рабочей пары ракеты. Это затертый керосин и кислород. Это отработанная технология, которая сегодня считается наиболее «экологичной». Это первый PR-шаг - выдать за преимущество то, что таковым не является. Керосин используется десятки лет и никому бы не пришло в голову называть это преимуществом. Но именно с приходом Маска о ракетах на высококипящих компонентах (кстати, одни из самых перспективных) начали говорить в ключе «экологичности» с новым сильным нажимом.
Второй PR-шаг - возвращаемость. Сама идея крайне полезна. В самом деле, чем каждый раз заново собирать ракету, проще использовать ее части повторно. Это поняли еще задолго до Маска и, как мы уже выше сказали, реализовали в разных вариантах. Но Маск выбрал радикальный. Зачем? Во-первых, это красиво - посадить ракету на пятачок, который в космических масштабах практически невидим. Во-вторых, это демонстрация возможностей техники. Показать, как работают двигатели многократного поджига - это тоже круто. Большинство двигателей запускаются один раз, отрабатывают цикл и выключаются. Ракетные двигатели с многократным запуском - это тоже не самая часто встречаемая технология. Демонстрация прекрасная.
Третий шаг на пути PR-акции Илона Маска - это заявление о снижении стоимости запусков за счет возвращаемых ступеней и кораблей. В итоге стоимость по официальным заявлениям удалось снизить до 62 млн долларов за старт #Falcon 9 v 1.2. При этом на ГПО-1500 (как самую дорогую) Falcon выводит меньше, чем Протон. На ГПО-1800 Falcon без возвращаемой ступени выведет 8,3 тонны, Протон - 7,1 тонны. Но тут включается самое интересное свойство, которое служит наиболее важным моментом в PR-кампании Маска: Falcon 9 при условии возвращения ступени выводит на ГПО-1800 всего 5,5 тонны груза (Протон сохраняет 7,1). Совершенно логично, что на ГПО-1500 Falcon 9 способен выводить еще меньшие нагрузки. При этом сам Протон использует тяжелые компоненты и, соответственно, весит ощутимо больше. Чтобы дотянуть до удельных нагрузок Протона, Falcon 9 должен стать еще тяжелее.
Но тут сработает ошибка, которую заложил Маск в весь проект и которая потянет за собой целую серию задач, решения которых пока у него нет (если концепция не будет изменена). Чтобы выводить большие грузы, нужно больше топлива. Чтобы было больше топлива и оно горело, нужно больше окислителя. На 88 кг топлива расходуется около 219 кг окислителя в секунду работы первой ступени и чуть меньше (на несколько килограммов в секунду) - второй (для ракет семейства «Союз», Falcon 9 должен иметь сходные параметры). То есть, за, примерно, 120 секунд работы первой ступени расходуется около 11 тонн топлива и 26 тонн окислителя (что примерно согласуется с массой первой ступени - 43,3 тонны). Falcon 9 устроен «наоборот». Его первая ступень имеет самую большую массу во всей сборке - 419 тонн - из которых керосина 119 тонн, кислорода - 277 тонн (соотношение примерно то же - 0,4).
При этом первая ступень Falcon 9 обязана работать большую часть полета, но оставлять запас топлива и окислителя на торможение и посадку. Парой тонн в данном случае не обойтись. Кроме того, что ступень в полете должна поднимать и разгонять полезную нагрузку, она поднимает и разгоняет сама себя. Схема Falcon 9 последовательная - ступени следуют одна за другой. Чтобы увеличить полезную нагрузку, нужно увеличить количество топлива и окислителя. Все логично. Чтобы увеличить количество топлива и окислителя, требуется увеличить размеры ракеты. Изменить схему на пакетную по типу РН «Союз» нельзя, так как это потребует решения задачи возвращения не одной, а трех-пяти объектов, каждый из которых будет нести ощутимую часть топлива и окислителя. Возврат же дополнительных блоков тяжелой версии Falcon в настоящее время еще только планируется.
Но увеличивать размеры ракеты Falcon 9 бесконечно нельзя. Ее можно наращивать в длинну, но она уже сегодня превышает 70 метров. Далее «карандаш» будет терять прочность, какие бы материалы не применялись, и усточивость в полете, что потребует изменения системы ориентирования. Менять диаметр - это изменять технологическую цепочку и инфраструктуру. Если изменить схему компоновки, то все становится еще плачевнее. Поэтому все, что может делать Маск - наращивать количество боковых блоков. В конце 1950-х Королев достаточно мощно критиковал концепцию «карандаша» ракеты Р-12, созданной Михаилом Янгелем, понимая ограниченность семы, хотя и признал позже, что она была удачна для своих нужд. Но это уже другая история с другими целями и иным исходом.
Много технических деталей, которые сводятся к одному: какую бы схему компоновки мы не использовали, стоимость одного старта с равными нагрузками будет колебаться в очень незначительном интервале. За счет изменения широты запуска (для некоторых случаев) можно добиться более существенного снижения, но для большинства орбит это практически не имеет значения. Снизить цену можно за счет снижения массы топлива, то есть, других рабочих пар. Но это влечет за собой разработку нового двигателя, длительную серию испытаний и, на практике, создание новой ракеты. Именно поэтому в России сейчас в параллельной разработке находится несколько ракет, из которых будет выбрана наиболее удачная. Так за счет чего Маск позволяет себе снижать стоимость запуска настолько, что большинство ракет-носителей выпадают из конкуренции? Нужно подумать.
Может ли Маск уменьшить стоимость запуска за счет технологий? Нет. Потому что технологии уже подошли к своему пределу. Может ли Маск снизить стоимость за счет возвращаемой ступени? Нет. Стоимость ступени в стоимости старта ничтожна, а стоимость ее возврата и работ по диагностике и ремонту также включена в стоимость старта. Может ли Маск снизить стоимость за счет расположения космодрома? Нет. Большинство запусков имеют целью совсем другие орбиты, для которых широта старта не имеет особого значения. Может ли Маск снизить стоимость за счет удачной ракеты? Нет. Falcon 9 серьезно ограничена своими конструкционными особенностями. Любое существенное увеличение мощности выводит ее в другой класс носителей.
Сочетание этих «нет» и активной PR-кампании Маска невольно наводит на мысль о том, что стоимость единицы массы доставляемого на орбиты с помощью ракет Falcon груза на самом деле не ниже таковой у большинства имеющихся носителей, а если, все же, получится так, что цена будет ниже, то на какие-то незначительные величины. Задача Маска - перетянуть на свои носители львиную долю заказчиков. И эта ситуация до боли напоминает ту, которая сложилась вокруг потребностей Европы в природном газе и истеричном желании США подсадить на свой СПГ как можно больше стран ЕС. Дальнейшие шаги предугадать несложно. Это и повышение цен, и определенное давление на руководство, и вмешательство в политику и взаимоотношения этих стран.
Безусловно, Маску в политику вмешиваться не нужно, не его масштаб. Но перетащить заказчиков пусков, исподволь заставив их конструировать аппараты под требования #SpaceX, привязав их таким образом к своим носителям, - это отличная цель на пути к диктовке собственных условий. Даже, если Маск перетянет к себе половину рынка коммерческих запусков, для него открывается возможность игры с ценами. Мало, кто быстро сможет отказаться от услуг запусков, а при правильной подаче все изменения стоимости в сторону повышения будут даже восприниматься положительно.
Осталось понять, что позволяет Маску сейчас играть на понижение. Прежде всего, это армия инвесторов, поддавшаяся на PR-кампанию и прикидывающая прибыли. Но сейчас все компании Маска убыточны, хотя и имеют огромную рыночную капитализацию (показатель, который говорит лишь о популярности фирмы у инвесторов, но ничего не говорит о ее возможностях и реальном капитале). Но инвесторы не стали бы вкладывать деньги в проект, который не принесет в ощутимом будущем прибыль. Снижение стоимости должно иметь другие источники. В том, что это чистой воды демпинг, я не сомневаюсь.
«Роскосмос» принял верное решение - снизить стоимость пусков РН #Протон, сделав сравнимыми по стоимости с пусками ракет Falcon, а в некоторых случаях и дешевле. При этом #Роскосмос до сих пор работает с прибылью от этих стартов, даже учитывая не очень благоприятные условия и аренду космодрома у Казахстана. Значит, существует возможность дальнейшего снижения стоимости, что сделает конкуренцию с Falcon еще более напряженной. Здесь Маску придется включить тезис об «экологичности» керосина и кислорода, что, конечно же, далеко от истины.
Очень вероятно, что Маск снижает стоимость за счет гос. инвестиций или инвестиций НАСА в свои проекты. Это очень удобно для последнего, прежде всего потому, что таким образом государство уходит от ответственности, перекладывая ее на плечи частной компании. В случае неудачи спрашивать будут с нее как по вопросам частным, вроде неудачных пусков, так и по общим, вроде невыгоревшего проекта вообще. Кроме этого создается еще одна карманная компания, которая, вроде бы, оставаясь частной, работает исключительно на гос. учреждение, попутно выполняя коммерческие запуски и принося инвесторам дивиденды. При этом важно не забывать перманенто разогревать публику и потенциальных клиентов и источников денег обещаниями полетов на Луну, Марс и Татуин.
Поэтому я считаю Илона Маска продуктом кризиса системы и всей индустрии космических стартов, которая перешла от чисто технического движения вперед к коммерческим способам продвижения, смешанным иногда с откровенным популизмом. Ничего поделать нельзя, ведь отрасли уже фактически нечего предложить, а цели, которые ставились в самом начала, пока еще остаются во многом недостижимыми. А жить как-то нужно.
У читателей и комментаторов может быть свое мнение, в том числе и противоположное моему как относительно данного поста, так и относительно любого другого. Поэтому с сегодняшнего дня я не вступаю в споры относительно идейной части и обсуждаю только технические моменты. Если комментатор считает, что Маск - это современный гений, я не против. Но, если комментатор называет Маска изобретателем электромобиля или ракеты, то в этом случае я укажу ему на его очевидную неправоту.