Звездные врата: как развиваются космодромы мира - «Технологии строительства»

Внушительные комплексы для тяжелых ракет и легкие стартовые площадки прокладывают человечеству путь во Вселенной. Какое место в этой гонке занимает Россия?

Рассвет над Бока-Чика

Космодром в Бока-Чика, а официально - Южно-Техасская стартовая позиция SpaceX (SpaceX South Texas Launch Site) находится на самом краю Соединенных Штатов, практически на пограничной линии с Мексикой. И кстати, прямо на берегу Мексиканского залива. Этого требует  безопасность полетов.

Все остальные космодромы Америки также расположены либо на морских мысах (Канаверал), либо в пустынях (например, в прекрасной White Sands в Нью-Мексико). Здесь в Бока-Чика, недалеко от Порт-Исабель плещется бирюзовое море, и сотрудники пользуются близостью  пляжа со вполне прозаичной целью.  Да и рассветы здесь знатные.

Впрочем, эта небольшая точка на американской карте может стать рассветом для всего человечества, внеся свое имя в историю цивилизации. Ведь цель строительства космодрома – не только запуск ракет со спутниками, но и ... освоение Луны. Напомним, что пока весь мир был охвачен коронавирусной эпидемией и следил исключительно за ежедневным количеством зараженных, президент США Дональд Трамп подписал указ о праве США использовать ресурсы Луны. В документе говорится, что США не признают Соглашение о деятельности государств на Луне и других небесных телах, по которому исследование спутника считается достоянием всего человечества.

Изначально SpaceX рассматривал семь возможных точек для строительства космодрома. Бока-Чика всегда была лидирующим кандидатом, однако прошилось пройти немало бюрократических коридоров, пока удалось утрясти документы на землю и разрешение на строительство с Комиссией по авиации. В итоге под стройку объекта был выделен 41 акр (170 кв. км) земли в полную собственность и еще 57 акров – в аренду.

Чтобы стабилизировать заболоченные участки будущего строительства пришлось доставить 240 тыс. куб. м грунта. Для грамотной работы необходимо было большое количество энергии местного производства, поэтому SpaceX возвели солнечную электростанцию общей площадью 26 кв. км. В дополнение к этому, рядом была сооружена ферма солнечных батарей производства SolarCity.

Инфраструктура космодрома – суперсовременная, две мощные 9-метровые антенны отслеживания движения целей были установлены в августе 2016 года, первые хранилища ракетного топлива прибыли в 2018.

Правда не обошлось и без задержек – пришлось ожидать специальные монтажные бригады, которые на тот момент строили Launch Pad 39A в Космическом Центре имени Кеннеди (Флорида).  В конце 2018 года строительство значительно ускорилось, и на объекте была развернута большая топливная цистерна, газовая факельная установка, дополнительные офисы и небольшая стартовая площадка.

Ракеты производятся в цехах космического центра методом префабрикации. Подразделение «Марс Кроссинг» отстроило верфь с несколькими большими ангарами и бетонными приспособлениями. На вершине были изготовлены стальные ракетные планера, первым из которых стал испытательный образец корабля Starhopper.

В феврале 2019 года SpaceX подтвердил, что первые испытательные образцы Starship и Super Heavy, способные работать на орбите, будут изготовлены поблизости, на строительной площадке «SpaceX South Texas». К сентябрю 2019 года мощности были полностью трансформированы в промышленный кластер по сборке ракет. Он способен работать в несколько смен  более пяти дней в неделю, выдержать наземные и летные испытания больших ракетоносителей.

Охота за гелием-3

Китайское понятие космонавтики весьма оригинально. Вместо слова космос они используют понятие 太空 tàikōng  – не столько небо, сколько большая пустота, пространство. Китайские покорители безвоздушного пространства называются тайконавтами. Именно для них в Китае построено целых четыре космодрома.

Самый старый и самый известный из них - Цзюцюань. Центр занимает площадь 2800 кв. км и там могут разместиться 20 000 человек. И по нему, пожалуй, можно изучать историю китайской тайконавтики.

Отсюда был запущен первый китайский спутник Дунфан Хун-1 (1970), отсюда стартовал первый пилотируемый космический полет “Шэньчжоу-5”  (2003). В августе 2016 года, с космодрома Цзюцюань, Китай запустил первый квантовый спутник связи.

В августе 2018 здесь состоялись первые коммерческие запуски суборбитальных ракет китайских частных ракетостроительных стартапов -  I-Space и OneSpace. А  25 июля 2019 года состоялся и первый китайский частный орбитальный запуск, I-Space запустила свою ракету Hyberbola-1.

Сейчас Цзюцюань стал основным центром разработки китайской лунной программы. Китай всерьез готовится к космической гонке. Еще в 2014 году было заявлено, что ученые Республики разрабатывают вопрос добычи гелия-3 на Луне. За этим редким изотопом готовы буквально вести охоту все космические державы. Шутка ли сказать, одна тонна гелия-3 может заменить 15 млн тонн нефти.

Изотоп оседает на поверхности Луны, принесенный солнечным ветром и доступен там в изобилии. А вот на Земле вещество встречается очень редко - атмосфера и магнитное поле нашей планеты препятствуют его проникновению.

А жаль. Два полностью загруженных материалом космических челнока (около 40 тонн) могли бы обеспечить энергией страну вроде Соединенных Штатов на целый год. По оценкам экспертов, запасы всей Луны перекрывают потребности человечества в энергии на 10 000 лет вперед.

При этом гелий-3 чист. Термоядерный синтез не предполагает выделения радиации. Полученная в результате энергия экологически идеальна, а в качестве "отходов" на выходе образуется полезный довесок – обычный гелий-4. Работать с топливом будущего – одно удовольствие.

Именно к этому готовятся китайские товарищи. Но как принято современном Китае, хороших и больших строительных объектов должно быть много.  Это касается и мостов и небоскребов. Так и космодром под лунные миссии «затачивается» не один.

В помощь Цзицюаню на курортном острове Хайнань был построен Центр запусков Вэнчан. Первый запуск состоялся в 2016 году. По планам космодром должен иметь три стартовые позиции.  Из-за низкой широты (всего 19 градусов от экватора) именно он был выбран как основной космический центр для развития программы китайской орбитальной станции.

Положение на берегу моря также выбрано не случайно. В отличие от других центров с их узкими и слабыми рельсами, Вэнчану гарантирован морской подвоз, а значит, он может спокойно оперировать ступенями самой тяжелой китайской ракеты – CZ-5B.

И пока весь мир боролся с коронавирусом, 5 мая 2020 с Вэнчана был совершен первый полномасштабный пуск этой ракеты. Серьезная заявка в лунной гонке, ведь именно на таком ракетоносителе будет установлена роботизированная лунная миссия  «Чанъэ-5». Кстати, запуск последней ожидается в декабре этого года. А уже в 2025 году «восточные братья» отправятся в первый пилотируемый полет к естественному спутнику Земли.

Наконец, 25 мая 2020 года Китай официально подтвердил запуск миссии на Марс в 2020 году. Уже в июле будет запущен межпланетный зонд Tianwen-1 и как раз с космодрома Вэньчан.

Автостопом по галактике

Частные компании рвутся в космос, стремясь потеснить монополию SpaceX. Американская Rocket Lab производит сверхлегкую ракету Electron, ее двигатель - Rutherford создается с помощью трехмерного принтера. Из 11 пусков Electron только один (первый) оказался неудачным.

Компания Blue Origin в перспективе может стать основным конкурентом SpaceX. Ее возглавляет один из богатейших людей планеты, основатель Amazon Джеф Безос и планы у него грандиозные -  туристическая New Shepard, тяжелая ракета New Glenn, также в планах посадочный модуль Blue Moon и ракетные ускорители собственного производства. 

Для всего этого нужны новые космодромы. И они уже строятся. Например, новенький Центр полетов Уоллопс в Вирджинии, старты должны начаться уже в 2020 году.

А вот стартовый комплекс Кадьяк – американский коммерческий космодром, расположенный на Аляске, уже готов. Правда, пока он предназначен для запуска лёгких ракет по суборбитальной траектории и вывод малых космических аппаратов на полярную орбиту.

Компания Astra, производящая носитель Rocket, уже работает на этом космодроме. Кстати, ее ракетоноситель позиционируется как самый дешевый в мире. Компания будет считать свою миссию выполненной тогда, когда при надежности пусков в 95 % стоимость запуска составит один миллион долларов (сейчас - примерно 2,5 млн).

Правда есть и оригиналы, которые не хотят использовать космодром вовсе. В калифорнийском SpinLaunch считают, что для запуска необходимо построить электромагнитную катапульту.

По мысли изобретателей модуль с полезной нагрузкой предлагается в течение часа разгонять до скорости почти 5000 км в вакуумной центрифуге, Последняя, кстати имеет размерения футбольного поля. После хорошего разгона – бросок и сила земного притяжения не устоит.

Это может вызвать улыбку, но технология уже «в металле» и первые испытательные пуски пройдут зимой 2020 года на полигоне в Нью-Мексико. Если дело выгорит, компания останется без конкурентов, каждый запуск будет стоить всего 500 тыс. долл.

 Катапульта SpinLaunch

Наш ответ Чемберлену

На этом фоне дела в отечественной космонавтике, особенно в коммерческом ее сегменте выглядят не слишком хорошо. Одни стартапы оборачиваются пшиком уже на стадии получения гранта, другие -  вроде «Лин Индастриал», вложив немалые деньги, не могут нормально развиваться, а их создатели всерьез подумывают об иммиграции.  

Причин много, но главная, пожалуй - общая недофинансированность  отрасли. На космонавтику российские частные и государственные инвесторы готовы выделять суммы в разы меньшие, чем на Западе или в Китае.

Оно и понятно, ведь если уже президент указывает на недопустимый уровень коррупции при строительстве космодрома Восточный, значит инвестирование в строительство объектов российской космической отрасли -  мягко говоря, легковеcно.

Есть проблемы и с научным заделом и с кадрами. Когда ракетный инженер, отучившись, смотрит в основном как бы уехать за рубеж, говорить о возрождении космической отрасли не приходится.

Но главное – громоздкая бюрократическая машина не способна максимально быстро откликаться на нужды момента. Кроме того, машина эта все время буксует, постоянно, из года  в год, перенося окончание проектов «вправо».

Судите сами. В прошлом году прилетела новость - первый частный космодром  построят в Нижегородской области. Соглашение об этом было подписано в конце февраля 2019 года.  Чуть более месяца назад «КосмоКурс» получил заключение от головного института «Роскосмоса», в котором говорится, что проект по отправке туристов в космос по суборбитальной траектории технически реализуем. В начале же апреля в компании сообщили, что строительство откладывается, но не из-за эпидемии коронавируса. Причиной заминки стало ожидание «внятных требований» от нижегородских властей. Надежда на то, что этот проект реализуют, становится все более призрачной. Директор "КосмоКурса" Павел Пушкин посетовал на то, что работа застопорилась из-за бесконечных согласований. 

Вот что он написал на своей страничке в Facebook:

«… Многие вопросы вообще федерального уровня, и область получит только заключения. Разбираться в хитросплетениях взаимодействия ведомств тоже приходится самим. Хотя область и старается в меру сил, за что им большое спасибо. Значит, тут велика роль «Роскосмоса»? Да её вообще нет. Нормативные документы,  законодательно регулирующие вопросы размещения подобных объектов, они выдать не могут. Часть  им не принадлежит, остальная, как оказалось, не существует. По вопросам согласования космодрома они нам сказали, что сами умеют только работать в рамках постановления президента или премьер-министра. И вообще они нам всячески сочувствуют, но помочь ничем не могут. Зато есть замечательные советы типа «бросить это дело и не париться». 

…Что ж, остается лишь надеяться, что российская космонавтика и российские космодромы все-таки возродятся. И покажут всему миру, на что они способны. Возможно не в этом году, но хотя бы в этом десятилетии.

Даниил МАЦЕЙКО