Ако попитате случаен човек с какво се занимава Илон Мъск, вероятно бихте получили отговор, че той е заможен човек, който има увлечение към създаването на големи ракети. Уви, подобен отговор биха дали и някои експерти, които работят в НАСА. Истината е, че основаната от предприемача фирма SpaceX доведе до революция в космонавтиката, която остава пренебрегвана от мнозина.

Пробивът с Falcon

Основната задача на SpaceX е да постигне Светия граал на ракетостроенето – да се създаде изцяло възвръщаема ракета, която може да бъде произведена масово. С други думи – ракета, която подобно на самолетите излита, каца и е готова за нов полет. Повечето от ракетите, създадени през 66-годишния период от космическата епоха, не са такива. Те излитат, извеждат в Космоса спътник или космически кораб, след което се изхвърлят в океана. Липсата на възвръщаеми ракети е основната причина, поради която вече шест десетилетия само шест експедиции са кацнали на Луната и още никой не е стъпил на Марс. Няма икономическа изгода от това да бъдат създавани големи междупланетни кораби, които след мисията си биват изхвърляни.

Работната ракета на SpaceX Falcon 9 е напът да постигне тази задача, защото обтекателите и първите ѝ степени се връщат на Земята и се рециклират. Това не е първата частично възвръщаема система в историята на човечеството – НАСА се опита да създаде такава през 70-те години на миналия век. Разбира се, тук става въпрос за космическите совалки, но за съжаление, резултатът от тази програма беше неудовлетворителен. Совалките не доведоха до обещаната масовизация на космонавтиката. Това обяснява скептицизма на някои работещи в НАСА, които настояват, че възвръщаемостта, дори и да е постижима технически, е неизгодна икономически.

Falcon (Falcon 9 и Falcon Heavy) за разлика от совалките са забележително успешни ракети. Към момента на писането на тази статия за 2024 г. са постигнати 70 изстрелвания, от които 69 – благополучни, и едно – провалено. Според Илон Мъск, ако темпът се запази, в рамките на една календарна година ще имаме повече полети на Falcon, отколкото постигнаха совалките за целия си 30-годишен експлоатационен период (общо 135). Една от основните причини за тази успеваемост е именно частичната възвръщаемост.

Няма никакво съмнение, че постигането на възвръщаемост е много трудна задача, поради което малко фирми се занимават с нея. За да схванете мащабите на начинанието да се прати ракета в Космоса, след което да изведе товар и накрая да кацне върху океанска платформа или наземна площадка, можете да направите следния мисловен експеримент. Представете си, че ракетата е с размер на карфица. Тя трябва да достигне до височина, еквивалентна на тази на небостъргач. От върха на небостъргача карфицата трябва да се спусне и да уцели намираща се в околността площадка с размерите на пощенска марка.

Именно това е, което първите степени на Falcon 9 постигат. Колкото и да е революционна технологията, тя все още не е достатъчна, за да усвоим и заселим Слънчевата система. Вторите степени все още са невъзвръщаеми. Ето защо SpaceX разработва нова система на име Starship, която вече постигна забележителни успехи по време на изпитателно изстрелване през юни. Тогава както първата, така и втората степен извършиха меки приводнявания в океана след космическия си полет и е въпрос на време да започнат да се връщат и върху площадки на суша.

Промяна на полезните товари

Космическите ракети безспорно претърпяха своята еволюция през изминалите години, която върви в посока на по-големи и възвръщаеми носители. Полезните товари – обикновено спътници и космически кораби, също се промениха. Сами по себе си ракетите не са достатъчни, за да се създаде устойчив бизнес в космическото пространство.

Космическите кораби са тези апарати, които превозват товари и астронавти до крайни дестинации, най-често обитаеми станции като Международната космическа станция и китайската станция Tiangong. В началото на космическата епоха те също бяха за еднократна употреба. След приключването на своите мисии товарните обикновено изгаряха в атмосферата, докато от пилотираните кораби на Земята се завръщаха само спускаемите капсули, които по-късно биваха разпращани по музеи. Но никога изстрелвани повторно. Това е валидно за ранните пилотирани американски кораби Mercury, Gemini, Apollo, а до ден днешен – и за руските „Союз“ и Shenzhou.

След пенсионирането на частично възвръщаемите совалки НАСА реши да се довери на SpaceX и Boeing за създаването на нови пилотирани кораби, които бяха кръстени съответно Crew Dragon и Starliner. Първият Crew Dragon летя с екипаж през май 2020 г., а първият Starliner – през юни 2024 г. И двата кораба са частично възвръщаеми, многократно по-евтини от совалките и за разлика от тях не са със самолетоподобна форма, а са тип капсула.

Макар че това изглежда до някаква степен като връщане назад във времето, капсулите са по-удобни за работа, по-бързо се подготвят за полет и освен това могат да се ползват за мисии отвъд най-ниската околоземна орбита. Съвсем в близко бъдеще, до няколко седмици или месеци, очакваме изстрелването на частната мисия Polaris Dawn, в хода на която кораб Crew Dragon ще се отправи на разстояние 1400 километра от Земята. Астронавти не са пътували толкова далече от планетата след приключването на програмите Gemini и Apollo през 60-те и 70-те години на миналия век.

Изкуствени спътници

Изкуствените спътници представляват тези апарати, които са построени от човек и обикалят около друго небесно тяло (най-често Земята и дадена планета). Те изпращат данни с научно или практическо значение. За разлика от орбиталните станции и пилотираните космически кораби, създаването на които все още се субсидира от държавата поради високите разходи, а печалбата е символична (дори на фона на космическия туризъм), то изкуствените спътници могат и често пъти представляват печеливша дейност, развиваща се не от държавни агенции, а от фирми. Един качествено построен изкуствен спътник може да работи дълги десетилетия около Земята.

През по-голямата част от космическата епоха „хлябът и маслото“ на спътниковия бизнес бяха геостационарните спътници, които предоставят различни комуникационни услуги. Това са спътници, които обикновено тежат няколко тона и които се изпращат на голямо разстояние от Земята – на около 35 586 километра. При това разстояние периодът, за който спътникът обикаля около Земята, съвпада с нейното околоосно въртене – съответно той изглежда да виси постоянно над една точка на нейната повърхност. Именно този тип спътници са най-удобни за предаването на телевизионен сигнал.

От 2015 г. обаче пазарът се промени. Хората престанаха да гледат спътникова телевизия и да купуват абонаментни планове. Операторите на космически ракети се уплашиха дали пазарното търсене за изстрелвания ще продължи да съществува. Същевременно се появиха друг тип спътници – т.нар. микроспътници, които рядко тежат повече от няколкостотин килограма. Най-често използваните са от т.нар. стандарт CubeSat – това е спътник с формата на куб (10 на 10 на 10 сантиметра) и маса от 1 килограм. Благодарение на миниатюризацията на технологиите, ако само допреди две-три десетилетия редица услуги можеха да се доставят само с тежки многотонни спътници, днес те се постигат от обикновени CubeSat-и.

С промяната на профила на изкуствените спътници се промениха и изискванията на спътниковите създатели към операторите на ракети. Те искаха бързи, гъвкави и евтини изстрелвания, като най-бюджетният вариант би бил, ако множество микроспътници се изстрелват накуп (така създателите на спътници си поделят разходите). От всички компании в цял свят, които притежават ракети, SpaceX се адаптира най-добре към пазарните тенденции. Бяха създадени програми, специално посветени по масовото извеждане на микроспътници. Най-известните такива програми са Bandwagon и Transporter.

Междувременно фирмата на Илон Мъск също прегърна микроспътниковите технологии и така се роди програмата Starlink. Мотивът на Мъск да я създаде е, че ракетите му започнаха да поевтиняват, възможностите им – да се увеличават, пазарът им – да се насища. А той има нужда от пари, за да завърши новата система Starship, която ще е напълно възвръщаема и ще може да изпраща хора до Луната и Марс. За да си набави пари, Мъск реши да предложи нова услуга за бърз, качествен и винаги достъпен интернет благодарение на спътникова мегагрупировка.

Защо точно интернет?

През изминалите години редица фантасти и прогностици предлагаха варианти как Космосът може да се комерсиализира. Възможностите включваха слънчеви електростанции, миньорски дейности на астероидите и Луната, туристически пътешествия към планетите. Проблемът е, че на този етап на развитието на технологиите тези дейности биха били икономически неизгодни. Интернет сферата обаче е изключително гъвкава и може да бъде печеливша. Макар че вече приемаме интернет за даденост, изграждането на глобалната мрежа беше свързано с ред предизвикателства – особено отчитайки предвид прекарването на подводни кабели през океаните, осигуряването на връзки през държавни граници, планини, реки… Има все още изолирани региони на Земята, които нямат качествен достъп до интернет – или изобщо какъвто и да е достъп. Не е чудно защо идеята част от данните да се пренасочват през Космоса посредством спътници е изключително примамлива. В космическото пространство няма географски бариери.

Така бяха създадени големи спътници, които бяха позиционирани в геостационарна орбита и се използваха за предаването на интернет данни. Проблемът е, че един многотонен геостационарен спътник обикновено се строи в продължение на 5 години, струва ориентировъчно 500 млн. долара и заради голямото разстояние от Земята интернет връзката винаги има сериозна латентност. Очевидно решение би било спътникът да се намира не в геостационарна, а в ниска околоземна орбита, където ще е близо до Земята. Но там той няма да е разположен над една точка над земната повърхност, а винаги ще кръжи около нея. Това означава, че спътниковият оператор не може да разчита на този единичен спътник. За да осигури постоянна връзка, трябва да има множество спътници, стотици.

Само допреди десетилетие извеждането на стотици спътници в Космоса бе невъзможно за който и да е предприемач – той щеше да фалира скоропостижно. SpaceX обаче можеше да се облегне на няколко неща. Първо, на частично-възвръщаемите си космически ракети Falcon 9 и второ – на масовото производство на еднотипни микроспътници. Вече не са нужни пет години, за да се създаде единичен голям многотонен спътник. Напротив, в рамките на седмици могат да бъдат произведени накуп десетки микроспътници, които лесно се стиковат наведнъж и могат да бъдат освободени в орбита без необходимост от специализиран диспенсър. Ако един традиционен геостационарен спътник струва 500 млн. долара, то единичен Starlink възлиза на под 200 хил. долара.

Тази година анализаторска компания Quilty Space заяви, че според нейните изчисления програмата за спътников интернет Starlink вече е излязла на печалба. Това е щастлив развой – само допреди 3 – 4 години предприемачът прогнозираше, че шансовете за финансова успеваемост не са на негова страна и има риск да фалира. Резултатите обаче са налице – през 2024-та основната част от изстрелванията в световен мащаб са на SpaceX, като фирмата вече извежда повече от 80% от всички полезни товари. До края на декември прогнозите са, че числото вероятно ще достигне 90%, а щом Starship влезе в редовна експлоатация, може да нарасне и до 99%. Основната част от извежданите полезни товари представляват спътници Starlink (до този момент в Космоса са изведени над 6000 бройки), които понастоящем са 60% от всички работещи спътници в световен мащаб.

Винаги съм смятал, че тези от нас, които пишем анализи, трябва да сме внимателни, когато използваме думата „революция“, особено ако тя се отнася до нови технологии. През годините в сферата на космонавтиката ставахме свидетели на множество пробиви, които уж щяха да се окажат революционни, но това никога не се случи. С посочените по-горе числа обаче не може да се спори. Революцията на SpaceX е в ход. Тя е реална. Въпросът е докъде ще стигне. Да се надяваме, че ще е до Марс.