Предисловие
Уже много лет заболоченная равнина на атлантическом побережье Флориды служит местом паломничества для американского аэрокосмического сообщества.
Треугольный мыс под названием «Тростниковые заросли» – по-испански Канаверал – после Второй мировой войны вполне мог бы оказаться в руках у сомнительных дельцов; они застроили бы его загородными домами и продавали болотистые участки, регулярно опустошаемые ураганами, вернувшимся с войны солдатам. Но серьезные люди с логарифмическими линейками в руках первыми обратили на него свой взгляд. Изучив карту Соединенных Штатов, они пришли к выводу, что этот мыс идеально подходит для того, чтобы запускать в небо гигантские ревущие машины. Поскольку мыс расположен недалеко от экватора, вращение Земли будет помогать машинам набирать скорость. А в случае неудачи они станут падать в океан вместе со взрывоопасными компонентами топлива. Короче говоря, мыс оказался идеальным местом для строительства космодрома.
Это произошло более полувека назад. Флоридские плавни были залиты бетоном и превращены в плацдарм, с которого американцы начали осваивать космическое пространство – сперва орбиту планеты, а потом и соседку Земли – Луну. Когда космос перестал быть обителью богов и открылся для человека, на смену небесной канцелярии пришло земное правительство. В 1958 году на свет появилось Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, сокращенно – НАСА, которое собрало под своей крышей бывших нацистских ракетостроителей, наивных американских инженеров и бравых летчиков-испытателей, рвущихся выиграть космическую гонку у Советского Союза. Однако к концу века НАСА выродилось из организации первооткрывателей космоса в нелепое учреждение, весь смысл существования которого состоял в строительстве и эксплуатации самого дорогостоящего объекта в человеческой истории – Международной космической станции.
Победа США в первой международной космической гонке вызывала благоговейный трепет у народа: столько денег, столько интеллектуальных ресурсов, такие чудеса научно-технического прогресса! – и все ради того, чтобы подчинить законы физики и дать человеку возможность выйти за пределы планеты. Но после завершения программы Apollo честолюбивые планы на космос уступили место самоуспокоенности. Начинало казаться, что полеты на Луну мало кто рассматривает как великий прорыв человечества, как шаг в новую космическую эру. Земные дела были куда важнее, и НАСА в глазах американского правительства превратилось всего лишь в еще одно пропагандистское орудие на арене холодной войны. Как только агентство доказало, что долететь до Луны вполне реально, возвращаться туда больше не было смысла. Американские президенты продолжали говорить красивые слова о необходимости освоения космоса, но тех, кто упрямо смотрел на звезды, называли фантазерами.
А теперь позвольте представить вам Илона Маска, основателя и генерального директора компании Space Exploration Technologies Corporation, сокращенно SpaceX. Он также носит почетный титул главного конструктора и далек от каких бы то ни было фантазий, особенно в ракетном бизнесе. Импульсивный уроженец Южной Африки, заработавший состояние в Кремниевой долине, он с детства мечтал полететь на Марс. Чтобы претворить в жизнь свою мечту, он создал собственную аэрокосмическую компанию. И вот в его 44-й день рождения она должна была преподнести роскошный подарок: запустить ракету с космическим кораблем и – впервые в истории – вернуть ее на землю.
Стартовый комплекс SLC-40 на мысе Канаверал имеет богатую историю – хотя, по мнению Маска, здесь слишком много устаревших правил, традиций и стереотипов. SpaceX модернизировала старую стартовую площадку ВВС США, чтобы максимально сократить время и стоимость пусковых операций. Компания уже начала строительство частного космодрома в Техасе, но реалии космического бизнеса оказались таковы, что ракеты пришлось запускать с правительственного космодрома на мысе Канаверал, вдали от собственной производственной и испытательной площадки. Дело в том, что у правительства США больше не было своих ракет. Оно покупало их у SpaceX.
28 июня 2015 года ракета Falcon 9 – белоснежная сигара высотой 70 м и диаметром почти 4 м – гордо возвышалась на стартовом столе SLC-40. До запуска оставалось всего полчаса, и насосы работали в полную мощь, закачивая в ракету тонны жидкого кислорода и ракетного керосина. Текущие по трубопроводам сверхохлажденные жидкости вызывали интенсивную конденсацию паров во влажном флоридском воздухе, из-за чего казалось, будто водруженный на вершине ракеты космический корабль Dragon, как и подобает настоящему дракону, выпускает клубы дыма. Если заглянуть внутрь любой ракеты, то можно увидеть, что она напоминает алюминиевую банку с кока-колой – бо́льшую часть ее массы составляет жидкое топливо, – но с двумя важными отличиями: в пропорциональном отношении ее стенки намного тоньше, чем у жестяной банки. И, чтобы вместить в ракету больше жидкого кислорода, ее охлаждают до –207 °C.
В зале управления полетами в штаб-квартире SpaceX молодые операторы отслеживали показания датчиков давления, десятки телеметрических данных и изображения с видеокамер, установленных по всей ракете, даже внутри топливных баков. Инженеры комментировали прямую онлайн-трансляцию запуска, объясняя детали пусковых операций сотням тысяч фанатов SpaceX. Во Флориде сотрудники НАСА, офицеры ВВС и пусковая команда SpaceX следили за обратным отсчетом на компьютерных консолях.
Завидовали ли представители правительственных ведомств успехам SpaceX? Созданная компанией Маска ракета стала первой частной транспортной системой, которой была доверена доставка грузов на Международную космическую станцию. Разумеется, не только НАСА нуждалось в SpaceX, но и SpaceX нуждалась в НАСА – в его финансировании и бесценных знаниях. Но Маск решительно настаивал на том, чтобы компания вела разработки в соответствии с установленными им принципами и чтобы вся созданная ею интеллектуальная и материальная собственность принадлежала ее акционерам. Подход Маска к ракетостроению и индустрии космических полетов можно назвать поистине революционным. Но то была не прихоть эксцентричного миллиардера, а единственный путь к реализации его главной цели – сделать человечество «многопланетной цивилизацией». В тот день ракете Маска предстояло перевезти 2000 тонн груза на расстояние нескольких сотен километров – по земным меркам это было равносильно тому, чтобы загрузить пикап Dodge Ram и доехать от Бостона до Нью-Йорка. Конечно, задача осложнялась тем, что этот груз следовало переместить вверх, на земную орбиту. Но Маск не стал бы тратить 100 млн долларов из собственного кармана и 13 лет своей жизни на создание космического грузовика, если бы не считал это необходимым промежуточным этапом на пути к главной цели.
Груз, который в тот день Falcon 9 должна была доставить на орбиту, с нетерпением ждали трое астронавтов на борту МКС. Запертые в конструкции из нескольких соединенных между собой алюминиевых труб, они с огромной скоростью неслись в космическом пространстве на высоте 400 км над планетой. Выживание астронавтов в космосе зависит от регулярных визитов космических грузовиков, доставляющих на станцию продукты питания, воду и кислород, а также научные приборы и материалы для экспериментов, позволяющие оправдать крайне рискованное и дорогостоящее присутствие людей в космосе. МКС – международный проект, реализованный Соединенными Штатами в сотрудничестве с Россией и Евросоюзом. Но в 2011 году программа Space Shuttle была официально свернута – шаттлы признали слишком дорогими и опасными. По горькой иронии судьбы, космическая программа США, которая, по сути, была основана с целью доказать превосходство Америки над Россией, лишилась возможности доставлять своих астронавтов в космос без российских ракет.
НАСА предпринимало попытки найти замену шаттлам, но, несмотря на миллиарды долларов государственных средств, влитые в ведущие аэрокосмические корпорации, эти усилия так и не увенчались успехом. После избрания Барака Обамы на пост президента его администрация отказалась от масштабной программы по освоению глубокого космоса, печально известной колоссальными перерасходами бюджета и задержками. Прежде чем стремиться в глубокий космос, нужно было вернуть Америке самостоятельность в полетах на земную орбиту. Команда Обамы решила сделать ставку на программу государственно-частных партнерств, начатую администрацией Буша-младшего.
Это было именно то окно возможностей, в котором отчаянно нуждалась едва оперившаяся аэрокосмическая компания Маска. На тот момент SpaceX взорвала больше ракет, чем запустила. Многие считали Маска очередным эксцентричным миллиардером из Кремниевой долины с космическими тараканами в голове. Десять лет назад основатель Microsoft Билл Гейтс уже инвестировал миллионы долларов в смелый проект по созданию на орбите спутниковой группировки для обеспечения доступа в интернет. Дело закончилось банкротством. Компании, традиционно обслуживающие аэрокосмическую отрасль, такие как Boeing, Lockheed Martin и Northrop Grumman с их армиями лучших инженеров и многолетним опытом, свысока смотрели на попытки «парней из интернета» отправиться в космос.
Однако у Маска был четкий бизнес-план. Он хотел сперва создать небольшую дешевую ракету и выводить на орбиту чужие коммерческие спутники. Затем он собирался построить ракету побольше и заключить контракт с НАСА на доставку грузов на МКС: цистерн с водой, замороженных и дегидрированных продуктов питания, материалов для научных экспериментов и оборудования. Конечно, стать космическим грузоперевозчиком не так престижно, как создать собственную спутниковую группировку или отправить экспедицию на Луну, но это позволяет заработать реальные деньги.
Как оказалось, и в работе перевозчика тоже может быть немало шика – стоило лишь взглянуть на блестящую белоснежную машину, дышавшую клубами пара на стартовом столе и казавшуюся воплощенным идеалом ракеты в представлении самого Стива Джобса. С момента своего первого полета в 2010 году эта ракета преобразила глобальную индустрию запусков – ведь она стоила 62 млн долларов, в два раза дешевле ракет, предлагаемых конкурентами SpaceX. Ведущие спутниковые операторы по всему миру пристально следили за успехами SpaceX; компания произвела 18 успешных запусков, шесть из них для НАСА, а общая стоимость ее контрактов на будущие запуски уже достигла 10 млрд долларов. И всего этого SpaceX сумела добиться в условиях жесткой конкуренции с крупнейшими американскими, европейскими и российскими пусковыми операторами, имевшими тесные связи с военной промышленностью и получавшими щедрые субсидии от своих правительств. Аэрокосмический истеблишмент перестал насмехаться над SpaceX, увидев в ней сильного конкурента.
Традиционно ракеты-носители – эти сложнейшие технические системы, построенные из самых прочных и легких современных материалов и стоящие десятки миллионов долларов, – были расходным материалом. Доставив свою полезную нагрузку на орбиту, они либо сгорали в атмосфере, либо падали в океан, либо превращались в космический мусор. Напрашивается вопрос: почему бы не использовать эти дорогостоящие игрушки несколько раз, чтобы сэкономить деньги? Однако до сих пор ни одна страна и ни одна компания не сумели построить работоспособную многоразовую ракету. Космические шаттлы более прочего приблизились к эксплуатационной многоразовости, однако они использовали гигантский одноразовый топливный бак и после каждого полета требовали многомесячного дорогостоящего ремонта. Обе катастрофы, омрачившие эту программу, – взрывы Challenger в 1986 году и Columbia в 2003 году – были непосредственно связаны с повторным воздействием экстремальных нагрузок, которым неизбежно подвергается космический аппарат при выходе на орбиту и возвращении в земную атмосферу. Аэрокосмические компании считали, что нет смысла тратить деньги и силы на развитие многоразовой технологии – во-первых, из-за низкого спроса на услуги запуска, при котором ведущие операторы осуществляют всего дюжину стартов в год; во-вторых, из-за дополнительных сложностей и рисков. Ракеты – своенравные машины, которые при малейшей ошибке легко превращаются из транспортных средств в бомбы. Лучше платить за надежность, чем за эффективность.
Маск думал иначе. Философия SpaceX состояла в том, чтобы позволить физике решать, что возможно, а что нет. В техническом плане не было никаких препятствий к тому, чтобы возвращать первую ступень ракеты-носителя, набитую дорогостоящей механикой и электроникой, на землю. В 1990-х годах группа американских инженеров построила экспериментальный прототип многоразовой ракеты, который мог подниматься на высоту нескольких километров и безопасно опускаться на землю. Но после неудачных испытаний НАСА закрыло эту программу – космические челноки удовлетворяли основную часть потребностей национального агентства в космической транспортировке, поэтому оно не видело нужды в альтернативах. За пределами государственного сектора зарождающаяся коммерческая спутниковая индустрия вкладывала столько денег в свои огромные спутники, что предпочитала доверять их доставку на орбиту проверенным правительственным подрядчикам, несмотря на астрономическую стоимость ракет. Выбор был невелик: российские ракеты «Союз» и «Протон», европейская Ariane 5 и американские Atlas и Delta.
Маск считал, что времена изменились. В конце концов, XXI век давно уже наступил! Спрос на запуски был гораздо больше, чем принято считать, – и, кроме того, он мог вырасти после появления на рынке нужного продукта. Почему бы не создать благоприятный цикл: удешевить доступ в космос настолько, чтобы стимулировать развитие новых космических видов бизнеса, что, в свою очередь, создаст приток инвестиций в дальнейшее развитие технологий запуска? Тот же самый предпринимательский подход Маск использовал на заре интернет-бума. Мало кто в 1999 году видел необходимость в новой системе оплаты товаров и услуг в Сети. Но это не остановило Маска и других членов так называемой мафии PayPal, включая Питера Тиля и Люка Носека, которые впоследствии стали инвесторами SpaceX. Как только они создали простой и надежный инструмент для безопасных финансовых транзакций, предприниматели немедленно нашли способы его использовать. Возможность осуществлять финансовые операции онлайн заложила фундамент для развития совершенно новой виртуальной экономики. Когда в 2002 году интернет-компания eBay приобрела платежную систему PayPal за 1,5 млрд долларов, Маск получил свою долю и взялся за освоение новых рынков – в том числе в космической отрасли. Ракета Falcon 9 стала первым «убойным приложением» SpaceX, если выражаться языком Кремниевой долины.
Как и большинство орбитальных ракет-носителей, Falcon 9 на самом деле представляет собой две ракеты, механически соединенные в одну. Нижняя, большая, ракета называется первой ступенью, или бустером. У Falcon 9 она оснащена девятью двигателями и огромными топливными баками, в которые закачиваются тысячи килограммов горючего и окислителя. Поверх нее установлена еще одна ракета, называемая второй ступенью, оснащенная всего одним двигателем. Еще выше, над второй ступенью, располагается полезный груз, который нужно вывести на орбиту, – это может быть один массивный спутник, или десяток спутников помельче, или космический корабль Dragon. Сверху полезный груз защищается носовым конусом – обтекателем.
Самая тяжелая работа достается первой ступени, которой приходится поднимать собственный вес, вторую ступень и полезный груз, преодолевая земную гравитацию и пробиваясь сквозь атмосферу. Работа первой ступени облегчается по мере приближения к так называемой линии Кармана – условной границе космоса, находящейся на высоте примерно 100 км над уровнем моря. Примерно там на скорости в четыре раза больше скорости звука разделяются ступени. Этот технический термин не отражает всей драмы происходящего: после того как первая ступень отключает маршевые двигатели, пневматические толкатели отбрасывают ее от второй ступени, и не нужная больше нижняя ракета с пустыми баками падает на землю. Вторая ступень включает свой двигатель и продолжает нести полезный груз дальше в космос, на высоту от 400 до 37 000 км над землей. Если ракета запускается с мыса Канаверал, ее первая ступень падает в океан. В Китае, где проблема безопасности не входит в число приоритетов космической программы, первые ступени обычно падают на деревни, и местное население с удовольствием позирует на фоне огромных алюминиевых конструкций, рухнувших в лучшем случае поперек дороги.
Маск не собирался разбрасываться своим имуществом подобным образом. Он решил, что его компания станет возвращать первые ступени на землю и использовать их повторно. После разделения первая ступень будет включать двигатели и медленно опускаться в атмосферу на подушке из горячих газов, корректируя свое положение в воздухе четырьмя решетчатыми рулями, размещенными по бокам наподобие коротких крылышек. На высоте несколько сотен метров над землей ракета будет выдвигать огромные «ноги», как в научно-фантастических фильмах 1950-х годов, и плавно опускаться на посадочную площадку, отключая двигатели в нескольких дюймах от земли.
По крайней мере, так было задумано. К моменту седьмого полета на МКС SpaceX уже несколько раз имитировала посадку своих ракет на воду, чтобы отработать контролируемый спуск и научиться приводить ракету в расчетную точку над океаном. Следующим этапом было приземление на морские посадочные платформы. Они представляли собой огромные баржи без экипажа – нахождение людей на борту во время посадки ракеты сочли слишком опасным. И действительно: первые две попытки посадить ракету на баржу закончились грандиозными взрывами. Тем не менее каждая неудача позволяла команде SpaceX еще больше узнать о тонкостях работы посадочных систем и усовершенствовать управляющие ракетой компьютерные алгоритмы. В ходе предыдущего полета за два месяца до описываемых событий ракета фактически приземлилась на плавучую платформу. Но из-за неучтенного бокового импульса она не сумела устоять и – на глазах сотен тысяч зрителей, наблюдавших за посадкой в прямом эфире, – мучительно медленно завалилась на бок и эффектно взорвалась. Многочисленные фанаты аплодировали дерзости SpaceX. Руководство НАСА содрогалось.
На этот раз Маск был уверен, что все пройдет без сучка без задоринки. Он даже рискнул публично предсказать успешную посадку, хотя мало кто за пределами компании в это верил. Должностные лица НАСА были шокированы не столько неудачными попытками посадок, которые SpaceX не стеснялась транслировать на весь мир в прямом эфире, сколько самим подходом компании к испытанию своих многоразовых ракет: вместо того чтобы использовать для этого чисто экспериментальные запуски, компания отрабатывала технологию приземления в ходе коммерческих миссий для своих клиентов. Почему бы и нет? Теоретически после того, как первая ступень доставляла вторую с полезным грузом на расчетную высоту и те продолжали свой путь в космос, ничто не мешало ей выполнить дополнительную задачу – вернуться на землю. Но традиционное ракетостроительное сообщество крайне настороженно относилось к такому итеративному подходу: малейшее изменение формы ракеты или конструкции сложных гидравлических систем двигателей могло повлиять на характеристики системы в целом и повлечь за собой непредсказуемые последствия. Ракеты редко взрываются из-за грубых ошибок. Бич ракетостроения – мелкие оплошности и просчеты.
Как бы то ни было, девиз SpaceX «испытывай, как оно летает» стал еще одним ключевым фактором, отличавшим молодую аэрокосмическую компанию от традиционных игроков рынка, на чью долю пирога она покушалась. Это была блестящая стратегия: компания зарабатывала деньги даже на экспериментальных запусках. В IT-индустрии разработчики программного обеспечения стандартно используют этот подход: они выпускают так называемый минимально жизнеспособный продукт и немедленно начинают его улучшать, тестируя на практике и получая обратную связь от пользователей. Но может ли такой итеративный поход работать не с виртуальными продуктами, а с гигантскими машинами, наполненными тоннами взрывоопасных компонентов?
Итак, обратный отсчет на стартовом столе приближался к нулю. За пять минут до запуска руководитель полета и пусковая команда проверили телеметрические данные с двигателей, бортовых систем ракеты и корабля Dragon, показания систем стартового стола, метеоданные и даже траекторию полета до космической станции. Все системы работали в штатном режиме. Высокая башня, на техническом жаргоне – «ферма», удерживавшая ракету в вертикальном положении, отсоединилась и отклонилась в сторону. За минуту до окончания обратного отсчета операторы передали управление ракетой ее бортовым компьютерам. За несколько секунд до зажигания двигателей на стартовый стол из огромных труб хлынули потоки воды. Вода поглощает звуковые волны, генерируемые работающими двигателями, чтобы сильная вибрация не разрушила ракету на части.
«Пять, четыре, три, два, один, ноль. Пуск!»
В клубах белого дыма ракета оторвалась от стартового стола. Мучительно медленно, выбрасывая из своих девяти двигателей мощный поток огня, она поднималась в небо.
«Первая ступень, полет штатный».
Через 30 секунд ракета ненадолго исчезла в облаках, потом появилась снова. Спустя минуту полета она уже преодолела скорость звука, а еще через 30 секунд достигла так называемого момента max Q – фазы полета, когда сопротивление атмосферы и земная гравитация вкупе с колоссальной скоростью подвергают конструкцию ракеты максимальным нагрузкам. Поднявшись выше 20 км, ракета летела со скоростью 2480 км/ч и продолжала разгоняться.
Десять секунд спустя она уже набрала скорость свыше 3000 км/ч и поднялась на высоту больше 30 км. Плотность атмосферы заметно уменьшилась, и струя выхлопных газов превратилась из огненного кинжала в подобие облачного цветка с девятью лепестками.
Еще через несколько секунд из верхней части ракеты вырвался дым, и она исчезла внутри гигантского облака огня. Когда оно рассеялось, 300 000 зрителей увидели на экранах непродолжительный фейерверк из сверкающих осколков на фоне пронзительно-голубого флоридского неба. Весь полет Falcon 9 занял 2 минуты 18 секунд.
Не было даже красочных фотографий катастрофы. Казалось, ракета просто исчезла в небе.
День рождения Маска оказался безнадежно испорчен. Он спокойно выслушал новость. И принялся набирать твит.
