6. Ракетная диктатура

2003 год начался с сурового урока, продемонстрировавшего трудности и риски, связанные с полетом людей в космос.

Рано утром 1 февраля сотрудники SpaceX в своей лос-анджелесской штаб-квартире наблюдали за посадкой шаттла Columbia. Двигаясь со скоростью в 23 раза больше скорости звука на 60-километровой высоте, с земли шаттл казался сверкающей полосой, стремительно прочерчивающей небо. На его борту находилось семеро членов экипажа, которые возвращались домой после двухнедельной научной миссии на орбите. К сожалению, они были обречены.

Возвращаясь из космоса, шаттл входит в плотную земную атмосферу и летит в ней благодаря своей аэродинамической форме и коротким крыльям, создающим подъемную силу. Движение в атмосфере на сверхзвуковых скоростях приводит к так называемому аэродинамическому нагреву – резкому повышению плотности газа перед движущимся объектом и, как следствие, к его разогреву. Температура на передней кромке крыльев шаттла достигает 1540 °C. Алюминиевый корпус корабля защищен от расплавления специальными жаропрочными панелями. Но на Columbia некоторые из этих панелей треснули или вовсе оторвались. Раскаленный воздух проник через щели и отверстия и расплавил алюминиевое чрево корабля.

В центре управления полетами на мысе Канаверал сотрудники НАСА, ожидавшие возвращения шаттла, увидели отказ четырех температурных датчиков гидравлической системы в левом крыле, но сочли это обычной неисправностью. Спустя пару минут отказали датчики давления в левой стойке шасси. Затем связь с шаттлом оборвалась.

По правде говоря, такое уже бывало во время посадки шаттлов. Диспетчеры решили, что хвост шаттла заслонил антенну от спутника связи, и попытались найти аппарат на экранах радаров. Тот уже должен был начать спуск к гигантской взлетно-посадочной полосе Космического центра имени Кеннеди. В этот момент зазвонил телефон. Один из телеканалов показал в прямом эфире кадры, на которых белая сверкающая полоса в небе разделилась на несколько полос, устремившихся к земле. Это могло означать только одно – шаттл разрушился в воздухе. Руководитель полета вошел в главный зал ЦУП, полный сотрудников НАСА, и произнес вселяющие ужас слова, с которых начинается карантинный процесс сбора данных после любой аэрокосмической катастрофы: «Закрыть все двери».

Комиссия по расследованию не стала деликатничать в своей оценке причин катастрофы, в результате которой обломки шаттла разбросало по двум штатам на площади более 5000 км². Это была не просто техническая авария или трагический инцидент; случившееся было тревожным сигналом того, что НАСА сбилось с пути. В тот день само космическое агентство потерпело катастрофу.

Физическим виновником разрушения шаттла был не метеороид или фрагмент космического оборудования, с которым аппарат мог столкнуться на орбите. Поскольку на борту находился первый израильский астронавт Илан Рамон, выдвигались предположения о теракте или саботаже. На самом же деле причиной катастрофы стал кусок теплозащитной пены размером с холодильник для пива и весом меньше килограмма.

Эта теплозащитная пена была частью самого шаттла. Одним из конструктивных компромиссов при разработке челнока стал огромный внешний бак ржаво-оранжевого цвета, содержащий горючее и жидкий кислород. Топливо из этого бака использовалось для вывода шаттла на орбиту, после чего бак отбрасывался. При взлете шаттл переворачивался и фактически летел вверх дном, так что бак находился сверху и чуть впереди. Это очень спорное конструктивное решение подвергало астронавтов немалому риску. «Мне кажется, более дурацкой вещи я в жизни не видел», – заметил один из будущих руководителей НАСА по поводу перевернутого взлета шаттла. При разработке этой конструкции инженеры НАСА беспокоились, что наледь, образующаяся на металлической поверхности внешнего бака, наполненного криогенным топливом, может упасть на челнок и повредить его. Чтобы предотвратить это, бак стали покрывать термоизоляционной пеной. После того как он присоединялся к носителю алюминиевыми креплениями, на крепления также напылялась пена, которой затем придавалась аэродинамическая форма. В ходе прошлых запусков эти «пенные обтекатели» не раз разрушались, и отделившиеся куски били по кораблю, но, поскольку все полеты закончились успешно, инженеры НАСА пришли к выводу, что подобные инциденты не представляют собой угрозы. Но при подготовке шаттла к новому полету нужно было починить поврежденные места.

Это оказалось роковым заблуждением.

16 января 2003 года через полторы минуты после старта на Columbia произошло отделение термоизоляционной пены. Кусок пены на скорости около 800 км/ч ударил по левому крылу шаттла и пробил его теплоизоляционное покрытие. Насколько серьезным было это повреждение, неизвестно, поскольку руководство НАСА не стало просить коллег из Пентагона задействовать свои спутники-шпионы и наземные телескопы, чтобы получить изображение крыльев челнока, и не приказало астронавтам осуществить выход в открытый космос, чтобы провести визуальный осмотр места удара. Невзирая на серьезные опасения инженеров, руководители миссии не предприняли никаких мер и даже не предупредили астронавтов о рисках. Они скрестили пальцы и надеялись на лучшее. Даже если бы необходимую инспекцию провели, устранить проблему по время полета было практически невозможно. В ходе расследования комиссия пришла к выводу, что единственным способом спасти экипаж Columbia была срочная отправка еще одного шаттла – который, что очевидно, столкнулся бы точно с таким же риском отделения пены.

Одной из главных причин, почему НАСА не начало спасательную операцию, было то, что руководитель полета Columbia также отвечал за подготовку следующей миссии. Следствие сочло данное обстоятельство недопустимым конфликтом интересов, поскольку любые попытки устранить повреждение на Columbia или признание того, что отделение изоляции представляет собой угрозу для безопасности шаттлов, остановило бы подготовку к следующей миссии. Между тем НАСА хотело как можно быстрее завершить строительство своей части МКС и крайне неохотно шло на любые отсрочки.

Потратив тысячи часов на проверку двигателей, отладку системы воздушных фильтров, чтобы обеспечить экипаж пригодным для дыхания воздухом, и даже на установку вокруг стартовой площадки дополнительной системы безопасности для предотвращения терактов, НАСА упустило из виду угрозу, создаваемую противообледенительной пеной. Причем не просто упустило из виду, а, как установило расследование, сознательно пренебрегло ею, так как в первые годы эксплуатации космических челноков отделение пены считалось серьезной проблемой.

Но поскольку полет за полетом проходил без сучка без задоринки, НАСА успокоилось и перестало рассматривать вероятность наихудшего сценария. Комиссия по расследованию выявила тревожные параллели между катастрофой Columbia и катастрофой Challenger, случившейся 17 лет назад, причиной которой стало резиновое уплотнительное кольцо. В обоих случаях обеспокоенные технические специалисты пытались предупредить руководство о небезопасности полета, но их предостережения не были услышаны. Как показали эти катастрофы, Соединенным Штатам так и не удалось создать эффективную организацию, способную в срок и в рамках бюджета реализовывать технически сложные усилия по освоению космоса, избегая самоуспокоенности и инертности.

Эта трагедия на удивление быстро стерлась из коллективной памяти нации. Гибель Columbia не произвела такого культурного шока, как гибель Challenger, – возможно, потому что произошла после нее, но также потому, что все внимание американской общественности на тот момент было приковано к другому: через четыре дня после катастрофы госсекретарь Колин Пауэлл принес на заседание ООН знаменитую пробирку со спорами сибирской язвы и заявил о необходимости устранить иракскую угрозу. Коалиционные силы во главе с США вторглись в Ирак в середине марта, и новости о ходе военной кампании и протесты против нее на многие месяцы захватили общественное сознание.

Что же касается НАСА, то вопрос был решен окончательно и бесповоротно. После завершения расследования в космическом агентстве полетело немало голов. Гибель Columbia стала последним гвоздем, забитым в гроб программы Space Shuttle, которая была официально закрыта в 2011 году. Многие в космическом сообществе испытывали глубокое разочарование, смешанное со страхом того, что общественность может потребовать отказаться от дорогостоящих программ пилотируемых полетов. За последние десятилетия ситуация в космической отрасли мало изменилась: в начале 2000-х у НАСА по-прежнему не было дешевого и надежного средства выведения. И его появление в скором времени представлялось маловероятным; следователи отметили в своем отчете: «Рекомендованные нами изменения сложны в реализации – и, вероятнее всего, наткнутся на сильное внутреннее сопротивление».

Но в Америке было одно место, где активно трудились над решением проблемы дешевого доступа в космос. Это был небольшой арендованный ангар в Эль-Сегундо, Калифорния.

Ракеты – самые быстрые транспортные средства, на которых когда-либо перемещались люди, а выводимые ими космические корабли – самые быстродвижущиеся объекты, сделанные человеком. Это не прихоть, а необходимость. Задача преодоления земной гравитации и достижения устойчивой орбиты сводится к простому уравнению: вы должны лететь быстрее, чем падаете. Магическая скорость для выхода на орбиту составляет около 28 400 км/ч – эта скорость позволяет вам удаляться от Земли достаточно быстро, чтобы гравитация удерживала вас в зоне притяжения планеты, но не обрушивала на нее. Для сравнения: крейсерская скорость реактивного Boeing 747 составляет около 880 км/ч, а рекорд для самых быстрых пилотируемых самолетов, установленный на экспериментальном ракетоплане Х-15, немногим превышает 6400 км/ч. Скорость выхода на орбиту – это только начало; если вы хотите вырваться за пределы земного притяжения и полететь на Луну или другие планеты, вам нужно двигаться еще быстрее. Максимальный рекорд скорости для человека по сей день удерживают трое астронавтов миссии Apollo 10, которые при возвращении с лунной орбиты на Землю достигли скорости 39 897 км/ч.

В ракетном деле есть и другие магические числа и уравнения. Многие из них выведены русским математиком и теоретиком ракетостроения Константином Циолковским на рубеже XX века. Ученый-самоучка из российской глубинки, он разработал на бумаге теорию реактивного движения и ступенчатых ракет, которую удастся претворить в жизнь более чем через полвека. (Вы вряд ли удивитесь тому, что он был одним из энтузиастов идеи колонизации Марса.) Циолковский первым вывел важное соотношение между количеством топлива, которое должна нести ракета, и ее массой, а также зависимость между количеством топлива и точкой назначения. Запомните: ракеты должны нести все топливо с собой, потому что в космосе нет ни горючего, ни окислителя, чтобы его сжечь.

Если нам известно, сколько энергии требуется для выхода на орбиту со скоростью не менее 28 400 км/ч и сколько энергии дает топливная смесь, мы можно точно узнать, какой процент от общей массы ракеты должна составлять масса топлива, чтобы ракета достигла точки назначения. Следствие этого правила иногда называют «диктатурой ракетного уравнения». Физика – настоящий деспот.

Например, ракетное топливо одного из распространенных сегодня видов – смесь очищенного керосина и жидкого кислорода – должно составлять 94 % от массы орбитального носителя. Для сравнения: в автомобиле на топливо приходится всего 3 % его массы, а в реактивном истребителе – около 30 %. Для ракеты нехватка топлива или превышение массы означает неминуемую катастрофу, поскольку при движении с такими скоростями на таких высотах допустимые пределы ошибки минимальны. Следовательно, даже самые простые инженерные решения, которые традиционно используются на земле, – например, повышение прочности компонентов сверх нормативных значений, чтобы они могли выдерживать воздействие большей силы, – в ракетостроении перестают быть простым делом.

Разумеется, существуют способы уменьшить процент топлива, и самый распространенный из них – многоступенчатая ракета, которая, по сути, представляет собой несколько соединенных между собой ракет. Когда первая вырабатывает все топливо, она – вместе со ставшими бесполезными двигателями и опустевшими баками – отделяется и падает на землю. Теперь ракетное уравнение начинается с большей исходной скорости и высоты, что позволяет снизить долю топлива и увеличить массу самой ракеты. Вот почему шаттлы взлетали с гигантским топливным баком и твердотопливными ускорителями, которые отделялись при достижении промежуточной орбиты. Масса ракеты включает массу самого аппарата – его металлическую конструкцию, двигательную установку, топливную систему и систему управления – и полезную нагрузку. Если полезная нагрузка включает людей, то сюда добавляются все системы жизнеобеспечения, которые позволяют людям дышать, есть и пить, ходить в туалет, принимать душ, а также не замерзнуть и не поджариться заживо. Стартовая масса шаттла на 85 % состояла из топлива и на 15 % из массы самого аппарата, из которых на полезный груз приходился всего 1 %. Другими словами, на стартовой площадке шаттл весил более 2000 тонн, но на нем находилось всего 20 тонн людей и полезного груза, которые требовалось вывести в космос.

Эти фундаментальные физико-математические законы, описанные здесь в самом элементарном виде, не собирались делать поблажек инженерам из SpaceX, решившим создать первую частную орбитальную ракету-носитель в истории США. Их первоначальный бюджет составлял около 100 млн долларов, что по меркам аэрокосмической отрасли было довольно незначительной суммой: пять лет назад в рамках программы EELV правительство выделило Boeing и Lockheed Martin на те же цели 500 млн долларов, которые компании дополнили значительными собственными инвестициям. Никто за пределами SpaceX не ожидал каких-то успехов, считая компанию очередной BlastOff. Даже ее ранние консультанты скептически отнеслись к планам Маска, который пообещал запустить первую ракету Falcon 1 уже в ноябре 2003 года, менее чем через полтора года после создания компании.

«Обозначенные им сроки и предположения касательно того, что будет сделано, на мой взгляд, были абсолютно нереальны для молодой ракетостроительной компании», – сказал мне Джон Гарви, который познакомил Маска с миром ракетостроения. Он решил не присоединяться к компании с таким фантастическим бизнес-планом, а продолжить работу над собственной небольшой ракетой. Протрудившись много лет в Boeing, Гарви серьезно относился к существовавшим там циклам разработки ракет. «Delta III была создана профессионалами с огромным опытом в ракетостроении. Чтобы построить новую ракету, им потребовалось примерно 300 млн долларов, больше двух лет и усилия нескольких сотен человек, да и то поначалу результат получился неудачным, – говорит он. – Даже если вы привлечете самых умных людей и будете работать круглыми сутками, вы не сумеете существенно сократить ни сроки, ни расходы».

С одной стороны, Гарви оказался прав: компания не уложилась в заявленные Маском сроки. Сверхоптимистичные планы, которыми Маск часто делился с прессой, поначалу создали ему репутацию болтуна. Но, как показало время, Маск, пусть и с опозданием, выполнял обещания. Масштабные цели, которые он ставил, заставляли сотрудников SpaceX работать в чрезвычайно напряженном ритме и представляли собой постоянный вызов. Но в то же время они помогали создать в компании мощную культуру подотчетности, напоминавшую атмосферу тех малобюджетных стартапов, через которые прошли многие из ранних сотрудников SpaceX. «Это напоминало те времена, когда вы со своей командой закрывали двери и работали по 24 часа в сутки над каким-нибудь захватывающим проектом», – говорит Гарви. Эта культура впоследствии стала самым мощным преимуществом компании на ее начальном этапе.

«Я пытался понять, почему со времен Apollo мы не добились большого прогресса в космосе, – сказал Маск, выступая перед студентами Стэнфордского университета в 2003 году через несколько месяцев после катастрофы Columbia. – Сегодня мы находимся в ситуации, когда вывод человека даже на низкую околоземную орбиту представляет для нас проблему. По сравнению с другими технологическими секторами космический сектор застыл на месте, если не откатился назад. В начале семидесятых годов компьютеры были размером с эту аудиторию, а их вычислительная мощность была в разы меньше, чем сейчас у вашего смартфона. Во всех секторах мы наблюдаем стремительное развитие технологий. Почему этого не произошло в космической отрасли?»

Космические челноки показали себя невероятно дорогими и очень опасными. План правительства разработать новые ракеты с помощью Boeing и Lockheed Martin вышел за рамки и своего раздутого многомиллиардного бюджета, и установленных сроков. Российская РН «Союз», хотя и была значительно дешевле и безопаснее американских носителей, не могла произвести революцию, поскольку принадлежала экономически стагнирующей России. По мнению Маска, единственным способом преодолеть этот застой в космической отрасли было привнести в нее дух свободного предпринимательства.

Руководители и владельцы крупных компаний отрасли, вероятно, не согласились бы с Маском, который считал их способ ведения бизнеса чем угодно, только не свободным предпринимательством. Но их собственные сотрудники (и экономисты) подтвердили бы его слова. Генеральные подрядчики зачастую были монополистами, захватившими полный контроль над какой-либо аэрокосмической нишей, и, в свою очередь, часто обслуживали одного клиента: правительство. Это давало им возможность заключать контракты с гарантированной прибылью, что, по мнению критиков, подрывало фундаментальный стимул к максимизации прибыли, движущий инновациями. Контракты по формуле «издержки плюс прибыль» обеспечивали компаниям стабильность, но делали невозможной конкуренцию. Через несколько лет Маск станет, вероятно, единственным главой компании в аэрокосмической отрасли, который будет настаивать на государственных контрактах с фиксированной ценой и произведет революцию в сфере госзакупок.

Но в первые годы своего существования SpaceX была типичным стартапом, где, по словам Гвинн Шотвелл, каждый делал миллиард вещей и никто не знал, чем ему предстоит заниматься завтра. Шотвелл стала одиннадцатым по счету сотрудником SpaceX, нанятым после того, как бывший коллега пригласил ее посетить офис аэрокосмического стартапа. Поначалу Маск поручил ей заняться поиском клиентов для еще не построенной ракеты, но постепенно ее обязанности расширились на все аспекты внешних отношений компании, от получения одобрения в регулирующих органах до интеграции миссий.

Как показало время, привлечение к работе Шотвелл было дальновидным решением – через несколько лет Маск доверит ей операционное руководство компанией. Шотвелл отличало поистине уникальное сочетание серьезного технического образования с присущей уроженцам Среднего Запада прагматичностью и цепкой деловой хваткой. Она решила стать инженером еще в детстве, после того как мать однажды привела ее на конференцию Общества женщин-инженеров. Маленькая Гвинн не отрывала глаз от докладчицы – уверенной в себе дамы в модном костюме и модных туфлях, которая говорила непонятные сложные слова. Кем бы ни были эти инженеры, Гвинн решила, что непременно станет одной из них. Ее мечта сбылась: теперь она приходила на встречи с потенциальными заказчиками еще не существующей ракеты в безупречно сшитых брючных костюмах и изящных туфлях на шпильках, резко выделяясь среди взъерошенных технарей в джинсах и кроссовках, традиционных обитателей офисов аэрокосмических компаний.

Отсутствие продаваемого продукта не смущало Шотвелл. В возможности начать разработку ракеты с чистого листа она видела одно из главных преимуществ SpaceX. «Нам не нужно было брать старые технологии и пытаться их каким-то образом улучшить, – говорит она. – Вместо этого наша команда задавалась вопросом: какие новые подходы мы можем использовать, чтобы сделать нашу ракету надежной, но при этом недорогой?»

Традиционно большинство финансируемых правительством космических программ фокусировались на масштабных проектах вроде Space Shuttle, которые были задуманы как универсальное средство выведения для любых заказчиков, от военного ведомства до научного сообщества и спутниковых компаний. Первая ракета SpaceX, напротив, должна была представлять собой то, что в технологических стартапах называют минимально работоспособным продуктом – то есть самой дешевой версией с минимальными функциями, тем не менее достаточными для того, чтобы привлечь первых платных клиентов. Далее компания могла дорабатывать этот базовый продукт, расширяя его функции и привлекая все новых покупателей.

Минимально работоспособный продукт SpaceX назывался Falcon 1 («Сокол 1») в честь легендарного корабля «Тысячелетний сокол» из фильма «Звездные войны». Грамотно апеллируя к поп-культуре, Маск создал SpaceX будоражащий воображение имидж космической компании будущего. Старому поколению ракет обычно давались имена греческих богов, таких как Титан или Аполлон, или сухие бюрократические названия наподобие «космической транспортной системы», как официально именовались шаттлы. Даже названия отдельных шаттлов – Enterprise («Начинание»), Columbia (в честь Христофора Колумба), Challenger («Бросающий вызов»), Discovery («Открытие»), Atlantis («Атлантида») и Endeavour («Стремление») – отсылали скорее ко временам мужественных первооткрывателей прошлого, нежели к будоражащему воображение будущему. Решение SpaceX назвать свою ракету в честь вымышленного корабля дало аэрокосмическому сообществу очередной повод для насмешек – что ж, обещанная ракета Маска останется такой же фантазией, как и его идея колонизировать Марс. Но именно эта космическая романтика не в последнюю очередь привлекала в SpaceX блестящие молодые таланты и заставляла их трудиться с невиданной самоотдачей над масштабными техническими задачами.

«Причина, по которой я пришел в компанию, и одно из ключевых отличий нашей корпоративной культуры – четкая сосредоточенность на миссии, – сказал мне Брайан Бьельде, вице-президент по кадрам в SpaceX, который в августе 2003 года стал седьмым по счету сотрудником и руководителем программы Falcon 1. – Илон создал эту компанию, чтобы совершить революцию в полетах в космос и в конечном счете помочь человечеству стать многопланетным видом. Наша главная цель – Марс. Сегодня эта миссия позволяет сплотить очень многих людей в космической отрасли».

Но Falcon 1 не годилась для полета на Марс. Она была всего лишь маленьким первым шагом к Красной планете. «Нам следовало овладеть основами ракетостроения, – сказал мне Маск. – Тогда мы были абсолютными новичками. Я никогда раньше не строил ракеты». Шотвелл также назвала проект «нашей тренировочной ракетой».

Ракета Falcon 1, родившаяся из той первой электронной таблицы, которую Маск показал своим техническим консультантам по пути из Москвы, разрабатывалась как средство выведения легкого класса. Хотя она уступала в грузоподъемности своим конкурентам – предполагалось, что она сможет выводить около тонны полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту, то есть на высоту около 300 км, – ее стоимость должна была составлять всего 6 млн долларов, что было намного дешевле большинства доступных в то время ракет-носителей. В условиях, когда программа Space Shuttle фактически оказалась закрыта, строительство МКС так и не удалось завершить, а стоимость одноразовых ракет-носителей превышала 150 млн долларов за запуск, частные компании и исследовательские группы практически лишились возможности проводить исследования и эксперименты в космосе, даже несмотря на миниатюризацию электронного оборудования. В SpaceX решили, что предлагаемая ими недорогая альтернатива найдет спрос на рынке и не придется напрямую конкурировать с такими гигантами, как Lockheed Martin, европейская Arianespace и российская аэрокосмическая промышленность.

В этой игре был задействован и еще один важный игрок – военное ведомство. Со времен Стратегической обороной инициативы (СОИ) 1980-х годов, также известной как рейгановская программа «звездных войн», военные пытались найти способ быстрого развертывания на орбите небольших спутников в случае потенциальных конфликтов. Это было одной из главных целей проекта DC–X, и именно это подтолкнуло пентагоновский венчурный фонд DARPA стать одним из первых клиентов SpaceX. «Все просто: у вас есть определенное количество спутников на орбите, и, если противник каким-то образом выводит все их из строя, вы оказываетесь, мягко говоря, в трудной ситуации», – объяснил мне бригадный генерал ВВС Пит Уорден, один из руководителей программы СОИ. После ухода в отставку в 2004 году Уорден в качестве консультанта помогал DARPA в поиске небольших средств выведения и обратил ее внимание на Falcon 1.

Чтобы обслуживать этот рынок, инженеры SpaceX создали самую элементарную конструкцию, которую только можно было придумать. «Каждое предлагаемое решение рассматривается нами сквозь призму простоты, а простота хороша тем, что она одновременно повышает надежность и снижает стоимость, – сказал Маск в 2003 году. – Чем меньше у вас компонентов в целом, тем меньше компонентов вам нужно закупать и тем меньше компонентов может вызвать проблемы». В конечном итоге Falcon 1 получилась небольшой двухступенчатой ракетой с одним двигателем на каждой ступени общей длиной чуть больше 20 м. Подчиняясь диктатуре выведенного Циолковским соотношения между массой ракеты, массой топлива и скоростью, команда SpaceX с чистого листа разработала структуру ракеты, ее несущую конструкцию и корпус, топливные баки, двигательную систему и мозг ракеты – систему управления и навигации, которая следит за полетом ракеты и отвечает за ее взаимодействие с внешним миром.

Инженеры SpaceX, многие из которых имели опыт работы на крупные компании, точно знали, чего не нужно делать: наращивать жир. В настоящий момент стоимость ведения бизнеса у SpaceX с ее командой из 30 человек и небольшим офисом была в разы меньше, чем у конкурентов, и компания намеревалась и дальше сохранять это преимущество. Ее инженеры старались заранее оптимизировать все этапы производства и эксплуатационные процессы таким образом, чтобы гарантировать, что вся система поддержки запусков будет функционировать с максимальной эффективностью.

Иногда простые решения позволяют добиться впечатляющей экономии. Например, многие ракетостроительные компании собирают и испытывают ракеты в вертикальном положении, в котором те запускаются в космос. SpaceX решила хранить свои ракеты в горизонтальном положении практически до самого старта. Это означало, что компания могла использовать обычные коммерческие склады, оплачивая аренду по цене 50 центов за квадратный фут, вместо того чтобы строить высотные участки сборки – по сути, ангары-небоскребы – по цене 30–40 долларов за квадратный фут. У горизонтальной сборки были и другие преимущества: рабочие на высоте 20 м требуют дорогостоящего снаряжения, обучения и страховки. Когда же люди работают на высоте 3–4 м, решить проблему безопасности гораздо проще и дешевле.

Еще одна простая идея – массовое производство. Если вы думали, что ракеты собираются на автоматизированных и роботизированных линиях наподобие тех, которые можно увидеть на автомобилестроительных заводах Детройта, то вы ошибались. Ракеты – это продукты штучного производства, изготовляемые на заказ для конкретных клиентов. Контракт на производство десятка ракет в год считается очень крупным. Все компоненты ракет фактически изготавливаются вручную, и сами ракеты собираются вручную высококвалифицированными специалистами. Но SpaceX решила применить другой подход.

«Крупносерийное производство позволяет снизить затраты, – объяснила мне Шотвелл соображения, которые двигали SpaceX. – А если брать автомобильную промышленность, то массовое производство к тому же обеспечивает бóльшую надежность, чем ручная сборка. Возьмите, например, Honda и Ferrari. Ferrari прекрасны, но Honda гораздо надежнее».

Традиционно аэрокосмические компании передавали разработку многих компонентов и систем субподрядчикам, но инженеры SpaceX настояли на том, чтобы продумать все аспекты новой ракеты самим. Ханс Кенигсманн, прежде чем стал вице-президентом по надежности полетов, разработал бортовую электронную систему для Falcon 1. До SpaceX он получил докторскую степень в своей родной Германии, после чего пять лет занимался конструированием спутников в одной американской компании. После первой же встречи с Кенигсманном Маск пригласил его в свою компанию. Он был потрясен тем гипнотическим эффектом, который оказывал немецкий акцент Ханса на коллег, – эта рефлекторная реакция выработалась у американских ракетостроителей еще во времена Вернера фон Брауна. Кенигсманн, со своей стороны, был приятно удивлен командой молодых энтузиастов SpaceX, готовых с равным азартом работать сутками напролет и играть в Quake. В Германии он работал в учреждении под названием ZARM, что расшифровывается как Центр микрогравитации и прикладных космических исследований при Бременском университете, – это своего рода европейский аналог лаборатории реактивного движения НАСА. Кенигсманн отзывается о своей работе в ZARM и SpaceX с тевтонской лаконичностью: «Когда вы молоды и у вас есть хорошие деньги для крупных проектов, вы способны придумать много нового».

Иногда это новое требовало очень нестандартного мышления.

«Для меня было очевидно, что космические технологии отстают от прочего мира, – сказал мне Кенигсманн. – Из-за очень длительных циклов разработки вы в итоге всегда используете устаревшие технологии, существовавшие на тот момент, когда вы разрабатывали свое предложение. Технологическое отставание составляет пять-десять лет, а то и больше. В SpaceX мы постарались этого избежать. Мы не стеснялись смотреть на другие отрасли и задавать себе вопрос: “Что нового появилось в автомобилестроении? В мобильных телефонах? В аккумуляторах? Как мы можем использовать эти новейшие технологии?”»

Кенигсманн шутливо называл бортовой компьютер, разработанный им для Falcon 1, «банкоматом» – подразумевая, что тот очень прост и одновременно очень надежен и способен управлять ракетой на скорости в 5 Махов так же уверенно, как банкомат в полном людей отделении банка осуществляет финансовые транзакции. Нежелание команды SpaceX быть затянутой в дорогостоящий мир космических технологий порой заставляло ее идти на ухищрения. Ища потенциальных субподрядчиков, сотрудники SpaceX не говорили, что им нужны комплектующие для ракет, поскольку это неизбежно означало бы взвинчивание цен. «Люди думают, что у ракетостроителей бездонные карманы. Поэтому мы старались не раскрывать заранее, для чего нам нужны те или иные компоненты», – объясняет Маск. Иногда они заимствовали технологии в других секторах. Например, для подключения бортовых компьютеров и электрических систем управления инженеры SpaceX решили отказаться от традиционных кабелей – тяжеленных пучков медных проводов толщиной с руку – и использовать вместо них более легкие и надежные Ethernet-кабели. «Иногда такие мелочи играют огромную роль», – говорит Маск.

Клапаны для систем трубопроводных коммуникаций ракеты, по которым транспортируются компоненты топлива и газы, используемые для охлаждения и создания давления, были заказаны у компании, которая ранее специализировалась на производстве клапанов для надувных спасательных плотов для ВМС США. Первые резервуары высокого давления для ракетного топлива были приобретены у фирмы Spincraft, производителя металлических емкостей для хранения молочных продуктов из Висконсина. Хотя оба субподрядчика справились с заказами на отлично, Маска не устроили темпы их работы. Когда он обнаружил, что из-за задержки поставок строительство Falcon 1 отстает от графика, он пришел в негодование и решил производить как можно больше компонентов своими силами. Во время одной из инспекционных поездок к субподрядчику, когда ему сообщили об очередной задержке, он в раздражении бросил: «Вы нас поимели – и думаете, что мы будем это терпеть?!» К подобным вспышкам гнева уже привыкли сотрудники SpaceX, которые испытывали их на себе всякий раз, когда их проекты отставали от заявленных сроков и у босса кончалось терпение.

Но прямолинейность Маска, не важно, доволен он был или злился, оказалась одним из ценнейших активов SpaceX. Сотрудники довольно быстро узнали, что у их генерального директора нет любимчиков и предпочтений, когда дело доходит до принятия решений. По словам первых сотрудников, таких как Бьельде, в компании царила атмосфера, где побеждала лучшая идея и только физика – а не статус, цена или политика – определяла, что возможно, а что нет. Разумеется, те, кто стал жертвой взрывного темперамента Маска и был вынужден уйти из компании, имеют право возразить, что физика важна в ракетостроении, но не подходит для руководства людьми. Сторонним наблюдателям, сотрудничавшим со SpaceX, немедленно бросалась в глаза уникальная корпоративная культура компании, где 80-часовая рабочая неделя считалась нормой.

«В Lockheed я никогда не слышал, чтобы менеджер по субподрядам говорил: “Мне не нравятся эти предложения. Я думаю, мы можем сделать все сами за полцены”, – сказал мне бывший руководитель из Lockheed Martin. – Если бы он заявил такое, ему бы ответили: “Эта компания специализируется на изготовлении заклепок. Вы утверждаете, что мы бы сделали сотню заклепок вдвое дешевле? Это невозможно”». По словам одного из руководителей НАСА, несколько лет проработавшего со SpaceX, в компании Маска все было наоборот. «Там говорили: “Мы можем купить это у поставщика за 50 000 долларов. Слишком дорого. Глупо платить такую цену. Давайте сделаем это на своем производстве всего за 2000”. В НАСА я почти никогда не слышал, чтобы инженеры беспокоились о стоимости компонентов».

В отличие от правительства, Маск хотел, чтобы каждый цент, вложенный им из своего кармана в космическое предприятие, был потрачен рационально и с немедленной отдачей. Самая важная и дорогостоящая часть любой ракеты – двигатели. В SpaceX за них отвечал Том Мюллер. «Когда мы начали разработку нашего двигателя Merlin, существовало всеобщее убеждение, что строительство ракет – удел исключительно государства», – впоследствии скажет Мюллер студентам.

Он быстро обнаружил, что подрядчики в аэрокосмической отрасли не только непомерно завышают цены, но и работают слишком медленно для его нетерпеливого босса. «Если поставщику требовалось две недели или даже месяц, чтобы определиться с ценой, для SpaceX это был неподходящий поставщик, – говорит Мюллер. – Однажды мы хотели заказать деталь для двигателя. Подрядчик оценил стоимость работ в несколько сотен тысяч долларов и заявил, что это займет 18 месяцев. Я сказал, что деталь нужна мне через три месяца. Мой собеседник только рассмеялся». Сотрудники Мюллера начали производить компоненты своими силами. Они даже рассматривали возможность использования в ракетных двигателях авиационного керосина, который из-за своей широкой доступности стоит всего 4 доллара за галлон, что намного дешевле, чем очищенный ракетный керосин марки RP-1. Но авиационный керосин не позволял добиться нужных рабочих характеристик двигателя, поэтому в итоге пришлось остановиться на RP-1.

Когда SpaceX приступила к испытанию двигателей, Маск договорился об аренде испытательной площадки в пустыне Мохаве у небольшой компании XCOR Aerospace. Это была одна из компаний, боровшихся за Ansari X Prize, а поскольку SpaceX занималась разработкой одноразовой ракеты-носителя легкого класса, они не были конкурентами. Но инженеры SpaceX быстро переполнили чашу терпения радушных коллег из XCOR и местных властей своим интенсивным графиком испытаний. Вскоре стало ясно, что SpaceX нужен собственный полигон, чтобы спокойно тестировать и дорабатывать двигательные установки.

После некоторых раздумий было принято решение обосноваться на 300 акрах земли в местечке Макгрегор, недалеко от техасского городка Уэйко, у которого была своя аэрокосмическая история: в 1990-х годах здесь располагались испытательные мощности космического стартапа Beal Aerospace. Основанный техасским банкиром-миллиардером, по совместительству любителем математики и космоса, этот стартап был одной из попыток заработать на ожидаемом спутниковом буме. Beal Aerospace испытал новый двигатель, но так и не дошел до запуска ракеты и в 2000 году прекратил свое существование. Маск решил, что SpaceX сэкономит, если воспользуется имеющимся оборудованием и приспособит его под свои нужды. В конце концов компания построила здесь полноценный испытательный стенд с вызывающим названием BFTS – Big Fucking Test Stand. Высотой 30 м, с бетонными опорами диаметром 3 м, уходящими в землю на 20 м, BFTS позволял инженерам SpaceX испытывать двигатели, способные создавать тягу 1500 тонн.

Работая в TRW, Мюллер проводил испытания ракетных двигателей в Космическом центре имени Джона Стенниса в Миссисипи, крупнейшем испытательном центре НАСА со времен программы Apollo. В центре Стенниса испытания обслуживали бригады из сотни рабочих, трудившихся в две смены. В SpaceX приходилось испытывать двигатели Merlin вдесятером. «Чтобы испытывать такие двигатели, не требуются сотни людей, – говорит Мюллер. – Я думаю, правительственные подрядчики просто убедили себя в этом».

Теоретически не так-то сложно разработать силовую установку огромной мощности, способную поднять ракету и при этом не разрушиться. Проблемы начинаются, когда вы переходите к практике. Главный компонент ракетных двигателей, как и авиационных реактивных двигателей, – турбонасосный агрегат, предназначенный для подачи жидких компонентов топлива в камеру сгорания при чрезвычайно высоких давлениях и температурах. В камере сгорания двигателя Merlin давление составляет более 70 кг/см², а температура достигает 3300 °C – что более чем в три раза выше температуры плавления стали. Чтобы избежать расплавления камеры, инженеры выстилают ее покрытием из стекловолокна и смол, которое за счет поглощения тепла и отслаивания способно защищать двигатель достаточное время, чтобы ракета успела выйти в космос, – около 160 секунд.

Люди Мюллера практически переселилась на испытательный полигон в Макгрегоре. Изредка они вырывались на выходные домой в Лос-Анджелес, проводя всю ночь за рулем. Иногда, чтобы быстро попасть в офис и обратно, они брали корпоративный самолет Маска – те, кому не хватало места в салоне, летели в туалете. Тем не менее работа продвигалась удручающе медленно, и Маск не скрывал от инженеров своего недовольства. Все шло не так: испытательные стенды взрывались, двигатели расплавлялись задолго до того, как теоретическая ракета должна была выйти в космос, а у местных коров, впадавших в панику от оглушительного рыка механических чудовищ, падали надои.

Конструкция двигателя отражала одержимость SpaceX простотой и эффективностью. Он был спроектирован на основе так называемой штифтовой форсунки – устройства для смешивания жидкого кислорода и керосина в камере сгорания. Разработку устройства приписывают Мюллеру, и это стало первым и единственным изобретением, запатентованным SpaceX. В отличие от традиционной струйной форсунки, представляющей собой сложную систему со множеством крошечных отверстий, штифт – это простой болт, вкручивающийся внутри трубки, по которой горючее подается в камеру сгорания. Когда поток горючего под высоким давлением попадает на штифт, то распыляется и смешивается с жидким кислородом. Оптимизируя смесь топливных компонентов для создания максимальной тяги, инженеры SpaceX просто меняли и регулировали штифты, вместо того чтобы переделывать весь двигатель. Это означало, что они могли намного быстрее и дешевле осуществлять итерации и в конце концов найти наиболее эффективное решение.

Работы по испытаниям и доводке двигателя продолжались почти 15 месяцев и были завершены только к осени 2004 года. Команде Мюллера никак не удавалось выйти на полное расчетное время. Чтобы предотвратить расплавление двигателя от высоких температур, раз за разом происходившее несмотря на защитное покрытие, инженеры увеличили содержание кислорода в горючей смеси. Это позволило создать двигатель с более низкой температурой горения, хотя пришлось немного пожертвовать мощностью. Журналисту Майклу Бельфиоре удалось побывать на первом успешном испытании двигателя Merlin на полигоне в Макгрегоре. Вместе с Мюллером и его командой он спрятался в подземном бункере, откуда можно было с помощью видеокамер безопасно наблюдать за испытаниями (и разбегающимися коровами). Мюллер дал команду на зажигание – и Merlin взревел, выпустив из себя мощный огненный факел и сотрясая бункер те несколько минут, которые требовались для выведения Falcon 1 на орбиту. Когда двигатель отключился, вспоминает Бельфиоре, в бункере поднялся ничуть не менее громкий гвалт. Посреди всеобщего ликования Мюллер повернулся к своему помощнику и крикнул: «Позвони Илону! Скажи ему, что мы сделали прожиг на полное время!»

В последующие годы будут разработаны четыре усовершенствованные версии двигателя Merlin, которые сохранят его базовую конструкцию, но станут более мощными и надежными. В своей нынешней модификации Merlin является одним из самых эффективных из когда-либо созданных двигателей: он превращает в энергию 98 % топлива и имеет тяговооруженность (отношение тяги в вакууме к массе) 180 единиц – то есть при весе около полутонны он может генерировать тяговую силу более 90 тонн. Если вам это ни о чем не говорит, представьте себе грузовую машину, которая везет 90 тонн кирпичей. Lockheed Martin так и не построила новый двигатель для Atlas V, предпочитая и дальше покупать российские; Boeing потратила пять лет на разработку двигателя для своей Delta IV. Команда Мюллера создала новый ракетный двигатель с нуля чуть более чем за два года.

Теперь, когда у SpaceX имелся двигатель, способный доставить ракету в космос, инженерам предстояла следующая колоссальная задача – интеграция систем. Другими словами, им нужно было соединить двигатели, авионику и все остальные части ракеты и убедиться, что все работает слаженно. Этот процесс начался через год после того, как должен был состояться первый полет Falcon 1, обещанный Маском.

Между тем Маск, хоть и отложил на время марсианскую миссию, не отказался от громких публичных заявлений о своих планах по освоению космоса. В декабре 2003 года он решил установить полномасштабный макет Falcon 1 перед штаб-квартирой НАСА в Вашингтоне, округ Колумбия, чтобы напомнить всему миру о том, что частная компания в скором времени начнет летать в космос, а также привлечь внимание СМИ, общественности – и инвесторов. Он уже сообщил журналистам, что ищет источники финансирования для создания еще одной, более мощной ракеты. Необходимость заниматься строительством макета наряду с работой над настоящей ракетой увеличила и без того огромную нагрузку на сотрудников компании, многие из которых не разделяли веру своего босса в волшебную силу публичности.

Некоторых также раздражало, что Маск приписывал все лавры создания новой ракеты себе. «На данный момент я могу сказать, что много узнал о ракетостроении, – заявил Маск в 2003 году австралийскому журналисту, назвавшему предпринимателя «космическим экспертом-самоучкой». – Я знаю Falcon до последнего винтика. Я могу начертить всю ракету по памяти, не заглядывая в чертежи». В 2017 году Маск во время одного из публичных выступлений заявил: «SpaceX началась с нескольких человек, которые, в общем-то, не умели строить ракеты. Мне пришлось стать главным инженером и главным конструктором, потому что я никого не мог нанять. Никто из опытных технарей не хотел присоединяться к нашей команде».

Организованная Маском пиар-акция в Вашингтоне не произвела задуманного эффекта. Холодным декабрьским вечером горстка высокопоставленных гостей – конгрессменов, правительственных чиновников из НАСА и Федерального агентства гражданской авиации, занимающегося лицензированием коммерческих запусков, – равнодушно осмотрели многометровый металлический макет ракеты и поспешили укрыться в теплом здании Национального музея авиации и космонавтики. Маск зачитал поздравительное письмо от эксцентричного конгрессмена-республиканца Дейна Рорабейкера, известного своими заявлениями о необходимости приватизации космической отрасли, улучшения отношений с Россией и легализации марихуаны. Ранее на той же неделе Рорабейкер опубликовал политический комментарий, в очередной раз втерев соль в раны НАСА.

«Раз за разом я наблюдаю за тем, как НАСА дает несбыточные обещания, раздувает бюджеты и недооценивает трудности… В погоне за грандиозными целями НАСА игнорирует более реальные и доступные альтернативы», – написал конгрессмен, призывая правительство больше опираться на частный сектор.

После катастрофы шаттла Columbia многие в космическом сообществе были обеспокоены замедлением активности НАСА и отсутствием новых прорывных проектов. С начала 1990-х годов деятельность НАСА была сосредоточена в основном на полетах шаттлов и строительстве МКС. Само НАСА с тысячами талантливых инженеров и исследователей указывало пальцем на законодателей, которые в конечном итоге устанавливали приоритеты для правительственного космического агентства и утверждали его бюджет, который зачастую противоречил этим приоритетам. Немудрено, что на таком фоне многие стали рассматривать новое поколение аэрокосмических компаний как потенциальных спасителей американской космической программы. За месяц до этого один из сторонников частной космонавтики в конгрессе предвозвестил скорое наступление эпохи «альтернативных космических баронов» со своими частными ракетами, среди которых он назвал Маска и, ошибившись сразу два раза, «Скотта Безоса из Amazon.com с его “Голубыми горизонтами”».

Склонность к чрезмерным обещаниям была не только смертным грехом космического мира, она была первородным грехом: ею страдали все. Следующий полет шаттла состоялся только через два года после катастрофы Columbia. Большинство проектов, начатых так называемыми альтернативными космическими баронами, почили в бозе или были отложены более чем на десятилетие. Маск, не сумевший запустить первую ракету осенью 2003 года, на своем пиар-шоу в музее космонавтики пообещал, что Falcon 1 полетит уже через четыре месяца, в марте 2004-го. Неизвестно, сколько из высокопоставленных гостей знали, что представленная им ракета была всего лишь макетом, а не действующим носителем. И Маск продолжал подогревать ожидания. Он красочно описал свои планы построить еще одну, более мощную, ракету Falcon 5, названную так потому, что на нее установят пять двигателей Merlin, а не один. Эта ракета, заявил Маск, будет готова уже через 24 месяца, в 2005 году.

На следующий год произошло важное поворотное событие в истории частной космонавтики, от которого выиграл как Маск, так и его конкуренты.

Единственной проблемой было то, что Маск и SpaceX не имели к этому событию никакого отношения.