Доставка полезного груза в космос — это сложнейшее мероприятие гигантских масштабов. Обычно для этого используются ракеты, потребляющие колоссальные объемы топлива для преодоления земного притяжения. Это делает запуски не только дорогими, но и рискованными, а также наносящими вред окружающей среде. Что, если бы мы могли исключить эти факторы, используя гигантскую катапульту для забрасывания грузов в космос? Этим вопросом задались авторы проекта SpinLaunch.
Как будет работать космическая катапульта
Вот как SpinLaunch намеревается перевернуть мир космических запусков.
Шаг 1: Подготовка нагрузки. Груз размещается внутри снаряда в форме дротика. Этот снаряд крепится к длинному и прочному тросу из углеродного волокна.
Шаг 2: Активация системы центрифуги. Трос соединяется с системой, напоминающей гигантскую центрифугу, заключенную в вакуумную камеру для снижения трения воздуха. Электродвигатель постепенно разгоняет эту конструкцию.
Шаг 3: Непосредственный запуск. Когда достигается целевая скорость около 8100 км/ч (5000 миль в час), система освобождает снаряд. Он проходит через вертикальную выходную трубу, прорывая вакуумное уплотнение, и выбрасывается в космос с достаточной кинетической энергией.
Использование кинетической энергии и исключение топлива может превратить SpinLaunch в революционное решение для космической индустрии. Это не только делает запуски более экономичными, но и значительно снижает экологические риски. Вопрос остается: будут ли такие системы столь же надежны и эффективны, как традиционные ракеты?
Три главных преимущества SpinLaunch
Идея SpinLaunch на бумаге выглядит впечатляюще. Использование кинетической энергии вместо топлива может предоставить значительные преимущества перед классическими космическими запусками. Дэвид Ренн, вице-президент по технологиям SpinLaunch, выделяет три ключевых аспекта.
1. Снижение стоимости
Обычно около 92% массы каждой ракеты используется для хранения топлива, необходимого для запуска в космос. Это напрямую увязывает цену космического запуска со стоимостью топлива.
К тому же ракеты сами по себе дорогостоящие, требуя высококачественных материалов и экспертизы для их создания. Большинство современных ракет являются одноразовыми, что означает, что после каждого запуска требуется новая единица. Исключив традиционные топливные ракеты из уравнения, SpinLaunch предлагает альтернативное решение, которое может значительно сократить расходы на космические запуски.
2. Повышение частоты запусков
Запуски ракет — сложная задача, требующая значительных человеческих и технических ресурсов, а также соответствующей инфраструктуры, гигантских стартовых площадок.
Это значит, что ошибки стоят дорого, и каждый запуск требует тщательной подготовки.
SpinLaunch стремится увеличить частоту запусков, делая их более регулярными и эффективными. В апреле 2022 года Дэвид Ренн сообщил журналу Aerospace Testing International, что компания предполагает возможность проведения до 1000 запусков в год.
3. Экологичность и устойчивость
Меньшая зависимость от горючего топлива существенно сократит углеродный след системы SpinLaunch. Это также позволит продлить срок службы связанных с запуском проектов, так как экономия топлива позволяет сохранить его для последующего использования.
SpinLaunch предлагает революционный подход к космическим пускам, который может существенно снизить затраты, ускорить процесс и уменьшить экологические воздействия. Вопрос в том, насколько успешно новый метод может быть внедрен и заменит ли он традиционные ракетные системы.
Демократизация доступа к космосу
Технологию частных космических запусков пока можно назвать зарождающейся, но стремительно развивающейся отраслью. В этой индустрии множество игроков соперничают за долю в космосе.
SpinLaunch обещают, что в будущем смогут выводить спутники на низкую околоземную орбиту (НОО) по цене около 250 тыс. долларов США за каждый запуск.
Однако компания SpaceX во главе с Илоном Маском также активно двигает индустрию в сторону демократизации доступа к космосу. Компания постепенно снижает стоимость запусков с использованием своих ракет-носителей Falcon.
С 2019 по 2022 годы средняя стоимость запуска SpaceX составляла от 1500 до 2720 долларов США за килограмм полезной нагрузки. Точная цена зависит от типа ракеты и желаемой орбиты. Самая низкая стоимость на сегодняшний день зафиксирована на уровне 1500 долларов США за килограмм для запусков с использованием Falcon Heavy.
Идея использования катапульт для достижения космоса не нова. В научно-фантастическом романе «Луна — суровая хозяйка», написанном Робертом А. Хайнлайном и опубликованном в 1966 году, упоминается «линейный ускоритель» как способ запуска полезных грузов в космос.
Эта концепция схожа с центробежной системой SpinLaunch, однако в книге акцент сделан на запуск с Луны. Лунные условия, такие как слабая гравитация и разреженная атмосфера, значительно облегчают задачу.
На Земле же сильное гравитационное притяжение и плотная атмосфера создают множество препятствий, вызывая сомнения в практичности системы SpinLaunch. Даже Илон Маск, вдохновленный книгой, выразил скептицизм по поводу этой концепции по тем же причинам.
Классификация возможных сценариев использования технологии SpinLaunch разнообразна, несмотря на сомнения Илона Маска о непрактичности запуска полезной нагрузки с Земли. Даже если эта технология не сможет доставлять грузы далеко в космос, она может предложить доступные, устойчивые и масштабируемые решения для отправки полезных грузов на низкие околоземные орбиты (НОО).
Кроме отрасли космических запусков, существуют различные смежные отрасли. К примеру, телекоммуникационные компании, которые стремятся к экономически эффективным решениям в космосе. Даже при ограниченной дальности технология SpinLaunch может удовлетворить их запросы, предоставляя альтернативные методы доставки на НОО.
Примеры успешных стартапов
Другие компании также сосредоточены на развитии технологий для доставки грузов на низкие орбиты. Например, сингапурский стартап Equatorial Space Systems разрабатывает недорогие модульные ракеты-носители, которые ориентированы на отправку легких полезных грузов на НОО. Среди их преимуществ — стоимость, безопасность и экологичность, что перекликается с целями SpinLaunch.
Саймон Гвоздз, основатель и генеральный директор Equatorial Space Systems, в интервью в декабре 2020 года отметил: «Общий охват рынка суборбитальных запусков, согласно нашим исследованиям, может достигать 150 миллионов долларов США в год».
Эксперты прогнозируют, что траектория роста индустрии в конечном итоге будет зависеть от успеха проекта SpaceX Starship.
Спутники и небольшие полезные грузы, отправляемые на НОО, обычно имеют длительный срок службы, что приводит к редким обновлениям. Поэтому SpinLaunch должно воспользоваться текущими возможностями как можно раньше, чтобы удовлетворить существующий спрос в этом секторе.
Несмотря на существующие вызовы, технология SpinLaunch имеет все шансы занять свое место среди новаторов космических запусков. Главной задачей остается оперативность и адаптация к быстро меняющейся рыночной ситуации.
