Будущее космонавтики в представлении Джеффа Безоса

Джефф Безос – основатель знаменитой компании Amazon и самый богатый человек на Земле. Однако его главная мечта связана со сравнительно малоизвестной компанией под названием Blue Origin. В апреле 2018 года он объявил, что выделит 1 миллиард долларов на свою частную космическую компанию. Тогда же он заявил, что Blue Origin – самое важное его детище.

В феврале этого года на закрытом мероприятии в Yale Club в Нью-Йорке Безос снова заговорил о своих наполеоновских планах по изменению будущего человечества и сообщил последние новости об успехах Blue Origin. Он провёл получасовую лекцию для членов авиаклуба The Wings Club, модератором которой выступил журналист Джефф Фауст из Space News.

Фауст: В чём Вы видите параллели между авиацией и коммерческой космонавтикой и какую роль в ней должна сыграть Blue Origin?

Безос: Я уверен, что сейчас мы находимся на этапе проработки идей. Здесь можно провести аналогию с ранней эпохой авиации, поскольку есть множество примеров, когда изначально новые технологии служили для развлечения публики. Именно это мы и видим сегодня. Сегодня очень важную роль играет машинное обучение и искусственный интеллект. Графический процессор изначально был изобретён для вычислений в видеоиграх, однако сегодня это – ключевой элемент в машинном обучении.

Меня очень воодушевляет возможность использовать нашу суборбитальную космическую систему New Shepard для получения опыта. Одной из проблем современной космонавтики является отсутствие опыта в достаточном объёме. Космические ракеты разных моделей запускаются максимум пару десятков раз в год, и у нас просто не хватает времени для получения достаточного опыта. Есть также реальные данные, что, если хирург делает определённую операцию пять раз в неделю, у его пациента гораздо больше шансов не получить ущерб здоровью. Одна из причин, почему авиация сегодня настолько безопасна, как раз в том, что летают много и часто.

Итак, нужно чаще производить космические запуски. Если полезная нагрузка стоит сотни миллионов долларов, то сам пуск обходится дешевле. А это означает, что крайне важно не вносить изменения в саму ракету-носитель, если она уже надежна. Надёжность ракеты становится куда важнее, чем затраты на её пуск. И очень трудно выйти из этого состояния равновесия.

Более того, такой подход уводит нас в неправильном направлении, когда выгоднее производить меньше запусков и запускать очень дорогие спутники. Именно так и происходит в большинстве случаев. В Blue Origin мы поставили себе задачу сделать частую практику пусков нормой, а для этого нам необходим работоспособный многоразовый носитель. Ключевые слова здесь – пригодность к эксплуатации.

Space Shuttle был многоразовым лишь в теории. В реальности же после каждого полёта приходилось тщательно инспектировать все системы космического челнока, прежде чем можно было лететь снова. Было бы проще вместо него использовать одноразовый корабль. У вас не получится прилететь на Boeing-767 в пункт назначения, после чего обследовать под рентгеном весь самолёт, разобрать его до винтика, и при этом рассчитывать на невысокие затраты по эксплуатации. Таким образом, выход здесь – лишь многоразовый носитель. Наша цель — радикально снизить затраты на пуски при помощи многоразовой космической системы. Мы хотим создать динамичный предпринимательский дух в космонавтике.

Я стал свидетелем невероятного рывка Интернета за последние два десятилетия. Я основал Amazon в своём гараже 24 года назад. Сначала я сам отправлял заказы по почте. Сегодня у нас работает более 600 000 сотрудников, у нас много миллионов клиентов и мы – огромная компания. Как же мы добились такого успеха за столь короткий срок? Так случилось потому, что нам не нужно было самим делать самую тяжёлую работу. Вся инфраструктура уже была на месте. Уже существовала телекоммуникационная сеть, ставшая основой интернета. Уже существовала и система электронных платежей. Также была и всемирная почтовая сеть.

А как можно осуществить такой же рывок в космонавтике? Нужно прямо сейчас снизить затраты на доступ в космос, так как для космонавтики требуется развитая инфраструктура. Чтобы заниматься интересными проектами, нужны сотни миллионов долларов. Такой проект уже не потянуть каждому студенту. Успех Марка Цукерберга в космосе сегодня был бы невозможен. Я хочу инвестировать средства, заработанные мною на Amazon в создание мощной инфраструктуры для доставки тяжелых грузов в космос, которая поможет молодому поколению активных предпринимателей в космонавтике. Я хочу, так сказать, построить транспортную сеть. Именно этим мы и занимаемся, именно в этом и состоит миссия Blue Origin.

Касательно выхода на орбиту. Оказывается, есть много творческих путей сделать это. Но что насчёт самого запуска? Я испробовал различные творческие способы, и поверьте мне, химические ракетные двигатели – лучший вариант. Их просто нельзя выбрасывать после каждого полёта.

Суммарная тяга двигателей первой ступени New Glenn будет составлять почти 1800 тонн. В качестве топлива используются жидкий природный газ и жидкий кислород. Затраты на топливо составляют менее миллиона долларов. И дело тут не в топливе, а в уменьшении веса высококачественного аэрокосмического оборудования. Необходимо предварительное проектирование для испытания работоспособности, и это одна из причин, почему мы сначала сделали New Shepard. Мы учимся на ошибках, сделанных при работе над New Shepard, и предотвращаем их при разработке New Glenn.

Причина, по которой мы выбрали вертикальную посадку в новой конструкции, заключается в том, что у нее хорошая балансировка - большую метлу удержать на кончике пальца легче, чем маленький карандаш. На самом деле, чем больше ступень, тем легче ей приземлиться, это т.н. проблема обратного маятника. Мы значительно приблизились к пилотируемым полётам. Они будут носить развлекательный характер.

Развлечение — мать учения

https://www.youtube.com/watch?v=g6XMFQguZFU

Фауст: Цель заключается в том, чтобы начать отправлять людей в космос?

Безос: Да, уже в этом году. Несколько лет я говорил: «в следующем году», и вот впервые говорю: «в этом году». Мы успешно протестировали нашу систему аварийного спасения на этапе выведения в верхних слоях атмосферы, и со стартового стола, при максимальном скоростном напоре (Max Q), при сверхзвуковой скорости. Мы провели испытания во всех диапазонах скоростей и высот. Это была одна из самых сложных задач. Ракетная ступень работает исправно, и теперь в Техасе их две. Многоразовые компоненты системы также проявили себя хорошо при испытаниях. Но я без устали продолжаю повторять нашей команде, что это не гонка. В этом году мы планируем совершить один пилотируемый полёт, но мы полетим только тогда, когда будем полностью к нему готовы.

Фауст: Как вам представляется будущее New Shepard, когда действительно начнутся пилотируемые полёты, в том числе коммерческие?

Безос: Стратегическая цель New Shepard состоит в наработке опыта, и многие из его подкомпонентов фактически повторно используются на второй ступени New Glenn.

New Glenn оснащён двумя вакуумными вариантами жидкостного ракетного двигателя на водороде BE-3. Это тот же двигатель, который используется на New Shepard. Наша команда набрала колоссальный опыт по этим системам во время суборбитальных запусков, и он пригодится при создании верхней ступени ракеты New Glenn. К тому же, опыт, полученный в ходе программы New Shepard, по таким аспектам, как посадка и возможность многократного использования, будет применён на ракете New Glenn.

Фауст: Рассматриваете ли вы New Shepard в контексте конкуренции? Есть Virgin Galactic, есть SpaceShipTwo. Вы думали о том, чем всё это обернётся?

Безос: Да. Одна из проблем, которую придется решать Virgin Galactic, заключается в том, что их ракеты не поднимаются выше линии Кармана — границы космоса. Пока. Их система ещё к этому не готова. В большинстве стран мира граница космоса определяется в 100 километров над поверхностью Земли. В США она ограничивается 80 километрами.

Я думаю, что одной из проблем, которые им придется решать — это как подняться над линией Кармана. Мы летаем на высоту до 106 километров. Наша миссия всегда заключалась в том, чтобы взлететь выше линии Кармана и чтобы рядом с вашим именем не стояли сноски, уточняющие, в какой стране вы считаетесь космонавтом.

Фауст: Так что, летая на New Shepard, вы определенно будете подниматься выше 100 километров?

Безос: Именно.

New Glenn — будущая тяжелая ракета

Фауст: Вы упомянули, что New Shepard – шаг на пути орбитальных полётов. Вы работаете над ракетой-носителем New Glenn и двигателем BE-4. Как продвигается работа над BE-4?

Безос: Замечательно. Суммарное время испытаний - примерно полчаса. Максимальная тяга 181 т. Полная тяга двигателя составляет примерно 250 т. В качестве топлива используется сжиженный природный газ, в качестве окислителя - жидкий кислород, во время работы двигателя происходит дожигание окислительного газа. Это очень продвинутый двигатель 21-го века, мы хотим, чтобы он был американским двигателем 21-го века – своего рода новая версия F-1.

Он будет использоваться не только на орбитальной ракете-носителе New Glenn, но и на ракете-носителе Vulcan предприятия United Launch Alliance. Прямо сейчас мы занимаемся строительством предприятия по производству этих двигателей в Хантсвилле. Мы также собираемся построить вариант верхней ступени BE-3, и когда он будет работать на полную мощность, мы сможем производить десятки двигателей в год.

У нас есть испытательный стенд в Западном Техасе. Во время дросселирования двигателя можно увидеть, как ромбовидный скачок уплотнения в пламени становится синим. Двигатель спроектирован так, чтобы снижать тягу до 40%. Это очень сложно, но полезно для мягких вертикальных посадок. 

Ракета вывозится на площадку в горизонтальном положении. Ракета оснащена посадочными опорами. На первой ступени ракеты-носителя установлены небольшие крылья в форме плавников, а также аэродинамические наплывы, которые упрощают посадку на плавучую платформу.

Цвет пламени приобретает синий оттенок из-за сжиженного природного газа в качестве топлива. Плавники, которые находятся в верхней части первой ступени, предназначены для управления аппаратом при входе в атмосферу. В это время вторая ступень запускает два двигателя BE-3. Происходит отделение обтекателя. Первая ступень замедляется и приземляется при помощи ракетного двигателя. Вообще там семь двигателей BE-4 – общей тягой более 1700 т.

Понадобилось 10 лет обновлений, чтобы научить ракету садиться на корабль. Мы хотим, чтобы New Glenn мог летать при тех же условиях, при которых летают самолеты из аэропорта Орландо.

Теперь мы видим этап выведения. Вторая ступень у нас одноразовая.

Фауст: Вы упомянули, что помимо разработки BE-4 для ракеты New Glenn, он будет использоваться на ракете Vulcan. На что похожи отношения, когда вы одновременно являетесь и поставщиком, и конкурентом компании?

Безос: Это нормально. С одной стороны, вы конкурент, а с другой – клиент и продавец. Это типично для аэрокосмической промышленности. На самом деле, довольно типично и для других отраслей.

Фауст: И не возникает сомнений на их счёт?

Безос: Во время приобретения двигателей для ракеты Vulcan они выбирали между нами и Aerojet-Rocketdyne. И после долгих раздумий они выбрали наш двигатель. Мы очень благодарны за это, и мы сделаем всё возможное, чтобы обеспечить им качественный двигатель.

Фауст: Вы получаете выгоду в долгосрочной перспективе?

Безос: Да, именно так. С учётом постоянных издержек на разработку двигателя BE-4, хочется, чтобы он использовался как можно дольше. Желательно амортизировать постоянные издержки на разработку для максимально возможного количества программ.

Фауст: Вы упомянули, что у вас сейчас идёт реконструкция посадочной платформы. А что насчёт ракеты-носителя и стартовой площадки?

Безос: Они находятся на стадии разработки. Мы планируем инвестировать около миллиарда долларов в производственный и стартовый комплекс на мысе Канаверал. Мы также заключили контракт на 500 миллионов долларов с ВВС США. Это поможет нам построить стартовые площадки, например, на базе ВВС США Ванденберг.

Фауст: Получается, вы планируете запустить New Glenn в 2021 году, и вы уже начали подписывать контракты для этого, верно?

Безос: Да, совсем недавно мы подписали контракт с канадским спутниковым оператором Telesat. Сейчас мы немного отстаём по срокам строительства. Индустрии нужны новые поставщики услуг по запуску.

Фауст: Должно быть, вы сильно конкурируете с другими разрабатываемыми ракетами-носителями. Чем New Glenn отличается от других?

Безос: Есть несколько отличий. Одно из них - обтекатель диаметром 7 метров. На сегодняшний день это самый большой в отрасли обтекатель. Это особенно важно для определенных миссий, например, на низкую околоземную орбиту (НОО), потому что многие из этих миссий в конечном итоге сталкиваются с ограничениями не по массе, а по объёму. Это довольно большой аппарат не только по размерам, но и по грузоподъёмности. 45 метрических тонн для НОО, 13 метрических тонн для геосинхронной переходной орбиты позволяют за один раз перевозить два тяжелых спутника.

Фауст: А что насчет стоимости?

Безос: Мы пытаемся построить передовую с точки зрения затрат космическую ракету-носитель, и это делает нас конкурентоспособными. Другое отличие нашего подхода к повторному использованию заключается в том, что мы разрабатываем с нуля очень жизнеспособную первую ступень. Она основана на опыте проектирования и эксплуатации ракеты-носителя New Shepard.

Фауст: Сколько должно быть совершено повторных полётов New Glenn?

Безос: Минимум, 25, прежде чем мы осуществим серьёзную реконструкцию.

Будущее в космосе

Фауст: У вас есть видение миллионов людей, работающих и живущих в космосе. Значит, есть и долгосрочные планы?

Безос: Я уже говорил немного о развитии предпринимательства в космосе, и это действительно важно. Можно попытаться заглянуть в далёкое будущее или задаться вопросом: «Зачем нам лететь в космос? Почему нам НУЖНО лететь в космос?»

Мой ответ немного отличается от того, что, я думаю, вы часто слышите. Аргумент, который мне кажется наименее мотивирующим – это «план Б» на случай, когда Земля разрушается, и человечество вынуждено искать новый дом. Он кажется мне несерьёзным. К настоящему моменту мы отправили автоматические зонды к каждой планете Солнечной системы. Мои друзья часто говорят, что хотят переехать на Марс. На что я отвечаю: «Сделайте мне одолжение, поживите год на вершине Эвереста и посмотрите, понравится ли вам, потому что по сравнению с Марсом это райский сад».

Мы хотим отправиться в космос, чтобы защитить родную планету. Именно поэтому компания названа Blue Origin - в честь голубой планеты, на которой мы живём. Мы боимся столкнуться с застоем цивилизации, который может стать долгосрочной проблемой, если мы останемся на планете. Ресурсы на нашей планете ограничены. Люди давно предсказывали это, но раньше казалось, что они были неправы. Несколько десятилетий назад кто-то предсказывал, что у нас запасы того или иного минерала будут исчерпаны, но это оказалось неправдой. Но вы можете взять такую фундаментальную величину, как количество солнечной энергии, проходящей на нашу планету. Она обращается вокруг Солнца, а Солнце, в свою очередь, повсюду распространяет энергию. Солнце – это очень удобный для нас термоядерный реактор. И он не только распространяет энергию, но и производит её для нас. Но мы пока никак её не используем.

Если мы возьмём текущее базовое энергопотребление в глобальном масштабе и будем увеличивать его всего на несколько процентов в год на протяжении всего нескольких сотен лет, то придётся покрыть всю поверхность Земли солнечными батареями. И, между прочим, мы наращивали потребление энергии с такой скоростью в течение сотен лет. Каждый на этой планете захочет стать гражданином «первого мира», и потреблять энергию в объёмах «первого мира». Но что же делать гражданам первого мира, которые уже потребляют соответствующее количество энергии? Мы будем использовать ещё больше энергии. Если бы цивилизация пришла в застой, это означало бы контроль количества населения в сочетании с нормированием энергии. Это тот застой, который случится, если мы останемся на планете. И даже с повышением эффективности всё равно придётся рационально использовать энергию. И, как мне кажется, это не лучший мир для наших правнуков. Это не так важно для нас - у нас всё будет хорошо. Но для них это довольно мрачная перспектива. И мы этого не хотим.

Солнечная система может вместить триллион людей, и в таком случае у нас будет 1000 Моцартов и 1000 Эйнштейнов. Подумайте, насколько невероятной и динамично развивающейся будет эта цивилизация. Но если мы собираемся достичь этой цели, мы должны начать осваивать Солнечную систему. Необходимо использовать больше солнечной энергии, и задействовать все ресурсы, находящиеся в космосе, в том числе минеральные. У нас есть все шансы сделать это, но необходимо начать. Суть заключается в том, что у нас нет вечности, и первый шаг, хоть я и не знаю всех будущих шагов, состоит в том, чтобы создать недорогую, многоразовую ракету-носитель. Независимо от того, какой путь будет выбран, он должен пролегать через данный этап. Это очень важный шаг. Вот почему здесь нужны ресурсы Blue Origin — цель состоит именно на этом. Это не то, что могут сделать двое студентов в комнате общежития. Я искренне хочу этой жизни и цивилизации для наших внуков. Но мы должны сделать первый шаг.

Не быть планетным шовинистом

Кстати, я не думаю, что мы будем заселять планеты. Я полагаю, что мы будем жить в гигантских космических колониях в стиле тех, что описывал Джерард О'Нил, десятилетия назад. Он задал своим студентам-физикам в Принстонском университете очень простой, но достаточно необычный вопрос: служит ли поверхность планеты подходящим местом для развития человеческой цивилизации в Солнечной системе? И после раздумий они решили, что ответом будет «нет».

Есть захватывающие интервью с Айзеком Азимовым, Джерардом О'Нилом, записанные много лет назад, вы можете их найти на YouTube. Айзека Азимова тогда спросили: «Как вы думаете, почему мы так сосредоточены на том, чтобы поселиться на поверхности других планет?» Азимов ответил: «Всё очень просто. Мы выросли на планете, мы планетные шовинисты». Но космические колонии, которые мы построим, будут иметь ряд преимуществ. Основным является то, что они будут близко к Земле. Время и количество энергии, необходимое для передвижения между планетами, очень велико. Но если у вас есть гигантские космические колонии, которые находятся у Земли, то люди смогут приходить и уходить. Мало кто захочет навсегда покинуть планету - это слишком сложно.

В конечном итоге, планета станет площадкой для проживания людей и развития лёгкой промышленности. На Земле будут университеты и тому подобное, но мы не будем на ней заниматься тяжелой промышленностью. Это жемчужина Солнечной системы. Зачем нам тут тяжелая промышленность? Это глупо. Я считаю, что для этого нужно время, и переход произойдёт естественным образом. Это также будет выгодно и частному бизнесу, потому что энергия и ресурсы будут намного дешевле за пределами планеты, так что предприятия будут стремиться к работе в более выгодной среде.

Видеть цель

Фауст: У вас захватывающее видение будущего. Как вы сосредотачиваетесь на этом, когда вокруг очень много отвлекающих факторов?

Безос: На самом деле это не сложно. Взгляд в будущее важен, но это не требует вашего повседневного внимания. Ваше видение будущего - это путеводная звезда: вы всегда сможете вернуться к ней, если запутаетесь. Но в основном время должно тратиться на то, что происходит сегодня, в этом году, или даже в ближайшие 2 или 3 года. Нет необходимости тратить своё время на размышления об отдалённых перспективах. Вы можете заниматься тем, что займёт от 5 до 7 лет. Я стараюсь организовать свое личное время так, чтобы жить периодами от 2 до 3 лет.

Когда мы оглашаем результаты работы Amazon за квартал, люди говорят: «Отличный квартал, так держать! И тогда я отвечаю: «Спасибо». Но то, о чем я на самом деле думаю, это то, как этот квартал был подготовлен 2 или 3 года назад, и как уже сейчас команда Amazon работает над планами на 2021, 2022 годы. Поэтому я всегда советую ставить себе передовую цель в будущем и не останавливаться на пути к ней. Не позволяйте никому отвлекать вас от вашей цели. Но уделяйте большую часть своей энергии и внимания проектам, на реализацию которых необходимо 2-3 года. Тогда вы получите своего рода эмоциональное, или даже интуитивное руководство к достижению более краткосрочных результатов и чётких задач.

Фото/иллюстрации, использованные в статье: Blue Origin, NASA, Virgin Galactic, United Launch Alliance, Reuters, NASA Ames Research Center