Немного об Илоне Маске и его экономическо-космическом чуде
Согласно модной теории, появление частной конкуренции в любой области человеческой деятельности обязательно приводит к повышению качества услуг одновременно со снижением цены. "Эффективный собственник" таки обязан найти способ, как сделать лучше и дешевле, а счастливые клиенты - это бальзам, который поддерживает его силы в борьбе за дешевизну и качество. К сожалению, жизнь наглядно демонстрирует, что это не так, и собственник стремится прежде всего к получению прибыли. И единственным показателем эффективности этого собственника является уровень этой самой прибыли, измеренной в процентах.
Возвращаясь к SpaceX и Маску. Я не буду сейчас рассматривать чисто технические вопросы дела, т.к. в-первых, не являюсь инженером-ракетчиком, а во-вторых, количество комментарием от профессионалом в интернете и так имеется в достаточном количестве. Чисто технологически ничего инновационного в проекте Маска нет: и сама ракета и ее элементы ялвяются достаточно неновыми, а система посадки уже рассматривалась и применялась достаточно давно (вспоминаем лунные программы СССР и США, например). Да и сам Маск больше говорил о том, что его идея (правда, опять таки, идея эта не его, ну да ладно) радикально удешевит космические запуски, т.е. сделает космос "доступнее". С точки зрения идеи - всё действительно так, чем дешевле доставка на орбиту 1 тонны полезной массы, тем активнее движется прогресс в расширении присутсвия человека в космосе.
Однако здесь даже невооруженным глазом видны две нестыковки, которые сводят идею Маска если не к нулю, то к очень небольшим величинам.
1. Каждая тонна, забрасываемая на орбиту - это примерно 5% от веса ракеты-носителя. Желание посадить первую ступень приводит к тому, что: а) увеличивается собственный вес первой ступени, за счёт усиления конструкции и веса посадочных "лап", б) увеличивается "мертвый" вес топлива, за счёт резерва, необходимого для посадки. С точки зрения одного запуска идея Маска менее экономична, чем обычная ракета-носитель.
Вся история космической экспансии человечества крутится вокруг одной и той же проблемы: как добится лучшего соотношения забрасываемой массы к общей массе ракеты. Чем выше это отношение - тем дешевле запуск. Экспериментируют с топливом, с двигателями, с материалами.
И тут господин Маск утверждает, что уменьшая это соотношение - он добивается экономии! Звучит парадоксально, но очень интригующе. Суть идеи вроде бы проста: давайте будет использовать первую ступень многократно. Т.е. сэкономим на этой ступени. Выглядит логично. Но только до тех пока не начать разбираться почему первая ступень (да и не только она) так дорого стоит.
2. Причина дороговизны космической техники примерно та же, что и у техники военной. Возьмите, например, армейский внедорожник и сравните по цене с любым "гражданским" вариантом. И вы увидите, что цена военной машины значительно выше, даже при конструктивной идентичности сравниваемых образцов. И это при том, что по регламенту ресурс этой техники заведомо меньше. Причина, прежде всего, в предъявляемых требованиях. Военная техника предназначена к использованию в экстремальных условиях с экстремальными же нагрузками. Узлы и агрегаты для нее зачастую изготавливаются из иных сплавов и материалов, более дорогих. В них закладывается дублирование (и часто - неоднократное) большинства жизненно важных систем (чего в гражданской технике не увидишь). И т.д. и т.п. Условия эксплуатация между дешевизной и надежностью требуют выбирать надёжность.
С космической техникой обстоит примерно также. И даже еще сложнее. Во-первых, узлы и элементы ракет работают практически исключительно в условиях максимальной нагрузки. Во-вторых, т.к. "отремонтировать" ракету-носитель возможности не представляется, то все эти узлы и элементы проходят многократное тестирование. Так вот, всё это очень дорого. Для этого нужны высококвалифицированные специалисты и чрезвычайно дорогостоящее оборудование (которое само по себе - по сути "космические технологии").
Теоретически первую ступень можно посадить и потом заново поставить на ракету-носитель. Практически же это подразумевает под собой разбор ее и прохождение полного цикла.
Фанаты Маска утверждают, что узлы и элементы первой ступени можно сделать с бОльшим ресурсом. Однако, во-первых, регламент не позволит использовать эти узлы без всестороннего тестирования, а во-вторых, чисто теоретически, если есть возможность увеличить ресурс на несколько полетов, то почему бы не увеличить удельную мощность для одного полета ? Например (здесь я утрирую): если насос для топлива может проработать на максимуме 10 часов, то не имеет ли смысла сделать его либо более эффективным (повысив мощность за счёт уменьшения ресурса) или более легким (снизив вес, опять таки за счёт уменьшения ресурса). Уменьшая вес ступени или увеличивая удельную мощность - мы прямо удешевляем запуск, не так ли ? Зачем огород городить ?
Тем не менее, берется вариант с посадкой (ни разу не инновация). А что дальше ? А дальше разборка, дефектоскопия, тестирование, юстировка и сборка. А не дешевле ли будет взять НОВЫЕ узлы, настроить и собрать. Исходя из базовых принципов организации производства - как минимум - не дороже. А что тогда остается от первой ступени ? Собственно оболочка баков ? Так может быть стоит и их взять заново, а первую ступень не сажать, увеличив полезную нагрузку ?
Отсюда вывод: проект Маска не будет более выгодным, чем обычные пуски ракет-носителей. Это не означает, что Маск не сможет построить надежную систему запусков с гарантированной посадкой первой ступени. Сможет, конечно. Не завтра, но сможет. А снижение цены он сможет добиться за счёт стандартной для любого производства схемы: увеличени объемов серийного производства со снижением издержек на единицу продукции. Но для этого не нужно пытаться обмануть закон всемирного тяготения. Достаточно получить гарантированные контракты от государства на запуски
Кстати, реальная стоимость запуска у Маска на сегодня пока существенно выше, чем у Роскосмоса.
ЗЫ: Кому интересно, вот тут разбор по космическим двигателям. Очень полезно для понимания, почему оно не так просто, как у легкового автомобиля.