10 лет назад Falcon 9 совершила первую успешную посадку

22 декабря 2015 года первая ступень Falcon 9 впервые успешно выполнила мягкую посадку на посадочную площадку на мысе Канаверал. Впоследствии эта ступень в качестве монумента была установлена возле штаб-квартиры SpaceX в Хоторне, Калифорния. Это событие сделало SpaceX самой инновационной компанией в ракетной индустрии и по сути стало началом эпохи многоразовых ракет. Вот как выглядят некоторые ключевые события в истории одной из самых успешных и значимых компаний в истории космонавтики:

• май 2002 — основание SpaceX
• сентябрь 2008 — первый успешный запуск Falcon 1 с выводом груза на орбиту
• июнь 2010 — первый испытательный полет Falcon 9 с выводом груза на орбиту
• апрель 2014 — первая успешная мягкая посадка первой ступени Falcon 9 на воду
• декабрь 2015 — первая успешная мягкая посадка первой ступени Falcon 9 на землю
• март 2017 — первое повторное использование первой ступени Falcon 9
• февраль 2018 — первый испытательный полет Falcon Heavy (с успешным приземлением двух боковых бустеров первой ступени)
• май 2021 — первый полет Starship на высоту 10 км с успешной посадкой
• октябрь 2024 — первый успешный полет Starship с ускорителем Super Heavy, в результате которого Super Heavy успешно был пойман манипулятором Mechazilla, а Starship мягко сел на воду
• октябрь 2025 — успешный полет Starship с ускорителем Super Heavy, в результате которого на НОО были выведены макеты спутников, обе ступени мягко сели на воду, и при этом Starship не получил серьезных повреждений (в отличие от предыдущих испытаний).

На сегодня максимальное количество запусков одного и того же экземпляра первой ступени Falcon 9 составляет 32, еще два экземпляра отлетали по 30 раз. Как уже рассказывал Gadgets News, в конце 2020 года директор SpaceX по интеграции космических систем Кристофер Кулурис оценил себестоимость производства и запуска (″to launch it, that’s with everything”) Falcon 9 в $28 млн. А на пресс-конференции, которая состоялась в мае 2018, Илон Маск привел такую структуру стоимости производства и запуска ракеты-носителя:

• первая ступень (многоразовая) — 60%
• вторая ступень (одноразовая) — 20%
• головные обтекатели (фактически — одноразовые) — 10%
• запуск — 10%.

Исходя из этих данных, самый дорогой компонент Falcon 9, его первая ступень, если ее использовать 30 раз, переносит свою стоимость на запуск в размере $0.56 млн (вместо $16.8 млн в случае однократного использования), и соответственно полная себестоимость одного запуска Falcon 9 составляет 0.56 + 5.6 + 2.8 + 2.8 = $11.76 млн. Этот расчет не учитывает возможность многократного использования обтекателей — между тем в мае SpaceX сообщила об использовании одной из двух створок обтекателя в 30-й раз. Если в расчет заложить 30-кратное использование обеих створок, то их стоимость сократится с $2.8 млн до $0.093 млн, и соответственно общая себестоимость едва превысит $9 млн.

Даже если эти оценки занижены, можно быть уверенным, что запуски Falcon 9 обходятся намного дешевле любых других ракет аналогичной грузоподъемности. Неудивительно, что они производятся через каждые несколько дней, а спутниковая группировка Starlink уже перевалила за 9 тыс (при изначально запланированных 12 тыс спутников).

Оценить насколько далеко SpaceX опередило свое время позволит сравнение с другими многоразовыми ракетами. Самой успешной из них является New Glenn компании Blue Origin. В январе состоялся ее первый испытательный полет, но тогда он закончился неудачей, и ракета упала в море. Вторая попытка была в ноябре — и на этот раз успешно: вторая ступень вывела на орбиту два спутника, а первая мягко села на морскую платформу. Полезная нагрузка на НОО ракеты в текущей конфигурации — 45 тонн (согласно официальным данным Blue Origin). Судя по тому, что Blue Origin тщательно избегает упоминаний о сохранении первой ступени, речь идет о полезной нагрузке без сохранения первой ступени. У Falcon 9 полезная нагрузка на НОО без сохранения первой ступени составляет 22.5 тонн (по официальным данным SpaceX), а с сохранением первой ступени — 17.5 тонн (согласно твитту Илона Маска). Информация о полезной нагрузке Falcon Heavy с сохранением всех трех ускорителей в открытых источниках отсутствует, а без сохранения ускорителей, согласно официальным данным SpaceX, она составляет 63.8 тонн. Если 45 тонн, как мы думаем — это действительно полезная нагрузка New Glenn без сохранения первой ступени, то в этом случае эта ракета-носитель не дотягивает даже до уровня Falcon Heavy, чей первый успешный испытательный запуск со зрелищной посадкой боковых ускорителей состоялся еще в феврале 2018 (т.е. почти за восемь лет до New Glenn).

Что касается Китая, который вполне может претендовать на вторую космическую державу после США (увы, это уже давно не Россия), то у него в этом году полетные испытания начали две многоразовые ракеты:

	высота	диаметр	полезная нагрузка на НОО	кол-во испытаний	вывод полезной нагрузки на НОО	мягкая посадка на воду	мягкая посадка на землю
Zhuque-3 (LandSpace)	66 м	4.5 м	18.3 т	1	+	—	—
Yuanxingzhe-1 (Space Epoch)	64 м	4.2 м	10 т	1	— 1	+	—

Остальные китайские ракеты проходят либо наземные испытания, либо и вовсе только проектируются. Поскольку первый выход на орбиту Falcon 9 (с выводом макета спутника) состоялся в июне 2010, отставание от SpaceX самой успешной на сегодня китайской компании, LandSpace, составляет 15 лет.

Скорее всего «рабочая лошадка» Falcon 9 прослужит SpaceX еще не один год, но будущее компании больше связано с полностью многоразовой и сверхтяжелой ракетой Starship. Ее диаметр — 9 метров, масса полезной нагрузки в полностью многоразовом варианте — 100-150 тонн на НОО. И хотя изначально Starship планировался для дальних космических полетов, на Луну и Марс, более насущным и очевидным применением ракеты является пополнение спутниковой группировки Starlink. Как уже рассказывал Gadgets News, Starship способен выводить на орбиту спутники, чья антенна имеет диаметр 5.6 м и площадь около 25 м². Такие габариты обеспечат широкополосную связь даже с крошечной антенной смартфона и позволяют, при достаточно крупной спутниковой группировке, покрыть скоростным мобильным Интернетом все территорию Земли.

Другое перспективное применение Starship — орбитальные дата-центры. Очевидным плюсом дата-центров на солнечно-синхронной орбите является постоянный доступ к интенсивному солнечному свету, независимо от времени суток и погоды. Еще одно преимущество состоит в возможности обрабатывать непосредственно на орбите полученные там данные (например, фото- и видеосъемку поверхности Земли) — вместо их отправки на наземные дата-центры.

До сих пор эти плюсы перевешивались такими минусами как дороговизна космических запусков, радиация и трудности с отведением тепла. Не говоря уже о поистине космических масштабах подобных сооружений — 5-гигаваттный дата-центр должен будет иметь солнечные панели площадью 16 км² (4×4 км). Но теперь о своих планах развернуть в космосе дата-центры заявляют не только малоизвестные стартапы Starcloud, Axiom Space и OrbitsEdge, но также такие гиганты как Nvidia (совместно со Starcloud) и Google (проект Suncatcher). Сотрудники последней в ноябре опубликовали исследование, в котором говорится о результатах испытания тензорных процессоров на устойчивость к радиации:

Результаты оказались многообещающими. Хотя подсистемы высокоскоростной памяти (HBM) были наиболее чувствительным компонентом, они начали проявлять сбои только после суммарной дозы 2 тыс рад — почти в три раза превышающей ожидаемую (защищенную) дозу 750 рад за пять лет эксплуатации. Серьезных отказов, связанных с радиационным облучением, до максимальной испытанной дозы 15 тыс рад на одном чипе не наблюдалось, что указывает на удивительную радиационную стойкость термопластичных полимеров Trillium для космических применений.

Другое важное допущение для реализации такого проекта касается стоимости выводимого на орбиту груза:

Исторически сложилось так, что высокие затраты на запуск были основным препятствием для крупномасштабных космических систем. Однако наш анализ исторических и прогнозируемых данных о ценах на запуски показывает, что при устойчивом темпе обучения цены могут упасть до менее чем $200 за 1 кг к середине 2030-х годов. При такой цене стоимость запуска и эксплуатации космического центра обработки данных может стать примерно сопоставимой с заявленными затратами на электроэнергию аналогичного наземного центра обработки данных в пересчете на киловатт-час в год.

В начале 2022 года Илон Маск выразил уверенность, что через 2-3 года (т.е. к началу 2025 года) полная стоимость запуска Starship не превысит $10 млн, а в будущем, возможно, и вовсе составит $1 млн. При полезной нагрузке 100 тонн это эквивалентно $100 и $10 за 1 кг соответственно. Относительно этого супероптимистичного прогноза главы SpaceX, ставка Google на цену в $200 за 1 кг к середине 2030-х годов выглядит достаточно осторожной.

Первые испытания своих тензорных процессоров в космосе Google планирует к началу 2027 году, а вот упомянутый выше стартап Starcloud уже вывел на орбиту спутник с ускорителем Nvidia H100 и успешно запустил на нем большую языковую модель Gemma. Это первый случай использования в космосе высокопроизводительного процессора, созданного на базе передового техпроцесса (особенно чувствительного к радиации).

С учетом изложенного было бы странно, если бы планы по развертыванию в космосе дата-центров не вынашивали также в компаниях SpaceX и Blue Origin. Илону Маску дата-центры нужны для обслуживания основанной им компании xAI (известной своей моделью Grok 4), а Джеффу Безосу — для Amazon и ее облачного сервиса AWS. Явным фаворитом в этой гонке является SpaceX, поэтому неудивительно, что рыночная стоимость компании уже оценивается в $1.5 трлн, а личное состояние Илона Маска — в $600 млрд. До сих пор самым богатым человеком в истории считался Джон Рокфеллер — из расчета доли его состояния в тогдашнем ВВП (1.54%), сейчас оно составило бы около $460 млрд. Теперь титул богатейшего человека в истории перешел к Илону Маску.