NASA выталкивает космический рынок на уровень орбитальных станций

По новостным лентам космических изданий прокатилась волна сообщений о создании целого букета разнообразных частных космических станций, которые придут на смену клонящейся к своему закату Международной космической станции. Выдающиеся компании частного сектора американской космической отрасли заявили о своей готовности спасти научные программы и репутацию США, которые зависли над пропастью, известной как space station gap.

Отметим, что опубликованный 1 декабря доклад генерального инспектора NASA внес окончательную ясность в вопрос — чем грозит потеря орбитальной станции Соединенным Штатам? Если говорить коротко, то утрата американского присутствия на орбите грозит тяжелыми экономическими последствиями для частного сектора космической отрасли, а также ставит под вопрос возможность осуществления планов по освоению Луны и полетов на Марс.

Чтобы этого избежать, NASA объявило о программе коммерческого развития низкой околоземной орбиты (CLD) на отраслевом брифинге 23 марта 2021 года. По этой программе будет осуществляться финансовая поддержка частных компаний, которые разрабатывают космические станции. NASA взяло на себя обязательство заключить от двух до четырех подобных соглашений. Общая сумма премий, которые будут выданы по этим соглашениям, составляет $400 миллионов. Работа над концепциями станций будет идти до 2025 года. После чего начнется второй этап программы, в котором предполагается создание самих станций и размещение услуг по использованию этих станции на коммерческой основе.

NASA получило более десяти концепций на конкурс от различных компаний, из которых были выбраны три победителя первого этапа программы. 2 декабря NASA объявило об окончании первого этапа программы CLD и опубликовало список победителей. Самая крупная премия в размере $160 миллионов досталась команде, возглавляемой Nanoracks, в которую входят Voyager Space и Lockheed Martin. Эти компании продемонстрировали концепцию космической станции под названием Starlab 21 октября. Как утверждает разработчик, эту станцию можно будет собрать на орбите уже в 2027 году.

Второе по размеру финансовой поддержки соглашение на $130 миллионов было подписано с группой компаний, возглавляемой Blue Origin, на разработку концепции орбитальной космической станции Orbital Reef, которая была опубликована 25 октября. Над этим проектом также работают компании Boeing, Redwire Space и Sierra Space с целью подготовить станцию к эксплуатации во второй половине 2020-х годов.

Третья премия в размере $125,6 миллиона досталась ранее необъявленной концепции от компании Northrop Grumman. В разработке этой станции будут использоваться наработки компании по проекту грузового космического корабля Cygnus, программы обслуживания космических аппаратов на орбите (MRV), программы модулей для продления работы старых спутников (MEV), а также разработки по программе жилого модуля и логистического модуля окололунной станции.

Кроме этого существует проект создания орбитальной станции от компании Axiom Space, который не вошел программу CLD, но уже длительное время успешно развивается. Его отличительной особенностью является то, что новую станцию предлагается создать на месте МКС, используя возможности МКС до тех пор, пока длится ее эксплуатация.

Отметим, что все представленные концепции в рамках программы CLD не являются проработанными проектами, и поэтому не имеют четких технических или экономических показателей. То, что представили компании, скорее показывает образ будущей частной орбитальной станции, вписанной в экономическую среду на низкой околоземной орбите, такой как ее представляют американские космические компании. Рассмотрим концепции, победившие в конкурсе проектов CLD.

Starlab

Над концепцией орбитальной станции Starlab работают компании Voyager Space и Nanoracks, а также в проекте участвует оборонный подрядчик Пентагона, компания Lockheed Martin. Внутренний объем предполагаемой станции составляет 340 кубических метров, что чуть больше трети объема МКС. Солнечные батареи станции будут вырабатывать 60 киловатт электроэнергии. На корпусе станции будет размещен роботизированный манипулятор.

Конструкция станции будет состоять из стыковочного узла с надувным модулем, прикрепленного с одной стороны, и инженерного модуля с жестким каркасом, прикрепленного с другой стороны, который обеспечит питание и движение станции. Внутри станции будут созданы условия для работы четырех человек в современной лаборатории.

Отметим, 23 декабря 2020 года Voyager Space приобрела контрольный пакет акций компании Nanoracks. Кроме этого в августе компания Nanoracks наняла бывшего руководителя NASA с 35-летним стажем Маршалла Смита для руководства разработкой коммерческой космической станции.

Orbital Reef

Орбитальная станция Orbital Reef, разработку которой возглавляет компания Blue Origin, задумана с гораздо большим размахом, чем Starlab. Герметичный объем Orbital Reef должен составить 830 кубических метров, что лишь немногим меньше внутреннего объема МКС. Использовать этот объем предполагается для коммерческой деятельности и в туристических целях, по задумке проектировщиков максимальный экипаж станции составит до десяти человек. Глава Blue Origin Джефф Безос назвал будущую станцию «бизнес-парком смешанного использования».

Основным партнером Blue Origin в разработке станции выступает компания Sierra Space, которая возьмет на себя разработку надувного модуля под названием LIFE и грузового космоплана Dream Chaser, а также пилотируемой версии космоплана, в то время как инженеры Blue Origin займутся основными модулями большого диаметра и инженерными системами станции. Модули станции будут запущены на орбиту с помощью разрабатываемой ракеты-носителя New Glenn.

Также в проекте примут участие и другие компании. Boeing предоставит научный модуль и свой пилотируемый корабль CST-100 Starliner, а также услуги по управлению, техническому обслуживанию и проектированию станции. Redwire Space будет отвечать за исследования и производство в условиях микрогравитации, а также за операции с полезной нагрузкой и развертыванием конструкции. Genesis Engineering Solutions предоставит космический корабль для одного человека, который в настоящий момент уже разрабатывается компанией, а университет штата Аризона возглавит университетский консорциум, проводящий исследования и информационно-пропагандистскую работу.

Компоновка станции предполагает неограниченное расширение, в рамках которого другие компании могут присоединяться к проекту, предоставив свои собственные модули для добавления на станцию при соблюдении установленных проектом стандартов.

«Архитектура станции разработана таким образом, чтобы она была бесконечно масштабируемой, объединяя дополнительные и основные модули с энергетическими мачтами, а также прикрепляя модули по бокам», — сказал старший вице-президент по программам продвинутого развития в Blue Origin Брент Шервуд.

Northrop Grumman

Космическая станция от компании Northrop Grumman, которая не стала публиковать разработанную концепцию, будет создаваться в сотрудничестве с компанией Dynetics. Общественности не было предоставлено никаких показателей или описаний будущей станции, за исключением одного изображения.

Как сообщает NASA, Northrop Grumman при разработке станции будет опираться на богатый опыт создания элементов для МКС, на опыт создания грузового корабля Cygnus, на технологии, опробованные при реализации проекта модулей продления работы спутников на орбите (MRV и MEV), а также на наработки по программе окололунной станции Lunar Gateway.

Судя по представленному изображению, станция Northrop Grumman единственная из предложенных не использует надувные модули, которые являются неопробованной новинкой в деле строительства орбитальных станций.

Директор по развитию бизнеса в области исследований человека в Northrop Grumman Рик Мастраккио заявил в разговоре с журналистами, что один запуск ракеты-носителя может вывести на орбиту объект, способный обслуживать четырех человек, с возможностью расширения. «Это обеспечивает низкий риск и быстрое развертывание», — сказал он. Станция, у которой, по его словам, пока нет названия, разрабатывается с помощью компании Dynetics, а другие участники проекта будут объявлены в ближайшем будущем.

Axiom Orbital Segment

Эта станция отличается от остальных тем, что точкой сборки для нее станет стыковочный порт на модуле Harmony американского сегмента МКС. Предполагается, что инженерные системы МКС будут поддерживать работу модулей станции Axiom Orbital Segment до тех пор, пока на орбиту не будет доставлен инженерный модуль будущей станции. Предполагается, что станция станет отдельным орбитальным аппаратом после того, как закончится срок эксплуатации МКС и старая станция будет сведена с орбиты. Таким образом, Axiom Orbital Segment унаследует наклонение орбиты от МКС.

Компания Axiom Space планирует начать запуски модулей для своей станции в 2024 году и в дальнейшем запускать по одному модулю каждый год, с тем, чтобы к 2027 году иметь самодостаточную станцию.

«В связи с активной разработкой аппаратного обеспечения в темпе, который должен соответствовать поставке на орбиту первого модуля станции Axiom в конце 2024 года, и сильной поддержкой уже имеющегося рынка, компания Axiom отказалась участвовать в программе CLD», — сказал представитель компании.

Компания Axiom Space планирует, что к 2027 году станция будет состоять из четырех модулей: узлового модуля, научно-производственного модуля, жилого модуля и модуля «с большими окнами». Первоначально предполагалось, что станция будет использоваться в туристических целях или для проведения исследований частными космонавтами на коммерческой основе. Однако необходимость поддерживать исследовательские программы NASA может на продолжительное время оставить только научный компонент в работе станции.

На данный момент Axiom Orbital Segment представляет собой наиболее проработанную концепцию и, безусловно, главную надежду NASA на то, что США не останется без орбитальной станции после конца эксплуатации МКС.

В заключение отметим, что материальная поддержка NASA в создании частных космических станций не является решающей, поскольку для того, чтобы компаниям иметь хотя бы шанс успеть запустить станции в установленные сроки, необходимы большие инвестиции еще до утверждения концепций во втором этапе программы CLD. Эти инвестиции будут привлекаться компаниями в частном порядке и высока вероятность того, что все четыре станции рано или поздно будут развернуты на орбите. Несмотря на то, какая концепция победит во втором этапе программы.

Однако количество станций не меняет того факта, что их содержанием являются частные исследования, коммерческая деятельность и космический туризм. NASA, имея более крупные цели вроде освоения Луны или полета на Марс, собирается выступать в роли рядового заказчика среди частных компаний и, по всей видимости, не видит другого способа развития большой космонавтики.