Спутники

Однажды утром

Ноутбук осветил угол небольшой комнаты слепящим белым светом, красным загорелась подсветка на мыши. На рабочем столе горели две большие цифры: 5:59. Что ж, как всегда. Открыв Хабр и ютуб, увидел новость о создании спутника маяк, полез читать и пропал.

Перечитав, наверное, половину постов про кубсаты я полез в гугл. И стал искать сайты не с информацией, а с возможностью купить детали для создания спутника (так было проще понять, стоит ли оно того). К примеру, isispace.nl или sputnix.ru Немало "удивившись" ценам на рынке, решил попробовать спроектировать и изготовить спутник сам.

План

1. Найти техническую документацию про спутник (спецификацию на корпус, даташит на борткомпьютер и т.п.)

2. Разработать БК в нескольких вариантах.

3. Спроектировать систему коммуникации (UHF диапазон, если будет возможность - UHF+S диапазоны)

4. Сделать плату полезной нагрузки с датчиками (два счетчика Гейгера-Мюллера, два или четыре термодатчика (внутренние и наружные), акселерометр, магнитометр, гироскоп)

5. Рассчитать потребление всех компонентов и спроектировать систему питания, рассчитанную ка минимум на пролет по ночной стороне.

Техническая документация (корпус)

Спецификацию кубсата брал на сайте cubesat.org (.pdf файл спецификации 13 ревизии)

После прочтения появились следующие условия:

1. Размеры спутника 100х100х113,5 мм

2. Ширина направляющих должна быть не менее 8.5 мм

3. Края направляющих должны быть скруглены радиусом не менее 1 мм

4. Масса кубсата не более 1.33 кг

5. Центр масс должен располагаться в пределах 2 см от его геометрического центра.

6. Разделительные пружины должны располагаться в центре 1 и 4 или 2 и 3 направляющей
   (при счете 1 2 )
   3 4

7. Длина толкателей за пределами кубсата в разжатом состоянии - не более 5 мм

8. Резьба: 4.166 мм наружный диаметр, 3.5 мм диаметр сверления, 0.705 мм шаг резьбы

Материалы смотрел на сайте НАСА (outgassing.nasa.gov)

1. Алюминий 7075, 6061, 5005, 5052

2. Алюминий должен быть анодирован

3. Материал пружин - нержавеющая сталь с усилием 63-408 г

Поиски компонентов

Для начала нашел 3D модель аппарата (STEP файл)

Затем начал искать алюминий и пружины. Алюминий нашел на нескольких сайтах, но нужной толщины (10мм) ни у кого не было. Пружины буду заказывать на сайте ООО "АВиК" (не знаю, может и не будут они маленькие партии делать (а мне нужно 8-20шт), так что после их ответа обновлю статью)

UPD: ООО"АВиК" согласилось сделать партию пружин, в течение пары дней скину им чертеж и буду ждать результатов.

Итог

В заключение хочется сказать, что хоть деталей нужного размера я пока не нашел, но думаю, что скоро найду, надо только увеличить масштаб поисков (алюминий я искал только в своем регионе).
Всем спасибо за прочтение и хорошего дня.

UPD: расширив поиски до ЮФО и МО, также ничего не нашел. Да, есть листы до 3 мм, а мне 15мм толщина нужна.

Одна из неотменимых романтических целейкосмонавтики поиск внеземной жизни. Человечество становится все прагматичнее, ресурсы и труд инженеров все дороже, а ошибки все болезненнее (хотя и реже) но мечта найти внеземную жизнь остается вечно свежей, гуманистической и ефремовской. Найти бы хотя бы бактерий.

Сегодня я хотел вновь затронуть эту тему, так как при переходе такой мечты в практическую плоскость возникает ответ на первый вопрос: где мы будем искать внеземную жизнь? Пока он кажется довольно очевидным: там, где нежарко, и где есть жидкая вода.

Действительно, мы активно ищем и находим воду на Марсе и на Луне, но нельзя сказать, что климат там тепличный. Марсианские озера, скорее всего, являются реликтом древней гидросферы, а вода на Луне может быть интересна скорее специалистам отечественной гелиодобывающей промышленности, чем экзобиологам.

Но в Солнечной Системе есть места, где воды действительно очень много. Речь о больших спутниках Юпитера и Сатурна. В свите Юпитера это: Европа, Ганимед и Каллисто, а у Сатурна наиболее интересен ледяной спутник Энцелад. Не так давно на Хабре появлялись свежие материалы о физико-химических (или даже можно сказать экологических) условиях на Энцеладе. Поэтому полагаю, что и безотносительно потенциальной обитаемости больших спутников у планет-гигантов стоит поговорить о том, откуда на них вода, почему там настолько тепло, и какова может быть роль больших спутников в будущих беспилотных и, возможно, пилотируемых исследованиях Солнечной системы.

Итак, сформулируем, что нам известно о воде в Солнечной системе.

В жидком виде вода в большом количестве присутствует на Земле, которая находится в зоне обитаемости. В остальных частях Солнечной системы вода присутствует в основном в виде льда, и водяной лед там смешан с другими простыми соединениями, находящимися в твердом состоянии из-за низких температур. В частности, это сухой лед на Марсе, метановый снег на Плутоне, аммиачный лед на Церере. Достаточно парадоксально, что в 2012 году существование водяного льда подтверждено на Меркурии он находится в глубоких кратерах, куда практически не попадает солнечных лучей. Вот как выглядит северная полярная область Меркурия желтым отмечены залежи льда:

Кстати, на эту тему подробно высказывался уважаемый Зеленый Кот именно тогда заскочил на его лекцию про новейшие открытия в планетологии, которая состоялась в Минске в каком-то лофтике в районе Института Культуры. Помню, мероприятие было как глоток воздуха или демо Гикпикника; впрочем, от Хабра я был еще очень далек и читал репортажи Кота преимущественно в ЖЖ.

На Марсе углекислотный (сухой) лед встречается в сочетании с водяным, а вот на Земле найден метановый лед он вполне бойко откладывается и образует залежи на морском дне и в вечной мерзлоте.

Кроме того, из различных форм льда, в том числе, водяного, состоят кометы, а также бесчисленные тела из пояса Койпера.

Таким образом, лед, и водяной лед в том числе штука в ближнем космосе тривиальная и обыденная. А жидкая вода нет, она является ценным ресурсом, так как остается жидкой в пределах очень узкой зоны обитаемости и на крупных спутниках.

Вода на спутниках

Самые крупные спутники Юпитера, открытые еще Галилеем это Ганимед, Европа, Каллисто и Ио. Самые крупные спутники Сатурна это Титан и Энцелад. При этом Титан является вторым по размеру спутником в Солнечной системе (после Ганимеда) и обладает мощной атмосферой, а Энцелад наиболее интересен в контексте этой статьи. Также отметим Тритон, самый крупный спутник Нептуна.

Изображение взято отсюда. По горизонтали указано расстояние спутника от планеты (в миллионах километров).

У всех газовых гигантов в Солнечной системе есть большое количество крупных спутников, и большинство из них богато простыми соединениями водорода, в частности, метаном и водой. Вот как соотносятся размеры некоторых из этих спутников с размерами Земли:

Почему так тепло?

Юпитер и остальные планеты-гиганты находятся далеко за пределами зоны обитаемости, а их спутники почти не получают солнечного тепла. Тем не менее, на этих спутниках, в особенности на Европе и на Энцеладе, покрытых ледяной коркой, по-видимому, есть целые океаны соленой воды. Недра этих спутников разогреваются за счет действия приливных сил. Двигаясь по орбите, спутник пытается оторваться от своей планеты, но планета удерживает его. За счет огромной разницы в весовой категории спутник на каждом витке при этом немного сминается и из-за этого разогревается. Наиболее интересным следствием таких приливных воздействий является даже не наличие воды на вышеупомянутых телах, а уникальный вулканизм, зафиксированный на Ио. Давайте сначала поговорим именно об этом спутнике.

Ио является одной из ближних лун Юпитера, ее поперечник порядка 3660 километров. Была открыта еще Галилеем в числе первых четырех спутников Юпитера, наряду с Европой, Каллисто и Ганимедом. Ио отличается самым бурным вулканизмом в Солнечной системе. На ней порядка 400 действующих вулканов и примерно 10 областей с активным вулканизмом. В отличие от Луны и Марса, Ио практически не имеет ударных кратеров, поскольку ее поверхность очень молода, и любые возникающие кратеры заливают потоки серы. Температура поверхности Ио в некоторых районах достигает 320 градусов Цельсия, а вулкан Амирани является самым активным в Солнечной системе. Ио обладает тонкой атмосферой, состоящей из сернистых газов, а также, по-видимому, обладает собственным магнитным полем и глубокими слоями магмы, температура которых может достигать до 650 градусов Цельсия.

Вся эта бурная вулканическая и магнитная активность обусловлена не распадом радиоактивных изотопов в литосфере, как на Земле, а прежде всего воздействием приливных сил. Кроме вышеупомянутого воздействия Юпитера, Ио попадает в зону приливного воздействия Европы и Ганимеда в результате так называемого орбитального резонанса. Итак, вот что происходит со спутником, когда он перегрет приливными силами. Но в случае большей удаленности от материнской планеты, более слабого и при этом более ровного приливного воздействия ситуация меняется. Спутник, сохраняя скальную основу, всего лишь немного подтаивает. Прежде, чем перейти к самому интересному и объяснить, что изображено на КДПВ вкратце очертим, откуда на таких небесных телах в больших количествах берется вода. Очевидно, что нанести ее туда кометами не могло; на Марсе, где лед имеет преимущественно кометное происхождение, очень сухо, а в данном случае речь идет об океане глубиной потенциально в десятки километров на сравнительно маленькой луне.

Откуда вода?

Каким же образом на больших спутниках планет-гигантов могла в таком количестве скопиться вода? Оказывается, здесь в дело вступает сложная динамика и термодинамика, разворачивавшаяся на этапе формирования газовых гигантов из протопланетного диска. Фактически, газовые гиганты собирали вокруг себя миниатюрные солнечные системы. Сама планета-гигант состоит преимущественно из водорода, которого, однако, слишком мало для запуска термоядерного синтеза и превращения такой планеты в звезду. Но вокруг планеты-гиганта происходила бурная аккреция: гигант оказывался окружен целым роем мелких и мельчайших частиц. Пыль быстро смешивалась с водородными облаками планеты, а более крупные твердые тела (в статье, ссылка на которую поставлена в начале этого раздела, они называются pebble, галька) становились не только точками притяжения сравнительно тяжелых минералов из протопланетного диска (силикатов), но и телами, на которых конденсировались водородсодержащие соединения (вода, аммиак, метан), более тяжелые, чем сам водород. Скорее всего, планеты-гиганты успели подхватить в свою свиту и полноценные планетезимали, давшие начало крупнейшим из спутников.

При этом совсем недалеко от Юпитера, на расстоянии около 2,7 астрономических единиц от Солнца, пролегает так называемая линия замерзания или снеговая линия. Дальше этой линии водородсодержащие соединения остаются в стабильно твердом или жидком виде, но не улетучиваются. Именно поэтому за снеговой линией имелось такое множество планетезималей, и у планет-гигантов сформировались огромные системы спутников, а у Сатурна и Урана сформировались кольца. Все эти объекты, считая темную сторону Ио, постоянно или эпизодически покрыты снегом так, в 2018 году при помощи телескопа ALMA удалось определить, что на теневой стороне Ио температура может опускаться до -168 градусов Цельсия, а в среднем составляет около -150 градусов.

Тем не менее, если абстрагироваться от столь экстремального примера, как с Ио, становится понятно: при наличии каменного (силикатного) ядра и в условиях постоянного воздействия приливных сил крупный спутник может покрыться толстой ледяной коркой, под которой будет целый океан жидкой соленой воды, либо массив аморфного льда. Впрочем, давайте поговорим об этом по порядку.

Гейзеры и плюмы

Все началось в 2004 году, когда в район Сатурна прибыла миссия Кассини-Гюйгенс. Зонд Кассини должен был работать на орбите Сатурна, изучая его кольца и спутники, а Гюйгенс - приземлиться на Титан, крупнейший спутник Сатурна, кстати, обладающий собственной атмосферой. Основной интерес специалистов, обрабатывавших данные Кассини, был связан с изучением колец Сатурна, магнитного поля планеты и (при помощи Гюйгенса) изучением Титана. Но в июле 2005 года и ноябре 2006 года Кассини, пролетая мимо южного полюса Энцелада, получил вот такие тепловые карты:

Оказалось, что из трещин во льду вырываются настоящие гейзеры, струи кристаллического льда, и эти струи гораздо теплее окружающей поверхности, их температура достигает -93 градусов Цельсия. Именно поэтому возникла гипотеза, что под ледяной коркой Энцелада может быть жидкая вода. В 2009 году на сайте Общества Макса Планка даже была выложена красочная статья об исследовании гейзеров Энцелада. Раздел о составе и физико-химических свойствах этих фонтанов очень хорош, и я приведу его здесь целиком. Авторы статьи предполагают, что на южном полюсе Энцелада расположено глубокое соленое озеро, и именно его заметил Кассини.

Исследователи гадают, продолжается ли до сих пор такая конвекция, и достаточно ли одного лишь приливного разогрева, чтобы объяснить подледные течения. В любом случае, как показывают наблюдения, в глубине спутника достаточно тепло, чтобы вода в озере не замерзала и подпитывала активность гейзеров. Новейшие измерения, выполненные аппаратом CDA (анализатор космической пыли, в составе миссии Кассини-Гюйгенс) свидетельствуют, что на Энцеладе действительно должно быть подледное озеро. Много лет назад планетологи уже предполагали, что, если бы под ледяной коркой Энцелада действительно существовал резервуар воды, достигающий теплого ядра спутника, то из слагающих ядро минералов должны были бы извлекаться хлорид натрия и другие соли. Натрий уже обнаружен масс-спектрометром CDA. Франк Постберг из Института ядерной физики им. Макса Планка проанализировал данные по 1000 частиц, собранных из кольца E (второе с краю кольцо Сатурна). Все эти частицы имеют диаметр от 1 до 1/10 микрометра, примерно, как в сигаретном дыму. Все они состоят в основном из водяного льда, - отмечает Постберг, - но около 6% частиц имеют иной состав; они содержат до 6% солей, в основном, хлорида натрия. Хлорид натрия, он же поваренная соль, также растворен в высокой концентрации в океанах Земли. Спектральный анализ также показывает наличие карбоната кальция, бикарбоната кальция и незначительные концентрации солей калия. Ученый-планетолог из Гейдельберга, ранее изучавший физику и химию, предполагает, что эти соединения берутся из соленого озера, поскольку вода может поднимать соль вверх, только будучи в жидком состоянии. Вырываясь над ледяной коркой в виде аэрозоля, капли воды замерзают и выбрасываются еще выше потоками пара. Большинство из них после извержения, вероятно, вновь выпадают на поверхность, но некоторые достигают орбиты и подмешиваются в кольца Сатурна. Химические условия, сложившиеся в озере, скрытом под ледяным покровом Энцелада, сохраняются и в капельках. В абсолютном большинстве исследованных частиц из кольца E (около 90%) соли очень мало, примерно, как в дистиллированной воде. Постберг считает, что эти капли берутся из облака водяного пара над озером. Они возникают, когда выносящий их поток конденсируется в частицы чистого водяного льда.

Вопрос о том, существует ли на Энцеладе лишь южное полярное озеро, либо целый океан, до сих пор окончательно не решен, но измерения либрации (качания) этого спутника, выполненные в 2018 году, скорее свидетельствуют в пользу океана. В настоящее время предполагается, что структура Энцелада выглядит вот так:

В данном случае важно, что обнаружение гейзеров и плюмов на Энцеладе подстегнуло исследование Европы, которая в определенном отношении сочетает черты Энцелада и Ио, но значительно интереснее Энцелада с научной точки зрения, так как 1) сам этот спутник значительно ближе от Земли 2) Европа значительно превышает Энцелад по объему. Как и на Ио, на Европе практически отсутствуют ударные кратеры, что свидетельствует о молодости ее рельефа. Но, если на Ио наблюдается знакомый нам магматический вулканизм, то на Европе фиксируется криовулканизм, а также плюмы, как на Энцеладе; они значительно слабее и были обнаружены только в 2012 году космическим телескопом Хаббл. В новейших исследованиях предполагается, что слабая выраженность этих плюмов может свидетельствовать, что на Европе нет цельного подледного океана, а есть только резервуары соленой воды, расположенные сравнительно неглубоко под ледяной поверхностью. В настоящее время NASA готовит миссию Europa Clipper, зонд, который должен отправиться к Европе до конца 2022 года. Его основной задачи будет исследование воды на этом спутнике и поиски признаков жизни.

Ревнивая Юнона

В римской мифологии Юнона была супругой Юпитера и стойко сносила его многочисленные измены, оставаясь при этом мстительной и жестокой к тем соперницам, в честь которых сейчас названы многочисленные спутники Юпитера. Именно в честь Юноны был назван аппарат NASA, запущенный в августе 2011 года для изучения Юпитера. В первую очередь Юнона должна была собрать данные о магнитном поле Юпитера, содержании воды и аммиака в его атмосфере, а также сфотографировать полярные области. В целом эти работы были завершены к 2016 году, и Юнона превратилась в искусственный спутник Юпитера, но в 2021 запланирована новая серия исследований с ее помощью еще 42 облета планеты, в ходе которых аппарат должен исследовать все крупные (Галилеевы) спутники, а также кольца Юпитера. Важнейший аспект новой программы связан с изучением запасов воды на этих спутниках. Так, в 2015 году была высказана гипотеза о существовании подземного океана на Ганимеде; именно тогда в атмосфере этого крупнейшего спутника наблюдались полярные сияния, рисунок которых позволил предположить, что на них воздействует сильный источник подземного магнетизма, и этот магнетизм вполне может провоцироваться соленым раствором.

В сентябре 2022 года Юнона пролетит мимо Европы. В этот период NASA попытается заснять плюмы Европы с близкого расстояния, просканировать ледяную корку, чтобы найти в ней наиболее тонкие места, а также поискать признаки жизни. Кроме того, накапливаются данные о своеобразной тектонике плит - ледяных участков на поверхности Европы. Также не исключено, что Юноне удастся наблюдать европатрясения.

Заключение

Приведенный выше обзор новейших и планируемых миссий, посвященных изучению спутников у планет-гигантов, конечно, не является исчерпывающим. Я полагаю, что отдельной публикации заслуживает рассказ о Титане, и планирую рано или поздно ее подготовить. В заключение этой статьи я хочу отметить, что поиск воды и жизни на спутниках планет-гигантов является ярким примером серендипности: до сих пор не найдя на больших спутниках и следа жизни, мы выяснили совершенно неожиданные детали об этих спутниках: начиная от исследования аморфной формы льда, формирующегося на таких телах, продолжая изучением криовулканов кстати, объект, очень похожий на криовулкан, был недавно найден в России а также зафиксировав и попытавшись объяснить экзотические полярные сияния на Ганимеде. В любом случае, запасы чистой воды и настоящего водяного льда очень пригодятся нам в будущем при изучении Солнечной системы, независимо от того, найдется ли там жизнь. В духе времени исследовательница Джули Рэзбан (Dr. Julie Rathbun) из университета Итаки, штат Нью-Йорк, запустила хэштег #PlanetsAreOverrated (Планеты переоценены), считая, что спутники гораздо интереснее. Не могу с ней не согласиться.

12 марта 2021 г. в 01:51:28 по пекинскому времени (11 марта в 17:51:28 UTC) состоялся успешный пуск китайского ракета-носителя Чанчжэн-7А(CZ-7A) с экспериментальным спутником Шиянь 9 на борту. Старт состоялся на космодроме Вэньчан.

Создание Чанчжэн-7 и развитие в Чанчжэн-7А

Проект по созданию семерки анонсировали еще в 2001 году, но плотные работы по разработке начались только в 2007. Изначально планировали создать семейство модульных ракет по названием Чанчжэн-5, которые могли бы выводить на НОО грузы от 1,5 до 25 т. Чуть позже каждая серия РН получила свое название: Чанчжэн-5 - тяжелый класс, Чанчжэн-7 - средний класс и Чанчжэн-6 - легкий.

Помимо взятого курса на создание экономически выгодных и безопасных ракет, в Китайской аэрокосмической научно-технической корпорации (CAST) решили перейти на экологически чистые виды топлива - керосин и жидкие водород и кислород. Они стали альтернативой дорогим и токсичным гидразину и тетраоксиду диазота.

Оригинал CZ-7 - это двухступенчатая ракета, длиной 53,1м и шириной 3,35 м. При стартовой массе 595 т, РН может вывести на низкую опорную орбиту до 13,5 т, на солнечно-синхронную до 5,5 т. В качестве горючего и окислителя выступают керосин и жидкий кислород соответственно.

Первый пуск Чанчжэн-7 состоялся 25 июня 2016, второй в 2017 году 20 апреля. В первый раз запустили копию возвращаемого модуля, которая успешно совершила посадку после 13 витков вокруг Земли. В 2017 полезным грузом стал беспилотный корабль серии Тяньчжоу. 22 апреля он состыковался с Тяньгун-2 - вторым по счету китайским посещаемым пилотируемым аппаратом.

Модификация CZ-7A отличается от оригинала укороченной второй ступенью и добавлением поверх неё третьей, кислородно-водородной, которая унаследована от РН Чанчжэн-3В. При длине 60,13 м и стартовой массе 573 т, новая ракета позволяет выводить на геопереходную орбиту до 7 т полезного груза.

Запуски и спутники

Гибрид РН CZ-7 и третьей ступени от CZ-3В не должен был вызвать проблем. Все-таки первую уже опробовали два раза, а вторую эксплуатировали с 1996 года, причем из более чем 50 пусков лишь один закончился полным провалом, он же и был первым.

Но первый старт модифицированной Чанчжэн-7А 16 марта 2020 закончился неудачей. Сразу после пуска никаких официальных комментариев от китайских властей не поступило. Позже в некоторых источниках появилась информация, что причиной провала стал производственный брак, вследствие чего один из двигателей выключился. Ракета стала быстро уходить с траектории и в итоге взорвалась.

На борту первой модернизированной семерки находился спутник XJY-6, о котором было представлено немного информации. Его официальная миссия - проверка новых технологий и мониторинг космической среды.

После выяснения причины провала первой миссии CZ-7A, в CAST принимают решение о создании еще одной такой ракеты. К 30 декабря 2020 РН уже был готов, пуск запланирован на 12 марта 2021 года. Новый Великий поход предназначался для вывода на орбиту экспериментального спутника Шиянь-9, который по официальным данным также будет использоваться в основном для испытания на орбите новых технологий и мониторинга космической среды.

В CAST сообщали, что Шиянь-9 изготовлен за рекордные 8 месяцев - это срок от создания проекта до отправки на космодром. Учитывая, что в качестве РН при его запуске будет использоваться CZ-7A, высказывалось предположение, что эта миссия должна закрыть прошлый провал, а новый спутник ничто иное, как XJY-6 2.

Ко всему прочему, некоторые источники высказывали предположение, что спутник XJY-6 - это телескоп, оснащенный оптическими полимерными мембранами, которые могут прийти на смену классическим линзам. Схожий проект разрабатывается в Американском Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США в рамках программы MOIRE. С помощью такой технологии можно значительно уменьшить вес выводимых на орбиту телескопов. Проект имеет как научно-гражданский, так и большой военный потенциал.

Но гипотеза о спутнике XJY-62 с оптическими мембранами, который на орбиту вывел РН Чанчжэн-7А, пока остается только гипотезой.

В любом случае, успешный пуск CZ-7A состоялся. В ближайшем будущем этому РН отводится одна из ключевых ролей в обслуживании Китайской модульной космической станции, которая станет третьей по счету пилотируемой орбитальной станцией после Мира и МКС. Великий поход Китая продолжается.

Аэрокосмическая компания из Аризоны планирует производить достаточно ракет для запуска 100 миссий в год.

Представляем вашему вниманию перевод статьи Нила Пателя, которая вышла в MIT Technology Review 26 мая 2021 года. В центре внимания космическая аризонская мечта. Бывший соратник Илона Маска предлагает пересмотреть существующие экономические модели запусков и обещает новый виток конкуренции на орбите.

Джим Кантрелл называет себя интеллектуальным отцом бизнеса малых запусков. С ним трудно не согласиться. Когда Илон Маск основал SpaceX в 2002 году, Кантрелл стал первым вице-президентом компании по развитию бизнеса. Его опыт имел решающее значение при разработке Falcon 1, первой ракеты SpaceX.

Позднее Кантрелл основал компанию Strategic Space Development (известную как StratSpace), которая занималась миссией NASA OSIRIS-REx к астероиду Бенну и демонстрацией технологии солнечного паруса в космосе для американского Планетарного общества. Он был соучредителем и техническим директором Moon Express. Эта компания собирается в один прекрасный день добывать ресурсы на Луне.

Кантрелл хорошо разбирается в опасностях отрасли, где неудачи бывают буквально взрывными. Moon Express вышла в финал Lunar X Prize, конкурса Google на посадку марсохода на Луну. Позднее конкурс отменили, а компания все еще не успела полететь в космос, не говоря уже о Луне.

Ракета скоро отправляется, осталось три места

Сейчас внимание Кантрелла сосредоточено на Phantom Space. За последние годы произошел взрыв популярности малых и сравнительно дешевых конструкций спутников. Множество новых пусковых стартапов стремятся воспользоваться преимуществами ситуации и строить ракеты, способные удовлетворить растущий спрос на запуск новой полезной нагрузки на орбиту. Phantom Space один из этих стартапов. Как это обычно бывает с Кантреллом, компания пытается добиться успеха, гребя против течения.

Одна из самых горячих тенденций в ракетостроении массовые совместные запуски. Клиенты покупают свободные места для своих космических аппаратов на ракетах среднего или большого размера с заданной датой вылета. Как правило, для заказчиков так дешевле доставлять грузы в космос, чем заказывать одиночный запуск. Запуск в космос 200-килограммовой нагрузки по райдшеринговой программе SpaceX обходится в 1 миллион долларов (всего ракета Falcon 9 может вывести 22 800 кг на низкую околоземную орбиту). 21 января компания осуществила особую миссию по совместному запуску и вывела на орбиту рекордные 143 спутника. В июне SpaceX выполняет аналогичный пуск. Космическая компания Rocket Lab долгое время сопротивлялась идее создания более крупных ракет, а в марте совершила неожиданный разворот и представила ракету Neutron, предназначенную для выполнения совместных запусков и конкуренции с Falcon 9.

Но райдшеринг Phantom не прельщает. Компания собирается занять свое место в космосе за счет массового производства небольших ракет, чтобы совершать сотни запусков в год. Мы хотим быть Генри Фордом в космосе, говорит Кантрелл. И придерживаемся противоположного взгляда на то, как будем развиваться. Подобно тому, как Генри Форд не заново изобретал машину, а способ ее создания, Phantom стремится переделывать не ракеты, а только их производство.

Каким образом? Когда SpaceX начала работать, цепочки поставок для аэрокосмических компаний, производящих орбитальные запуски, были вплетены в финансовую систему Министерства обороны США. Чтобы оставаться независимой, SpaceX решила производить все сама, полагаясь на состояние Маска и тонну инвестиций. Компания удерживалась на плаву, долгие годы работая в убыток. В результате долгосрочная игра окупилась.

Экономный подход к ракетостроению

Основатели Phantom решили, что им не нужно следовать примеру Маска. За последние пять лет цепочки поставок в аэрокосмической отрасли стали более гибкими и конкурентоспособными. Это значит, что Phantom может просто закупать нужные детали, а не строить все с нуля. Стартап покупает двигатели, напечатанные на 3D-принтере, у компании Ursa Major из Колорадо. Конструкция бортового компьютера лицензирована у НАСА, и в нем стоит плата BeagleBone Black. Некоторые дистрибьюторы продают ее за 50 долларов. Другие компоненты, такие как батареи и телеметрические системы, находятся через цепочку поставок противоракетной обороны.

Аналогия с Генри Фордом не ради красного словца, а модель для подражания. Соучредитель стартапа Майкл ДАнджело говорит, что автомобильный и ракетный бизнес следуют схожей кривой роста: удвоение производства приводит к экономии за счет масштаба, а также к большей эффективности и меньшему количеству производственных ошибок. Более того, компьютеры и мобильные устройства пошли по тому же пути. И он утверждает, что в настоящее время цепочки аэрокосмических поставок достаточно зрелы, чтобы обеспечить быстрое производство, которое хочет запустить Phantom.

Сейчас компания разрабатывает два типа ракет. Есть 18,7-метровая Daytona, которая должна выводить в космос около 450 килограммов аппаратуры. Ее можно считать крупной ракетой малого класса. По словам Кантрелла, анализ компании счел этот размер оптимальным для прибыльной деятельности. Затем идет 20,5-метровая Laguna, способная запускать полезную нагрузку до 1200 кг. Phantom разрабатывает версию Laguna с многоразовым ускорителем первой ступени, как у SpaceX Falcon 9. Процесс вертикальной посадки будет аналогичным.

Phantom Space надеется заполнить пустующую нишу на рынке. Хотя массовые совместные запуски относительно дешевы, но клиенты в меньшей степени контролируют ход миссии. Такая миссия, словно поезд, идет по фиксированному маршруту. Если вы хотите, чтобы ваш спутник двигался по другой орбите или по другой траектории, придется установить дорогостоящие маневровые двигатели, которые направят его туда. В противном случае вам придется изменить функцию аппарата и смириться с менее благоприятной орбитой, либо просто купить билет на другую миссию. И остается надеяться, что ваш спутник будет точно прилегать ко всем остальным грузам, с которыми его запускают эти рейсы всегда полностью забронированы.

Запуск небольшой ракеты может обойтись дороже, но возвращает контроль клиенту. Когда у вашей миссии конкретные требования например, заменить определенный спутник в группировке, запустить чувствительное оборудование или дорогостоящую техническую демонстрацию вам, вероятно, понадобится отдельный полет, а не совместный. Определенно есть интерес и спрос на эти запуски малых ракет, говорит Райан Мартино, инженер космических систем из Лаборатории космической динамики в Юте.

Кантрелл считает, что его стартап удовлетворит спрос без ущерба для бюджета. По его оценкам, со своим особым подходом компания может фактически предлагать запуск за треть цены модели массовых запусков.

Ближайшие планы Phantom Space: сосуществование со SpaceX

Но сначала компания должна, собственно, выйти в космос. Планируется, что Daytona совершит свой первый космический полет в 2023 году. По словам Кантрелла, обычно надежность первых четырех запусков новой ракеты составляет 50%. То есть в Phantom предполагают, что по крайней мере одна из его первых четырех миссий выйдет на орбиту. Недавно стартап арендовал у ВВС США стартовую площадку на базе Ванденберг в Калифорнии, а теперь ищет разрешение на запуск с мыса Канаверал во Флориде. Это важные шаги, Phantom действительно собирается совершать 100 запусков в год.

Phantom также хочет создавать спутники и стать универсальным центром обслуживания клиентов. Ключевой стороной бизнеса станет компания Кантрелла StratSpace, которую стартап приобрел на этой неделе. Компания работает над прототипами спутниковых группировок для клиентов и участвует в коммерчески финансируемой научной миссией стоимостью составляет 1,2 миллиарда долларов. Конкретные детали не будут разглашать нескольких месяцев. Вдобавок команда разрабатывает коммуникационную систему, которую называет Phantom Cloud. По сути, это ячеистая сеть, которую другие спутники могут использовать для связи друг с другом или с аппаратурой на поверхности планеты. Кантрелл называет это спутниковым интернетом в космосе.

На самом деле, Phantom совсем не обязательно побеждать SpaceX и крупных производителей ракет достаточно выстоять. По мере развития рынка малых пусков, я думаю, больше клиентов воспользуется этой возможностью, говорит Мартино. Маловероятно, что один метод станет доминирующим и вытеснит другой.

Сосуществование нормально, говорит Кантрелл: Мы признаем, что SpaceX великолепно разработала большую многоразовую космическую транспортную систему. Мы считаем, что это всего лишь одна из двух, или множества, фундаментально разных экономических систем в экосистеме космических перевозок. Он надеется, что Phantom станет первопроходцем в свой области.

Перевод: Александра Галяутдинова

Как вы считаете, ракета Phantom Space взлетит? Мы в Madrobots придерживаемся мнения, что еще один игрок на орбите это всегда плюс для развития аэрокосмической отрасли.

***

Для читателей Хабра в магазине гаджетов Madrobots действует скидка 5% на все продукты. И не надо ждать до 2023 года. Просто введите промокод: HABR