Космическая индустрия: от частных космических полётов до колонизации Марса

Ещё вчера космос казался чем-то далёким и сложным (он таким и остаётся, но уже не так чтобы «ужас-ужас») — областью исключительно государственных программ и редких миссий. Однако времена меняются: частные компании уже вовсю запускают многоразовые ракеты, развёртывают спутниковые сети и всерьёз готовятся к освоению дальнего космоса.

Мы поразмыслили над тем, где сегодня проходит граница между амбициями и реальностью в освоении космоса.

Технологические прорывы

Когда-то космонавтика была исключительно государственной привилегией. США и СССР соревновались в освоении орбиты, а запуск спутника или пилотируемого корабля требовал многолетних исследований, гигантских бюджетов и политической воли. Сейчас частные компании стремительно выходят на космическую арену, предлагая новые подходы, ускоряя разработку технологий и снижая стоимость запусков. 

Конкуренция в космосе перестала быть исключительно межгосударственной — на сцену вышли коммерческие проекты, развивающиеся быстрее, гибче и технологичнее. Поворотным моментом стало использование многоразовых ракет.

Многоразовые ракеты

Первые концепции многоразовых ракет появились еще в 1952 году, когда Вернер фон Браун разработал проект Ferry Rocket ^[1]. Но технические и финансовые ограничения того времени не позволили реализовать эту грандиозную идею.

Space Shuttle Columbia (OV-102) ^[2] стал первым в истории многократно возвращавшимся на Землю космическим кораблём с самолётными характеристиками. Он дебютировал на миссии STS-1 ^[3] (12–14 апреля 1981 г.) и в последующие 22 года выполнил 28 полётов, проведя в космосе более 300 суток.

При этом формально он не был многоразовой ракетой ^[4]в классическом понимании. Для вывода на орбиту использовались два твердотопливных боковых ускорителя (SRB), которые после отделения приводнялись на парашютах, доставлялись на берег, восстанавливались и отправлялись на повторные старты. Внешний топливный бак при отделении сгорал в атмосфере и не возвращался на Землю.

Во время последней экспедиции STS-107 в 2003 году ^[5] челнок разрушился при входе в атмосферу, и все семь членов экипажа погибли. Эта трагедия стала началом конца эры «шаттлов»: после двухлетней паузы полёты возобновились, но окончательная остановка пришлась на миссию STS-135 Atlantis ^[6] в 2011 году, после чего программу официально закрыли.

В СССР в середине 1970-х годов в рамках программы «Энергия–Буран» создали многоразовый орбитальный челнок «Буран» ^[7]. Его проектировали как транспортный самолёт-орбитер, способный доставлять до 30 тонн полезной нагрузки в космос и возвращаться для повторного старта.

15 ноября 1988 года «Буран» на сверхтяжёлой ракете-носителе «Энергия» совершил два витка вокруг Земли и выполнил автоматическую посадку на Байконуре без экипажа на борту. Успешный запуск продемонстрировал возможности «Энергии» как платформы для вывода сверхтяжёлых грузов на орбиту.

Только в последние десятилетия технология многоразовых ракет стала реальностью благодаря достижениям SpaceX. Компания Илона Маска первой в мире успешно реализовала концепцию повторного применения первой ступени. Falcon 9 ^[8] и Falcon Heavy ^[9] сейчас демонстрируют высокую надёжность и экономическую эффективность.

SpaceX разработала сложные алгоритмы управления, которые позволяют первой ступени ракеты Falcon 9 точно приземляться после отделения. Они учитывают множество факторов, включая скорость ветра, плотность атмосферы и динамику полёта, минимизируя тем самым вероятность ошибки ^[10] при посадке.

Следующий возможный шаг — Starship ^[11], самая мощная ракета в истории, которая сможет перевозить до 150 тонн полезной нагрузки. Внешний вид системы чем-то напоминает фантастические иллюстрации 1960-х годов. Если проект будет успешным, он откроет новые возможности для освоения дальнего космоса, включая миссии на Марс.

Компания Rocket Lab сосредоточилась ^[12] на создании лёгких многоразовых ракет, таких как Electron, предназначенных для запуска малых спутников. В конструкции ракеты-носителя применены композитные материалы, что делает Electron более эффективной и доступной для коммерческих операторов. Ракета способна выводить полезную нагрузку до 300 кг на низкую околоземную орбиту — идеально для создания небольших спутниковых группировок и научных миссий.

Помимо США, многоразовые ракеты разрабатывают Россия, Китай, Европа, Индия, Южная Корея и Япония. Российские проекты «Корона» и «Амур-СПГ», китайская Hyperbola-2Y, европейские разработки под эгидой ESA, а также японские планы по созданию многоразовых систем показывают, что в ближайшие годы эта технология станет своеобразным стандартом.

По мере того как орбитальные миссии становятся всё более технически сложными, возрастает интерес ^[13] к цифровым инструментам, способным поддерживать автономную работу экипажа. Современным программам нужны решения, обеспечивающие устойчивость в условиях ограниченного доступа к ресурсам. В этом контексте интеграция искусственного интеллекта ^[14] выглядит логичным шагом. Осенью 2025 года на борту Международной космической станции планируется ^[15] развернуть нейросеть GigaChat от Сбера. Её задачей станет отслеживать ^[16] здоровье космонавтов в полете — анализировать медицинские данные, включая результаты УЗИ, непосредственно на орбите. Это поможет ускорить диагностику и сократить объём информации, передаваемой на Землю.

Спутниковые сети

Ещё одно важное направление — развитие спутниковых сетей, которые сейчас переживают революцию благодаря переходу от традиционных геостационарных платформ к динамичным группировкам из малых спутников. Геостационарные спутники, висящие на высоте около 36 000 км, долгое время были основой спутниковой связи. Однако относительно высокая задержка сигнала и ограниченная пропускная способность мешают решать многие современные задачи. А группировки малых спутников размещаются на низкой околоземной орбите (LEO) — от 500 до 1 200 км, — что значительно снижает задержку и увеличивает скорость передачи данных. Новые системы, такие как Starlink, OneWeb и Project Kuiper, позволяют создавать глобальные интернет-сети, обеспечивающие связь в самых глухих медвежьих углах, какие только можно придумать.

В сети Starlink, принадлежащей SpaceX, уже развёрнуты тысячи спутников ^[17], обеспечивая интернет-связь в десятках стран. Компания хочет создать сеть из десятков тысяч аппаратов, способных предоставлять устойчивый доступ к интернету в самых труднодоступных регионах.

Eutelsat OneWeb ^[18], несмотря на финансовые трудности в 2020 году, продолжает развёртывание своей спутниковой инфраструктуры, ориентированной на корпоративных клиентов и государственные структуры.

Project Kuiper от Amazon ^[19] пока находится в начале своего пути, но уже получил разрешение на запуск нескольких тысяч спутников, чтобы покрыть интернетом регионы с низким уровнем цифровизации.

Эти и подобные им проекты предлагают альтернативу традиционным наземным сетям, и в перспективе могут стать ключевыми элементами глобальной инфраструктуры связи.

Космический туризм

Virgin Galactic ^[20] активно тестировала суборбитальные туристические полёты с помощью космоплана VSS Unity, но в июне 2024 года завершила эксплуатацию этого аппарата, проведя финальный запуск в рамках миссии Galactic 07. Компания сосредоточилась на разработке нового поколения космопланов класса Delta. Хотя полёты Unity завершились, компания сохраняет концепцию запуска космопланов с воздуха с помощью самолёта-носителя VMS Eve.

Новые космопланы Delta будут отличаться большей вместимостью — шесть пассажиров вместо четырёх, а также улучшенной конструкцией с более лёгкой теплозащитой из бисмалеимида, выдерживающего высокие температуры. В 2024 году Virgin Galactic открыла центр тестирования Delta Spaceship Ground Testing Facility в Южной Калифорнии ^[21], где проверяют ключевые системы, включая авионику, пневматику и гидравлику, а испытательная платформа Iron Bird позволяет оценивать работу компонентов ещё на этапе наземных тестов, ускоряя процесс сертификации. Финальная сборка аппаратов Delta будет проходить на новом заводе в Финиксе (штат Аризона), а коммерческие полёты запланированы на 2026 год. Тогда суборбитальные путешествия станут более доступными и расширят перспективы космического туризма.

Blue Origin ^[22] активно развивает суборбитальные полёты с помощью New Shepard ^[23] — полностью многоразовой ракеты и капсулы. В 2024 году компания возобновила ^[24] запуски после двухлетнего перерыва, отправив экипаж на высоту более 100 км. В 2025 году состоялся ^[25] первый суборбитальный полёт с полностью женским экипажем. Это стало знаковым событием для частной космонавтики. New Shepard использует кислород-водородный двигатель BE-3, который обеспечивает мягкую вертикальную посадку первой ступени после отделения капсулы. Капсула, в свою очередь, возвращается на Землю с помощью парашютов и тормозных двигателей.

Колонизация Марса

Освоение Марса — это технологическая комплексная сверхзадача, требующая тщательной подготовки, точных расчётов и автономных систем управления. Земные условия кардинально отличаются от марсианских, а значит, привычные инженерные подходы требуют адаптации. Главные вызовы — экстремальные климатические условия, радиация, нехватка ресурсов и необходимость создания полностью автономных систем жизнеобеспечения.

Температура на Марсе варьируется от -153°C до +35°C, атмосфера разрежена и состоит в основном из углекислого газа, а солнечная радиация многократно превышает земные нормы. Это требует создания защищённых жилых комплексов, автономных энергетических систем и технологий переработки ресурсов.

Например, MOXIE ^[26] был технологическим демонстратором на марсоходе Perseverance, предназначенным для тестирования производства кислорода ^[27] из углекислого газа в марсианской атмосфере. Эксперимент начали в 2021 году и завершили в 2023-м. За время работы MOXIE провёл 16 успешных тестов, суммарно произведя 122 грамма кислорода, что эквивалентно количеству, которое маленькая собака потребляет за 10 часов.

В MOXIE используется электролиз твёрдого оксида, который разделяет молекулы углекислого газа на кислород и монооксид углерода. В ходе экспериментов устройство достигало 98% чистоты кислорода и производило до 12 г/час, что превышало первоначальные ожидания NASA. Но для реальных миссий потребуется значительно более крупная установка, способная производить кислород не только для дыхания ^[28], но и для ракетного топлива. В будущем NASA планирует масштабировать этот процесс для поддержки пилотируемых миссий на Марс.

Автоматизированные системы и робототехника играют ключевую роль в освоении Марса, поскольку условия на планете ограничивают непосредственное участие человека. Автономные роверы, такие как Curiosity и Perseverance, проводят геологические исследования, анализируют состав пород и ищут признаки древней жизни. Дрон Ingenuity ^[29] продемонстрировал возможность авиаполётов в разреженной марсианской атмосфере, открыв перспективы для будущих разведывательных аппаратов. Также важную роль играют VR/AR-тренажёры, позволяющие моделировать действия в марсианских условиях и тестировать сценарии до их реализации.

NASA уже активно тестирует технологии автономного строительства, включая трёхмерную печать для будущих марсианских баз. В рамках программы Artemis ^[30] планируется проверка ключевых технологий на Луне перед их использованием на Марсе, включая системы жизнеобеспечения и добычи ресурсов. ESA в свою очередь занимается спутниковыми проектами, такими как ExoMars ^[31] и Trace Gas Orbiter ^[32], которые анализируют атмосферу Марса и помогают определить оптимальные зоны для посадки будущих миссий.

Колонизация Марса — не вопрос ближайших лет, но сегодня уже тестируются технологии, которые в перспективе позволят сделать этот шаг.

Космическая индустрия переживает революционные изменения. Частные компании изменили правила игры, технологии выходят на новый уровень, а обсуждение дальних миссий уже ведётся не в фантастических романах, а на реальных инженерных конференциях.

Как думаете, что будет дальше? Какие решения станут определяющими?