Американский стартап SpinLaunch строит «катапульту» для запуска грузов в космос, но эксперты не верят в успех проекта

Компания хочет снизить стоимость отправки спутников почти в 20 раз. И привлекла на эту цель $75 млн от Airbus, Google и других инвесторов.

Конспект материала Wired.

Летом 2019 года один из ангаров недалеко от Лос-Анджелеса заняла скрытная космическая компания. По соседству с ней Virgin Orbit разрабатывает ракеты, которые будут запускать с воздуха. SpinLaunch же занимается огромным механическим ускорителем.

Руководит компанией серийный предприниматель Джонатан Ярни. Его задача — наладить производство ракет-носителей и, если всё пойдёт хорошо, отправить их в космос.

По задумке, центрифуга размером с футбольное поле (около 100 м в диаметре) будет вращать ракету по кругу в течение часа, пока разгоняя её до 8000 км/ч. Как только ракета с полезной нагрузкой до 90 кг достигнет стартовой скорости, центрифуга отправит её в стратосферу. Для последнего рывка на границе с космосом ракета запустит двигатель.

Идея, что объект весом в сотни килограммов можно раскрутить и отправить в космос кажется безумной, считает Wired, и компании нужно доказать её жизнеспособность. SpinLaunch уже удалось раскрутить пятикилограммового манекена до скорости 6437 км/ч и запустить его в стальную стену.

Но между этим испытанием и краем космоса как минимум 160 км и сопротивление воздуха, которые нужно учитывать. Не говоря уже о строительстве 100-метровой центрифуги с достаточно сильной и прочной «рукой», способной удержать ракету размером с внедорожник.

Ярни надеется, что зимой 2020 года SpinLaunch проведёт первые суборбитальные пуски на испытательном полигоне в Нью-Мексико.

Если механизм заработает, SpinLaunch сможет снизить стоимость отправки в космос небольших спутников почти в 20 раз. Но важнее количество запусков в день: Ярни прогнозирует, что катапульта сможет проводить до пяти запусков в сутки. Большинство аэрокосмических компаний не совершают столько спусков и за месяц.

Так как в течение десятилетия на низкую околоземную орбиту планируется вывести тысячи малых спутников, Ярни уверен: настало время SpinLaunch.

Как и большинство предпринимателей, которые заняты космосом, Ярни всю жизнь был одержим небом, но превратить страсть в карьеру ему удалось только в 2014 году — после финансового провала своего медиастартапа.

Предприниматель задумался, чем бы хотел заниматься дальше, и вспомнил о проекте HARP времен Холодной войны: Армия США планировала использовать гигантское орудие для отправки баллистических снарядов и спутников в космос.

Проект доказал, что объект можно запустить в космос без использования ракеты, и Ярни решил, что ему под силу разработать собственную кинетическую систему. Он создал прототип, моторизированную пращу, которая разгоняла снаряд размером с пулю до гиперзвуковой скорости, нашел нескольких инвесторов и получил первые инвестиции.

В конце 2014 года Ярни предложил проект другу Райану Хэмптону, который занимался строительством и подводной сваркой на нефтяных буровых установках в Мексиканском заливе. «У меня есть $4 млн и сумасшедшая идея, присоединишься?» — вспоминает Хэмптон разговор.

Он стал первым сотрудником компании. Аэрокосмических инженеров партнёры искали среди студентов, испытывавших ракеты в пустыне Мохаве.

Команда быстро столкнулась с первыми инженерными проблемами. Центрифугу нужно было установить в большой вакуумной камере, чтобы защитить систему от турбулентности и стабилизировать при вращении.

Но единственный взявшийся за проект подрядчик запросил $20 млн, поэтому SpinLaunch пришлось заняться строительством самостоятельно. Ярни заказал на eBay несколько вакуумных насосов за $500 тысяч и команда приступила к работе над шестой по величине вакуумной камерой в мире. На неё ушло восемь месяцев.

В 2016 году завершили первую центрифугу диаметром 12 метров. Она была слишком маленькой для запуска ракет, но с тех пор конструкция принципиально не изменилась: длинная «рука»-трос тянется от смазанного подшипника, который раскручивается двигателем.

Груз прикрепляется к тросу, чтобы выдержать нагрузку, трос изготовлен из кевлара и углеродного волокна.

После почти 2 лет работы по 12 часов 6 дней в неделю команда запустила центрифугу — и побила мировой рекорд по частоте вращения. А затем принялась тестировать её, чтобы успокоить скептически настроенных инвесторов и потенциальных клиентов, которые не верили, что груз выдержит экстремальные перегрузки.

Команда запускала на высокой скорости солнечные батареи, радиосистемы, линзы телескопов, аккумуляторы, GPS-модули, компьютеры. Повреждений практически не было. Как-то раз Ярни прикрепил к тросу iPhone и после испытания с перегрузкой в 10 тысяч g позвонил с него коллеге, устройство работало.

Ярни показал журналистам Wired ракету в ангаре SpinLaunch, с гордостью заявив: «Это худшая ракета из когда-либо собранных». Длиной около 7,6 метра, чёрная с серебристым наконечником и громоздкая по сравнению с обычной ракетой стреловидной формы.

Лишь небольшая часть массы ракеты вмещает полезную нагрузку, остальное пространство занимает топливо. В аэрокосмических кругах это называют «тиранией ракетного уравнения». Поэтому ракеты, выводящие на орбиту спутник размером с машину, размером с высотку.

Но если можно запустить ракету в космос без такого объема топлива, её можно сделать меньше, заняв основную массу полезной нагрузкой. Более того, ракетный двигатель не обязательно должен быть эффективным, так как большую часть тяжелой работы выполняет центрифуга.

В центрифуге, как только ракета раскрутилась до нужной скорости, на долю секунды открывается затвор, через которое она направляется в космос. Согласно патентам компании, в тот же момент освобождается противовес, чтобы компенсировать нарушение равновесия и вибрацию троса.

Ракета запускает двигатели на высоте около 60 км: там практически нет атмосферы, поэтому для разгона до орбитальной скорости в 27 тысяч км/ч достаточно минуты работы двигателя. Ещё один запуск длится около 10 секунд, он помогает ракете выйти на орбиту. По крайней мере по заверениям Ярни.

Во время визита корреспондента Wired центрифуга лежала разобранной. Видео действующего устройства глава стартапа не показал. Вместо этого он настаивал, что математики SpinLaunch всё рассчитали правильно.

Airbus Ventures, Google Ventures, Kleiner Perkins и другие инвесторы вложили в проект около $75 млн, в 2019 году Министерство обороны США заключило со стартапом контракт на разработку центрифуги.

Прежде чем дать деньги, один из инвесторов попросил аэрокосмического инженера Хуана Алонсо из Стэнфорда проверить расчёты. Тот отнёсся к проекту скептически, но после проверки дал инвестору зелёный свет.

Многие инженеры относятся к задумке SpinLaunch с недоверием из-за нагрузки на ракету. Обычно ракеты имеют дело с перегрузками лишь в 5–7 g, в случае со SpinLaunch — до 10 тысяч g. Аэрокосмический инженер Дэвид Эрлин из Университета Южной Калифорнии считает, что ни ракета, ни электрика не выдержат такую нагрузку.

Один из бывших сотрудников стартапа, согласившийся поговорить с Wired на условиях анонимности, заявил, что между теорией и реальностью «находится пропасть». По его словам, прототип SpinLaunch — относительно несложная машина, которую может собрать обычная команда инженеров.

Масштабировать её для полноценных запусков с ресурсами стартапа будет «очень сложно», в том числе из-за неопытности руководства, которому «не хватало проницательности, чтобы предвидеть множество проблем».

Но Ярни считает неопытность команды преимуществом, так как она «переполнена энергией», чтобы узнать, что получится. Также он приводит в пример военные ракеты, которые способны справиться с тысячекратной нагрузкой, и заявляет, что ракета стартапа будет куда прочнее обычных ракет-носителей. Компания уже подала патенты на более прочные солнечные батареи и узлы.

Стартап планирует первый суборбитальный запуск уже в 2020 году, но нужно также решить проблемы со стартовой площадкой, чтобы проживающим вблизи центрифуги ничего не угрожало. Найти подходящее место оказалось непросто.

В апреле 2018 года власти Гавайев хотели выдать разрешение на строительство, но отказались, побоявшись за местную фауну.

Несмотря на трудности, испытания продолжаются — пока на космодроме в Нью-Мексико, где строится центрифуга в три раза больше, чем в Лос-Анджелесе. С её помощью SpinLaunch надеется запустить 50-килограммовый снаряд.

Ярни заявляет, что уверен в работоспособности проекта и вскоре стартап начнет принимать первых клиентов. Запуск ракеты с помощью SpinLaunch будет стоить меньше $500 тысяч, а работать компания будет только с теми, кто планирует запустить десятки или сотни спутников.

Запуск в космос даже одного спутника станет достижением для частного космического стартапа. Ярни принимает вызов: исследование космоса требует смелости, чтобы отправиться в неизвестность. А в случае с SpinLaunch неизвестность велика, подытоживает Wired.

#стартап #космос