Commercial Orbital Transportation Services

Commercial Orbital Transportation Services (COTS, с англ. — «Коммерческие орбитальные транспортные услуги») — программа НАСА (NASA) по финансированию разработки частных космических транспортных систем для доставки грузов на Международную космическую станцию (МКС) и возвращения грузов с неё. Программа была запущена в 2006 году и стала первой в истории инициативой, в рамках которой НАСА выступило в роли якорного заказчика, а не разработчика, стимулируя создание коммерческих космических кораблей и ракет-носителей. COTS считается предшественником программы Commercial Crew Development (CCDev) по доставке астронавтов.

История

Предпосылки

После завершения программы «Спейс шаттл» (Space Shuttle) в 2011 году у США возникла необходимость в доставке грузов на МКС. Использование российских кораблей «Прогресс» было временным решением, а разработка новых государственных кораблей (например, «Орион») затягивалась. НАСА столкнулось с проблемой монополии поставщиков и высокими затратами на традиционные контракты. В 2004 году президент Джордж Буш-младший объявил о «Видении космических исследований» (Vision for Space Exploration), которое предусматривало развитие коммерческих партнёрств.

Запуск программы

В 2005 году НАСА опубликовало запрос предложений на разработку коммерческих транспортных систем. В 2006 году были выбраны две компании: SpaceX (разработчик корабля Dragon и ракеты Falcon 9) и Rocketplane Kistler (разработчик корабля K-1). Однако из-за невыполнения обязательств Rocketplane Kistler в 2007 году лишилась контракта. В 2008 году НАСА объявило новый конкурс, в котором победила Orbital Sciences Corporation (ныне Northrop Grumman) с кораблём Cygnus и ракетой Antares.

Этапы реализации

Программа COTS делилась на несколько этапов:

1. Этап 1 (2006–2008) — начальное финансирование разработки концепций и прототипов.
2. Этап 2 (2008–2011) — полномасштабная разработка, испытания и демонстрационные полёты.
3. Этап 3 (с 2011) — коммерческие контракты на доставку грузов (программа Commercial Resupply Services, CRS).

Участники программы

SpaceX

Компания SpaceX, основанная Илоном Маском, получила в 2006 году контракт на сумму 278 млн долларов (позже увеличенный до 396 млн). В рамках COTS SpaceX разработала:

• Ракету-носитель Falcon 9 — двухступенчатую ракету с многоразовой первой ступенью.
• Корабль Dragon — герметичный грузовой корабль, способный доставлять до 6 тонн грузов на МКС и возвращать до 3 тонн.

Первый демонстрационный полёт (COTS Demo Flight 1) состоялся в декабре 2010 года, когда Dragon успешно вышел на орбиту, совершил манёвры и приводнился в Тихом океане. В мае 2012 года (COTS Demo Flight 2) Dragon впервые состыковался с МКС, став первым частным кораблём, достигшим станции.

Orbital Sciences Corporation (Northrop Grumman)

Компания Orbital Sciences получила в 2008 году контракт на сумму 288 млн долларов (позже увеличенный до 1,9 млрд). В рамках COTS были разработаны:

• Ракета-носитель Antares — двухступенчатая ракета с первой ступенью на жидкостных двигателях AJ26 (модификация советских НК-33).
• Корабль Cygnus — герметичный грузовой корабль, способный доставлять до 3,5 тонн грузов на МКС (сгорает в атмосфере при возвращении).

Первый демонстрационный полёт (COTS Orbital Test Mission) состоялся в сентябре 2013 года, когда Cygnus успешно состыковался с МКС.

Устройство и характеристики

Корабль Dragon (SpaceX)

• Тип: герметичный грузовой корабль с возможностью возврата грузов.
• Стыковка: автоматическая, с использованием системы LIDAR и тепловизоров.
• Грузоподъёмность: до 6 тонн на орбиту, до 3 тонн при возвращении.
• Система спасения: отсутствует (в версии Dragon 2 добавлена для экипажа).
• Многоразовость: капсула может использоваться до 3 раз (в рамках программы CRS).

Корабль Cygnus (Orbital/Northrop Grumman)

• Тип: герметичный грузовой корабль без возврата.
• Стыковка: захват манипулятором Canadarm2 с последующей стыковкой.
• Грузоподъёмность: до 3,5 тонн на орбиту.
• Система утилизации: после разгрузки корабль заполняется мусором и сгорает в атмосфере.
• Модификации: стандартная версия (2013–2015) и улучшенная (с 2015, с увеличенным объёмом).

Финансирование и экономика

Программа COTS стала примером государственно-частного партнёрства в космонавтике. НАСА выделило около 800 млн долларов на разработку, что значительно меньше, чем при традиционных государственных проектах (например, разработка «Ориона» обошлась в десятки миллиардов). Взамен НАСА получило фиксированные цены на доставку грузов: около 133 млн долларов за полёт Dragon (по контракту CRS-1) и около 200 млн за полёт Cygnus.

Критики программы указывали на риски задержек и аварий (например, взрыв ракеты Antares в 2014 году), но сторонники отмечали, что COTS стимулировала конкуренцию и снизила зависимость от России. В 2020 году программа COTS была признана успешной, и на её основе была запущена программа Commercial Crew Program (CCDev) для доставки астронавтов.

Значение и влияние

Для космонавтики

• Программа COTS доказала, что частные компании могут разрабатывать и эксплуатировать космические корабли с меньшими затратами и в более короткие сроки, чем государственные агентства.
• Она создала рынок коммерческих грузовых перевозок на орбиту, который впоследствии расширился на туристические полёты (SpaceX, Blue Origin, Virgin Galactic).
• COTS способствовала развитию многоразовых ракет (Falcon 9), что снизило стоимость запусков.

Для России

Программа COTS усилила конкуренцию в космической отрасли. Россия, долгое время бывшая монополистом в доставке грузов на МКС (кораблями «Прогресс»), потеряла часть рынка. В ответ Роскосмос начал модернизацию «Прогрессов» и разработку нового корабля «Орёл» (ранее «Федерация»). Однако программа COTS также показала, что частные компании могут быть более эффективными, чем государственные корпорации, что вызвало дискуссии о реформировании российской космонавтики.

Критика

Программа COTS подвергалась критике по нескольким направлениям:

• Безопасность: авария ракеты Antares в 2014 году (взрыв двигателя AJ26) и авария Falcon 9 в 2015 году (взрыв на старте) показали риски использования частных систем.
• Зависимость от одной компании: после банкротства Rocketplane Kistler и доминирования SpaceX возникли опасения монополизации рынка.
• Стоимость: хотя программа была дешевле государственных проектов, фиксированные контракты не всегда учитывали инфляцию и непредвиденные расходы.

Интересные факты

• Первый коммерческий полёт Dragon (COTS Demo Flight 1) в 2010 году стал первым в истории возвращением частного космического корабля с орбиты.
• Корабль Cygnus назван в честь созвездия Лебедя (Cygnus), что символизирует «лебединую песню» старых технологий.
• Программа COTS позволила НАСА сэкономить около 5–10 млрд долларов по сравнению с традиционными подходами.

Источники

• NASA. «Commercial Orbital Transportation Services (COTS) Program». NASA Fact Sheet, 2011.
• NASA. «Commercial Resupply Services (CRS)». NASA, 2016.
• SpaceX. «Dragon Lab». SpaceX, 2012.
• Orbital Sciences Corporation. «Cygnus Spacecraft». Orbital Sciences, 2013.
• Berger, E. «The Rise of SpaceX: How Elon Musk’s Company Changed Spaceflight». Ars Technica, 2020.
• Российское космическое агентство. «Программа COTS и её влияние на российскую космонавтику». Роскосмос, 2018.