Небеса с молотка. В погоне за ближним космосом

Общее руководство проектом PhoneSat изначально возложил на себя Маршалл. Именно он планировал работы и сроки, черпая при этом из своего бездонного колодца нетерпения энергию, необходимую для ускорения и усовершенствования всего и вся. Бошхаузен взял на себя скорее технические аспекты работы и координацию действий быстро сменяющегося личного состава подручных из числа стажеров Центра Эймса. Тем обычно поручалось писать коды программного обеспечения для PhoneSat, которые Бошхаузен затем лично проверял и при необходимости исправлял.

Испытав смартфоны на пригодность к запуску, команда PhoneSat перешла от пробных шагов к проектированию реального спутника. Велосипеда решили не изобретать и взяли за основу проверенную архитектуру шасси сверхмалых спутников CubeSat – куб со стороной 10 см, который начиняется электроникой. Концепцию CubeSat изначально предложили и апробировали университеты[48], дабы за счет упрощения и стандартизации шасси дать рядовым студентам возможность приобщиться к космосу и реально отправить что-нибудь на орбиту. К тому же единая архитектура позволяла тем использовать готовые наработки предшественников – такие как информация о солнечных батареях, электронике, датчиках и прочих компонентах, наилучшим образом зарекомендовавших себя, – а не проектировать всякий раз мини-спутник с нуля для своего университета, да и межуниверситетский обмен опытом вполне работал.

Конструировать PhoneSat было решено на основе смартфона Nexus One производства тайваньской HTC ценой 300 долларов, поместив его в центре шасси и окружив периферийными датчиками и компонентами, призванными обеспечить работу смартфона в течение примерно десяти суток; ключевыми были двенадцать литий-ионных батарей, радиопередатчик (также серийного производства) и отдельный микроконтроллер для мониторинга статуса смартфона и отправки ему в случае зависания сигнала на перезагрузку. Встроенные акселерометр и магнитометр смартфона обеспечивали регистрацию всех необходимых данных о движении спутника, а для полноты картины были добавлены выносные термометрические датчики. Кроме того, команда PhoneSat написала кое-какие программки для выдачи смартфону команд на фотосъемку и для отбраковки неудачных снимков, с тем чтобы на Землю по каналу радиосвязи отправлялись лишь самые лучшие фото.

Путь от первых бумажных эскизов до работающего устройства занял около полутора лет. На начальном этапе проектирования и тестирования прототипа инженерам нужно было досконально проверить все компоненты PhoneSat на предмет способности выдержать перепады давления и температуры, а также способность радиопередатчика передавать сигнал на достаточные расстояния. Эти работы по большей части велись в лабораториях НАСА, хотя некоторые эксперименты молодым ученым приходилось ставить на местности. Скажем, разделившись на две группы, они поднимались на далеко отстоящие друг от друга горы и проверяли связь между передатчиком PhoneSat и принимающими устройствами.

«Тестировали мы этот телефон и на работу в вакууме при разных температурах, – сказал Бошхаузен. – Работал себе как ни в чем не бывало. Сейчас это кажется само собой разумеющимся, а тогда у нас не было никаких оснований полагать, что при каких-то жестких режимах или перепадах он не сдохнет с концами. От этого и приходилось отталкиваться».

К середине 2011 года команда PhoneSat разработала следующий эксперимент: спутник в сборе подвесили к метеозонду, и тот поднял его на высоту порядка 30 км. При этом испытании они впервые столкнулись с серьезными проблемами. При аномально низких температурах смартфон самопроизвольно выключился. На низкой околоземной орбите значительно теплее, чем в ветреных верхних слоях атмосферы[49], но инженеры решили подстраховаться и добавить в конструкцию термоизоляционный кожух для смартфона[50].

Пока инженеры PhoneSat месяцами доводили свой спутник до ума, победное шествие потребительской электроники продолжалось и на рынке появлялись всё новые модели смартфонов с процессорами пошустрее и датчиками получше. Бошхаузен задружился с парой человек в Android, смартфонном подразделении Google, и те стали притаскивать в Эймс все новейшие модели, с тем чтобы команда PhoneSat их испытала на предмет готовности к космическим нагрузкам[51]. Пока суд да дело, появлялись и литий-ионные аккумуляторы, и солнечные батареи, сулившие разработчикам PhoneSat перспективы многократного продления продолжительности миссий их детищ, и сами смартфоны становились всё умнее и мощнее и были способны поддерживать всё более изощренные программы.

Строителей малых спутников в ту пору было не так уж много. Среди имеющихся же тогда вошло в моду сочленять воедино три модуля CubeSat. К примеру, один кубик – под батареи, второй – под электронику, а третий – под научную аппаратуру или еще что-то, ради чего его, собственно, и строили. Хотя создавались эти малые спутники обычно университетскими командами, привыкшими на всем экономить, в этом случае они почему-то расщедрились и в результате задали тенденцию к резкому удорожанию подобных проектов. А дело было в том, что люди по-прежнему свято верили: нужно использовать печатные платы, микросхемы и прочую начинку сугубо «космического класса» (по маркировке), то есть некогда там, в космосе, себя зарекомендовавшую; а то, что на орбите эти платы и электроника были обкатаны лет десять – пятнадцать назад и с тех пор успели безнадежно устареть, никому почему-то в голову не приходило, в результате чего маркировка «космического класса» обычно была синонимом наихудшего соотношения «производительность/цена».

Команда PhoneSat тем временем продолжала гнуть свою линию, твердо намереваясь раздвинуть пределы возможного. Во втором прототипе инженеры решили отказаться не только от термоизоляции, но и от самого корпуса смартфона, оставив от него голую главную плату. И вместо кучи вспомогательных вычислительных систем, занимавших чуть ли не всё нутро куба, им удалось ограничиться одной платой, поддерживавшей все те же функции. Высвободившееся пространство инженеры начинили всем, что требовалось для создания мощнейшего в истории одномодульного спутника габаритов CubeSat.

Первая версия PhoneSat проектировалась просто для того, чтобы аппарат проработал на орбите несколько дней, передавая на землю данные о своем состоянии и отдельные фото, покуда не иссякнет заряд аккумуляторных батарей. Но прогресс, достигнутый ко второй версии, открывал новые возможности. Снаружи к кубу приладили панели солнечных батарей, а на высвободившееся из-под лишних аккумуляторов место внутри поместили более мощный радиопередатчик и компоненты более совершенной системы пространственной ориентации, коррекции и стабилизации положения спутника на орбите. Если первый PhoneSat служил по большей части доказательством самой возможности реализации концепции, то второй был предназначен для реальной работы, дабы убедить людей в своей пригодности и нужности.

Прогнав новую конструкцию через весь положенный цикл испытаний, Маршалл и Бошхаузен поняли, что пора выходить из подполья и придавать проекту PhoneSat статус официального. Если они хотели отправить свои аппараты на низкую околоземную орбиту на настоящей ракете, на это были нужны реальные деньги, а получить их можно было, только переведя кустарную разработку в категорию «Миссия НАСА» (почему-то у них там принято писать именно так, с заглавной М).

Без закулисной поддержки Пита Уордена, как нетрудно догадаться, проект PhoneSat просто не состоялся бы. Он его и санкционировал без лишних вопросов, и помещение под лабораторию подальше от любопытных глаз выделил. Он понятия не имел, выйдет ли из затеи с PhoneSat что-то стоящее, но она была дерзким шагом в направлении удешевления спутников, в необходимости которого он десятилетиями пытался убедить правительство. Никто из старожилов НАСА палец о палец бы не ударил ради столь банального на первый взгляд проекта с микроскопическим бюджетом. «Детки Пита», однако, смотрели на технологии свежим взглядом и под новым углом. Это было именно то, ради чего Уорден и призвал в Центр Эймса НАСА молодежь.

Когда Маршалл и Бошхаузен доложили ему о готовности трех спутников к запуску, Пит принялся звонить кому нужно, чтобы подыскать им место на какой-нибудь ракете-носителе, отправляемой в ближайшее время (благо суммарный вес трех PhoneSat не превышал четырех килограммов), параллельно изыскивая свободные деньги на оплату. Через знакомых ему удалось узнать, что на «Антаресе», запуск которого планировался в конце 2012 года, как раз есть свободное место, и договориться, чтобы их подбросили до орбиты за 210 тыс. долларов. НАСА деньги выделило, и спутникам дали имена Alexander, Graham и Bell.

Маршалл и Бошхаузен, придя в неописуемый восторг от перспективы скорого запуска, принялись объезжать различные центры НАСА и просвещать там всех относительно своей миссии. Они хотели как можно шире разнести по всему агентству благую весть о пришествии дешевого космоса. Вот только почему-то их пиар-кампания не задалась.

В ходе посещения штаб-квартиры НАСА Маршалл с Бошхаузеном долго дожидались в коридоре приема у одной высокопоставленной чиновницы и от нечего делать разглядывали плакаты с описанием перспективных научно-исследовательских миссий НАСА на будущее. На одном стенде рассказывалось о намерении создать орбитальную группировку метеоспутников, которые будут параллельно вести мониторинг солнечной активности и сопоставлять ее с земными атмосферными явлениями с целью выявления возможных связей и закономерностей. Из плакатов НАСА следовало, что вся эта миссия обойдется ориентировочно в 350 млн долларов. Маршал и Бошхаузен переглянулись, быстро всё подсчитали, и у них вышло, что сами они со своей новой технологией вполне потянули бы этот проект всего за 35 млн.

Когда встреча началась, Маршалл и Бошхаузен рассказали чиновнице всё о программе PhoneSat, а затем решили порадовать ее известием о том, что с удовольствием взялись бы теперь за проект мониторинга вспышек на Солнце и готовы осуществить его в разы дешевле, чем рассчитывает НАСА. «Мы были так возбуждены, – сказал Бошхаузен. – Мы ей пообещали помочь с кучей вещей, на которые, как она прекрасно знает, иначе денег не выделят по причине их крайней дороговизны». Чиновница, однако, их энтузиазма не разделила. «Она нас высмеяла и выпроводила, заявив, что наши бредовые идеи ни капли доверия не внушают, – сказал Бошхаузен. – Вот тогда примерно мы и начали задумываться о том, не предпринять ли нам лучше что-нибудь в этом роде на свой страх и риск».

Но запуск трех PhoneSats всё-таки состоялся, хотя и не в конце 2012 года, как вначале планировалось, а лишь в апреле следующего. В НАСА не преминули преподнести запуск как колоссальный собственный успех и стали рассказывать всем, кому не лень было их слушать, что открыли долгожданный новый путь к удешевлению космоса.

По любопытному на первый взгляд совпадению той же ракетой-носителем на орбиту был выведен еще один малый спутник. Построен он был калифорнийским стартапом Cosmogia, а имя тому спутнику было Dove.

6

Рождение «Планеты»

С первых же дней проекта PhoneSat Маршалла и Бошхаузена не покидало предчувствие, что впереди их ждут великие дела. Спутниковая отрасль увязла в болоте традиций, копившихся десятилетиями, и в силу затхлости мышления почти полностью игнорировала огромные технологические достижения в области потребительской электроники. Теперь двух этих ученых более всего волновал вопрос, что именно можно сделать с помощью спутника нового типа. Какого рода задачи мини-спутники способны выполнять лучше своих больших собратьев? И, учитывая мировоззрение их создателей, какие из задач, посильных спутникам новой породы, более всего пойдут на благо человечеству?

В дневное время Маршалл и Бошхаузен не покладая рук трудились в Центре Эймса, а по вечерам размышляли над этими вопросами вместе с друзьями по Радужному особняку. Маршалл, оставаясь верен себе, старался упорядочивать плоды раздумий и создал для этого электронную таблицу для сбора и рейтинговой оценки предложенных идей. После отсева таблица усохла до пары десятков вещей, которые малые спутники могли бы делать с пользой для общества, принося какие-никакие деньги, и по-новому с технологической точки зрения. Обсуждались проекты сбора изображений, создания новой системы GPS, проведения научных экспериментов, формирования новой системы спутниковой связи, – стандартный, в общем-то, набор. По здравом размышлении самой привлекательной предстала всё-таки затея со сбором изображений. Причин тому было несколько.

Почти все спутники космической фотосъемки контролировались правительствами, научно-исследовательскими учреждениями или крупнейшими корпорациями. Это был очень замкнутый и консервативный клуб избранных, ничуть не заинтересованный в изменении статус-кво и не особо пекшийся о будущем человечества. Сами спутники стоили в пределах от 250 млн до 1 млрд долларов за штуку и были весьма крупными – размером с минивэн, а то и с автобус. Проектировались и строились они обычно годами, а потому и рассчитаны были на работу лет по двадцать после запуска. Товар этот по причине его дороговизны был редкостью. Даже правительство США жаловалось на дефицит спутников-шпионов. Индустрия спутниковой фотосъемки по большому счету имела возможность делать снимки лишь эпизодически и точечно, фокусируясь на заведомо интересующих исследователей или заказчиков объектах.

Эксперименты с PhoneSat подтолкнули Маршалла и Бошхаузена к переосмыслению самого подхода к организации фотосъемки земной поверхности. Ведь вместо постройки и запуска горстки сверхмощных и крайне дорогих спутников можно было озаботиться запуском роя дешевых камер низкоорбитального базирования, которые опутают всю планету сетью, обеспечивая полное покрытие ее поверхности. Маршалл навскидку подсчитал, что примерно сотни таких аппаратов вполне достаточно для ежесуточной съемки каждого уголка планеты. Главная хитрость: сделать мелкосерийную постройку и запуск таких спутников рентабельными в глазах потенциальных инвесторов. «Люди вкладывали чуть ли не по миллиарду в запуск единственного спутника для съемки, – сказал Маршалл. – Мы могли за куда меньшие деньги отправить на орбиту сотни. Всё равно дорого. Но какому-нибудь венчурному капиталисту профинансировать это было вполне под силу».

Спутники мечты Маршалла и Бошхаузена были сродни расходным материалам. Вместо двадцати лет этим маленьким дешевым аппаратам предстояло проводить на орбите от силы три – пять лет, а затем сходить с орбиты и сгорать в атмосфере. Конечно, придется увеличить частоту запусков новых партий спутников на замену выбывшим, но даже это в рамках модели Маршалла – Бошхаузена приносило бы немалую выгоду. Вместе со свежими спутниками на орбиту доставлялись бы новейшие образцы вычислительной техники и электроники, за счет чего оснащение группировки неуклонно улучшалось бы.

Подобно тому как SpaceX изменила экономику ракет-носителей, Маршалл и Бошхаузен надеялись изменить экономику спутников. Прежние штучные изделия, в которые были вложены годы труда и до миллиарда долларов, естественно, требовали безотказного вывода на орбиту и последующей эксплуатации десятилетиями. Но ведь вместо этого можно было регулярно закидывать на орбиту серийные аппараты приемлемого качества в достаточном для решения текущих задач количестве, параллельно совершенствуя их конструкцию. Даже если несколько спутников выйдет из строя из-за отказа каких-то компонентов, ничего страшного: следующая партия их скоро заменит. Те же самые соображения касались и запусков: взрыв ракеты-носителя со спутником стоимостью 1 млрд долларов погубит карьеру множества людей и разорит компании, вложившие деньги в проект. Гибель же дешевых спутников переживается легче: новых понастроим.

За всеми этими экономическими соображениями, конечно же, стояло еще и сокровенное желание Маршалла и Бошхаузена использовать задуманное ими спутниковое созвездие для расширения границ возможного в части понимания того, что вообще творится на Земле, – пусть и не сразу. Редкие фото случайным образом выхваченных из хода жизни моментов будут сменяться постоянно обновляемой фотохроникой… ну да, всего и вся! Использовать это можно в любых целях, хотя на ум им приходили прежде всего благие – наподобие экологического мониторинга. Понятно было, что отслеживать по спутниковым снимкам можно и хозяйственно-экономическую деятельность – от грузоперевозок до дорожного и жилищного строительства, – и даже сравнительную активность народонаселения различных регионов. Самым же крутым казалось то, что доступ ко всему этому можно было предоставлять в качестве услуги в обход любого госконтроля: фото просто подгружались в потоковом режиме по мере поступления в общедоступную для поиска базу данных. Тут-то Маршалл и Бошхаузен и осознали, что им под силу сравняться с Google по части возможностей своей системы анализа изображений в масштабах планеты.

Работа в Эймсе ставила Маршалла и Бошхаузена в уникально выигрышное положение. Опыт проектирования лунных посадочных модулей и орбитальных станций включал в себя сложнейшие расчеты и методы обработки и анализа телеметрических данных, которые они в полной мере освоили и теперь могли использовать при постройке собственных космических аппаратов. В то же время заданный Уорде-ном общий вектор развития в направлении нестандартных замыслов и удешевления всего и вся приучил их чуть ли не на автомате изыскивать возможности для оптимизации и экономии даже там, где другим это и в голову бы не пришло. «Мы сознавали, что нам под силу повысить функциональную отдачу с килограмма груза, доставляемого в космос, в сотни и даже тысячи раз по сравнению с другими за счет более эффективных решений абсолютно во всем, – хвастался Маршалл. – Крайне необычная ситуация: отрасль так долго била баклуши и просиживала зады, радикальному улучшению там поддавалось чуть ли не всё. Что-то было глубоко не так с этой отраслью».

К концу 2010 года Маршалл и Бошхаузен дозрели до создания собственной компании. В Эймсе они готовы были задержаться ровно до завершения проекта PhoneSat, но уже параллельно с ним вплотную занялись подготовкой почвы под свое новое предприятие. Самым трудным было сообщить об их планируемом уходе из Эймса Питу Уордену. Поначалу он воспринял идею в штыки, но затем вошел в их положение и смирился с ситуацией. Он лишь попросил Маршалла с Бошхаузеном до самого увольнения скрупулезно фиксировать в учетном журнале все часы, проведенные ими за работой над проектами в Эймсе, чтобы в случае чего всегда можно было доказать проверяющим, что подготовкой своего нового предприятия они занимались исключительно по вечерам и выходным. Так, надеялся он, может, и удастся избежать недовольства высокого начальства в НАСА (или чего-нибудь и того хуже), когда об их стартапе станет известно широкой публике.

«Мы всё тянули и тянули с тем, чтобы сказать об этом Питу, – вспоминал Бошхаузен. – Он же стал нам дорогим и близким другом, а сами мы были для него одним из лучших примеров того, чего он стремился достигнуть в Эймсе. Мы знали, что он расстроится, и он действительно очень огорчился и пару дней ходил мрачнее тучи. Не нравилась ему идея нашего ухода. Но затем он пришел к умозаключению, что наша компания, напротив, станет символом всего того, что он затеял. И стал расценивать наш уход из Эймса как знак своего собственного успеха».

Затем Маршалл и Бошхаузен целый вечер придумывали на Радужном имя для своей новой компании. Маршалл предложил было назвать ее «Гея» в честь Земли, но оба согласились, что нужно бы всё-таки придать названию еще и небесного флера. Они вбивали всякие вариации на эту тему в строку поиска браузера, проверяя, не заняты ли имена кем-то до них, пока не сошлись на Cosmogia, пьянящем воображение плоде слияния «космоса» и «Геи». «Помню, как мы кричали друг другу „дай пять!“ от восторга, что нашли-таки идеальное имя, – сказал Бошхаузен. – Потом выяснилось, однако, что его смысл ни до кого, кроме нас самих, не доходит. Ужасное имя. Но в нашей горячечной мечте оно выглядело фантастически прекрасным».

Cosmogia мутировала в Planet Labs еще до того, как в начале лета 2011 года начала собирать команду. Третьим соучредителем компании, наряду с Маршаллом и Бошхаузеном, стал Робби Шинглер. За плечами у Шинглера имелся четырехлетний опыт работы специальным помощником Пита Уордена во главе ряда программ, призванных сделать данные и технологии НАСА более открытыми для широкой публики. Он также помогал руководить и кое-какими проектами спутников и малых зондов. Ко времени создания Planet Шинглер успел перебраться в штаб-квартиру НАСА и некоторое время проработать там первым помощником главного технолога. Втроем они провели на Радужном множество вечеров за обсуждением технологических идей и бизнес-планов предприятия. Для пары приятелей по особняку открывшаяся возможность привлечь к участию в создании компании старого доброго друга стала настоящим подарком. Каждый из троицы привнес в их совместное начинание присущие ему уникальные навыки. Бошхаузену предстояло отвечать за технологические аспекты работы. Маршалл брал на себя директорские функции, включая формирование и продвижение общей концепции Planet и обеспечение максимальной оперативности реализации их проекта по всем направлениям. У Шинглера же был дар разбираться с сугубо практическими аспектами бизнеса, такими как определение и исполнение стратегии развития и кадровой политики, а также выстраивание отношений с инвесторами и клиентами Planet. Горстка смельчаков из Эймса также рискнула отказаться от стабильной работы в НАСА и примкнуть к рисковому стартапу. Среди них были Винсент Бекеларс, Мэтью Ферраро, Бен Ховард, Джеймс Мейсон и Майк Сафьян.

Как и положено всякому уважающему себя стартапу в Кремниевой долине, Planet Labs поначалу обосновалась в гараже. То есть общие концепции и планы работ, конечно же, обсуждались в уютной атмосфере Радужного особняка, но затем команда спускалась в подвальный гараж, чтобы воплотить их в железо.

Базовой концепцией было строительство самого компактного и дешевого спутника из всех мыслимых, который обеспечивал бы съемку и последующую трансляцию на Землю фотографий поверхности планеты приемлемого качества. По сути, нужен был корпус с телескопическим объективом и компьютерными и телекоммуникационными системами для хранения и передачи цифровых фото внутри. Плюс к тому требовались системы управления пространственной ориентацией и жизнеобеспечения оборудования на несколько лет. В гараже команда инженеров принялась так и этак раскладывать все нужные компоненты на верстаке, прикидывая, как их упаковать покомпактнее, чтобы определиться с физическими габаритами спутника. За несколько месяцев им удалось свести число компонентов к минимуму за счет отказа от излишеств и хитроумного попарного сочетания разнородных элементов с прицелом на многоцелевое использование. Дойдя до стадии, когда пора было строить прототип, команда основателей Planet стала искать помещение под настоящий сборочный цех, так как дальше гаражный вариант никак не прокатывал.

Программа PhoneSat в этом плане жила в Эймсе припеваючи под патронажем Уордена. Соучредителям Planet же нужно было снимать и оборудовать цех самим. Подходящее помещение нашлось в центре Сан-Франциско. За гаражные эксперименты на Радужном команда платила вскладчину из личных средств, но теперь им нужно было где-то искать финансирование, поскольку расходы неуклонно росли. Тут, вспомнив о том, как всё удачно у них сложилось при выезде со смартфонами в пустыню Блэк-Рок, Маршалл и Бошхаузен решили по старой памяти позвонить венчурному капиталисту Стиву Юрветсону. Тот, к их изумлению и радости, не только не послал их подальше, но и с готовностью выписал Planet первый в истории стартапа чек. «Мы с ходу собрали три миллиона, из них два – от Стива, – сказал Маршалл. – К его чести, он сразу врубился, что к чему, и сделал на нас ставку»[52].

Вслед за перебазированием проекта Маршаллу и Шинглерам пришлось менять и место жительства. Им хотелось быть всё-таки поближе к офису Planet, и они перебрались в Сан-Франциско. Пересмотрев множество разных домов, в итоге они остановились на викторианском особняке общей площадью 700 квадратных метров с восемью спальнями в окрестностях площади Аламо[53]. Некогда принадлежавший обувному магнату дом имел боулинг в подвале, библиотеку и роскошные гостиные. Джесси Кейт тут же вернулась к исполнению привычной роли хозяйки-распорядительницы процветающего коммунального общежития с дюжиной постояльцев. Самые видные на технологических подмостках люди стали регулярно заглядывать на огонек – просто посидеть в гостиной или пообсуждать стратегические планы своих следующих стартапов.

Спутники обычно строят в стерильных условиях во избежание риска загрязнения оптики и электроники. Особой бдительности в этом плане требуют линзы, ведь попадание на них даже микроскопических пылинок приводит к замутнению изображений, которые должны оставаться максимально четкими. Посылать съемочный спутник в космос, чтобы потом сокрушаться из-за того, что ворсинки с одежды или просто пыль из воздуха сделали снимки никуда не годными, – перспектива самоубийственная. На тот момент, однако, денег у Planet на обеспечение идеально стерильных условий для сборки не имелось, и нужно было как-то выкручиваться задешево.