Частник покоряет космос

Печатные и электронные издания на протяжении последней недели с упоением обсуждают очередное героическое деяние своего кумира Илона Маска.

Долгожданный запуск сверхтяжелой ракеты-носителя Falcon Heavy, состоявшийся 6 февраля, ожидаемо вызвал вал публикаций, посвященных как самому этому событию, так и светлым перспективам всей мировой аэрокосмической индустрии, уверенно ведомой господином Маском.

Мы с чистой совестью готовы признать, что повод для подобной реакции действительно был достойным. И SpaceX, самая успешная на текущий момент компания Илона Маска, обязательно получит полагающуюся ей по праву приличную порцию внимания в этой статье, однако непосредственным виновником ее написания она все-таки не стала.

В конце прошлой недели произошло еще одно событие — был официально опубликован новый аналитический доклад Федерального управления гражданской авиации США (Federal Aviation Administration, FAA) The Annual Compendium of Commercial Space Transportation: 2018 — «Ежегодный справочник по коммерческому космическому транспорту за 2018 год». Звучит немного тяжеловесно и старомодно, но на самом деле этот 255-страничный документ содержит много интересной информации и тоже однозначно заслуживает того, чтобы быть представленным хотя бы в виде небольшого дайджеста.

SpaceX — коммерческий лидер

В 2017 году в мире было осуществлено 90 орбитальных запусков, 33 из них относились к категории коммерческих, 21 запуск был проведен в военных целях, и еще 36 проходили под формальным обозначением «гражданские».

На долю США пришлось 29 запусков, в том числе 21 коммерческий, на долю России — 19 (коммерческих было лишь три), Китай совершил 18 запусков (из них ни одного коммерческого), Европа — 11 (в том числе восемь коммерческих), Япония — 7, Индия — 5 (обе эти страны, как и Китай, ни разу не отметились на коммерческом направлении), и один «денежный» запуск (по контракту с американцами) умудрилась осуществить Новая Зеландия.

Пять из 90 орбитальных запусков закончились неудачно, в том числе один российский (ракеты-носителя «Союз-2.1b»).

Явным же коммерческим лидером минувшего года стала компания SpaceX Илона Маска: FAA AST (Офис космических коммерческих перевозок Федерального управления гражданской авиации США) за прошедший год в общей сложности выдал 22 лицензии на орбитальные коммерческие запуски (еще годом ранее их было вдвое меньше — 11), и 17 из них осуществили ракеты-носители Falcon 9 (три — по доставке различных грузов на МКС).

Естественно, авторы американского доклада отдельно отмечают прошлогодний успех SpaceX, которой удалось освоить технологию повторного использования первых ступеней своих ракет-носителей. Специального упоминания также удостоилась Индия, в феврале 2017 года установившая новый рекорд по количеству единовременно отправленных на околоземную орбиту спутников — 104.

Впрочем, в общей сложности доходы компаний, непосредственно осуществляющих коммерческие космические запуски, за истекший год оказались достаточно скромными: по оценкам FAA, они лишь немного превысили три миллиарда долларов. На долю американских компаний (читай: почти исключительно SpaceX) пришлось около 1,7 млрд из общего пирога. Европейским компаниям (опять-таки, здесь, по сути, имеется в виду одна французская Arianespace) удалось заработать чуть более миллиарда долларов, тогда как Россия, по оценке экспертов FAA, ограничилась скромными 195 млн долларов суммарных доходов.

В то же время, согласно данным, представленным в докладе американских аналитиков, общий годовой доход всей «большой» космической индустрии составляет порядка 345 млрд долларов, из которых около 100 млрд — это доходы компаний спутникового ТВ (то есть на долю компаний, проводящих сами коммерческие запуски, приходится менее 2% его общего объема — всего около 5,5 млрд долларов, по оценкам FAA).

Телекоммуникационный сегмент (а также второй дополняющий сегмент спутников широкополосного интернета) будет, по прогнозам FAA, одним из самых «хлебных» в ближайшее десятилетие, причем наиболее мощный прирост прогнозируется по коммерческим запускам на негеостационарную орбиту (NGSO) — с текущего среднегодового уровня 8,4 пуска до 27 за период в 2018–2027 годах.

По запускам на более высокую геостационарную орбиту (GSO) прирост ожидается не столь значительным — FAA прогнозирует, что с 2018 по 2027 год в среднем за год их будет порядка 18.

Еще один перспективный сегмент — запуски спутников дистанционного зондирования. Вплоть до недавнего времени подавляющее большинство спутников этой категории — в основном они относятся к семейству так называемых кубсатов (CubeSat), имеющих объем не более нескольких литров и массу в десятки, максимум сотни килограммов — отправлялись на околоземную орбиту в качестве «вторичного полезного груза», то есть их владельцам и операторам приходилось подстраиваться под графики запусков и условия контрактов, заключаемых большими игроками (телекоммуникационными компаниями и т. д.). Но ситуация стала быстро меняться, и в ближайшие годы прогнозируется заметный рост специализированных коммерческих запусков кубсатов (за один раз их отправляют по нескольку штук) — в общей сложности до 2027 года их может быть произведено около 60, причем пики годового производства могут прийтись на ближайшие два-три года.

Кроме того, по предварительным оценкам FAA, с 2018 по 2027 год можно ожидать порядка 70 новых запусков в сегменте Commercial Cargo and Crew Transportation (коммерческие грузовые запуски и отправка космонавтов), львиная доля которых придется на экспедиции к МКС.

Найдется ли управа на Маска

По официальным оценкам, приведенным в докладе FAA, доля SpaceX на мировом рынке коммерческих запусков уже превысила 50% (если в качестве базового критерия для ее вычисления использовать общее число осуществленных коммерческих орбитальных запусков, по итогам прошлого года компания Илона Маска забрала себе около 54%, не говоря уже о том, что она все более активно включается в различные новые гражданские и военные проекты, курируемые NASA и Пентагоном).

Россия может рассчитывать на определенную долю рынка коммерческих запусков  в среднесрочной перспективе: тот же «Союз» (в его текущей разновидности 2.1а, способной выводить на орбиту до 4,5 тонны полезного груза) пока еще остается вполне конкурентоспособной ракетой-носителем на фоне всех прочих, за исключением масковского Falcon 9.

 С более тяжелым «Протоном-М» ситуация выглядит не столь оптимистично (его главный разработчик и изготовитель ГКНПЦ имени М. В. Хруничева вроде бы планирует в скором времени окончательно заменить его на «Ангару А5»), и других перспективных отечественных разработок на горизонте пока не видно: об анонсированном в прошлом году проекте новой сверхтяжелой ракеты-носителя на базе «Союзов» пока, к сожалению, можно говорить лишь в сослагательном наклонении. Наконец, еще один долгосрочный проект — «Морской старт», в рамках которого в общей сложности было совершено 36 коммерческих запусков, — был заморожен еще в 2014 году (в последнее время вроде бы наметились позитивные подвижки, однако группа компаний S7, в 2016 году ставшая владельцем ракетно-космического комплекса «Морской старт» и на днях заявившая о проведении «работ по выводу космического комплекса из режима консервации», должна снова наладить взаимодействие с многолетним партнером по проекту украинским «Южмашем» — производителем ракет-носителей серии «Зенит»).

И, как отметил в беседе с нами Евгений Кузнецов, глава московского представительства Университета Сингулярности (Singularity University, США), схожие с российскими проблемы на рынке коммерческих запусков сегодня испытывает французская Arianespace, которая долгое время была главным соперником России на глобальном рынке коммерческих запусков: «По сравнению с Falcon 9 у европейцев в среднесрочной перспективе просто нет никаких конкурентных шансов по стоимости, они Маску проигрывают очень много».

Зато, по мнению Евгения Кузнецова, у Маска есть серьезный потенциальный конкурент в лице компании Blue Origin Джеффа Безоса, владельца Amazon. Новая ракета-носитель многоразового использования New Glenn, отработанные ступени которой, как и у Falcon, планируется возвращать на плавучие баржи, готовится к запуску в 2020 году. В октябре прошлого года прошли первые успешные испытания ее нового двигателя BE-4, полным ходом идет строительство производственного комплекса в Мерритт-Айленде (штат Флорида), и ракета New Glenn, по предварительным оценкам, будет способна выводить на низкую околоземную орбиту (LEO) до 45 тонн полезного груза, а на геостационарную (GTO) — до 13 тонн с небольшим. Главным же потенциальным козырем этой ракеты (ее дизайн, к слову, разработчикам Blue Originпоследние несколько лет помогают совершенствовать матерые спецы из ULA — совместного предприятия Lockheed Martin и Boeing) в конкурентной борьбе с тем же Илоном Маском должен стать именно ее двигатель, работающий в основном на метановом топливе (сжиженном природном газе; по крайней мере, для первой и второй ступеней). Эта принципиально новая схема в перспективе может оказаться очень заметным преимуществом при возможных будущих запусках New Glenn вне Земли, например с того же Марса. Параллельный проект Джеффа Безоса — суборбитальный туристический аппарат многоразового использования под названием New Shepard, который также прошел очередную полузасекреченную тестовую проверку в декабре прошлого года.

По оценкам FAA, за период с 2018 по 2027 год в среднем ежегодно будет осуществляться 42,3 коммерческих запуска. Пиковыми по среднему числу запусков должны стать ближайшие три года (по 2018 год прогнозируется в общей сложности 52 коммерческих запуска)

Помимо Blue Origin определенные проблемы для SpaceX, точнее для ее последнего суперпроекта Falcon Heavy, в будущем могут создать и китайцы, которые уже в следующем году хотят провести тестовые запуски сверхтяжелой ракеты-рекордсмена, способной выводить на орбиту до 140 тонн полезного груза. Вообще говоря, китайские производители до сих пор фактически не вышли на мировой рынок коммерческих запусков, но, как полагают аналитики FAA, в ближайшем десятилетии они имеют очень хорошие шансы отвоевать на нем достаточно приличный кусок (отметим также, что достаточно агрессивно на этом рынке в последнее время стали себя вести японцы — компания Mitsubishi Heavy Industries и индийцы в лице компании Antrix, продвигая свои ракеты-носители — соответственно H-IIA/B и Polar Satellite Launch Vehicle).

И наконец, в классе легких ракет-носителей есть еще один молодой и весьма амбициозный кандидат — американская компания Rocket Lab, созданная в 2006 году Питером Бэком, новозеландским инженером без университетского диплома.

Изюминка Rocket Lab, по словам Евгения Кузнецова, состоит в том, что многие компоненты двигателя ее новой ракеты Electron печатаются на 3D-принтерах. Первый успешный тестовый запуск этой ракеты, отправившей на околоземную орбиту светящуюся геодезическую сферу из углеволокна (похоже, новые предприниматели в аэрокосмической индустрии обладают весьма нестандартным вкусом, что чуть позже продемонстрировал и главный возмутитель спокойствия Илон Маск, выбравший в качестве «бесполезной нагрузки» для Falcon Heavy свою вишневую Tesla Roadster), состоялся 21 января этого года в родной для Питера Бэка Новой Зеландии на новом космодроме Махия, специально построенном для этого на деньги американской компании.

Electron способен доставлять на низкую околоземную орбиту лишь до 150 килограммов полезного груза, зато он обладает очевидными преимуществами по части сроков сборки и, разумеется, по стоимости запуска — ориентировочно в пределах пяти миллионов долларов.

Из прочих новых фигурантов бизнеса коммерческих запусков стоит упомянуть как минимум еще две американские компании —

Orbital ATK и Vector Space Systems. Первая (в 2017-м она была куплена Northrop Grumman) активно разрабатывает ракету-носитель средне-тяжелого класса Antares, а вторая провела в прошлом году два успешных суборбитальных теста новой легкой ракеты-носителя Vector R. И обе эти компании намерены в самом скором будущем включиться в борьбу за получение коммерческих контрактов на запуски, причем Vector Space Systems рассчитывает на первый орбитальный бизнес-заказ уже в этом году.

Как вернуться в игру

Евгений Кузнецов предположил, что одним из магистральных направлений дальнейшего прогресса в сфере коммерческих космических запусков в долгосрочной перспективе должен стать поиск принципиально новых технических решений, которые позволят в очередной раз резко удешевить их среднюю стоимость: «Современные ракеты уже уронили стоимость примерно на порядок, но нужно совершить очередной скачок такого же масштаба. Думаю, что еще лет десять-пятнадцать пройдут под знаком стандартного ракетного вывода спутников на орбиту, а потом резко рванут альтернативные технологии. Один из возможных кандидатов — воздушные запуски (воздушный старт с суборбитальных высот)».

Для российской космической индустрии, по его мнению, главный вопрос сегодня состоит в том, сумеет ли она найти действенные механизмы и схемы для радикальной трансформации и постепенного создания эффективной системы принятия решений:

— В каком-то смысле необходим полный редизайн всей индустриально-промышленной сферы, от разработки до конечного производства. Это очень серьезный вызов, но если и дальше пытаться создавать новые ракеты на старой технической базе, то мы и дальше с высокой вероятностью будем сталкиваться с очень большими проблемами.

По оценкам FAA, суммарные доходы различных стран от проведенных в прошлом году коммерческих запусков составили чуть более 3 млрд долларов

Причем мы сейчас находимся в ситуации, схожей с той, что была в США после катастрофы «Шаттла» и забвения «Сатурна 5», когда американцам казалось, что все безнадежно, их многоразовый проект накрылся. Но прошло примерно двадцать лет, и они снова на коне. За счет чего они этого добились?

Просто они принципиально поменяли всю организацию бизнеса, общие правила игры и долгосрочные приоритеты NASA, военного и гражданского научного госзаказа. То есть изменилась вся среда, и она стала намного лояльнее по отношению к частным компаниям, более доступной для них. Американцы дали зеленый свет всем интересным инициативам «частников», и те практически с нуля на новой индустриальной платформе создали новые типы продуктов.

Причем основной прорыв, который был сделан в тех же Штатах в последние годы, был достигнут не столько за счет новых ракетных технологий, сколько за счет создания новых систем проектирования и систем управления техникой. То есть там, по сути, произошла колоссальная цифровая революция.

И нам тоже нужно наконец решиться на эту пересборку, запустить частную космическую промышленность и лет через десять-пятнадцать попытаться вернуться на новом витке, сохраняя при этом в багаже огромные технические наработки советских времен, которые до сих пор распакованы далеко не полностью. Основную проблему в нашем отставании я сейчас вижу именно по части организации и проектирования, управления техническими системами».

Что же касается возможных конкретных направлений, на которых Россия еще может в обозримом будущем застолбить за собой весомую долю рынка, то Евгений Кузнецов полагает, что руководству отечественной космической индустрии необходимо сделать новые крупные ставки в большой игре:

— По моему мнению, нам нужно сейчас ориентироваться уже не на сверхзатратные проекты, например полеты на Луну или на Марс и иже с ними, а на участие в борьбе за проектирование и строительство крупных орбитальных станций. И здесь снова проблема, состоящая из множества отдельных частей — это и эффективная доставка людей и полезных грузов, и само конструирование таких станций, и сложнейший комплекс вопросов, связанных с обеспечением безопасной жизнедеятельности.

 Именно в этой сфере мы еще можем сделать серьезный прорыв».