Малая космическая революция
Российская частно-государственная компания GK Launch на бело-синей ракете «Союз-2» запустила 38 спутников. Тремя месяцами ранее компания SpaceX одной ракетой запустила 143 спутника — абсолютный рекорд. Предыдущий рекордный пуск совершили индийцы в 2017-м году, когда запустили 104 спутника. И это не ракеты стали больше — это спутники мельчают. Число малых спутников растет, и это показатель изменений, которые происходят в мировой космической отрасли.
Наноспутники (1-10 кг) и микроспутники (10-100 кг) развиваются последние двадцать лет. Поначалу их многие не воспринимали всерьез, называли «мусоросаты», использовали только для недорогих испытаний в космосе и в образовании. Но электроника уменьшалась, вычислительные способности её росли, как и пропускная способность радиоканалов, и в мире начали появляться десятки компаний, которые предлагали услуги на основе «мусоросатов». Оказалось, такие малыши могут фотографировать Землю с субметровым разрешением, следить за мировым судоходством и авиасообщением, нести на борту активные радары и работать в межпланетном пространстве.
Как правило, малые космические аппараты собирают из компонентов индустриального класса, и цена их в несколько раз ниже, чем электроника космического назначения. Запускать малые спутники тоже легче. Сегодня есть три способа запуска малых спутников:
1. С Международной космической станции, роботизированной рукой
или вручную:
2. Сверхлегкими ракетами, грузоподъемностью 200-500 кг:
3. На больших ракетах попутным запуском, с каким-нибудь большим спутником или группой:
Попутный запуск самый дешевый, так как владельцу попутки не надо оплачивать ракету — она уже оплачена основным заказчиком. Спутники становятся меньше и легче, а ракеты остаются прежние, поэтому практически на каждой ракете среднего класса остается запас грузоподъемности, который можно использовать. Малому «попутчику» требуется только оплатить интеграцию, то есть установку на ракету, и создание переходного адаптера системы отделения.
Поэтому, когда журналисты высчитывают стоимость запуска делением цены всей ракеты на её максимальную грузоподъемность, получается сумма, далекая от реальности. Например коммерческая цена ракеты «Союз-2» около $40 млн, а её грузоподъемность около 8000 кг, простым делением получим $5000 за 1 кг, но фактическая коммерческая стоимость запуска на этой ракете около $15 000 за кг.
Если же брать сверхлегкую ракету, типа Electron, то там простое деление даст цену около $30 000 за кг, но фактически она будет выше за счет интеграции и использования третьей ступени, особенно если у пуска несколько заказчиков. Тем не менее, спрос на запуски сверхлегкими ракетами есть и постоянно растет. Причина этого в недостатках попутного запуска большими ракетами. Таких недостатков несколько:
- - длительный период ожидания пуска — места на ракете занимают за 2-3 года, хотя малый спутник реально собрать за полгода. Получается, космическая компания несет убытки, пока их аппарат простаивает на Земле в ожидании старта;
- - ограниченность выбора высоты и наклонения орбиты: ракета летит туда, куда надо основному заказчику, в некоторых случаях разгонный блок способен изменить орбиту для попутной нагрузки, но такое возможно не всегда;
- - необходимость разведения спутников по орбите (фазирования): даже если разгонный блок выводит «попутчиков» на нужную орбиту, то отделяет их «очередью», один за одним, и, прежде, чем они начнут полноценно работать, спутникам потребуется несколько недель, чтобы разойтись на достаточно большое расстояние и не создавать друг другу радиопомех.
Несмотря на недостатки, попутные запуски остаются самым популярным средством достижения орбиты для малых космических аппаратов. И на этот рынок пришел Илон Маск и говорит: «Эй, ребята, у меня ракеты со спутниками Starlink будут летать каждую неделю, могу подбросить, и ваша первая проблема решена». Вторая и третья проблема решаются дополнительными средствами — сверхмалыми разгонными блоками, которые запускаются как попутные микроспутники и доставляют малые аппараты куда им нужно.
SpaceX сама не производит такие малые разгонные блоки, и отдает это своим технологическим партнерам. На прошедшем рекордном пуске таким малым разгонным блоком стала Sherpa-FX — металлическое кольцо, внутри которого размещены двигатели, а снаружи — космические аппараты, которым нужно довыведение. Предполагалось, что на этом же Falcon 9 полетит и другой малый разгонный блок Vigoride от компании Momentus, но его отправка на орбиту переместилась на лето.
Высокая частота запусков по собственной программе Starlink и наличие малых разгонных блоков позволило SpaceX открыть программу Rideshare. Суть этой программы именно в запуске всей мелкой попутки, которую ему привезут клиенты. Цена запуска вне конкуренции — $5000 за кг на низкую орбиту, т.е. в три раза ниже, чем на российских ракетах. Услуга довыведения малым разгонным блоком оплачивается отдельно, но даже с наценкой спрос такой, что компания Momentus получила оценку на бирже $1,2 млрд (!), даже несмотря на то, что пока не запустила ни одного разгонного блока.
По сути, Маск пытается монополизировать и этот «копеечный» рынок запуска малых космических аппаратов. И первый запуск по программе Rideshare показал серьезность его заявки. Прежде общее годовое количество запущенных малых космических аппаратов (не считая Starlink и OneWed) насчитывало примерно 350 шт. Запуская по 140 шт, Маск закроет потребности всего рынка 2-3 ракетами. Все запущенные аппараты — мини-, микро- и наноспутники, поэтому общая их масса не превысила 5 тонн. Грузоподъемность же ракеты Falcon 9 — 22 тонны, то есть на ракете сохраняется значительный запас грузоподъемности (но не объема). Это серьезно повлияет на бизнес других ракетных частников, которые тоже метят в этот рынок: Rocketlab, Virgin Orbit, Astra, Firefly, «Роскосмос» тоже может остаться без «подработки» на извозе попутчиков.
В этих условиях обостряется конкуренция не за мощность ракеты, и даже не за её стоимость, хотя это тоже важно. Для производителей малых спутников и заказчиков их запусков более важным оказывается длительность интервала между подписанием договора на запуск и самим запуском. Важное значение приобретают бюрократические и организационные процедуры, и частные компании, хоть SpaceX, хоть Rocketlab, имеют по определению более высокие преимущества перед громоздким государственным агентством. В «Роскосмосе» это понимают, поэтому и доверили пусковую кампанию частно-государственной GK Launch («Главкосмос Пусковые Услуги»). В госкорпорации не отказывают в сотрудничестве и начинающим частникам, хотя им ещё предстоит показать себя в деле.
Наглядным выражением «разворота к клиенту» в условиях конкуренции стала новая «ливрея» классического «Союза». Ракета, которая практически не меняла своего облика десятки лет, приобрела новое «лицо».
С точки зрения традиционной космонавтики и инженерного дела — эта мера бессмысленная и даже вредная, так как краска добавляет массу ракете, а значит, отнимает ценные килограммы полезной нагрузки. Но в маркетинге красивая упаковка — одно из из небольших, но важных дел в конкуренции за клиента. Хорошо, что это стали у нас понимать.
Микро- и наноспутники продолжат свое развитие: снижение стоимости запуска, прогресс в микроэлектронике, новые технологии и растущие инвестиции будут повышать количество производимых аппаратов. К привычной фотосъемке и радарам добавляются ещё орбитальные серверы, оптическая связь, распределенные вычисления, квантовая криптография, фундаментальные космические исследования… Для всего этого нужны ракеты, а значит и для наших «Союзов» будет работа.
zelenyikotСпециально для телеканала «Наука».