Одним из таких проектов является «Комплексная пусковая услуга», включающая разработку ракеты-носителя сверхлегкого класса (СЛРН), межорбитального буксира с электрореактивным двигателем, а также серийного производства легких спутников.  

По замыслу разработчиков проекта, с 2025 года должны будут предоставляться комплексные услуги по выводу на орбиту малых космических аппаратов (МКА) и проведения с их помощью дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), предоставления связи и космического интернета. Наиболее острые вопросы и критика звучат в адрес проекта СЛРН. 

Три таких вопроса в гротескной форме можно сформулировать так:

1. В мире запущены сотни космических стартапов. На основании чего, вы, инженеры советского типа, динозавры, не окончившие курсы Университета 20.35, беретесь утверждать, что сможете выиграть у этих стартапов конкурентную борьбу?
2. Предприятия Роскосмоса самодостаточны и могут разработать любую космическую систему. Зачем нужны какие-то частные инициативы, когда можно просто заказать работу Роскосмосу?
3. Рынок полезных нагрузок для СЛРН очень узок и не окупит затрат на её создание. Роскосмос давно бы создал такую ракету, если бы она была нужна.

В каждой шутке есть только доля шутки, и на эти вопросы необходимо дать ответ. 

Текущее состояние рынка и негативный прогноз

Зачем летать в космос? Начнем с конца, с вопроса о рынке для сверхлёгких ракет. Космос и сегодня остается больше зоной романтики, а не бизнеса. Но нас интересует рынок. И нам необходимо доказать, что он у нас есть.

Большая космонавтика долгое время развивалась благодаря мечтателям, воспитанным на произведениях научной фантастики. А нынешние глобальные космические инициативы, как правило, продвигают «бешеные миллиардеры», в детстве мечтавшие о полетах на Марс и на другие планеты. С реальной же хозяйственной деятельностью в космосе пока не всё в порядке. Остается актуальным вопрос — зачем летать в космос?

Если говорить о коммерческой деятельности в космосе, то сегодня основной спрос на пусковые услуги формируют потребности в спутниках связи и ДЗЗ. Сейчас это достаточно тяжелые аппараты, выводимые на орбиту ракетами среднего и тяжелого класса.

Аппараты класса микро — CubSat. До недавнего времени в легком классе речь шла о выведении в космос только наноспутников класса CubSat. Это любительские и университетские аппараты, преимущественно образовательного назначения. По прогнозу, количество аппаратов класса нано- и микро-, выводимых на орбиту, довольно быстро растет и будет расти дальше (рисунок 1). Но специальных требований при их выведении на орбиту не выдвигается, поэтому выводят их в качестве попутной нагрузки в ходе кластерных запусков. При этом действует принцип «выводим на ту орбиту, на которую получится, тогда, когда получится». При попутном запуске стоимость выведения оказывается меньше, чем при использовании СЛРН. Таким образом, на рынок нано-спутников рассчитывать нельзя.
 

Рисунок 1. Прогноз 2018 года по количеству наноспутников на орбите

 
Рынок выведения МКА. В настоящее время имеется потребность в малых космических аппаратах с массой до 250 кг для следующих задач: 
— низкоорбитальные спутниковые группировки связи;
— научно-технические эксперименты на низкой орбите.  

Общая потребность в МКА оценивается в 1800-2500 шт. Ежегодные потребности в пусковых услугах формируются за счет необходимости замены вышедших из строя малых космических аппаратов на орбите. 
Соответствующий расчет приведен на рисунке 2. С учетом того, что некоторые из МКА могут выводиться на орбиту в ходе кластерных пусков большими ракетами, прогноз емкости рынка для российской СЛРН действительно выглядит неутешительным. 

Рисунок 2. Оценка минимальных потребностей в пусках СЛРН сегодня, при цене $45 тыс./кг

Любопытно, что в решающем для дорожной карты «Аэроспейснет» 2025 году потребности в пусках СЛРН оцениваются даже в меньшем объеме, чем потребность в ракетах сверхтяжелого класса. Привет, «Енисей», аналитики Роскосмоса тебя не забудут.

«Во-о-о-о-т!!! — скажут критики. — Роскосмос просто не хочет заниматься всякой ерундой. Достойного рынка СЛРН нет и не будет. Баловство одно». Однако в приведенных выше прогнозах содержится методическая ошибка, т. к. они исходят из сегодняшнего состояния рынка.

 

Рисунок 3. Потребности в пусках ракет-носителей разного класса при сохранении текущей стоимости выведения и структуры рынка пусковых услуг 

Прогнозы исходят из того, что космос по-прежнему будет в основном исследовательским: полеты на Луну, к Марсу, экспедиции за орбиту Юпитера. Прогнозы исходят из того, что спутники останутся примерно такими же, как сейчас, а нижний порог стоимости выведения на орбиту при помощи малых ракет уже достигнут. Это от $20 до $40 тыс. за кг. Сумма зависит от массы выводимого груза, класса ракеты, высоты орбиты, срочности и множества иных факторов. 

Но мир стремительно меняется.

Инновационный продукт формирует новый рынок, а не наоборот

Драйвер роста рынка пусковых услуг при помощи СЛРН. Основной задачей развития сегмента спутниковых систем связи и ДЗЗ является значительное удешевление комплектующих МКА за счет их унификации, а также уменьшение стоимости вывода МКА на орбиту. 

Главная надежда рынка пусковых услуг при помощи СЛРН — это низкоорбитальные группировки ДЗЗ. Такие аппараты в последние 10 лет стремительно уменьшаются в размерах и становятся легче. 

По оценкам ряда экспертов, тенденция снижения массы МКА для дистанционного зондирования Земли сохранится. Микро-миниатюризация электронных и электромеханических систем, совершенствование оптики и освоение новых материалов позволяют снижать массу спутников ДЗЗ при сохранении высоких технических характеристик. Уже в ближайшем будущем МКА класса микро обеспечат пространственное разрешение 2,5 м, а для специализированных спутников массой около 100 кг. оно достигнет 1 м. 

Коммерчески привлекательным сегментом в перспективе 10-15 лет будут космические аппараты ДЗЗ массой до 100 кг, максимум до 250 кг, позволяющие решать серьезные научные и прикладные задачи, имеющие срок службы от 1 до 5 лет. Их стоимость составит от нескольких сотен тысяч до нескольких млн долларов. 

Удешевление МКА за счет перехода на коммерческую компонентную базу может сопровождаться сокращенным сроком жизни спутниковых группировок в 2-3 раза, но при этом стоимость группировки уменьшается в 10-15 раз. Этот факт стимулирует появление большого числа проектов, прежде всего низкоорбитальных дешевых спутниковых группировок связи, которые в ближайшие 7-10 лет могут потеснить традиционные системы. Возрастает потребность и в запусках МКА «по требованию» (Launch on Demand), например, в течение суток после поступления запроса со стороны заказчика.

Реальные рыночные прогнозы сегодня строятся с учетом перечисленных выше трёх факторов. По данным отчёта Frost & Sullivan, объём рынка запусков малых спутников составит более $62 млрд к 2030 году. Объём мирового рынка к 2023-2025 гг. должен составить до 500 МКА в год. 

Сегодня быстрее всего растут рынки малых спутников массой от 100 до 300 кг. Более 3600 МКА массой до 500 кг будет запущено в 2017-2025 годы, что на 76% больше, чем за период 2006-2016 гг.

Анализ текущей рыночной ситуации приводит выводу о грузоподъемности СЛРН на уровне от 150 до 250 кг для вывода МКА на низкую околоземную орбиту и от 50 до 150 кг на солнечно-синхронную орбиту. 

Важным фактором является стоимость выведения спутника на орбиту. Для МКА прикладного назначения массой 50-100 кг стоимость выведения на орбиту составляет $2-3 млн. Эти цифры позволяют их владельцам ориентироваться на стоимость пуска того же порядка при сохранении удельной стоимости выведения при кластерном запуске. Соответственно, стоимость пуска в $3-5 млн обеспечивает приемлемую доходность производителям СЛРН, позволяющую развивать бизнес даже при умеренной частоте запусков (5-10 в год). Именно на эти цифры ориентируется компания RocketLab, которая первой вывела на рынок сверхлегкую ракету.

На иллюстрации ниже приведено сравнение рынка пусковых услуг СЛРН при цене выведения $23 и $45 тыс. за кг. Видно, что есть разница более чем в 2 раза. 

Сравнение рынка при текущей стоимости выведения и при прогнозной стоимости выведения в 2026 году.

Рисунок 4. Прогноз рынка выведения малых космических аппаратов при существующих расценках

Рисунок 5. Прогноз рынка выведения малых космических аппаратов при снижении расценок

А при снижении цены запуска до уровня 10-15 тыс. долларов за кг ожидается взрывной рост рынка. Даже при консервативном подходе 10-15% глобального рынка составляет около 100 пусков в год, начиная с 2026 года.  

Проект «Сфера»

В России разработан глобальный проект «Сфера» по ДЗЗ, который должен обеспечить полное освещение ситуационной обстановки на всей территории страны. При благоприятном стечении обстоятельств данный проект может обеспечить СЛРН стартовыми заказами. Предполагаемый объём отечественного рынка к 2023–2025 гг. должен составить более 50 МКА ДЗЗ в год.
 
При взрывном росте спроса ожидается, что в России потребность в запусках МКА с массой до 250 кг через 5-7 лет может составить до 100 аппаратов в год. Обеспечение услуги дешёвого (менее 3 млн долларов) запуска МКА снимет барьеры перед коммерческими компаниями по освоению новых сегментов космического рынка с использованием орбитальных группировок МКА для решения задач ДЗЗ, связи и IoT. 

При таком снижении цены входа на рынок космической деятельности (12 тыс. долларов за 1 кг, исходя из расчёта запуска полезной нагрузки в 250 кг за 3 млн долларов) пусковые услуги станут доступными не только крупным, но и средним заказчикам из числа эксплуатантов исследовательских и специализированных МКА. Такие фирмы сегодня вынуждены годами ожидать возможности поучаствовать в кластерном запуске ракетой среднего класса. Следовательно, резонно рассчитывать на появление многочисленных иностранных заказчиков из развивающихся стран, особенно из азиатско-тихоокеанского региона.

В заключение

Таким образом, мы можем констатировать, что рынок у СЛРН есть. Он может быть большим. Но это при условии, что ракета и выводимые ею спутники будут отвечать весьма жестким и специфичным требованиям.

В следующих материалах я рассмотрю, что это за требования, и отвечу на каверзный вопрос о том, может ли Роскосмос их выполнить. А также представлю анализ способности российской науки и аэрокосмического сообщества создать продукт, который не только сможет захватить рынок пусковых услуг, но и удержать его в течение 15-20 лет.

#Аэроспейснет, #космос, #ракета, #спутники

Источник: Новости НТИ