Десятилетие коммерческих космических полётов – что дальше?

Дата: 2018-11-21

Во многих отраслях десятилетия едва достаточно для того, чтобы вызвать значительные изменения, если не происходит чего-нибудь прорывного – вроде появления новой технологии, бизнес-модели или дизайна услуг. Космическая промышленность недавно испытала их все три сразу.

Но 10 лет назад ни одна из этих инноваций не была гарантирована. В действительности 28 сентября 2008 года целая компания наблюдала и надеялась на удачу, когда их флагманский продукт запускался после 3 неудач. С наличными на исходе, это был их последний шанс на успех. Более 21 тонны керосина и жидкого кислорода смешались и воспламенились, приведя в движение двухступенчатую ракету, стоящую на стартовом столе.

Когда ракета Falcon 1 успешно достигла орбиты и компания получила контракт от NASA, SpaceX пережила свою стадию стартапа. Эта веха – первая жидкостная ракета, разработанная частной фирмой и достигшая орбиты – привела к возникновению новой космической индустрии, меняющей наш мир на этой планете и за её пределами. Что произошло за прошедшие годы и что это означает для нашего будущего?

В то время, как учёные заняты разработкой новых технологий, направленных на решение бесчисленного числа проблем космонавтики, существует другой сектор исследований, в котором занят и я (доцент школы бизнеса университета Южной Каролины и доктор Уортонской школы в университете Пенсильвании Джоэл Вутен — прим. пер.), изучающий саму эту отрасль со стороны возможностей для бизнеса и операционных проблем, стоящих перед ней. В недавно опубликованной научной статье Кристофер Танг и я исследовали вопрос, на который должны ответить все фирмы, желающие установления стабильной космической индустрии, создания внеземной базы, добычи ресурсов из астероидов и расширения области пилотируемых космических полётов – и всё это должно происходить при сокращающейся роли государства в финансировании космических программ. Мы считаем, что решения от частного бизнеса могут привести к менее роскошному ключу для доступа к нашей Галактике.

Новая глобальная космическая индустрия

Когда Советский Союз организовал программу по запуску спутника, и затем запустил его самого в 1957 году, он побудил возникновение космической гонки, которая подпитывалась международной конкуренцией и Холодной войной. Советский Союз и США играли в этом процессе первые роли и записали на свой счёт ряд «первых» достижений, описанных теперь в исторических книгах. Первая глава космической гонки завершилась с посадкой Нила Армстронга и База Олдрина в исторической лунной миссии «Аполлона-11», потребовавшей огромных государственных вложений – порядка $ 25,4 млрд в ценах того времени или почти $ 200 млрд в ценах текущих.

Конкуренция характеризовала эту раннюю часть космической эры. В конечном счёте она эволюционировала в сотрудничество в рамках МКС – звёздном примере того, как государства могут работать совместно, разделяя общую цель. Сейчас мы входим в новую фазу открытости – с частными коммерческими фирмами, ведущими нас по этому пути.

Отрасль постройки и запуска космических аппаратов становится всё более коммерциализированной, что отчасти объясняется сокращением государственных космических бюджетов. Согласно отчёту инвестиционной фирмы Space Angels, рекордное число из 120 венчурных компаний инвестировало порядка $ 3,9 млрд в частные космические компании в прошлом году. Космическая индустрия также становится глобальной – уже нет в ней доминирования США и СССР, соперничавших во времена Холодной войны.

На данный момент в этом году было осуществлено 75 орбитальных запусков – в среднем по 2 запуска в неделю, с космодромов Китая, России, Индии, французской Гвинеи, Новой Зеландии и США.

Бурный рост числа орбитальных запусков, как и числа космических аппаратов (включая межпланетные зонды), совпадает с началом последнего десятилетия.

Сейчас в запусках космических аппаратов участвуют больше государств и фирм, чем когда-либо раньше. С задействованием большего числа субъектов, начали развиваться и инновации. Как отмечает Робертсон в новостном интернет-издании Digital Trends: «Частный коммерческий полёт, исследования Луны, добыча ресурсов и колонизация планет – всё это стало казаться возможным. Сделало космическую гонку сейчас более энергичной, чем то, как она ощущалась годами ранее».

Вы можете увидеть эту энергию прямо в новостях. Так Япония анонсировала посадку двух посадочных аппаратов Minerva-II на небольшой астероид. Эта посадка по своей точности сравнима с поражением 6-сантиметровой цели с расстояния в 20 тыс. км. В начале этого года люди со всего мира глядели на успешный запуск ракеты Falcon Heavy от SpaceX, и, что более впечатляюще – возвращение двух его первых ступеней и их посадку в синхронном балете эпических масштабов.

Вызовы и возможности

В условиях роста капитала, числа фирм и знаний, учёные и инженеры должны выяснить, как в условиях космоса можно выполнять повседневную деятельность, организовывать поставки всего для этого необходимого и добиваться устойчивости этих поставок. Этот процесс осложняется теми препятствиями, которые создаются космосом: его огромными расстояниями, гравитацией, негостеприимной средой и дефицитом знаний о нём.

Одним из главных вызовов в получении каких-то вещей в космосе, является их доставка туда. Производство всего необходимого на Земле и запуск на ракетах является дорогим процессом, и остается сдерживающим фактором в развитии. Фирма «Made in Space» подходит к решению этой проблемы с другой стороны, организуя аддитивное производство прямо в космосе посредством 3D-принтера, отправленного на МКС: инструменты, запчасти и медицинские инструменты могут быть теперь произведены прямо на космической станции по текущим нуждам космонавтов. Преимущества такого подхода включают в себя большую гибкость такого подхода и лучшее управление запасами МКС. В дополнение к этому некоторые продукты (такие как чистое стекловолокно) получают лучшие свойства при производстве их в невесомости.

Как компании должны определять ценность производства в космосе? Как они должны оценить ёмкость рынка и наращивать его? Рисунок ниже разбивает товары по происхождению и их назначению на предназначенные для Земли и космоса, и организует их в виде квадратов: люди в данный момент освоили нижний левый квадрат «сделано на Земле для применения на Земле». Двигаясь по часовой стрелки, каждый новый квадрат ставит новую задачу, в которой у нас всё меньше и меньше опыта.

Впервые я заинтересовался этим вопросом слушая группу экспертов в робототехнике, обсуждающих строительство колонии на Марсе (относящейся к третьему квадрату). Вы не можете просто так построить конструкции на Земле и отправить их на Марс, поэтому вам следует производить их сразу на месте. Но помещение людей-строителей в эту экстремальную среду также проблематично. По сути это может потребовать создания новой модели производства использующей в своей основе автоматизацию и роботов.

Ресурсы в космосе

Вы можете задаться вопросом, где можно получить материалы для производства в космосе, но на самом деле там существует настоящее изобилие ресурсов: металлы для производства могут быть найдены на астероидах, вода для ракетного топлива существует в виде льда на поверхностях планет и их спутников, а редкие элементы вроде гелия-3, необходимого для производства энергии, входят в состав лунной коры. Если мы сможем доставить этот изотоп на Землю, мы сможем избавиться от нашей зависимости от ископаемого топлива.

И как недавно продемонстрировал зонд Minerva-II, севший на астероид Рюгу, люди сейчас находятся в процессе получения ноу-хау о поиске материалов подобным образом. Но их добыча и транспортировка всё ещё являются открытым вопросом.

Как эти события меняют экономику космической отрасли? Уже сейчас такие компании как Planetary Resources, Moon Express, Deep Space Industries и Asterank организуются для решения этих проблем. И учёные начинают решать вопросы прав собственности, добычи ресурсов и партнёрских взаимоотношений для этой зарождающейся отрасли.

Угроза от космического мусора

Фильм «Гравитация» начался со взрыва российского спутника, вызвавшего цепную реакцию разрушения Шаттла, телескопа Хаббл и части МКС. Хотя эта последовательность и неправдоподобна, она отражает вполне реальное явление. Так в 2013 году российский спутник был разрушен под действием фрагментов взорвавшегося в 2007 году китайского спутника. Этот эффект, известный как «синдром Кесслера», представляет из себя возможный лавинообразный процесс разрушения спутников на орбите под действием существующих там на данный момент (более полумиллиона) фрагментов космического мусора, вызвал обеспокоенность общества и политических кругов. Как мы должны предотвратить, снизить или хотя бы смягчить такие риски? Количественную оценку последствий от роста космической индустрии для окружающей нас космической среды пока ещё предстоит оценить.

Что дальше?

Это правда, что космос становится всего лишь очередной областью для ведения бизнеса. Уже существуют компании, которые будут заниматься логистикой по доставке вашего, созданного для космоса аппарата, на ракетах. Есть фирмы, которые доставят грузы на подобных ракетах к МКС. Существуют также и другие фирмы, которые могут сделать запасные части уже там, на месте.

Что будет дальше? В определённой степени все признаки формирующейся индустрии уже складываются. Новый прорыв может изменить скорость её формирования, но не изменить установленный ею курс развития, в которые входят дальнейшие исследования Луны, астероидов и Марса. Трудно в это сейчас поверить, но чуть более 10 лет назад у SpaceX совсем не было успешных космических запусков. Сегодня динамичный частный сектор космонавтики состоит из множества компаний, работающим над всем сразу, от коммерческих космических кораблей и ракетных двигателей до добычи полезных ископаемых и производства продуктов питания. Следующим шагом станет укрепление деловых практик и взросление отрасли.

Я уже вижу будущее, стоя в большом зале Питтсбургского университета в ходе конференции Frontiers, организованной Белым домом: «На моей голове одеты самые современные очки виртуальной реальности. Я смотрю на поверхность Марса. Каждая деталь чёткая и отображается мгновенно. Это не просто видеоигра или бесцельное упражнение — научное сообщество вкладывает средства в эту область, так как знает, что исследованиям предшествует информация. И кто знает – может через следующие 10 лет уже кто-то будет стоять на реальной поверхности Марса».

Новости астрономии
Все про космос inspaceblog.net