КОСМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ - ИХ СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ

— ТЕХНОЛОГИИ И ПРОИЗВОДСТВО

В последние десять лет мы наблюдаем в буквальном смысле революцию частной космонавтики. Началась она в Соединенных Штатах, но уже сегодня эта революция меняет подходы к использованию и освоению космического пространства по всему миру, в том числе в аспектах научно-технической политики государств и их конкуренции на этом направлении.
Параллельно с бурным ростом коммерческого космического сектора наблюдаются качественные изменения в сфере космических технологий. Разумеется, все происходящие изменения затрагивают Россию и ее долгосрочные интересы.

Революция коммерческой космонавтики

С самого начала освоения космоса в этой сфере существуют частные компании, которые выступали подрядчиками по государственным контрактам в рамках космических программ, а также самостоятельно разрабатывали и создавали космические аппараты и услуги на их основе. Здесь важно подчеркнуть: государственный заказ охватывал разработку и создание ракет-носителей, других средств выведения полезной нагрузки, спутников, аппаратов научного назначения, грузовых и пилотируемых кораблей и орбитальных станций. Для частных инвестиций с 1960-х годов оказался привлекателен сектор телекоммуникаций – разработка, создание и эксплуатация спутников связи и вещания. Такой расклад в целом сохранялся на протяжении следующих 35–40 лет.

Предпосылки для изменений стали зарождаться во второй половине 1980-х годов, когда начали осознаваться экономические эффекты от космической деятельности и коммерциализации технологий, созданных в аэрокосмической отрасли по государственным контрактам. Эта сфера все чаще осмысливалась в категориях потенциальной прибыли. Не будем забывать о роли холодной войны как стимула для огромных государственных вложений в космические программы. Однако на излете своего противостояния Советский Союз и Соединенные Штаты сами все больше рассуждали о прибавочной стоимости, создаваемой каждым вложенным в такие программы рублем или долларом.

Первый космический турист Деннис Тито

Помимо более рачительного подхода сверхдержав к своим расходам на космос, серьезную роль сыграла начавшаяся в те годы «революция в военном деле». Интеграция космических систем связи, разведки и навигации в повседневную деятельность вооруженных сил и зарождение феномена «высокотехнологичной войны» [1] потребовали привлечения значительного числа гражданских специалистов, а также использования войсками коммерческих спутников связи.

Начало новой эре положила война в Ираке 1991 г., после которой стало ясно, что никакая армия не сможет полностью обеспечить свои потребности в космических системах за счет использования исключительно военных аппаратов – слишком дорого. В то же время было понятно, что, например, навигационные спутниковые системы (тогда это были американская GPS и советская/российская система, позднее получившая название ГЛОНАСС), создание и поддержание которых коммерчески нерентабельно, должны быть частью гражданской экономической инфраструктуры, как дороги и электрические сети. С развитием технологий в разряд такой инфраструктуры перешли – и даже превратились в отдельный сегмент космического бизнеса – спутники дистанционного зондирования земли, позволяющие вести съемку земной поверхности в высоком разрешении и передавать данные в режиме реального времени широкому кругу заказчиков (изначально спутниковая съемка поверхности осуществлялась исключительно в интересах разведки).

Еще одним мощным стимулом к развитию коммерческой космонавтики послужили распад советской экономической системы и формирование мирового рынка космических товаров и услуг, куда вышли теперь уже российские и украинские предприятия с ракетами-носителями и ракетными двигателями. Чуть позже к ним присоединился Китай, осуществляющий коммерческие запуски спутников с помощью своих ракет-носителей и производящий спутники для заказчиков из Африки и Латинской Америки. Россия также стала пионером в коммерциализации работы орбитальных станций и зарождении космического туризма (это началось еще на станции «Мир»).

Окончание холодной войны высвободило из аэрокосмических отраслей США и России значительные массы специалистов, ранее занятых в государственных программах. И надо отдать должное американцам – они сумели создать условия для того, чтобы часть этих людей осталась в профессии, переключившись на коммерческую космическую тематику либо основав свои космические компании. Так формировалась «экосистема» частной космонавтики.

И все же точкой отсчета революции в коммерческом освоении космоса стал 2001 г. Тогда свой полет совершил полностью частный суборбитальный самолет «Спейсшип-1», который был спонсирован миллиардером Полом Алленом и лег в основу проекта по созданию корабля для массового космического туризма. За реализацию этого проекта, получившего название «Спейсшип-2», вместе с П. Алленом взялась компания «Вирджин Галактик» миллиардера Ричарда Брэнсона. Годом позже еще один миллиардер – Элон Маск – основал компанию «Спейс Эксплорейшн Текнолоджис», которая в итоге разработала семейство ракет-носителей «Фалькон» и грузовой космический корабль «Драгон».

Главное, на что следует обратить внимание: частный капитал начал осуществлять венчурные инвестиции в сферу космического транспорта, цель которых заключается в снижении стоимости доставки грузов и людей на орбиту и возвращения их на землю. Так, стоимость выведения груза на низкую околоземную орбиту ракетой «Фалькон-9» составляет 4300 долл./кг, а на ракете «Фалькон Хеви» она снижена уже до 1455 долл./кг. Для сравнения: стоимость выведения грузов на низкую околоземную орбиту российской ракетой «Протон-М» – 2600–4500 долл./кг [2].

SPACEX

Ракета «Фалькон-9» проекта SpaceX

Cвою роль здесь играет и государственная политика. В 2000-е годы американское правительство осуществило в рамках программы «Констеллейшн» (так называемая лунная программа Дж. Буша-младшего) (1, 2, 3) передачу бизнесу наработанных за десятилетия технологий и опыта, а также фактически отказалось от собственных новых проектов в области прикладной пилотируемой космонавтики и ракетостроения в пользу заказов на услуги коммерческих космических систем. Тем самым оно частично «страховало» вложения бизнеса.

В то же время американское космическое агентство НАСА получило возможность сосредоточиться на фундаментальных космических исследованиях и разработках, а также интеграции полученных в рамках гражданской и военной космической деятельности результатов в сферу авиации. В частности, здесь можно упомянуть экспериментальный высотный беспилотный самолет на солнечных батареях, адаптацию авиационных и космических систем, задействованных в военной беспилотной авиации, к нуждам коммерческого сектора, а также развитие технологий «летающего крыла», впервые использованной на военных самолетах и космических челноках, в гражданском самолетостроении. Это следует учитывать, поскольку космическая и авиационная отрасли нуждаются в синтезе, который создает основу для их взаимного технологического обогащения и выступает одним из ключевых локомотивов экономического развития.

Векторы глобальной конкуренции

Говоря о направлениях космической деятельности ключевых зарубежных игроков, можно выделить три из них.

Исследования дальнего космоса. Сюда входит отправка аппаратов к другим телам Солнечной системы – к Луне, астероидам, Марсу, иным планетам и их спутникам. В этих исследованиях участвуют Соединенные Штаты, Европа, Япония, Китай, Индия. Однако цели у игроков различаются в деталях. Если американцы и европейцы осуществляют сверхсложные миссии для сохранения своего научного и технологического лидерства, то миссии Китая и Индии более просты по содержанию и нацелены на усовершенствование собственной технологической и промышленной базы через эти проекты. В то же время отправка в декабре 2013 г. на Луну китайской автоматической научной станции «Чанъэ-3» в составе посадочного модуля и лунохода «Юйту» вкупе с успешным завершением летом того же года программы пилотируемых полетов первой китайской орбитальной станции «Тяньгун-1» свидетельствуют о стремлении КНР стать космической державой, способной полностью самостоятельно действовать в космосе. Что касается Японии, то ее цель – сохранить первенство в отдельных технологических нишах в области робототехники и естественных наук, чтобы иметь возможности для взаимовыгодного сотрудничества в космосе с США и ЕС, а также для превосходства в этих нишах над Китаем.

CNSA/Chinanews Китайская автоматическая научная станция «Чанъэ-3» на Луне

Астрофизика. Здесь речь идет об изучении строения Вселенной, других звездных систем, проверке базовых концепций теоретической физики. Первенство на этом направлении удерживают американцы и европейцы, и речи об активной конкуренции со стороны других игроков пока не идет. Россия сохраняет потенциал реализации подобных проектов, что соответствует ее жизненным интересам, однако нуждается в выверенной политике в области фундаментальных космических исследований.

Новые космические аппараты. Лидерство на этом направлении сохраняется за Соединенными Штатами, значительные НИОКР в этой сфере реализуются также Европейским космическим агентством. Критерием здесь служат не столько расходы на космические программы, сколько качество разрабатываемых аппаратов и сложность вновь отправляемых в космос научных миссий [3]. Новые космические аппараты наряду с новыми ракетами-носителями призваны упростить и удешевить использование околоземной орбиты для решения разнообразных прикладных задач, иметь большую гибкость в использовании, а также обладать длительным сроком службы и ремонтопригодностью.

Особого внимания заслуживает американский беспилотный многоразовый челнок X-37B, который был создан в интересах ВВС США и уже провел на орбите серию длительных экспериментальных полетов. В аппаратах такого класса наиболее перспективной и ценной является возможность играть роль оперативно развертываемой системы космической связи и разведки над заданным районом земной поверхности, в чем нуждаются вооруженные силы в условиях подготовки к конфликту и самого конфликта.

Такая система позволяет решить проблему дефицита пропускной способности коммерческих каналов связи в случае военных действий, а также проблему зоны покрытия спутниковыми системами различных районов Земли. В настоящее время аппарат X-37B играет роль орбитальной лаборатории, на которой отрабатываются новые космические технологии. В перспективе использование подобных аппаратов (усовершенствованных по сравнению с испытываемым сегодня) будет, видимо, включать техническое обслуживание и модернизацию уже развернутых спутников и телескопов.

U.S. Air Force photo / Michael Stonecypher Американский космический беспилотник X-37B

Для сравнения отметим, что европейский экспериментальный многоразовый суборбитальный челнок IXV создается для отработки технологий будущих космических транспортных систем. В то же время европейцы в начале 2014 г. официально заинтересовались частной разработкой пилотируемого многоразового челнока американской «Сьерра-Невада Корпорэйшн».

Говоря о новых пилотируемых кораблях, стоит отметить, что американская компания «Боинг» ведет разработку многоразового грузопассажирского аппарата CST-100 вместимостью до 7 человек. Несмотря на то, что испытывать и первоначально использовать его планируется на МКС, он предназначен скорее для обслуживания и доставки пассажиров на частную орбитальную космическую станцию, разрабатываемую американской же компанией «Бигелоу Аэроспейс». Вместе с тем «Боинг» и «Локхид Мартин» по контракту НАСА участвуют в создании многоцелевого исследовательского пилотируемого корабля «Орион» (1, 2). Летные испытания этого корабля должны начаться уже в 2014 г. И хотя в США пока нет четкого понимания, нужна ли новая пилотируемая экспедиция на Луну или к одному из близлежащих астероидов, компании американской космической отрасли заняты наработкой базовых технологий на этом направлении и переосмыслением опыта предыдущих пилотируемых программ.

Указанные направления глобальной космической конкуренции имеют и политические последствия. Новых проектов, в которых было бы возможно принципиальное сотрудничество ведущих космических держав, как это было в случае программ «Мир – Шаттл» и МКС, сегодня практически нет. Разные подходы, цели и возможности, в том числе разное институциональное устройство космической деятельности, затрудняют нахождение общего языка и общих интересов в космосе. Однако то, чего не удается достичь на уровне государств, вполне может быть достигнуто на уровне научного, университетского сообщества и бизнеса.

Россия в новых реалиях

Концепт NASA, представляющий проект

использования корабля «Орион» для

исследования астероидов

На фоне происходящих процессов космическая деятельность России долгое время характеризовалась сочетанием инерции и попыток выработать новую стратегию. Такое положение дел было объективно обусловлено – реструктуризация советской аэрокосмической отрасли и ее адаптация к условиям рыночной экономики, учитывая провал политики конверсии в 1992–1993 гг., не могли произойти быстро. К тому же зарубежный спрос на отечественную космическую продукцию в 1990-е годы и возможность существования предприятий на старых запасах создали в российском обществе ложную иллюзию, что к космонавтике можно не прикладывать особых усилий. Ситуация начала меняться к концу 2000-х годов, когда серия неудачных космических проектов и аварий при запусках ракет, а также перемены в международном конкурентном раскладе заставили Россию критически осмыслить свое положение в этой сфере.

Сегодня российское правительство проводит курс на создание Объединенной ракетно-космической корпорации (ОРКК), призванной объединить и оптимизировать государственные активы в сфере ракетостроения и создания космических аппаратов. Здесь целесообразно задаться вопросом: насколько эта новая структура может быть конкурентоспособна в международном контексте и в условиях развития частных космических компаний?

ОРКК имеет высокие шансы на успех, если будет работать как корпорация развития. Во-первых, России нужно новое семейство ракет-носителей. Находящаяся на стадии подготовки к летным испытаниям ракета-носитель «Ангара» – это значимый, но лишь первый шаг на этом пути. Во-вторых, критерием успешности и конкурентоспособности новых ракет-носителей должна стать реальная, а не субсидированная государством цена за килограмм выведенного груза. Сегодня главная битва на этом направлении ведется за то, чтобы снизить данный показатель до уровня менее 1000 долл./кг. И главное – деятельность ОРКК должна подчиняться национальной стратегии освоения космоса, которую необходимо вырабатывать уже сейчас и публиковать результаты такой работы. Ключевой задачей должно стать проведение фундаментальных научных исследований в космосе и связанных с ними НИОКР.

Дмитрий Рогозин на презентации ракеты-

носителя «Ангара» в Центре им. Хруничева

России важно сформировать то понимание, к которому американцы пришли полтора десятилетия назад: никакая космическая деятельность за государственный счет, включая отправку космонавтов куда-либо, не имеет смысла, если она не ведет к получению принципиально новых знаний и технологий. И такое понимание сегодня берут за основу целеполагания не только Вашингтон и европейцы, но и Пекин, Токио, Дели. В связи с этим будет ошибкой, если ОРКК продолжит существовать в той же парадигме, в какой существуют российские космические предприятия и холдинги, а именно – поддержание производственного потенциала на минимально достаточном уровне и обслуживание нужд государственных ведомств и реже государственных компаний. Разумеется, такой подход предполагает, что российские спутниковые системы связи и телевещания должны создаваться за счет компаний связи и крупных телевизионных холдингов, а не за счет бюджета в рамках госпрограмм.

На такой базе станет возможной выработка новых проектов международного сотрудничества в космосе с участием России. В ближайшие годы их вряд ли будет много, однако четкое формулирование целей, организационной структуры и финансового плана позволит обеспечить нашей стране равноправное участие, а где-то и полноценное лидерство в подобных проектах.

Не стоит забывать и о том, что потенциал для развития частной космонавтики есть и внутри России. Разумеется, он сообразен состоянию и возможностям отечественного рынка, но явно превосходит то, что мы сегодня наблюдаем в Японии, Китае или Индии, где о частной космонавтике пока вообще сложно говорить. Речь идет о частных начинаниях, которые отталкиваются от российского научного сообщества. Первым таким начинанием можно считать исследовательскую команду «Селеноход», участвовавшую до декабря 2013 г. в конкурсе «Google Lunar X Prize» по созданию и отправке на поверхность Луны первого частного робота (эта команда дала старт отечественной венчурной компании в сфере робототехники – «RoboCV»). Другой пример российской частной космонавтики – компания «Даурия Аэроспейс», основанная миллиардером Михаилом Кокоричем и имеющая офисы в России (технопарк «Сколково»), Германии и США. Компания планирует разработать и развернуть систему спутников связи и мониторинга и предоставлять потребителям их услуги по электронной подписке.

Dauria Aerospace Спутник DX-1, созданный компанией Даурия Аэроспейс

Интенсивное развитие частной космонавтики, начавшееся в США в прошлом десятилетии, меняет мировую практику освоения космоса. Фактически мы можем говорить о коммерциализации всей деятельности, которая ведется на орбите Земли, включая пилотируемые полеты. Это стало возможным благодаря тому, что частным компаниям, создающим космические ракеты и аппараты на основе новых технологий, удалось значительно удешевить выведение грузов на околоземную орбиту. Вместе с тем неформальный статус лидера в космической сфере сегодня, как никогда ранее, зависит от способности той или иной страны либо группы стран проводить широкий спектр фундаментальных космических исследований, формирующих необходимый технологический и промышленный потенциал.

Россия имеет высокие шансы адаптироваться к мировым тенденциям в освоении космического пространства и занять достойное место в сферах фундаментальных исследований и частной космонавтики, создавая структуру ОРКК и благоприятные условия для появления космических стартапов в университетской среде. Необходимыми предпосылками здесь являются четкая и прозрачная стратегия, сформулированная политическим руководством страны, и воля к ее выполнению. В целом освоение космоса останется весьма политизированной сферой международных отношений, и для сохранения лидерского потенциала в этой сфере Россия должна быть способна выдвигать и реализовывать передовые научно-технические идеи.Вернуться назад