Наскільки SpaceX збила ціни запусків ракет

Насколько SpaceX сбила цены запусков ракет

Нещодавно Ілон Маск в Твіттері язъвительно заявив, що запуски SpaceX настільки дешевше, ніж послуги Boeing/Lockheed, що на різницю можна побудувати супутник.

У 2014 році рахункова палата випустила звіт про оцінку вартості програм ВВС США по запуску секретних супутників, які запускалися виключно компанією ULA.
Із-за браку прозорості в ціноутворенні було важко зіставити цінники з пропозицією від SpaceX.

Уряд платить ULA фіксовану суму, незалежно від того яка ракета була використана при запуску — будь то Atlas V, Delta IV, або Delta IV Heavy. Крім цього існує контракт EELV Launch Capability (ELC), за яким ULA отримує $860 мільйонів доларів щорічно, для забезпечення доступу до космосу, навіть якщо не було запусків. Також сумарно ULA отримали $5 мільярдів на інші витрати, пов’язані з обладнанням для поизводства ракет.

Монополія ULA закінчилася, коли SpaceX почав боротися за запуски корисного навантаження для національної безпеки. Перший запуск був здійснений в травні цього року, за замовленням Національного Розвідувального Управління, у вигляді секретного супутника NROL-76. За оцінкою уряду, при безпосередньому порівнянні з ULA, вартість запусків SpaceX значно нижче.

Наприклад, 14 місяців тому ВПС США уклали контракт зі SpaceX на суму $83 мільйони для запуску супутника GPS 3, а в березні 2017 було виграно ще один контракт на запуск іншого супутника GPS 3 вартістю $96.5 мільйонів. Це повна вартість запуску, яку заплатить уряд і це не йде ні в яке порівняння з $422 мільйонами за одиничний пуск, які закладені в бюджет ВПС на 2020 рік.

Чим відповідять конкуренти?

Далі ми розглянемо, як змінилася і зміниться вартість запусків у конкурентів Falcon 9, які кроки збираються зробити учасники ринку пускових послуг, щоб не втратити своє місце під сонцем.

Blue Origin

Насколько SpaceX сбила цены запусков ракет
РН New Glenn. Джерело: Blue Origin

Мета засновника компанії Джеффа Безоса аж ніяк не прибуток від запусків комерційних супутників, а надання можливості мільйонам людей жити і працювати в космосі, він також не має амбіцій для запуску урядових і військових супутників і планує дишь постачати свої двигуни BE-4 для нової ракети-носія (РН) ULA Vulcan. Ракетний двигун BE-4, що працює на суміші рідкого кисню і зрідженого природного газу, почав розроблятися у 2011 та на розробку вже витрачено більше $1 млрд. Тяга BE-4 на прохання ULA була збільшена до 550тс.
Цей же двигун планується використовувати на першій ступені нової ракети Blue Origin New Glenn і перший пуск буде здійснено не раніше 2020. Ціна запуску New Glenn (NG) поки не відома, але можна очікувати, що вартість буде порівнянна з Falcon 9, а вантажопідйомність складе 13 тонн на гео-перехідну орбіту (ГПО).
Враховуючи досвід суборбітальних запусків системи вертикального зльоту і посадки New Shepard, коли одна і та ж ступінь була запущена 5 разів без істотних модифікацій, цей досвід дозволить протягом кількох років після першого запуску NG відпрацювати посадку перших ступенів.

ULA

Насколько SpaceX сбила цены запусков ракет
Ракета-носій Vulcan. Джерело: ULA

Ціна запуску для урядових та комерційних навантажень сильно відрізняється. Тиск Маска на слуханнях, з пропозицією заборонити літати на російських РД-180 для РН Atlas 5 і залишити зовсім невигідну Delta IV, дали свої плоди. Від двигуна вирішили відмовитися і виділили значні кошти на створення заміни. ULA при виборі двигуна для свого нового РН Vulcan, між AR1 і BE-4, схилилися на користь другого. AR1 відстає в розробці на кілька років, не передбачає багаторазового використання, а також компанія-розробник розраховує в основному на державні кошти, на відміну приватного BE-4.

Насколько SpaceX сбила цены запусков ракет
Схема порятунку двигунів першого ступеня SMART. Джерело: ULA

Компанією ULA була представлена концепція порятунку двигунів першого ступеня і авіоніки SMART (Sensible, Modular, Autonomous Return Technology). Двигуни відокремлюються від прискорювача, після поділу першої та другої ступені. Розкривається надувна захист, яка сприяє уповільненню падіння блоку двигунів нижче надзвуковий швидкості і далі, спусковий на парашутах блок, рятують вертольотом в повітрі.
Без збільшення частоти пусків, компанія не бачить доцільності в многоразовости. Загальна економія складе до 30 відсотків, але будуть потрібні значні засоби на розробку технології. ULA буде рухатися в цьому напрямку, однак перший тестовий політ відбудеться не раніше 2024 року.

У зв’язку з галасом навколо цін на запуски, ULA створила сайт-конструктор ракети Atlas 5 — rocketbuilder.com. Заявлено, що легка ракета коштує $109 млн, а найважча з п’ятьма прискорювачами, здатна вивести на ГПО 8856 кг, $157 млн. Побічно про високу ціну запусків може говорити те, що з 2010 року з 52 пусків, тільки 4 були комерційними. CEO ULA Торі Бруно підкреслив, що всього за кілька років вдалося знизити мінімальний цінник з $191 млн до $109 млн.

 

European Space Agency (ESA)

 

Насколько SpaceX сбила цены запусков ракет
РН Ariane 6. Джерело: Airbus Safran Launchers (ASL)

 

Європейське космічне агенство зараз використовує для пусків ракети-носії Vega і Ariane 5, компоненти яких виробляються в цілому списку країн ЄС і досить шедро субсидуються. При цьому комерційний пуск Ariane 5 коштує $180-240 млн, але запускає 2 важких супутника (сумарно 10 тонн), за рахунок чого має великий попит на ринку.
Дизайн Ariane 6, яка є спадкоємицею чинної Ariane 5, був представлений в 2012 з запланированым першим пуском в 2020. Спочатку дизайн представляв 3 твердопаливних прискорювача на першій ступені і один на другий щаблі для виведення 6500 кг на ГПО. Розробку спонсорувало ESA (проект був оцінений у 4 млрд євро — тепер знижений до 2.4 млрд євро), а головним підрядником обрано Airbas Safran Launchers (ASL). Надалі дизайн був переглянутий на користь більшої ефективності цінової, зважаючи експансії SpaceX, яка безпосередньо конкурує за комерційні запуски. Фінальний дизайн передбачає 2 версії: Ariane A62 і Ariane A64 з двома і чотирма твердопаливними прискорювачами. Ціна і корисна навантаження на ГПО відповідно 5000 кг за 75 млн євро і 10500кг за 90 млн євро. Зниження вартості пуску має відбутися і завдяки реорганізації виробництв, скорочення кількості персоналу на 30% з 8000 осіб, використання 3D-друку і відмови від вертикальної збірки. Ракета буде збиратися горизонтально в Ле Мірабо, після чого транспортуватися у Французьку Гвіану для інтеграції прискорювачів і корисного навантаження. Планується вийти на графік 11-12 пусків на рік до 2023.

 

ESA виділила перший транш у 80 млн євро на створення нового ракетного двигуна і багаторазового використання Prometeus, що працює на паливній парі метан + рідкий кисень. Вартість одного двигуна складе 1 млн євро — лише десята частина вартості нинішнього водневого двигуна першого ступеня Vulсain 2 для РН Ariane 5. Вогневі випробування почнуться в 2020 з першим польотом у 2030.

 

Роскосмос

 

Ціна “Протона” змінювалася в залежності від кон’юктури ринку, щоб залишатися конкурентним носієм. Так у 2014 році вартість становила $115 мільйонів, зараз же знижена до $70 млн, як опозиція РН Falcon 9 з фіксованою ціною $62.5 млн.
Незважаючи на те, що “Протон” буде літати до 2025 року, було вирішено створити до 2020 більш дешеві модифікації Proton Medium і Proton Light. Прийнято рішення подовжити баки першої і третьої ступенів і повністю позбутися від другої. В результаті корисна навантаження на ГПО буде порівнянна з Falcon 9. Керівництво Центру ім. Хрунічева вважає, що собівартість ракети вдасться знизити на 25% порівняно з РН “Протон-М”, що наблизить вартість запуску до $50-55 млн.

 

Насколько SpaceX сбила цены запусков ракет
Порівняння модифікацій “Протон”. Джерело: ILS

 

Після розриву відносин з Південмаш розробляється в рамках ДКР “Фенікс” заміна середньої РН “Зеніт”, яка мала найнижчу ціну запуску у своїй ваговій категорії і якій, можливо, надихався Ілон Маск. Новий РН Союз-5, він же “Сункар” буде використовувати стартові столи Зеніту, як на Байконурі, так і на плавучій платформі Sea Launnch. Льотні випробування “Сункара” повинні початися в 2024 році, говориться в документах “Роскосмосу”. А вже в 2025 році планується почати комерційну експлуатацію “Сункара”. В одному з інтерв’ю Ілон Маск розповів, що його улюблена ракета після Falcon 9 (у перекладі – “сокіл”) це “Зеніт”. Сункар перекладається з казахського як “сокіл”. Збіг?

 

Що щодо багаторазових систем? РН “Росіянка” був представлений в 2007 році.Особливістю проекту є повернення і приземлення першого ступеня з багаторазовим включенням штатних двигунів. ГРЦ ім. Макеєва, як основний испольтель, повинен був виготовити демонстратор надлегкої ракети-носія з багаторазової першою сходинкою. Роботи планували виконати за технічним завданням ЦНДІМАШ в 2016 році.
12 грудня 2011 року ГРЦ ім. Макеєва представив РН “Росіянка” на конкурсі Роскосмосу по розробці Багаторазового ракетно-космічної системи (МРКС) першого етапу. Однак за підсумками конкурсу замовлення на розробку МРКС отримав ГКНПЦ ім. Хрунічева з проектом “Байкал-Ангара”.
Демонстратор не був виготовлений. Планується провести проектно-пошукові дослідження з РН з багаторазовими першими ступенями. Результатом буде розробка технічних пропозицій та проект концепції розвитку російської системи засобів виведення до 2035 року.

 

Насколько SpaceX сбила цены запусков ракет
Киснево-водневий двигун РД0162Д2А. Джерело: Роскосмос

 

У рамках тієї ж програми МРКС розробляється Киснево-водневий двигун РД0162Д2А тягою 85 тонн Воронезьким Конструкторським бюро хімавтоматика. У 2016 році було оголошено про виділення 800 мільйонів рублів. Контракт розрахований на 3 роки з продовженням. В перспективі створення маршових двигунів тягою до 200 тонн для МРКС. У грудні того ж року відбулися успішні випробування двигуна-демонстратора. Було проведено 10 включень двигуна.

 

JAXA

 

Насколько SpaceX сбила цены запусков ракет

 

Японське космічне агентство (JAXA) в 2014 році уклало контракт з Mitsubishi Heavy Industries (MHI) на створення ракет-носіїв нового покоління H-3 c першим запуском в 2020 році, яка являє собою 2 киснево-водневі ступені і до чотирьох твертотопливных прискорювачів. На першу сходинку встановлять 2 або 3 двигуна LE-9, в залежності від конфігурації, з тягою 1470 кН кожен і питомим імпульсом 426 секунд. Максимальне корисне навантаження на ГПО складе 6.5 тонн, а найлегша конфігурація розрахована на доставку 4х тонн на сонячно-синхронну орбіту з орієнтовною вартістю 5 млрд ієн ($44 млн) у 2015 році.
Також, вже протягом трьох років ведеться робота для того, щоб знизити в 2 рази вартість пусків, порівняно з поточною РН H-2A і разом з тим збільшити кількість пусків в два рази до 8 в рік. Нові слоти пусків будуть спрямовані на використання запусків комерційних супутників. Перший комерційний запуск був здійснений в листопаді 2015, коли РН H2-A вивів на орбіту Канадський телекоммуникацонный супутник Telstar 12 Vantage. Ще 2 запуску заплановано на 2018 і 2020.

 

Насколько SpaceX сбила цены запусков ракет
RVT в польоті. Джерело: ISAS

 

Примітно, що з 1998 до 2003 JAXA проводила дослідження багаторазових систем вертикального зльоту і посадки в рамках проекту Reusable Vehicle Testing (RVT) силами Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) в Noshiro Rocket Testing Center на півночі Японії. Було збудовано 4 тестових зразка для наземних і льотних випробувань. Зразки отримали безліч поліпшень: аеродинамічну оболонку, система контролю положення із застосуванням азоту, композитні баки для зберігання водню і кисню, систему навігації GPS і можливість повторного запуску двигуна в польоті. В польоті досягнута висота 42 метри і точність посадки склала 5 див. Всі напрацювання пропонувалося застосувати для наступного покоління, здатного вивести корисну навантаження 100кг на висоту 100км. Незважаючи на перспективність технологій, проект закрили. Інформація про те чи буде JAXA копіювати підхід SpaceX або піднімати свої старі напрацювання відсутня, хоча зараз це стає актуальним як ніколи.

Підсумки

Реакція опонентів SpaceX дещо запізніла, що можна пояснити консервативністю космічної галузі. До 2020-2021 багато рішень відправиться у політ: тут Протон Лайт, Vulcan (ULA), New Glenn (Blue Origin) і Ariane 6 (Arianespace). Це будуть більш економічно ефективні носії, але SpaceX не сидить склавши руки. Компанія здійснила 10 пусків в цьому році і збирається здійснити ще 12, а в 2019 у планах 52 пуску, немислима цифра. Планка встановлюється керівництвом високо і часто не досягається, але їх впевненість можна пояснити: у кінці року в політ відправиться Falcon 9 Block 5, який спроектований так, що першу сходинку можна буде запускати 10 разів з мінімальним обслуговуванням і без заміни істотних вузлів. Також в 2018 році обіцяють домогтися порятунку головного обтічника, вартість якого оцінюється в $5-6 млн. Перший повторний запуск використання першої сходинки вже обійшовся в половину вартості побудови нової, хоча для підкорення ринку на перший план виходить не вартість ракети-носія, а її доступність для пуску навантаження. Навіть при одноразовому повторному запуску першого ступеня парк доступних носіїв збільшується в 2 рази. Зараз у SpaceX понад 50 замовлень маніфесті запусків, у конкурентів найближчі 2-3 роки все розписано — те що відбувається зараз, буде мати наслідки лише через кілька років. Але вже зараз можна сказати, що при відсутності аварій Falcon 9, SpaceX захопить більшу частину ринку комерційних запусків.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *