Розблокування проблем у комерційній космічній галузі: масштабне виробництво та високонадійний запуск — це перший крок

Комерційна космічна галузь є однією з найгарячіших нових сфер останнього часу. На відміну від деяких інших невизначених галузей, короткострокові та середньострокові перспективи комерційної космічної галузі чітко визначені: констеляції з десятків тисяч супутників створять супутковий інтернет у космосі, ставши важливою інфраструктурою для майбутнього зв’язку, обчислень і сприйняття. Американський гігант у галузі комерційної космічної діяльності SpaceX вже запустив понад 10 тисяч супутників у рамках своєї констеляції “Starlink” і вийшов на шлях прибутковості.

Від виробництва, запуску, мережевої інтеграції до застосування супутників — комерційна космічна галузь має ринок обсягом у трильйони юанів, але наразі її проблеми очевидні: супутники потрібно швидко запускати, ракетних потужностей катастрофічно не вистачає, а вітчизняні комерційні ракетні компанії ще не мають жодної великої, низькозатратної та високонадійної ракети.

Наприкінці року в нашій країні готується до першого запуску новий поколіннєвий комерційний ракетний комплекс. Ці ракети орієнтовані на великі рідинні багаторазові ракети, що мають забезпечити запуск мережевих супутників для інтернету. Багаторазовість — одна з ключових технологій зниження вартості запуску, і її прогрес викликає значний інтерес у галузі та за її межами. Однак, за словами експертів та інвесторів, зниження вартості через повторне використання можливо не одним технологічним проривом, а лише за рахунок частих запусків і постійної перевірки систем. У зв’язку з нагальною потребою у мережевій інфраструктурі, одночасно з поступовим освоєнням технології багаторазового використання, більш реалістичним є масштабне виробництво та підвищення надійності ракет.

Велика кількість супутників потребує швидкого запуску, що підкреслює недостатність ракетних потужностей

Супутковий інтернет складається з великої кількості супутників, розміщених на низьких орбітах Землі (LEO), і вважається стратегічною інфраструктурою наступного покоління. Крім забезпечення зв’язку для звичайних користувачів із концепцією “повсюдного, безперервного інтернету”, ця мережа є незамінною для інтеграції навігації, телекомунікацій, обчислень у космосі та оборони.

За останні роки багато країн запланували створення великих низькоорбітальних констеляцій із понад десяти тисяч супутників, наприклад, США — “Starlink”, Китай — “Qianfan” та “State Grid constellation (GW constellation)”. Оскільки орбіти та частоти є невідновлюваними та дуже обмеженими природними ресурсами, Міжнародний союз телекомунікацій (ITU) встановив правило “хто перший подав заявку — той і має пріоритет”: потрібно заздалегідь подати заявку на частоти та запустити супутники вчасно, інакше права на частоти та орбітальні позиції будуть анульовані, що може призвести до їх захоплення іншими країнами, неможливості доповнення мережі та розриву глобальних сервісів.

У 2024 році почнуться перші запуски констеляцій “Qianfan” та “GW”. “GW” вже значно прискорила запуск — у цьому році було здійснено 13 запусків, з рекордом “3 запуски за 9 днів”. У той час як “Qianfan” запустила лише 6 груп супутників (108 штук), з перервою у 7 місяців між запусками. У порівнянні з цим, кількість супутників у “Starlink” вже перевищила 10 тисяч.

Реальність полягає в тому, що запуск низькоорбітальних констеляцій у нашій країні ще не можна назвати масштабним, і існує тиск “захоплення частот і орбіт”. Відповідно до правил ITU, оператори повинні запустити перший супутник протягом 7 років після подання заявки, у 9 років — запустити 10% від загальної кількості супутників констеляції, у 12 років — 50%, а до 14 років — завершити розгортання.

“Головна проблема — це нагальна потреба у запуску супутників і гостра нестача ракетних потужностей”, — зазначив професор Гон Шенпін із Бейжінського університету авіації та космонавтики. За його словами, на сьогодні для запуску двох основних констеляцій використовуються ракети “Чанчжэн” (Long March), зокрема “Long March 12”, “Long March 8A” та модифікації “Long March 6”, але ці ракети ще мають виконувати й інші державні космічні завдання, тому графіки запланованих запусків напружені. Водночас, у комерційних космічних компаніях ще немає зрілих великих ракет, здатних забезпечити високий обсяг запусків, що спричиняє відставання у планах.

На початку та в середині року “Qianfan” кілька разів оголошували тендери на послуги запуску, але через недостатню кількість заявок (менше трьох учасників) ці спроби зазнали невдачі. Лише один раз у конкурсі перемогли компанії “LandSpace”, “Tianbing” і “CAS Space”, але їхні ракети ще не здійснили перший політ.

Загальновизнано, що справжнє масове розгортання мережі супутникового інтернету почнеться саме з комерційних ракет, які візьмуть на себе запуск мережевих супутників. За масштабами та періодами запусків, “державна команда” ще не здатна задовольнити потребу, тому необхідно активізувати участь приватних і комерційних компаній.

Одинокі технологічні прориви у технології багаторазового використання не здатні розв’язати проблему запусків

Ракета Falcon 9 компанії SpaceX забезпечує високий обсяг, часті та дешеві запуски “Starlink”. За даними Бейжінського інституту космічних технологій, у 2024 році Falcon 9 планує здійснити 132 запуски, Falcon Heavy — 2, середній інтервал між запусками — лише 2,7 днів, і всього планується вивести на орбіту 2369 корисних навантажень. За поточними даними, у 2024 році Falcon 9 планує зробити понад 160 запусків.

Технологія багаторазового використання — ключ до зниження вартості запуску Falcon 9. Це єдина у світі стабільна та високочастотна система повернення та повторного використання ракетних ступенів (першого ступеня). За останні роки один з її ступенів уже понад 30 разів використовувався повторно. Внутрішні компанії в Китаї також прагнуть повторювати цю технологію, створюючи нові покоління ракет, наприклад, “Zhuque 3” від LandSpace, “Tianlong 3” від Tianbing і “Lijian 2” від CAS Space. Хоча ці ракети мають різні технічні особливості, спільною метою є створення великої рідинної багаторазової ракети. В процесі досягнення цієї мети компанії рухаються з різною швидкістю.

Заснована раніше за інших, LandSpace обрала шлях “один крок”, одразу орієнтуючись на великий рідинний сегмент, і вже планує перший запуск “Zhuque 3” з першим досвідом повернення ступеня. Інші нові покоління ракет також планують перший запуск у цьому році, але без випробувань повернення. Деякі компанії через високий рівень складності технології рідинних ракет обирають більш зрілі технології твердопаливних ракет і розробляють середньо- і великомасштабні рідинні ракети.

На порозі масового запуску нових комерційних ракет у нашій країні, очікування щодо технології повернення зростають. Однак, Гон Шенпін застерігає, що мета технології багаторазового використання — знизити вартість запуску, і це не може бути досягнуто одним технологічним проривом.

“Лише швидке технічне обслуговування, процеси запуску і випробувань, планування польотів, ланцюги постачання запасних частин і зворотній зв’язок даних у циклічному режимі дозволять одному прискорювачу запускатися 10, 20 разів, розподіляючи фіксовані витрати і зменшуючи час між перезапусками — тоді багаторазове використання почне справді працювати”, — зазначив Гон Шенпін.

Як далеко ми від звичайних запусків із багаторазовим використанням? За досвідом SpaceX, перший політ Falcon 9 був у 2010 році, а перше повернення — лише наприкінці 2015 року, і з 2017-го почали повторно використовувати ступені, а до 2020 року досягли масштабної багаторазовості.

З урахуванням стратегічних цілей створення мережі супутникового інтернету та масових запусків, фахівці вважають, що більш реалістичним є шлях масштабного виробництва та підвищення надійності ракет, ніж короткострокові прориви у технології багаторазового використання.

Гу Фу Цай — виконавчий директор Huafu Asset Management, зазначає, що порівняно з SpaceX, яка створила власну систему ракет і супутників, у нашій країні є більш зріла та повна промислова база. У процесі розвитку комерційної космічної галузі багато підприємств беруть участь у виробництві компонентів ракет і супутників, і їхні потужності достатні. Використання масштабних виробничих можливостей китайського виробництва — ще один реальний шлях зниження вартості для вітчизняних компаній. Масове виробництво можливо лише за умови отримання масштабних замовлень на високонадійні запуску, що створить позитивний цикл “висока надійність — масштабні замовлення — зниження вартості через координацію галузі”.

Двоконтурний підхід для поєднання короткострокових потреб і середньострокових цілей

Щодо цієї нової генерації ракет, що вже готується до першого запуску, Гу Фу Цай вважає, що перший політ — це перший крок до підтвердження стабільності. Незалежно від того, чи буде ракета знову багаторазовою, вона має пройти 3–5 запусків, щоб досягти стабільної роботи. Це, за його прогнозами, можна буде підтвердити вже наступного року.

“Щодо початкових випробувань багаторазового використання, ринок має певні очікування, але потрібно залишити компаніям простір для помилок. Це — закономірність розвитку комерційної космічної галузі”, — сказав Гу Фу Цай.

Гон Шенпін вважає, що важливіше зараз — забезпечити стабільність “одного успішного виведення великої кількості супутників у орбіту”, ніж “гарно повернути ступінь”. У контексті нагальної потреби у запуску великих констеляцій, галузь має зосередитися на показниках частоти та успішності запусків нових ракет.

За умов, коли в країні вже створено десятки приватних компаній, важливо правильно визначити темпи технологічних досліджень і масштабного виробництва, щоб сформувати початкову ринкову структуру.

Директор інвестиційного департаменту Shenwan Securities Ду Сюй вважає, що найближчі два-три роки — це важливий період для приватних комерційних ракет. “Державні компанії ще не зможуть швидко збільшити виробництво, але попит на ринку стрімко зростає. Якщо приватна компанія зможе забезпечити достатню потужність, низьку вартість і високу стабільність, вона швидко отримає замовлення і займе свою нішу. Такі компанії зможуть першими вийти на ринок і матимуть переваги у подальшій технологічній модернізації та зниженні витрат”.

“Позитивний цикл — високонадійні запуски, масштабні замовлення і координація галузі для зниження вартості — принесе компаніям грошовий потік і зростання доходів, а також підтримає розвиток галузі”, — додав Ду Сюй.

Фахівці вважають, що комерційна космічна галузь — це класична “три високі і один довгий” (високий ризик, високі вкладення, високий прибуток, довгий цикл). Навіть із відкриттям капітального ринку для цієї сфери, важливо швидко сформувати самостійний фінансовий механізм, що принесе багато вигод для компаній, галузі, інвесторів і держави. Це — реальний шлях до багатосторонніх вигод.

Щодо розвитку галузі у найближчі п’ять років, експерти рекомендують паралельний двоконтурний підхід для поєднання короткострокових і середньострокових цілей.

Перший — сфокусуватися на масштабуванні індустрії (2025–2028), з пріоритетом на задоволенні нагальної потреби у мережевій інфраструктурі, підтримуючи стандарти виробництва надійних рідинних ракет, максимізуючи річний обсяг виробництва, використовуючи швидке реагування та високочастотне обслуговування на прибережних стартових майданчиках, створюючи міцну основу для стабільних запусків “одна ракета — багато супутників” із високою надійністю та низьким рівнем несправностей.

Другий — одночасно просувати комерційне багаторазове використання (2025–2030), з метою досягнення економічної та надійної багаторазовості ракет, поступово переходячи від одиничних випробувань до повного циклу “повернення — перевірки — оновлення — повторного запуску”, інвестуючи у сервісні центри, беззбиткові технології неруйнівного контролю та логістичну оптимізацію, щоб збільшити кількість повторних запусків до десятків і побудувати стійкий ланцюг створення галузі.