Ежегодная конференция операторов и пользователей сети спутниковой связи и вещания в России

SpaceX ставит перед собой задачу по обеспечению возможности повторного использования оборудования

Петер де Селдинг

5678spacex
30 марта ракета-носитель Falcon 9 компании SpaceX, оснащенная ранее использованной первой ступенью, успешно разместила телекоммуникационный спутник SES-10 массой 5281,7 кг на переходной геостационарной орбите. Сможет ли компания сократить затраты на запуск путем повторного использования оборудования?

30 марта основатель и генеральный директор SpaceX Илон Маск рассказал, каким образом его компания рассчитывает воспользоваться недавним успехом, достигнутом при повторном использовании первой ступени ракеты-носителя Falcon 9, – в том числе для доставки коммерческих грузов на переходную геостационарную орбиту – для снижения затрат на запуск.

Рассуждая об этой проблеме на публике, возможно, с большим реализмом, чем когда-либо ранее, – за последние два года SpaceX пришлось столкнуться со множеством разочарований – Маск заявил, что компании необходимо вернуть около 1 миллиарда долларов США или даже больше, которые она на протяжении многих лет вкладывала в исследования и разработки, направленные на обеспечение возможности повторного использования оборудования, и она не может предоставлять клиентам 100 процентов экономии затрат, полученной в результате повторного использования первой ступени.

Запуск коммерческого телекоммуникационного спутника SES-10 массой 5281,7 кг, проведенный 30 марта, был несомненным успехом. Спутник SES-10 был помещен на правильную орбиту и просигнализировал о своей исправности даже раньше, чем ожидалось, после отделения ракеты-носителя, как сообщил главный технический директор SES Мартин Холлиуэлл во время брифинга, проведенного с Маском после запуска.

Первая ступень ракеты-носителя Falcon 9, которая использовалась для полета по низкой околоземной орбите на Международную космическую станцию, приземлилась с высокой точностью в Космическом центре Кеннеди для автономных беспилотных кораблей в штате Флорида.

И то, что Маск назвал «вишенкой на торте»: как минимум одна из двух половин обтекателя была восстановлена для возможного повторного использования. Маск сказал, что каждый обтекатель стоит около 6 миллионов долларов США и что регулярное восстановление и повторное использование было бы экономически обоснованным.

Если 75% затрат снизятся на 90 процентов...

Что означает такая экономическая модель? В течение многих лет Маск называл несколько цифр, обосновывая экономичность многократного использования первой ступени. 30 марта он сказал, что стоимость первой ступени составляет около 70 процентов всей стоимости ракеты-носителя Falcon 9. Добавим обтекатель и около 75 процентов его стоимости, которые можно существенно сократить при его повторном использовании.

По словам Маска, первая ступень может быть запущена 10 раз практически без ремонта и 100 раз при проведении восстановительных работ, затраты на которые не будут превышать порог, по достижении которого повторное использование теряет экономический смысл.

Перегрузки при повторном входе в атмосферу, особенно при реализации высокоэнергетических проектов, например, на переходной геостационарной орбите, приводят к тому, что тепловой щит первой ступени и решетчатые стабилизаторы, направляющие ее обратно к точке приземления, наиболее подвержены повреждению под воздействием экстремально высоких температур.

Маск сообщил, что конструкция обоих компонентов находится в процессе усовершенствования. Несмотря на то, что алюминиевые стабилизаторы покрыты термоизоляцией, они могут загореться во время приземления и будут заменены стабилизаторами из титанового сплава.

Маск сказал, что переход к новой конструкции, возможно, приведет к появлению крупнейшего в мире завода по изготовлению титановых компонентов. Титан намного дороже алюминия, но, по-видимому, это не является проблемой, поскольку титановые стабилизаторы могут оставаться годными к полетам в течение большего количества запусков.

Как сообщил Маск, краска на первой ступени Falcon 9, может вспучиться при повторном входе в атмосферу, и компания ищет термостойкую краску для ее замены.

SES хочет получить еще больше многократно используемых ступеней уже в этом году

Холлиуэлл сказал, что SES, крупный оператор коммерческих спутников, который производит три-четыре запуска в год лишь для поддержания текущего парка, насчитывающего более 50 спутников, в настоящее время рассматривает возможность покупки прошедших испытание устройств для двух из трех запусков, запланированных на этот год, у компании SpaceX.

Компания SES приобрела услуги запуска SES-10 в рамках контракта на четыре запуска и лишь некоторое время спустя согласилась использовать отремонтированную ступень для одного из четырех запусков – SES-10. Перед запуском Холлиуэлл сказал, что страховая премия компании выросла гораздо меньше, чем на 1 процент, в связи с данным переходом.

Холлиуэлл не уточнил, относится ли этот 1 процент только к страховке на запуск SES-10 или ко всему страховому пакету, оформленному для четырех запусков.
Те, кто следит за событиями в этой отрасли, и даже конкуренты SpaceX уже в течение долгого времени ожидали, что компания добьется приземления первой ступени и произведет ее ремонт и повторный запуск. Споры скорее были сосредоточены вокруг того, как собрать повторно используемое оборудование для обеспечения экономии затрат без повышения расходов на новое оборудования в связи с меньшим масштабом производства.

Маск сказал, что в 2017 году SpaceX надеется запустить еще шесть испытанных ступеней, в том числе две из них на долгожданной ракете Falcon Heavy, и, возможно, 12 ступеней в 2018 году.

Поиск правильного сочетания для использованного и нового оборудования при правильной частоте запусков

По его словам, в перспективе «три четверти или более» запусков SpaceX будут осуществляться с ранее использованным оборудованием. Но при этом следует определить общую частоту запусков. Он отказался отвечать на вопрос о том, какая минимальная частота запусков обеспечит необходимую эффективность схемы.

Европейские власти и отраслевые чиновники пришли к заключению, что для того, чтобы экономическая модель с повторно запускаемыми ракетами была обоснованной, нужно производить как минимум 35-40 запусков в год.

Любая компания, осуществляющая запуски, которая надеется поддерживать данный ритм, нуждается в значительной правительственной поддержке – в эту категорию сейчас входят только США и Китай, – а также в доминирующей доле глобального коммерческого рынка.

Европейский консорциум по запуску спутников Arianespace и его основной акционер Airbus Safran Launchers испытывали проблемы с обеспечением поддержки со стороны европейского правительства при запуске пяти спутников в год, которые, по их словам, были необходимы в дополнение к ожидаемым семи коммерческим запускам в год для ракеты-носителя Ariane 6.

Жан-Ив Ле Галль, президент французского космического агентства CNES, крайне обеспокоенный успехом SpaceX, достигнутым в начале реализации программы по запуску небольших повторно используемых двигателей для ракет в Европе, согласился с тем, что 30 марта SpaceX осуществил «прорыв». Но, по его мнению, еще предстоит усердная работа.

«После восстановления – повторное использование, – сказал Ле Галль французской финансовой ежедневной газете Les Echos. – Окончательным этапом [для SpaceX] является снижение расходов. Логически, если вы повторно используете материалы, стоимость должна снизиться. Но все зависит от затрат на ремонт. По-моему, тот день, когда ракета может приземлиться и тут же взлететь снова, еще не настал».

Маск возразил. «Цель состоит в том, чтобы проводить предстартовую проверку без замены оборудования в течение 24 часов, – сказал он. – Единственная замена – это перезагрузка ракетного топлива. Я уверен, что мы достигнем этого если не в этом году, то в следующем».

Как показывают 15 лет деятельности SpaceX, прогнозы Маска по поводу различных этапов развития компании слишком оптимистичны. Но хотя для реализации идей требуется намного больше времени, чем было запланировано, – на сколько лет Falcon Heavy отстает от графика? – SpaceX в конце концов делает то, о чем говорит.

Ниже представлена таблица, составленная инвестиционным банком Jeffries в 2016 году, относительно ожиданий, связанных со снижением цен SpaceX, исходя из того, что в настоящее время компания получает 40-процентную валовую прибыль и может обеспечить клиентам 50-процентную экономию затрат, а остальная экономия будет направлена SpaceX на возврат миллиардных инвестиций.

Отвечая на вопрос о том, сколько будет стоить запуск с ранее использованной первой ступенью, Маск ответил: «Вообще-то, мы как раз пытаемся это выяснить».
SpaceX_tab.001
***