Наскільки SpaceX збила ціни запусків ракет
Нещодавно Ілон Маск у Твіттері уїдливо заявив, що запуски SpaceX настільки дешевші, ніж послуги Boeing/Lockheed, що на різницю можна побудувати супутник.
$300M cost diff між SpaceX і Boeing/Lockheed exceeds avg value of satellite, so flying with SpaceX means satellite є basically free https://t.co/CaOulCf7ot
У 2014 році рахункова палата випустила звіт про оцінку вартості програм ВПС США із запуску секретних супутників, які запускалися виключно компанією ULA. Через брак 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 - чи то Atlas V, Delta IV, чи 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 виробництва ракет.
Монополія ULA закінчилася, коли SpaceX почав боротися за запуск корисного навантаження для національної безпеки. Перший запуск було здійснено у травні цього року, на замовлення Національного Розвідувального Управління, у вигляді секретного супутника NROL-76. За оцінкою уряду, за безпосереднього порівняння з ULA, вартість запусків SpaceX значно нижча.
Чим дадуть відповідь конкуренти?
Далі ми розглянемо, як змінилася і зміниться вартість запусків у конкурентів Falcon 9, які кроки збираються зробити учасники ринку пускових послуг, щоби не втратити своє місце під сонцем.
Blue Origin
Мета засновника компанії ДжеффаБезоса аж ніяк не прибуток від запусків комерційних супутників, а надання можливості мільйонам людей жити і працювати в космосі, також він не має амбіцій для запуску урядових і військових супутників і планує дити поставляти свої двигуни BE-4 для нової ракети-носія (РН) ULA Vulcan . Ракетний двигун BE-4, який працює на суміші рідкого кисню та зрідженого природного газу, почав розроблятися в 2011 і на розробку вже витрачено понад $1 млрд. Тяга BE-4 на прохання ULA була збільшена до 550тс. Цей же двигун планується використовувати на першому ступені нової ракети Blue Origin New Glenn і перший пуск буде здійснено не раніше 2020 року. Ціна запуску New Glenn (NG) поки не відома, але можна очікувати, що вартість буде порівняна з Falcon 9, а вантажопідйомність становитиме 13 тонн на геоперехідну орбіту (ДПО). З огляду на досвід суборбітальних запусків системи вертикального зльоту та посадки New Shepard, коли один і той самий ступінь був запущений 5 разів без істотних модифікацій, цей досвід дозволить протягом декількох років після першого запуску NG відпрацювати посадку перших ступенів.
Ціна запуску для урядових та комерційних навантажень сильно відрізняється. Тиск Маска на слуханнях, із пропозицією заборонити літати на українських РД-180 для РН Atlas 5 та залишити зовсім невигідну Delta IV, дали свої плоди. Від двигуна вирішили відмовитися та виділили значні кошти на створення заміни. ULA при виборі двигуна для свого нового РН Vulcan, між AR1 та BE-4, схилилися на користь другого. AR1 відстає у розробці на кілька років, не має на увазі багаторазового використання, а також компанія-розробник розраховує в основному на державні кошти, на відміну приватного BE-4.
Компанією ULA була представлена концепція порятунку двигунів першого ступеня та авіоніки SMART (Sensible, Modular, Autonomous Return Technology). Двигуни відокремлюються від прискорювача, після поділу першого та другого ступеня. Розкривається надувний захист, який сприяє уповільненню падіння блоку двигунів нижче надзвукової швидкості і далі, блок, що спускається на парашутах, рятують вертольотом у повітрі. Без збільшення частоти пусків компанія не бачить доцільності в багаторазовості. Загальна економія складе до 30 відсотків, але знадобляться значні кошти на розробку технології. ULA рухатиметься у цьому напрямку, проте 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 ДПО 8856 кг, $157 млн. Побічно про високу ціну запусків може говорити те, що з 2010 року з 52 пусків лише 4 були комерційними. CEO ULA Торі Бруно підкреслив, що всього за кілька років вдалося знизити мінімальний цінник із $191 млн до $109 млн.
European Space Agency (ESA)
Європейське космічне агентство зараз використовує для пусків ракети-носії Vega та 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 важкі супутники за раз (сумарно 10 тонн), за рахунок чого має великий попит на ринку. Дизайн Ariane 6, яка є спадкоємицею Ariane 5, що діє, був представлений в 2012 ззапланованим першим пуском у 2020. Спочатку дизайн представляв 3 твердопаливні прискорювачі на першому ступені та один на другому ступені для виведення 6500 кг на ГПО. Розробку спонсорувало ESA (проект було оцінено у 4 млрд євро — тепер знижено до 2.4 млрд євро), а головним підрядником обрано Airbas Safran Launchers (ASL). Згодом дизайн був переглянутий на користь більшої цінової ефективності через експансію SpaceX, яка безпосередньо конкурує за комерційні запуски. Фінальний дизайн передбачає 2 версії: Ariane A62 та Ariane A64 з двома та чотирма твердопаливними прискорювачами. Ціна та корисне навантаження на ДПО відповідно 5000 кг за 75 млн євро та 10500кг за 90 млн євро. Зниження вартості пуску має відбутися завдяки і реорганізації виробництв, скорочення кількості персоналу на 30% з 8000 осіб, використання 3D-друку та відмови від вертикального складання. Ракета збиратиметься горизонтально до Ле Мірабо, після чого транспортуватиметься у Французьку Гвіану для інтеграції прискорювачів та корисного навантаження. Планується вийти на графік 11-12 пусків на рік до 2023 року.
ESA виділила перший транш у 80 млн євро на створення нового ракетного двигуна багаторазового використання Prometeus, який 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 розпочнуться 2020 року з першим польотом 2030 року.
Ціна "Протона" змінювалася залежно від кон'юнктури 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.вирішено створити до 2020 року дешевші модифікації Proton Medium і Proton Light. Прийнято рішення подовжити баки першого і третього ступенів і повністю позбутися другого. В результаті корисне навантаження на ДПО буде порівняти з Falcon 9. Керівництво Центру ім. Хрунічова вважає, що собівартість ракети вдасться знизити на 25% порівняно з РН "Протон-М", що наблизить вартість запуску до $50-55 млн.
Примітно, що з 1998 до 2003 року JAXA проводила дослідження багаторазових систем вертикального зльоту та посадки в рамках проекту Reusable Vehicle Testing (RVT) силами Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) у Noshiro Rocket Testing Center на півночі Японії. Було побудовано 4 тестові зразки для наземних та льотних випробувань. Зразки отримали безліч поліпшень: аеродинамічна оболонка, система контролю положення із застосуванням азоту, композитні баки для зберігання водню та кисню, система навігації GPS та можливість повторного запуску двигуна в польоті. У польоті досягнуто висоти 42 метри і точність посадки становила 5 див. Незважаючи на перспективність технологій, проект закрили. Інформація про те чи JAXA копіюватиме підхід SpaceX або піднімати свої старі напрацювання відсутня, хоча зараз це стає актуально як ніколи.
Реакція опонентів SpaceX трохи запізніла, що можна пояснити консервативністю космічної галузі. До 2020-2021 багато рішень вирушить у політ: тут Протон Лайт, Vulcan (ULA), New Glenn (Blue)Origin) та Ariane 6 (Arianespace). Це будуть більш економічно ефективні носії, але SpaceX не сидить склавши руки. Компанія здійснила 10 пусків цього року і збирається здійснити ще 12, а у 2019 у планах 52 пуски, немислима цифра. Планка керівництвом встановлюється високо і часто не досягається, але їхня впевненість можна пояснити: наприкінці року в політ вирушить Falcon 9 Block 5, який спроектований так, що перший ступінь можна буде запускати 10 разів з мінімальним обслуговуванням і без заміни суттєвих вузлів. Також у 2018 році обіцяють домогтися порятунку головного обтічника, вартість якого оцінюється в $5-6 млн. Перший повторний запуск використаного першого ступеня вже обійшовся в половину вартості будівництва нового, хоча для підкорення ринку на перший план виходить не вартість ракети-носія, а її доступність для запуску навантаження. Навіть при одноразовому повторному запуску першого ступеня парк доступних носіїв збільшується вдвічі. Зараз у SpaceX більше 50 замовлень у маніфесті запусків, у конкурентів найближчі 2-3 роки все розписано — те, що відбувається зараз, матиме наслідки лише за кілька років. Але вже зараз можна сказати, що за відсутності аварій Falcon 9, SpaceX захопить більшу частину ринку комерційних пусків.