Космічна гонка технологій: місце і роль України

Останніми роками дедалі популярнішим стає тренд вибухового розвитку новітніх космічних технологій.

Майже щодня ми чуємо про проривні проекти, що їх реалізують амбітні вчені й інженери за підтримки передових держав або ризикованих бізнесменів. Космос потихеньку стає відкритим не тільки для великих корпорацій і держав, а й для невеликих компаній, університетів, незалежних груп учених і студентів. І це вже не просто тенденція - це реалії сьогодення. Ще кілька років тому мало хто з жителів нашої планети міг собі уявити, що ракета, яка полетіла в космос, може приземлитися на тому ж місці, з якого стартувала, і бути використаною для наступного запуску, що астронавти реально готуватимуться до колонізації Марсу, що один супутник зможе підлетіти до іншого та знешкодити його, що кожен охочий зможе злітати в космос, заплативши певну суму і пройшовши відповідну підготовку… Всі ці речі відбувалися лише в фантастичних фільмах або ж з'являлися в задумах і кресленнях учених та конструкторських бюро. Сьогодні це вже інформаційні стрічки повідомлень, постів і відеокадри досягнень. Попереду - ще амбітніші плани з тотального покриття нашої планети Інтернетом через тисячі супутників, підготовка до космічних воєн, колонізація інших планет, дослідження позаземних цивілізацій та інше. В цьому контексті варто було б детальніше придивитися до тенденцій і планів з освоєння космічного простору та поточної і, маю надію, майбутньої ролі нашої країни в цих процесах.

Ідея цієї статті виношувалася кілька років: від критичної в бік застарілих підходів, консерватизму і відверто корупційних дій деяких керівників галузі (з оприлюдненням документів і матеріалів, вартих уваги правоохоронних органів) до суто аналітичного дослідження, яке базується на власному досвіді більш як восьми років безпосередньої роботи в космічному бізнесі, а також на аналітичних матеріалах конференцій, круглих столів, бізнес-зустрічей у різних куточках планети - від Сан-Франциско до Абу-Дабі, від Шанхая до Варшави, від Йоганнесбурга до Лондона. На сьогодні перемогли бажання спокійного аналізу і намагання відчути своє/наше місце в цьому стрімкому потоці можливостей і небезпек одночасно.

Почну з оцінки поточного стану космічної галузі в світі і перспектив у короткостроковому періоді. Для аналізу використаю дані кількох авторитетних досліджень, у тому числі ASD-Eurospace та ESA (Європейського космічного агентства). Частину викладених матеріалів люб'язно надав пан П'єр Ліонет з Eurospace, з яким у нас відбулася палка дискусія в рамках заходу Space Market Forum, організованого ESA і Polsa (Польським космічним агентством) у Варшаві в квітні цього року.

У космічній індустрії по всьому світу зайнято близько 700 тис. працівників (рис. 1). В Україні - приблизно 20 тис. працівників, причому кількість зайнятих спеціалістів постійно зменшується (на майже 10% щороку). В інших же країнах або залишається практично незмінною, або активно збільшується, особливо в тих, які тільки розпочинають космічну гонку. В деяких українських інститутах закриваються спеціальності космічного напрямку: немає як попиту в бізнесу, так і зацікавлення у молоді. При цьому в багатьох країнах світу (Польщі, ОАЕ, Туреччині, Саудівській Аравії та ін.) спостерігається прогресуючий з кожним роком інтерес до космосу, а попит на "космічних" спеціалістів зростає шаленими темпами. І це зумовлено не просто модою на незвідане, а практичним підходом, що продиктований прагматичним ринком, як це буде показано нижче.

Досить цікаво проаналізувати показники Глобального космічного бюджету (рис. 2). Порівнявши їх із загальними показниками всієї маси запущених апаратів у розрізі основних країн-гравців, можна побачити, що офіційні дані витраченого бюджету в деяких країнах не корелюються з обсягом і масою виведених на орбіту апаратів. Особливо яскраво це спостерігається в таких країнах, як Росія та Китай, і говорить про закритість і непублічність більшої частини бюджетних асигнувань, які витрачаються на космічні програми в цих країнах. Але ці показники можна брати за основу нашого подальшого аналізу.

На рис. 3 подано цивільні космічні бюджети в 2015 р., а також бюджет на душу населення в розрізі основних країн за даними Світового банку та Європейського космічного агентства. Вони є точнішими, але, знову ж таки, за винятком Китаю.

Ще цікавіше порівняти показники обсягів бюджетних капіталовкладень країн у космічний сектор із відсотками від ВВП (рис. 4). Можна побачити, що США витрачають рекордні 18 млрд дол., і це становить лише 0,1% від ВВП, Європа -
5 млрд (0,03% ВВП), Японія - понад 2 млрд дол. (0,07% ВВП). При цьому Росія, витрачаючи близько 2,5 млрд дол., має рекордні 0,23% від ВВП, що майже в 2,5 разу більше, ніж у найбагатшого космічного бюджету світу, і досить суттєво б'є по економіці країни. Китайські показники відсотків космічного бюджету в цивільному секторі до ВВП недоступні.

Розглянемо ринок супутникових апаратів. За даними авторитетних джерел у космічному середовищі, тільки малих супутників у 2005–2014 рр. по всьому світу було запущено 620, або в середньому 62 супутники на рік. Значне прискорення в темпі запусків спостерігалося протягом останніх п'яти років у результаті запусків супутників "Кубсат" (скорочене англ. Cube Satelite, - тип мініатюрних супутників для космічних досліджень з обсягом не більш як один літр (1000 см³) і вагою до 1,33 кг, Wikipedia). Протягом п'яти років, з 2015-го по 2019-й, загалом запущено та заплановано до запуску 510 малих супутників. Це показує значне, до 100 супутників, збільшення середньої кількості супутників, що запускаються щорічно. Зростання в найближчі роки пов'язане, знову ж таки, із супутниками "Кубсат" (рис. 5).

Малі супутники зі стартовою масою від 1 до 500 кг становили 90% усіх супутників, запущених на низьку навколоземну орбіту в 2015 р., тому для нашого аналізу в основному зосередимося на цьому сегменті. Малі супутники (SMALLSATS) є особливим сегментом космічної галузі, яка зазнала численних змін протягом останніх двох років і в частині попиту, і в частині пропозиції. Кількість запусків Cubesat, Nanosat, Microsat і Minisat збільшується з року в рік. 2014-й був винятковим роком в історії індустрії малих супутників, оскільки відбувся запуск 93 Cubesats для одного оператора-новачка - американської компанії Planet Labs. Запуски Cubesat раптово прискорилися в 2013 р. з виведенням на орбіту 87 супутників загальним носієм, а кульмінацією став 2014 р. з одночасним запуском 140 супутників. За останні два роки також дуже динамічно розвивалося співтовариство поза Cubesat, тобто в категоріях стартової маси 10–500 кг.

Обсяг ринку запусків SMALLSATS оцінюється в близько 1,5 млрд дол. на рік, зростання на 17% за останні п'ять років (рис. 6). Поточний ринок зріс на 26%, оскільки дедалі більше організацій почали інвестувати в рішення з малими і важчими супутниками. Протягом десяти років спостерігалося стабільне зростання в усіх сегментах стартової маси, але найбільше - від 300 до 500 кг. При цьому проекти мегаугруповань, такі, як OneWeb і SpaceX у співпраці з Google та ін., заявлені в 2014–2016 рр., не включено в нашому аналізі в запуски до 2019 р.

Найбільшою мірою використовують малі супутники Сполучені Штати Америки. На сьогодні США найактивніше розгортають наносупутники і забезпечили майже половину із 620 супутників, запущених в останні десять років. Більшість (70%) із 295 запущених американських супутників важать менш як 10 кг, у тому числі 97 супутників "Кубсат" для Planet Labs. Домінування супутників "Кубсат" відображає стандартизацію концепції, що з'явилася в академічного сектора США. 70 із 90 американських супутників, які не належать до "Кубсат", було запущено за урядовими програмами (в основному для НАСА і МО), тоді як три комерційні компанії (Globalstar, Orbcomm і SkyBox) запустили 20 супутників. У найближчі роки США залишаться найбільшою країною в секторі малих супутників із темпом запуску 44 супутники щороку порівняно із 30 супутниками протягом останнього десятиліття.

Європа є другим за величиною регіоном для малих супутників, забезпечивши запуск 90 супутників в останнє десятиріччя, і цей показник зросте до 130 супутників, які повинні запустити протягом найближчих п'яти років. Ці 220 малих супутників розроблено в 25 різних країнах, більшість з яких є членами Європейського космічного агентства.

За останні десять років Росія, Китай і Японія запустили близько 50 малих супутників. Більшість російських малих супутників - для супутникової системи подвійного призначення. Більшість китайських малих супутників належать до супутників дистанційного зондування Землі подвійного призначення. Три чверті японських малих супутників були вагою менш як 50 кг. Це не характерно для Росії та Китаю, в яких вага малих супутників, як правило, перевищує 50 кг.

Зростання в цих трьох космічних державах у подальшому кількості запусків малих супутників буде не таким великим через уповільнення темпів. За оцінками аналітиків, протягом наступних п'яти років середньорічна кількість запусків малих супутників у Росії, Китаї та Японії буде нижчою, ніж в останні п'ять років.

У країнах Азії, за винятком названих вище трьох космічних держав, очікується стійке зростання. Протягом наступних п'яти років у 15 азійських країнах щорічно очікується запуск 12 малих супутників, тоді як за останні п'ять років цей показник становив чотири супутники. До цих країн входять: Індія, Південна Корея, Тайвань, Малайзія, Сінгапур, Індонезія, Пакистан, Азербайджан, Казахстан і В'єтнам. Кілька державних агентств самостійно розробляють наносупутники з використанням власних технічних можливостей на основі партнерства з іноземними компаніями (наприклад, NTU в Тайвані в партнерстві з Thales Alenia Space або "Гариш Сапари" в Казахстані в партнерстві з Airbus).

Чотири країни перебувають на передньому краї розвитку малих супутників на Близькому Сході: Ізраїль, Туреччина, Саудівська Аравія і ОАЕ. Разом вони запустили або запустять 27 супутників, тобто близько половини від загальної кількості для цього регіону. В Африці супутниковими країнами, що активно розвиваються, є Алжир, Єгипет, Нігерія і Південна Африка. Ці країни запускають наносупутники на низьку навколоземну орбіту для вирішення двох основних завдань: національна безпека та освоєння новітніх технологій.

Майже 300 організацій по всьому світу брали участь у створенні 620 супутників, які було запущено протягом останніх п'яти років. Основними гравцями на цьому ринку є: великі супутникові інтегратори (LSI), здатні виготовляти супутники, але не "Кубсат"; університети і академічні спільноти, що спеціалізуються на супутниках "Кубсат" (приблизно 150 державних організацій по всьому світу, що займаються інженерною освітою і академічними дослідженнями).

Ще дві категорії постачальників - це невеликі та небагаті гравці (майже 100 компаній та організацій) і власне космічні агентства (близько 25, у тому числі NASA, CNES і ISRO). Небагаті гравці, що розробляють малі супутники, як правило, створені державними або приватними структурами за підтримки великих аерокосмічних компаній чи приватного капіталу.

Постачальники 230 супутників стартовою масою понад 50 кг, запущених в останні десять років, зосереджені в п'яти компаніях, відповідальних за половину супутників: CAST у Китаї, "ISS-Решетньова" в Росії, Orbital АТК у США, Airbus, включаючи SSTL (яка була придбана Airbus), в Європі і MDA/SSL у Канаді. Всі вони - великі супутникові інтегратори, здатні створити великий супутник для низької навколоземної орбіти. Ще 25% ринку - це поєднання державних агентств (у США, Південній Кореї, ОАЕ, Японії, Індії) і комерційних компаній (Ball Aerospace, OHB, IAI, SNC). І 25% ринку формуються малими компаніями.

На ринку пускових послуг зростання було більшим (рис. 7), ніж на ринку супутників, оскільки спостерігався дефіцит надійних ракет-носіїв, що підштовхнуло ціни вгору. Світ потребує легких і надлегких ракет з невеликою ціною запуску - максимум 10 млн дол., з перспективою доведення до 5 млн за пуск. Зважаючи на зростаючу потребу в ракетобудуванні та наданні пускових послуг, Україна могла б запропонувати свої розробки та досвід створення ракет-носіїв різного типу. У космічній індустрії склалася така ситуація, що за стійкої тенденції до зменшення і комерціалізації супутникових технологій компанії, котрі мають можливості і бажання використовувати малі супутники для своїх потреб, мусять платити за запуск великі кошти, та ще й чекати, поки пусковий оператор набере великих замовлень. Тобто компанії, які мають серйозні фінанси та зростаючу потребу у використанні малих супутників, усе ще перебувають у ролі "бідних родичів", що залежать від потужних і традиційних гравців. Ця тенденція активно змінюється, і найближчим часом світ побачить практичну реалізацію проектів із запуску малих і середніх ракет-носіїв. Показовим був нещодавній запуск компанією Rocket Lab (Нова Зеландія, США) невеликої ракети-носія Electron власної розробки. Завдяки відносно невисокій вартості (за заявою компанії, до 10 млн дол.), у компанії буде можливість здійснювати запуски досить часто. На навколоземну орбіту ця ракета-носій зможе вивести 225 кг вантажу.

Скажіть, будь ласка, хто-небудь чув про велику аерокосмічну галузь у Новій Зеландії? Але там ентузіасти-розробники створили успішний стартап і, отримавши на другому етапі американські інвестиції, змогли досягнути своєї мрії - запустити ракету-носій власної розробки в космос! Це відповідь на скептичні розмови "космічних консерваторів" на адресу потуг українського приватного сектора. Вісім років тому було створено Лабораторію перспективних реактивних двигунів (ЛПРД) Альянсу "Нова енергія України", п'ять років тому ми виграли серед провідних компаній світу у змаганні з виробництва плазмового супутникового двигуна для однієї з найбільших сінгапурських компаній. Цей проект було успішно реалізовано в тісній міжнародній кооперації за участі Українського науково-технічного центру (УНТЦ), що створений провідними країнами для сприяння в реалізації подібних високотехнологічних проектів подвійного призначення по всьому світу. У грудні 2015 р. супутник було успішно виведено на орбіту. Після цього українські спеціалісти разом з одним із провідних університетів світу розробили проект мікродвигуна для супутників типу "Кубсат", завдяки якому життєвий цикл супутника на орбіті буде збільшено в кілька разів. Зараз у нас уже є кілька потенційних замовників з провідних країн світу не лише на двигуни, а й на бюджетні супутники, які розроблені нашою командою в кооперації з іноземними партнерами. Не всю інформацію поки що можна оприлюднювати і називати конкретних партнерів, зважаючи на конфіденційність перемовин, і не все гладко та безпроблемно складається в нашій непростій діяльності в цьому досить складному секторі. Але це приклад того, як наполегливість і ризикованість у поєднанні з технологічною унікальністю і працездатністю українських спеціалістів можуть бути запорукою майбутніх великих досягнень, про які, гадаю, вже найближчим часом почує Україна.

Що ж у сегменті малих супутникових апаратів маємо в Україні, в якої ще з радянських часів залишилися потужний досвід і частина потенціалу з проектування та виготовлення подібних супутників? На жаль, практично нічого. Нещодавно був виведений на навколоземну орбіту наносупутник PolyITAN-2-SAU. Його розробила команда вчених, викладачів і студентів КПІ ім. Ігоря Сікорського. Керівник "супутникової" команди КПІ, талановитий конструктор і вчений пан Борис Рассамакін, також був активно залучений разом з іншими колегами до нашого "сінгапурського" проекту. Це вже другий супутник "політехівців", що перебуває на орбіті, з чим їх можна щиро привітати. Але це все, чим володіє Україна в космосі!

Національна космічна програма на 2013–2017 рр. систематично недоотримувала кошти. Недофінансування за космічною програмою становить близько 800 млн грн., виділено лише 30% необхідної суми, що не дає змоги виконати жодне із завдань програми. У 2016 р. було виділено 3,4 млрд грн, з яких на виплату боргів по проектах пішло понад 1,8 млрд. У бюджеті-2017 фінансування скорочено на 15% - до 2,9 млрд грн. Але ці мільярди йдуть на погашення кредитів, частина грошей виділяється на утримання апарату та бюджетних організацій, які входять до складу агентства. А на космічну програму і на реалізацію конкретних проектів залишаються суми, які обчислюються лише десятками мільйонів. Із бюджетного запиту Космічного агентства на 2017 р. у 225 млн грн для виконання проектів за програмою і 200 млн грн для оплати пускових послуг на цей рік виділено на програму тільки 29 млн грн. Порівняйте це з космічними бюджетами провідних країн, наведеними вище (див. рис. 3). Природно, що жоден проект з програми, хоч би якою досконалою вона була, з таким фінансуванням не буде завершено цього року.

Такий стан галузі, крім стратегічних менеджерських прорахунків, спричинений також і іншим суттєвим чинником - це згортання зв'язків з Росією, на частку якої ще 2014-го в структурі експорту припадало 24,5%, а імпорту - 60% (рис. 8). Орієнтація галузі переважно на російський ринок і слабка диверсифікація зовнішньоекономічної діяльності призвели до вимушеної її збитковості, оскільки замовлення з інших ринків поки що не компенсують втрат від припинення співробітництва з РФ. Диверсифікація ринків збуту та джерел постачання сьогодні є наріжним каменем у подальшому плануванні стратегії космічного розвитку України. Тому необхідно провести всебічний аудит галузі та основних перспективних проектів. Ми маємо відділити "діаманти" від учорашніх застарілих і неактуальних розробок, які вже не мають попиту на ринку.

Не тема цієї статті аналізувати, куди пішли державні кошти і видані державою гарантії, а також виплачені відсотки за кредитами по цілому ряду амбіційних космічних проектів. Не тут будемо досліджувати, як проходили фінанси, в яких банках вони перебували чи перебувають і хто отримував чи продовжує отримувати з цього зиск, займаючи керівні посади в космічній галузі. Це може бути темою для інших публікацій. Наше завдання сьогодні - використовуючи унікальний потенціал українських конструкторів і розробників, знайти свою нішу в стрімкому потоці космічного ринку, не опинитися на узбіччі зі своїми застарілими підходами і "совєтской" моделлю управління галуззю.

Виходячи з вищевикладеного аналізу тенденцій розвитку ринку космічних апаратів і пускових послуг, можна сформулювати певне бачення шляхів реформування підходу до стратегічних напрямів діяльності в цьому секторі економіки України. Сьогодні великі державні підприємства і конструкторські бюро займаються всім, що може принести хоч якісь кошти. Вони беруться і за великі, і за дрібні проекти. І інколи їх можна зрозуміти. Коли бюджетне фінансування навіть теоретично не дає можливості побудувати і запустити хоча б один повноцінний і сучасний космічний апарат, керівники підприємств починають хапатися за все, що хоч віддалено дотичне до поняття "космос". При цьому потенціал гігантів часто витрачається на продукування малих результатів. Як показує світовий досвід, великі компанії не займаються випуском малих супутників (Cubesat, NanoSat, Microsat і Minisat). Вони або виділяють цей напрям в окремі компанії із самостійним бюджетом, або купують уже створені компанії з подібним успішним досвідом (наприклад Airbus, яка купила британську SSTL).

Підхід у нашому космічному середовищі має полягати в чіткому зосередженні великих державних підприємств, підпорядкованих Державному космічному агентству (ДКАУ), на великих проектах великих космічних апаратів (сорі за тавтологію), двигунів до них, систем управління тощо. Це те, що було розроблено ще у минулому і не втратило актуальності сьогодні, про що ми час від часу можемо чути в новинах з французьких, американських та інших космодромів, де успішно використовувалися наші вироби. Робота конструкторів цих підприємств має бути спрямована на вдосконалення існуючих і розробку нових виробів у сегменті великих і конструкційно складних космічних апаратів. Це те, що вони роблять надійно і успішно. Бюджетними ж проектами, як то проектування та виготовлення супутників low-cost і легких ракет-носіїв, можуть з успіхом займатися приватні компанії з приватними (чи напівприватними) інвестиціями, про що свідчить уже досить успішний приклад наростаючої кількості таких гравців. З іншого боку, держава повинна активно підтримати приватний космічний сектор, запровадивши механізми податкових пільг, надавши частину вітчизняних технологій, допустивши до виробничих потужностей, створивши кластери космічних технологій, забезпечивши атмосферу підтримки приватних ініціатив, а також часткову передачу знань і напрацювань наукових установ. Це все може будуватися на взаємовигідній основі. При цьому потрібно визначити чіткі цілі спрямування потенційних проектів і розробок - чи то для національної безпеки і оборони, чи то для завоювання своєї частини світового космічного бюджету. Бізнес надасть поштовх і державним підприємствам, завантаживши в майбутньому їхні потужності своїми розробками. Наступним кроком має бути корпоратизація більшості підприємств галузі із залученням стратегічних інвесторів як з України, так і з-за кордону. При цьому держава має бути чесним партнером для "космічних" компаній і підприємств: якщо затвердили Космічну програму, то потрібно виділити обіцяний бюджет; а якщо достатнього бюджету немає, то слід у цьому відверто зізнатися, скоригувати його до реалістичних цифр і створити умови для невідкладного реформування неймовірно перспективного сектора економіки майбутнього.

Якщо найближчим часом не будуть прийняті кардинальні рішення з реформування галузі, зміни застарілих підходів і розробки та впровадження нової модернової концепції космічної галузі, Україна може повністю втратити весь той науковий і промисловий потенціал, який створювався і формувався кількома поколіннями дійсно геніальних професіоналів своєї справи. Настав час швидких рішень і змін! Тільки так ми зможемо не програти в світовій гонці космічних технологій.

Про автора. У 2006 р. став ініціатором створення і очолив Альянс "Нова енергія України", метою якого є впровадження новітніх технологій в енергетичному, космічному та оборонному секторах.

У 2008 р. Альянсом "Нова енергія України" створено першу в Україні недержавну Лабораторію перспективних реактивних двигунів (ЛПРД) для практичної реалізації космічних та оборонних проектів.

У грудні 2015 р. був запущений сінгапурський супутник з українським двигуном виробництва ЛПРД Альянсу "Нова енергія України". ЛПРД приймає участь у міжнародних проектах з розробками високоефективних інноваційних плазмових двигунів, хімічних ракетних технологій, електричних двигунів та електричних силових систем для космічних літальних апаратів і міні-супутників.

Є співавтором патенту на винахід "Спосіб перетворення енергії обертання планети навколо своєї осі та енергетична станція, що реалізує спосіб".