Экономическое основание автоматического освоения или "деньги из тумбочки"

Экономическое основание автоматического освоения или "деньги из тумбочки"
Отправить межпланетный автомат к Луне или даже околоземному астероиду сейчас способны минимум пять держав. США, ЕС, Россия, Индия, Китай...
Но такие автоматы в настоящее время являются дорогими и уникальными изделиями. Меж тем это не единственно возможный вариант.
Триада цены межпланетного аппарата складывается из его цены, цены выведения к цели и цены управления им с Земли.
Каждый из пунктов можно значительно удешевить.

1. «Железо внутри»

О цене космических аппаратов (КА) поговорим на примере их бортовой электроники.
Электроника для космоса отличается от коммерческой повышенной надежностью и устойчивостью к внешним факторам, отбирается на производстве по стандартам качества и порой сложнее в разработке.
Все эти факторы добиваются малой серийностью такой электроники. В результате радиационно-стойкий бортовой комп марсохода MSL RAD750 разработки пятнадцатилетней давности стоит от 200 000 $, а за эти десять лет число его работающих экземпляров не достигло и тысячи.

То есть одна из частей космических аппаратов стоит так дорого из-за:

1. сложности производства выше;
   


2. сложности разработки не меньшей, чем у гражданской электроники;
   


3. отбора по качеству;
   


4. и малой серийности.
   

Из-за малой серийности затраты на производство и разработку, которые и так выше, чем у гражданских девайсов, для хотя бы компенсации убытков приходится делить на меньшее количество продукции, повышая тем самым стоимость каждой отдельной установки.

Из этого следует, что при увеличении долгосрочного заказа на производство за те же деньги можно получить значительно больше девайсов. При этом из-за наличия налаженного производства электроники менее требовательных классов может не потребоваться даже модернизации производства.

Что характерно, аналогичная картина наблюдается с другими космическими комплектующими. Например, с электроракетными двигателями. По тем же причинам.

Итоговый эффект может быть таким, что при налаженной серии и справляющемся производстве мы можем получать гораздо больше техники за те же деньги... Если обеспечим гарантированный долгосрочный заказ, конечно же. При этом значительный эффект возникает только при возрастании объема заказа на два-три порядка, до этого «гораздо больше» может оказаться лишь «в два раза».

2. Транспорт

Как ни крути, а каждый произведенный космический аппарат необходимо доставить на орбиту/планету. Даже если мы спишем ряд убытков, то всё равно, на два одинаковых аппарата, произведённых на конвеере, нужна уже не одна, а две ракеты.
Но стоит заметить, что были найдены минимум два способа снижения стоимости ракет на текущем технологическом уровне.

I способ

Закон снижения цены единицы продукции при серийном и крупносерийном производстве характерен и для ракетной отрасли. Конечно, здесь есть разница между отбившей цены разработки ещё в 60-е РН Союз и только входящей в строй РН Ангара, которой разработку ещё отбивать и отбивать - но кривая снижается примерно так же, только что с разных высот. И упасть может до весьма малых величин.
Например, стоимость весьма крупносерийной РН Восток в 1988-м - 7,5 млн долларов.

II способ

По сути, при создании многоразовой системы тоже можно изрядно сэкономить. Если создать систему, которая осилит переход за точку пересечения линий на графике. В принципе, при таких запросах может наблюдаться и крупносерийное производство одноразовых аппаратов, но поля падения и прочие детали так же влияют, т.е. график в принципе можно считать верным.

Таким образом, и в первом, и во втором вариантах можно снизить затраты на каждый отдельный запуск при большом числе запусков. А такое возрастание числа запусков так же возможно только при долгосрочном заказе.
И к сожалению, получить красивую формулу "две ракеты по цене одной" или "пять ракет по цене двух" здесь вряд ли получится, и совсем не получится быстро... Впрочем, стоит заметить, затраты на ракетную систему сейчас являются наименьшими в триаде затрат на автоматические миссии. Перейдём к третьему пункту.

3. Управление, организация, связь

Ещё одна проблема освоения внеземелья автоматами заключается в том, что этими аппаратами необходимо управлять, корректировать их работу, получать с них данные... В общем, поддерживать с ними связь.

А связь с КА относится к третьему компоненту сложности и стоимости всякой автоматической миссии, учитывая как специально обученный персонал, так и системы космической связи.
И эта часть стоимости миссий масштабируется гораздо сложнее - каждый новый большой радиотелескоп, или центр управления полетами - вещь весьма дорогая.
К тому же эти затраты являются регулярными. Работа у космической связи есть постоянно.

Что можно предложить в данной области? Сократить число непосредственных абонентов вне земли, например.

Классическая схема разделения обязанностей, применяющаяся ещё на Марсах, Венерах и Викингах, когда систему межпланетной связи оставляли на орбите, а на планету спускался аппарат только с радиостанцией ближнего радиуса, и использование технологий работы геостационарных спутников связи в сумме дадут возможность упростить комплекс связи с большим числом аппаратов у других планет, несколько удешевив процесс управления АМС и упростив сами аппараты.

Как и в прошлых пунктах, использование околопланетных-окололунных ретрансляторов имеет смысл только при большом числе межпланетных автоматов и в долгосрочном процессе. Как пример, реальные системы МКСР и TDRSS.

Вывод

При долгосрочном крупном заказе возможно за относительно небольшие деньги, доступные для текущих бюджетов космических агентств и сравнимые с ценой запуска одной современной межпланетной миссии, развернуть массированную автоматическую программу освоения ряда небесных тел - Луны, Марса и/или астероидов. В этом случае падение стоимости обеспечивается за счёт крупносерийного производства космических аппаратов, снижения стоимости запусков РН тем или иным способом, и оптимизации структуры космической связи.
Проблемы кроются в технических деталях, и об этом будет следующий пост.