Глава «Роскосмоса» Юрий Борисов обозначил цель для российской космической отрасли: производить по одному спутнику в день. Подобные идеи из уст российских чиновников звучат не впервые, но и по сей день их реализация находится где-то в районе российской базы на Луне.
Возможности производства
Серийное производство спутников — не новая тема для нашей космонавтики. Еще в 1970-1980-е годы годы Советский Союз совершал по 100 с лишним ракетных пусков в год, что сравнимо с масштабами всей современной мировой космонавтики. И до трети таких запусков составляли спутники разведки серий «Янтарь» и «Зенит», которые производило одно предприятие — «РКЦ Прогресс». Причина такой высокой частоты выпуска была проста — очень короткий срок активной работы аппаратов — фотопленка заканчивалась. Спутники связи тоже запускались часто, по причине их быстрого выхода из строя и необходимости регулярной замены.
Сегодняшняя российская космическая отрасль тоже имеет практику серийного производства космических аппаратов. Наибольший опыт в этом есть у красноярского «ИСС Решетнева», которое за 20 лет произвело несколько десятков навигационных спутников «ГЛОНАСС-М», низкоорбитальные спутники связи «Гонец» и геостационарные спутники связи на универсальных платформах серии «Экспресс». С натяжкой можно серией назвать запуск нескольких спутников «Канопус-В» и «Метеор-М», произведенных московским «ВНИИЭМ». Это если говорить про «взрослые» спутники, а не образовательные трехкилограммовые кубсаты, которые уже не один десяток собрали в частном «Спутниксе».
В настоящее время Россия обладает спутниковой группировкой примерно из 150 действующих космических аппаратов. Это даже близко не соответствует желаниям главы «Роскосмоса», который хотел бы, чтобы за один год запускалось втрое большее число спутников. Что же нужно для реализации таких надежд?
Смена уклада
Пока оставим в стороне внешнеполитическую ситуацию и санкции на поставки электроники в Россию. Посмотрим на эту задачу с инженерной и организационной точки зрения. Космонавтика, не только российская, но и мировая, по-прежнему находится в технологическом укладе, который в школьных учебниках называют «мануфактурой», то есть крупным производством с преобладанием ручного труда. Если взглянуть на фотографии из сборочных цехов NASA, или Airbus, или «ИСС Решетнева» то сходства будет больше с мастерской Микеланджело, который высекает из мрамора очередного уникального Давида, чем хотя бы с «Автовазом».
Причин такой «отсталости» несколько. Одна из важнейших: физическая. На различных орбитах, даже околоземных, действуют разные физические условия: чередование света и тени, разные уровни радиации, остаточная атмосфера, и в зависимости от этого меняется конструкция аппарата. Так, геостационарные спутники находятся практически под постоянным солнечным освещением и в суровых радиационных условиях почти межпланетного пространства, при этом имеют гигантский размах солнечных батарей. На низкой околоземной орбите их возможности будут избыточны, спутник быстрее упадет от торможения о верхние слои атмосферы, чем выработает свой ресурс. На орбите МКС вообще способна работать даже бытовая электроника, и нет необходимости в радиационностойких чипах. Получается, нельзя собирать одинаковые спутники и запускать на разные орбиты.
Вторая причина: экономическая. Спутник — это не дорогая иномарка, его не показать соседям и не собрать несколько десятков штук в коллекцию. Космический аппарат — это инструмент, который решает конкретные задачи. Например, NASA выпускает марсоходы с частотой раз в 10 лет, и этого вполне хватает. То же самое касается и прикладных аппаратов связи, навигации, спутниковой съемки. Для каждого из них должен быть свой потребитель, который закажет и оплатит необходимое количество. Заказчик может быть и коммерческим оператором, и военным ведомством или гражданским министерством. Никто не будет оплачивать тысячу спутников, если нужен один или десять.
Третья причина: организационная. Современный космический аппарат — это сложное высокотехнологичное изделие для работы в экстремальных условиях, стойкое к высоким нагрузкам. Для его производства нужна надежная кооперация поставщиков, которые не подведут ни на одном этапе и ни в одном из компонентов, на протяжении всего выпуска серии. Это и электроника, и композитные материалы, и двигатели, и элементы управления, и топливо. Делать все самостоятельно ни один, даже крупный космический производитель, не в состоянии, а найти надежных партнеров можно, только обеспечив их долгим и стабильным заказом. Причем эта кооперация будет не только межотраслевой, но и международной, поскольку российская индустрия на сегодня не способна произвести на 100% российский спутник (и не была способна до 2022 года). Производители космических компонентов также ориентированы на штучное производство, а для производителей «земных», наоборот, даже тысяча штук — мелкая партия, которая всегда будет меньшим приоритетом, чем более крупные заказы для автопрома или авиации. Космос для них — это работа «для души».
Четвертой причиной можно назвать зарегулированность космической отрасли. Это характерно не только для российской космонавтики. Принцип «работает — не трогай» здесь не просто возведен в абсолют, но и прописан в «скрижалях» ГОСТов и стандартов. Наглядный пример: наземные испытания. Сложность, дороговизна и уникальность конструкции каждого космического аппарата требуют надежных гарантий, что он переживет старт и будет выполнять поставленную задачу весь положенный срок. Для этого разработан целый комплекс наземных испытательных стендов: радио-, вибродинамические, термовакуумные, электрические. Это месяцы времени и финансовые издержки. Для серийного производства их необходимо исключить, испытав по полной только первый прототип, для остальных же аппаратов испытания не должны сильно отличаться от проверки при покупке ноутбука в магазине. Современные ГОСТы «Роскосмоса» такого не приемлют, и переписать их будет не так-то просто, ведь они нужны не только для надежности техники, но и для распределения ответственности на всех бюрократических уровнях.
Наконец, пятая причина — это технологический прогресс. Постоянно появляются новые компоненты, материалы, более высокопроизводительные системы. Производитель космических аппаратов вынужден постоянно выбирать между выпуском старых версий, уступающих конкурентам, либо обновлением производственного цикла, что чревато задержками на формирование новой кооперации и расходами на новый цикл испытаний. В результате мы получаем марсоход 2020 года с «мозгами», уступающими смартфону 2010 года.
Нужен ли конвейер
Задача «спутник в день» требует коренной ломки всех прежних принципов космического производства, проще вообще начать все с нуля. Хотя начинать надо все-таки от потребности. Ради чего сейчас России запускать 365 спутников в год? Таких задач видится две: дистанционное зондирование Земли и связь. Ранее «Роскосмос» выступал с предложением проекта «Сфера», который был направлен на выполнение обеих задач. Чиновники говорили о 600 спутниках и о необходимости потратить от 300 млрд до 1,5 трлн рублей бюджетных средств. 22 октября первый спутник «Сферы» — «Скиф-Д» — запустили. Однако, если вчитаться в описание системы, то окажется, что «Скифов» требуется всего 12 штук, а денег на «Сферу» выделяют всего 40 млрд рублей на ближайшие три года.
При наличии необходимого финансирования, при условии перестройки всех технологических цепочек, при изменении принципиального подхода к испытанию спутников перейти на конвейерное производство все-таки можно. Сегодня как минимум две компании в мире смогли решить эту задачу: SpaceX для создания низкоорбитальной системы связи Starlink и Airbus для системы OneWeb. Оценочный объем инвестиций в эти проекты $5-30 млрд и $5,6 млрд соответственно. В обоих случаях производство начиналось с чистого листа. Любопытно, что для 600 спутников OneWeb плазменные двигатели производились на калининградском «ОКБ Факел» до 2022 года, поэтому опыт серийного производства космических компонентов есть и в России. Вероятно, аналоги Starlink и OneWeb разрабатываются и в Китае, но во всех случаях это коммерческие стартапы, которые сильно рискуют так и не окупиться. Есть такой проект и в России — «Мегафон 1440».
Российской системе, ориентированной на внутреннего пользователя, будет намного сложнее из-за малых объемов внутреннего рынка и отсутствия у большинства населения серьезной потребности в спутниковом интернете. Для удаленных регионов хватит и дюжины «Скифов». Таким образом, коммерческий успех маловероятен, а возможности государственного финансирования уже продемонстрированы скромным бюджетом «Сферы». Пока мы видим готовность правительства оплачивать только новые поколения спутников, произведенных по старым принципам, пожелания главы «Роскосмоса» остаются мечтой, а не планом.
Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора