Космонавтика – прибутковий бізнес

Винаходи, які стали можливими завдяки освоєнню космосу, використовуються в нашому повсякденному житті, приносячи багато користі: навігаційні системи, прогнози погоди, телебачення, телекомунікації та багато іншого. Скільки життів льотчиків, моряків і звичайних мандрівників було врятовано завдяки цим технологіям. Зараз супутникові телефони вже не такі популярні, але вони до сих пір залишаються затребуваними в своїй ніші. Розвідувальні супутники необхідні для державної безпеки. І це лише мала частина всіх технологій, які не були б винайдені без освоєння космосу. За останні півстоліття завдяки космічній галузі було запатентовано понад 50 тис. різних винаходів. Так як же все починалося?

Ідея космічних подорожей виникла після остаточного обґрунтування польським астрономом Миколою Коперником геліоцентричної системи світу, відкритої ще на початку III століття до н. е. давньогрецьким астрономом, математиком і філософом Аристархом Самоським. Грецький філософ Клеанф навіть закликав притягнути Аристарха до суду за те, що він рухає з місця Землю.

Виходячи з того, що планети – це об’єкти, подібні до Землі, вчені того часу стали допускати, що людина в принципі могла б їх відвідати.

Першим опублікованим описом перебування людини на Місяці стала фантастична повість німецького математика, астронома і першовідкривача законів руху планет Сонячної системи Кеплера «Somnium», написана в 1609 р., але опублікована тільки в 1634 після смерті вченого його сином.

Тепер потрібно було побудувати літальний апарат, який би доставив людину на супутник Землі. Історія його винайдення починається з конструювання ракет у військових цілях.

Перше задокументоване використання такої «військової» ракети описано під час битви при Кай-Кен між китайцями та монголами в 1232 році. Китайці змогли відбити монголів за допомогою примітивної ракети на твердому паливі. Пуста трубка була закрита з одного кінця, заповненого порохом, і прикріплена до довгої палиці. Запалювання пороху призводило до збільшення тиску всередині порожньої трубки, а гарячому газу і диму доводилося виходити через відкритий кінець. Згідно із законом збереження імпульсу, це створює тягу для руху ракети в напрямку закритого кінця трубки, з довгим стрижнем в якості примітивної системи управління, що дуже нагадує сучасні ракети для феєрверків.

За китайською легендою за часів династії Мін 16 століття місцевий чиновник Ван Ху побудував стілець, до якого були прикріплені 47 порохових бамбукових ракет, а в деяких версіях легенди – ще й крила з повітряного змія. Всі 47 бамбукових ракет одночасно запалили, і запустили стілець. Післе цього Ван Ху ніхто більше не бачив. За легендою він досяг космосу, і навіть долетів до Місяця. Але найімовірніше китайський чиновник пережив першу в історії аварію на пусковій платформі.

За однією з версій, ракети завезли в Європу в ході монгольських завоювань 13-го століття. У той час англієць Роджер Бекон, викладач Оксфордського університету, винайшов більш потужний порох, який збільшив дальність ракет. В часи Відродження використання ракет як зброї вийшло з моди, і на заміну прийшли експерименти з феєрверками. В кінці 16-го століття німецький випробувач Іоган Шмідлап експериментував зі ступеневими ракетами, принцип яких лежить в основі всіх сучасних ракет. Приблизно в той же час польсько-литовський командир польської армії Казимир Семенович опублікував рукопис, який включав дизайн багатоступеневих ракет і стабілізаторів дельта-крил замість довгих стрижнів, які виступали в ролі стабілізаторів.

Теоретичні основи космонавтики були закладені в роботі Ісаака Ньютона «Математичні початки натуральної філософії», опублікованій в 1687 році. Істотний внесок в теорію розрахунку руху тіл в космічному просторі внесли також швейцарський і французький математики XVIII століття Ейлер і Лагранж.

Романи Жюля Верна «Із Землі на Місяць» (1865) і «Навколо Місяця» (1869) вже правдоподібно описують політ Земля-Місяць з точки зору небесної механіки, але технічна реалізація ще слабенька.

Наприкінці XIX – на початку XX століття «піонерами космонавтики» було теоретично обґрунтовано використання ракет як основного засобу для космічних польотів.

Задовго до Ціолковського, в 1881 році, винахідник-самоучка і російський революціонер Микола Кибальчич, перебуваючи в ув’язненні за замах на Олександра II, висунув ідею ракетного літального апарату з хитаючою камерою згоряння, здатного здійснювати космічні перельоти.

Але його прохання про передачу рукопису в Академію наук слідчою комісією задоволене не було, а проект був вперше опублікований лише в 1918 році. Тому засновником теорії космонавтики і створення ракет для польоту в космос вважається Костянтин Ціолковський.

У 1920-х-1930-х роках створюються перші експериментальні ракети на рідкому паливі. Американський учений Роберт Г. Годдард, відомий як батько сучасного ракетобудування, розробив першу успішну рідкопаливну ракету, яка використовувала бензин як пальне і рідкий кисень як окислювач. Ракета Годдарда була випробувана 16 березня 1926 року: вона горіла 2,5 секунди і піднялася на висоту в 12,5 метрів. Як і перший політ братів Райт на 36,5 метрів в 1903 році, це не здається такою вражаючою подією за сучасними стандартами, але досягнення Годдарда дало поштовх зародженню ракетобудування. Вчений продовжував працювати над збільшенням дальності польоту ракет і їх удосконаленням: додав гіростабілізуючу конструкцію для управління польотом і ввів парашутну систему порятунку.

В цей же час в Німеччині під впливом ідей вченого Германа Оберта про космічні подорожі, опубліковані в його книзі «Ракета для міжпланетного простору», був заснований ряд ракетних клубів і дослідницьких інститутів. Німецький виробник велосипедів і машин Opel (тепер у складі General Motors) почав розробку реактивних машин, і в 1928 році Фрітц фон Опель вивів Opel-RAK.1 на гоночний трек. У 1929 році розробки розширили до літака Opel-Sander RAK1, який розбився у Франкфурті під час першого польоту. У Ленінграді газодинамічна лабораторія під керівництвом Глушко побудувала більше 100 варіантів ракетних двигунів, експериментуючи з різними техніками впорскування палива.

Великим проривом у створенні космічних кораблів стало створення ракети Фау-2, розробленої німецьким конструктором Вернером фон Брауном і взятої на озброєння вермахту у Другій світовій війні в 1942 році. Фау-2 з дальністю в 300 км включала в себе більшість технологій, які використовуються в сучасних ракетах, наприклад, турбонасосні агрегати і системи управління. Вона була набагато більше попередників і мала систему наведення.

З падінням Третього рейху в квітні 1945-го багато з цих технологій потрапили в руки СРСР і США, ракетні програми яких не були такими просунутими, і почалася справжня гонка, щоб захопити якомога більше німецьких розробок. Більш того, найталановитіші німецькі ракетобудівники емігрували в Сполучені штати, в основному тому, щоб уникнути відповідальності за пособництво нацистам. В результаті Фау-2 трансформувалась в американську ракету Redstone, яка використовувалася в програмі Меркьюрі.

А в СРСР німецькі розробки були удосконалені вченим і конструктором ракетно-космічної техніки Сергієм Корольовим, який дивом врятувався з радянських таборів.

Під його керівництвом була створена ракета “Супутник”, яка 4 жовтня 1957 р. вивела на навколоземну орбіту перший в світі штучний супутник Землі “ПС-1”.

Кульмінація космічної гонки США і СРСР відома всім: перший в світі політ людини в космічний простір здійснив 12 квітня 1961 майор радянських ВПС Юрій Гагарін, а 21 липня 1969 р. в рамках польоту “Аполлон-11” американці висадилися на Місяць.

Першою людиною, яка ступила на місячну поверхню був Ніл Армстронг зі словами: «Це маленький крок для людини, але гігантський стрибок для всього людства».

Під час епохи початку освоєння космосу ця сфера була прерогативою виключно держави і величезних корпорацій, таких, наприклад, як Boeing. Але тепер існують відносно невеликі приватні компанії, які проектують і запускають багаторазові ракети, що здійснюють автоматичну посадку на баржі в океані, надають глобальний безлімітний доступ в інтернет на основі угруповань з тисяч супутників і проводять моніторинг земної поверхні кожен день з близькою до real-time частотою.

Існує безліч прикладів, які доводять, що інвестиції в космічні технології та дослідження приносять колосальний прибуток, якщо знаходять застосування в економіці.

Сонячні батареї, які спочатку розроблялися для космічних апаратів, привели в підсумку до появи сонячної енергетики, яка здатна так само змінити енергетичний ринок, як це зробила свого часу сланцева революція. У ряді регіонів світу комунальні мережі з сонячною енергією успішно конкурують з природним газом.

Орбітальний телескоп «Хаббл» – автоматична обсерваторія на орбіті Землі – створювався виключно для наукових досліджень. Але гігантський обсяг зібраної інформації про зірки і галактики (50 терабайт), яку потрібно було переправити на Землю, призвів до створення технологій дистанційної передачі даних. І хоча загальні витрати на проект орбітального телескопа склали близько 6 млрд. дол., розроблені для цієї програми технології трансляції даних знайшли застосування в стільниковому зв’язку і багаторазово окупили витрати на створення «Хаббла». Стільниковий зв’язок почав масово розвиватися з кінця 1970-х рр., але саме на середину 1990-х (початок роботи «Хаббла» на орбіті) припало стрімке зростання індустрії мобільних телекомунікацій.

Орбітальний телескоп також став одним із стимулів створення цифрової зйомки. Найбільш активно розробки цифрових оптичних систем велися для створення електронних телескопів, необхідних для дослідження космосу, і космічних фотокамер для можливості робити знімки Землі, а також різних космічних об’єктів. Сьогоднішні цифрові фотоапарати, відеокамери, цифрове телебачення і цифрові мікроскопи, що набули широкого застосування в медицині, – прямі нащадки космічних фототехнологій.

Супутникові системи спочатку розроблялися виключно для військових цілей. У 1947 році офіцер британських ВПС Артур Кларк вперше висловив ідею розміщення на орбіті планети супутників, які могли б ретранслювати радіо- і телевізійний сигнал, а також здійснювати спостереження за погодою.

Пізніше Кларк, який став одним із класиків фантастичної літератури, пошкодував про те, що він не запатентував свою ідею.

Спочатку основним призначенням супутників був шпигунство за наземними військами супротивника. СРСР і США свого часу нашпигували орбіту цими маленькими спостерігачами так, що вони часом навіть стикалися один з одним.

По мірі того, як згасала холодна війна, а собівартість запуску в космос знижувалася, на орбіті стали все частіше з’являтися комерційні супутники. Тепер вони використовуються в метеорології, для трансляції телевізійного сигналу, геологічної розвідки, інтернету і супутникової навігації. Щодня мільйони автомобілістів користуються космічними розробками. При цьому навіть така дрібниця, як орієнтація екрану на смартфоні (коли ви перевертаєте його, положення екрану змінюється), – теж результат розвитку космічних технологій, пов’язаних з ракетами і супутниками.

Космічні технології сприяли розвитку нових технологій і в медицині: магнітно-резонансні та комп’ютерні томографи, апаратура для гемодіалізу та кардіоангіографії, дефібрилятори, роботи-хірурги.

Одна з головних загроз для космонавтів на орбітальних станціях – поломка основної системи життєзабезпечення, яка може привести до нестачі кисню або надлишку вуглекислого газу. Для позаштатних ситуацій розробили концентратор кисню, який сьогодні також використовується в медицині.

Датчики контролю шкідливих домішок у повітрі, системи фільтрів для очищення води, для контролю якості продуктів харчування – це теж космічні технології, які служать для охорони здоров’я та захисту навколишнього середовища на Землі.

Головною особливістю люксової косметики бренду 111SKIN є те, що в основі всіх продуктів, що випускаються, лежать космічні розробки і тривалі клінічні дослідження. Бренд заснований професійним британським пластичним хірургом з Харлі-стріт доктором Яннісом Александрідесом. Співпраця з науковцями при розробці засобів захисту космонавтів від ультрафіолету та інших шкідливих впливів, надихнула хірурга на ідею створити подібний науково-обґрунтований продукт для всіх, хто прагне зберегти шкіру молодою і здоровою.

Астрофізик Рікардо Джаконі – приклад того, як людина може стати мільйонером, займаючись справою, що за визначенням не повинна приносити дохід. Він розробляв надчутливі приймачі рентгенівського випромінювання, щоб вивчати слабкі хвилі, які приходять до нас з космосу. Тепер ці розробки застосовуються в аеропортах – апаратами просвічують багаж.

Навіть блискавка для одягу, запатентована ще в 1914 році американцем Гідеоном Сундебеком, стала по-справжньому затребувана лише після того, як ця технологія була випробувана в космосі. Те ж саме можна сказати і про “липучки”, запатентовані швейцарським інженером Жоржем де Местрелем в 1948 році , які стали в нагоді космонавтам.

Ці та багато інших технологій є продуктом космосу. Всі вони були або спеціально створені в ході розвитку космічних програм, або набули широкого поширення саме після того, як їх довели до розуму вчені в сфері космонавтики.

Сьогоднішня практика показує, що космічні технології – це інноваційний бізнес, який можуть успішно розвивати не тільки держави, якими рухають амбіці або військово-політичні цілі, а й приватні компанії, наприклад, SpaceX і Tesla Motors Ілона Маска, Virgin Galactic Річарда Бренсона, Blue Origin, засновником якої є творець Amazon Джефф Безос. Приватна дослідницька компанія NanoRacks має власні відсіки на МКС, компанія Nova Wurks – відомий розробник малих супутників для бізнесу, а приватна компанія навігаційних технологій Odyssey Space Research – прекрасний приклад малого бізнесу, що виграє контракти у великих корпорацій.

За даними Statista, історія приватних компаній, які організовують польоти в космос, почалася в 1980-х з розвитком французького проекту Arianespace. Стартапи, так чи інакше пов’язані з космосом, пропонують різні рішення і технології – від розробки телескопів до допомоги в створенні та запуску штучних супутників.

Але одним з основних замовників для приватної космонавтики як і раніше залишається держава. Наприклад, в США NASA і ВВС активно вкладають гроші в різні венчурні проекти і використовують приватний космос в своїх цілях, наприклад, для виведення на орбіту супутників різного призначення. Крім того, NASA надає приватним компаніям свою випробувальну базу, ділиться деякими технологіями. ВВС, в свою чергу, може за невелику плату надавати в оренду свої стартові майданчики. І такий підхід виправдовує себе, оскільки стартапи, розвиваючись за підтримки держави, починають залучати великі приватні інвестиції, що, в кінцевому підсумку, призводить до економії державних коштів.

При цьому Європа і інші космічні країни помітно відстають від США в цьому сегменті ринку. Один з успішних прикладів – заснована в Британії в 2015 році компанія Open Cosmos, яка займається створенням і запуском більш доступних супутників. Їх вага коливається від 4 до 30 кг. Супутники можуть використовувати приватні особи або компанії для зйомки і збору інформації. Наприклад, щоб відстежувати витрати природних ресурсів, допомагати у розвитку agritech або в боротьбі із забрудненням водойм. Згідно Crunchbase, стартап залучив понад 7 млн. дол. інвестицій.

Як повідомляє Space News, більше сотні стартапів займаються космічними зйомками Землі і виготовленням ракет. При цьому компанії не надто відрізняються одна від одної. Венчурні капіталісти, незважаючи на перенасиченість ринку, впевнені, що один з таких стартапів обов’язково «вистрілить», тому продовжують їх фінансувати.

Обсяг світового ринку космічних послуг зараз становить, за різними оцінками, 300-400 млрд. дол. в рік і щорічно зростає приблизно на 5%, причому власне витрати на запуски ракет і супутників складають близько 40 млрд. дол., тобто на порядок менше.

До 2030 р. з появою нових типів ракетоносіїв і впровадженням нових технологій зростання ринку космічних продуктів і послуг може прискоритися, а його обсяг – збільшитися приблизно до $ 1,5 трлн.

Хіба може бізнес ігнорувати такі перспективи? Тому в останні роки в світі спостерігається приплив приватних інвестицій в розвиток космічних технологій та освоєння космосу.

Польоти людей в космос відносяться до найбільш інтригуючого напрямку космічного бізнесу. На даний момент ринок тільки зароджується, і єдиним замовником в цій сфері є космічне агентство США.

Поки орбітальні польоти занадто дорогі, а більш-менш тривале перебування в невагомості вимагає спеціальної підготовки, і доступне не кожній людині в силу її стану здоров’я, компанії розглядають вид суборбітального туризму.

Цей термін означає, що корабель з туристами не виходить на орбіту Землі, а тільки піднімається вгору по параболічній траєкторії і повертається на Землю. При цьому межа космосу (100 кілометрів від Землі), може перетинатися, а може і не перетинатися. Суборбітальні польоти – не космонавтика в класичному розумінні цього слова, але щось близьке до цього. Учасник такого польоту зможе на кілька хвилин відчути невагомість і насолодитися дивовижними видами Землі.

Вартість одного квитка на такий політ може скласти в майбутньому від 75 до 250 тисяч доларів. Але поки це тільки проекти, якими займаються американські компанії World View, Virgin Galactic, Blue Origin і російська компанія «Космокурс».

Але початок космічного туризму вже покладено. Першим був 9-ти денний політ американського бізнесмена італійського походження Денніса Тіто на борту російського корабля «Союз» 28 квітня 2001 року. Другим космічним туристом був бізнесмен з ПАР Марк Шаттлворт, який полетів на МКС 25 квітня 2002 р. За польоти обидва заплатили Федеральному космічному агентству Росії по 20 мільйонів доларів. 18 вересня 2006 стартувала перша космічна туристка, американка іранського походження Ануше Ансарі, яка приземлилася 29 вересня. 12-24 жовтня 2008 року відбувся політ американського мільйонера, розробника комп’ютерних ігор Річарда Герріота – другого космонавта в родині, так як його батько, астронавт Оуен Герріот, раніше побував в космосі. Герріот – перший космічний турист, який виконав наукові експерименти на замовлення комерційних організацій, зокрема, з вирощування білкових кристалів. За політ Герріот заплатив 30 млн. доларів, що, за його словами, є більшою частиною його статку.

Малі тіла Сонячної системи – в першу чергу дуже численні астероїди – по мірі розвитку космічної техніки стають все більш привабливими як джерела сировинних ресурсів.

Астероїди можуть стати дуже серйозним конкурентом рудної промисловості. Сьогодні світове річне виробництво заліза оцінюється в мільярд тонн. Така ж кількість заліза може міститися в одному астероїді діаметром близько 300 метрів. У Сонячній системі число астероїдів такого розміру оцінюється в 7500, тому простори космосу багатьом представляються сучасним недоторканим Клондайком. Крім того, астероїди можуть містити велику кількість рідкоземельних елементів, яких гостро потребує сучасна промисловість, і навіть дорогоцінні метали, які самі по собі мають високу комерційну вартість.

Проте, поки немає ніякої впевненості в економічній доцільності використання астероїдів як сировинних джерел у відкритому космосі.

Видобуток у майбутньому мінеральних ресурсів на Місяці для потреб місячної промисловості буде ефективніший, ніж їх доставка на Місяць із Землі, а от користь від поставки з космосу сировини для земної промисловості – теж питання дискусійне.

Для реалізації подібних планів потрібна тривала присутність людини в космосі, і відносно недорогий доступ в космос. Більшість з цих проектів потребує також технологічних і конструкторських розробок в таких областях, як робототехніка, сонячна енергетика і системи життєзабезпечення.

До промислового освоєння космосу ще ніхто не приступив, але вже сьогодні почався потік провокацій, які в майбутньому можуть стати причиною серйозних конфліктів. Відсутність законодавчих основ, що визначають порядок освоєння космічного простору і відповідальність за його порушення, допускає досить вільне трактування принципу, який проголошує космос «надбанням всього людства».

У жовтні 2017 р. Люксембург прийняв закон щодо легалізації промислового видобутку корисних копалин в космосі приватними компаніями і став першою європейською державою (США прийняли аналогічний закон у 2015 році), яка забезпечила правовий захист діяльності приватних компаній в цій сфері.

Велику частину вартості запуску становить виробництво ракети, тому втрачати ступені ракети після запуску дуже не економічно. Уявіть, що після кожного польоту з Нью-Йорка до Лондона доводиться викидати цілий Boeing 747 або Airbus A380. При такому розкладі ціни на квитки були б зовсім іншими.

Але витрати на виробництво і запуски ракет можна знизити шляхом застосування багаторазових ракет-носіїв. Частково багаторазовою космічною ракетою є Falcon 9 компанії SpaceX. Її перший ступінь передбачається використовувати не менше десяти разів. Над економічністю космічних польотів також працюють британська аерокосмічна компанія Reaction Engines, а також Blue Origin, RocketLab і Sierra Nevada Corporation.

Без перебільшення можна сказати, що зараз космонавтика знаходиться ще на стадії її зародження. Навіть складно уявити, скільки значущих і цікавих досягнень чекає людей попереду: освоєння Місяця і Марса, заснування космічних колоній, політ за межі Сонячної системи і багато іншого.

Оцінити реальні перспективи всіх цих ідей складно, адже вони спираються на поки що не реалізовані прогнози про зниження цін на послуги запуску. Ці ризиковані інвестиції можуть не окупитися, але можуть також принести величезний прибуток. Та можливо, в недалекому майбутньому з’являться винахідники, подібні Генрі Форду в автомобілебудуванні або Хуану Тріппу в авіації, які зроблять космічні польоти масовими…