Малые спутники — большие надежды: роль малых космических аппаратов в развитии индустрии
Малые космические аппараты (smallsats) стали весомым фактором развития индустрии, сильно снизив стоимость вхождения в космический бизнес. Произошло это прежде всего благодаря миниатюризации компонентов и удешевлению вывода условного килограмма на орбиту. Первое позволяет сегодня малым КА выполнять те же функции, что и большим спутникам лет двадцать назад, а второе – выстраивать свои группировки на орбите относительно небогатым странам, организациям, университетам и коммерческим структурам.
Starlink и OneWeb определяют сегодня индустрию малых КА
В 2022 году всего было отправлено в космос 2 034 малых КА, что составило 95% от всех запущенных аппаратов в целом, утверждается отчете Bryce Tech. Из этих малых КА 80% были связными, что вполне отчетливо иллюстрирует сегодняшний тренд развития индустрии. Правда, максимальный вклад в эту тенденцию вносят группировки Starlink (масса КА менее 300 кг) и OneWeb (масса КА менее 200 кг), которые в 2022 году пополнились на 1 736 спутников. Если же исключить эти две мегагруппировки, то остальные коммуникационные малые КА составляют только 5% из выведенных на орбиту в 2022 году.
Основным локомотивом индустрии smallsats являются коммерческие операторы. Всего за десятилетие с 2013-го по 2022 гг. запущено 5 675 малых КА, из которых 63% – принадлежат SpaceX, Planet и OneWeb занимают по 9%, Spire и Swarm – по 3%. То есть, 88% запущенных малых КА принадлежат пяти операторам.
В 2022 году всего было отправлено в космос 2 034 малых КА, что составило 95% от всех запущенных аппаратов в целом, утверждается отчете Bryce Tech. Из этих малых КА 80% были связными, что вполне отчетливо иллюстрирует сегодняшний тренд развития индустрии. Правда, максимальный вклад в эту тенденцию вносят группировки Starlink (масса КА менее 300 кг) и OneWeb (масса КА менее 200 кг), которые в 2022 году пополнились на 1 736 спутников. Если же исключить эти две мегагруппировки, то остальные коммуникационные малые КА составляют только 5% из выведенных на орбиту в 2022 году.
Основным локомотивом индустрии smallsats являются коммерческие операторы. Всего за десятилетие с 2013-го по 2022 гг. запущено 5 675 малых КА, из которых 63% – принадлежат SpaceX, Planet и OneWeb занимают по 9%, Spire и Swarm – по 3%. То есть, 88% запущенных малых КА принадлежат пяти операторам.
По ракетам-носителям также лидирует SpaceX: Falcon 9 в период с 2018-го по 2022 гг. вывела 70% всех малых КА (из которых 60% – Starlink и OneWeb). На второй строчке – ракета-носитель (РН) «Союз» с 10%, еще 7% – у OneWeb.
Спрос растет, комплектующих не хватает
Как и во всей спутниковой индустрии, в процессе производства малых КА ощутим недостаток компонентов: специальных микросхем, двигателей, подшипников и различных газов. Отличие в том, что проблемы с поставками ударили по индустрии smallsats в переломный момент, когда на сами аппараты вырос спрос (особенно на спутники связи и дистанционного зондирования), появилась возможность массового выпуска и серьезно подешевел вывод на орбиту (особенно при массовых запусках). Компании-производители либо стремятся создавать у себя запасы компонентов, что ведет к еще большему сбою в поставках, либо организовывают самостоятельное производство, что увеличивает сроки поставок аппаратов.
Как и во всей спутниковой индустрии, в процессе производства малых КА ощутим недостаток компонентов: специальных микросхем, двигателей, подшипников и различных газов. Отличие в том, что проблемы с поставками ударили по индустрии smallsats в переломный момент, когда на сами аппараты вырос спрос (особенно на спутники связи и дистанционного зондирования), появилась возможность массового выпуска и серьезно подешевел вывод на орбиту (особенно при массовых запусках). Компании-производители либо стремятся создавать у себя запасы компонентов, что ведет к еще большему сбою в поставках, либо организовывают самостоятельное производство, что увеличивает сроки поставок аппаратов.
Солнечная активность — новая опасность
Еще одной проблемой малых КА станет повышенная солнечная активность: относительно благоприятные условия последних нескольких лет заканчиваются, предупреждают специалисты по космической погоде. Повышенная солнечная активность приводит к выбросу атмосферы и, соответственно, к повышению сопротивления. В феврале 2022 года такой выброс привел к потере 39 спутников Starlink, чьи двигатели не смогли преодолеть повышенное сопротивление атмосферы, вызванное солнечной бурей.
Ученые сообщают о завершении относительно мягкого 24-го цикла солнечной активности и прогнозируют, что следующий цикл, пик которого придется на середину десятилетия, станет гораздо жестче.
Воздействие солнечных вспышек на малые КА усугубится тем, что в этих спутниках часто используются относительно массовые электронные компоненты, менее устойчивые к солнечной радиации.
Еще одной проблемой малых КА станет повышенная солнечная активность: относительно благоприятные условия последних нескольких лет заканчиваются, предупреждают специалисты по космической погоде. Повышенная солнечная активность приводит к выбросу атмосферы и, соответственно, к повышению сопротивления. В феврале 2022 года такой выброс привел к потере 39 спутников Starlink, чьи двигатели не смогли преодолеть повышенное сопротивление атмосферы, вызванное солнечной бурей.
Ученые сообщают о завершении относительно мягкого 24-го цикла солнечной активности и прогнозируют, что следующий цикл, пик которого придется на середину десятилетия, станет гораздо жестче.
Воздействие солнечных вспышек на малые КА усугубится тем, что в этих спутниках часто используются относительно массовые электронные компоненты, менее устойчивые к солнечной радиации.
Малые КА для геостационарной орбиты
Малые геостационарные аппараты — отдельная категория: они количественно не влияют на статистику, но перевешивают по той роли, которую могут сыграть в развитии саткома. Концепция использования малых КА на ГСО прорабатывалась уже достаточно давно, но только в последние 5-7 лет ее смогли довести до технического воплощения. Малые геостационарные КА предназначены для стран и региональных операторов, которые только выходят на рынок саткома и не могут заказать мощный HTS за $200-$300 млн. Также малые КА обеспечат операторам гибкость, позволяя оперативно следовать за требованиями рынка и увеличивать емкость по запросу своих клиентов. И, наконец, третья основная миссия малых спутников – защита орбитально-частотного ресурса. Оператор может при относительно небольших инвестициях начать работу в скоординированной орбитальной позиции, уложившись в установленные МСЭ сроки.
Здесь в лидеры вышла компания Astranis, которая в апреле на Falcon 9 запустила свой первый аппарат и успешно начала испытания. 400-килограммовый Arcturus продемонстрировал пропускную способность 9 Гбит/с (при конструктивно заявленной в 7,5 Гбит/с) и предназначался оператору Pacific Dataport для предоставления услуг широкополосного доступа на Аляске. Но увы, в июле разработчик заявил, что спутник не может обеспечить полноценную ориентацию солнечных батарей, поэтому находится в рабочем состоянии от 6 до 12 часов в сутки. Необходимость устранения конструктивного дефекта повлечет и задержку запуска следующих КА, один из которых назначен на конец этого года. Однако производитель надеется, что отставание от графика составит не более двух месяцев. Один из четырех аппаратов второй серии – UtilitySat – будет предложен в качестве замены Arcturus, хотя его пропускная способность ниже. Он сможет удовлетворить запросам Pacific Dataport до запуска полноценной замены в 2025 году. В рамках второй серии спутников Astranis, помимо UtilitySat, к запуску намечены два КА для американского оператора мобильной спутниковой связи Anuvu, и один – для перуанского Andesat. Astranis также планирует запустить пять КА третьей серии в 2024 году.
Крупные операторы также заказывают малые КА для гибкого и оперативного дополнения своих группировок. В июле 2022 года швейцарская компания Swissto12 заявила о готовности малой геостационарной платформы HummingSat, разработанной при финансировании ЕКА. В ноябре этого же года Intelsat заказал у разработчика спутник Intelsat 45 (IS-45) с запуском в 2025 году. Этот аппарат, размером, как утверждает Swissto12, «примерно с посудомоечную машину» будет оснащен 12 транспондерами Ku-диапазона.
В мае 2023 года еще один крупный оператор – Inmarsat – заказал у швейцарской компании уже три малых КА для поддержки услуг подвижной связи в L-диапазоне. Первый спутник – I-6 – должен в конце этого года заработать в Азиатско-Тихоокеанском регионе, где в апреле произошел технический сбой на I-4 F1, чей срок активной службы близок к завершению. Второй малый спутник намечен к запуску в начале 2024 года и охватит Европу, Африку и часть американских континентов.
Малые геостационарные аппараты — отдельная категория: они количественно не влияют на статистику, но перевешивают по той роли, которую могут сыграть в развитии саткома. Концепция использования малых КА на ГСО прорабатывалась уже достаточно давно, но только в последние 5-7 лет ее смогли довести до технического воплощения. Малые геостационарные КА предназначены для стран и региональных операторов, которые только выходят на рынок саткома и не могут заказать мощный HTS за $200-$300 млн. Также малые КА обеспечат операторам гибкость, позволяя оперативно следовать за требованиями рынка и увеличивать емкость по запросу своих клиентов. И, наконец, третья основная миссия малых спутников – защита орбитально-частотного ресурса. Оператор может при относительно небольших инвестициях начать работу в скоординированной орбитальной позиции, уложившись в установленные МСЭ сроки.
Здесь в лидеры вышла компания Astranis, которая в апреле на Falcon 9 запустила свой первый аппарат и успешно начала испытания. 400-килограммовый Arcturus продемонстрировал пропускную способность 9 Гбит/с (при конструктивно заявленной в 7,5 Гбит/с) и предназначался оператору Pacific Dataport для предоставления услуг широкополосного доступа на Аляске. Но увы, в июле разработчик заявил, что спутник не может обеспечить полноценную ориентацию солнечных батарей, поэтому находится в рабочем состоянии от 6 до 12 часов в сутки. Необходимость устранения конструктивного дефекта повлечет и задержку запуска следующих КА, один из которых назначен на конец этого года. Однако производитель надеется, что отставание от графика составит не более двух месяцев. Один из четырех аппаратов второй серии – UtilitySat – будет предложен в качестве замены Arcturus, хотя его пропускная способность ниже. Он сможет удовлетворить запросам Pacific Dataport до запуска полноценной замены в 2025 году. В рамках второй серии спутников Astranis, помимо UtilitySat, к запуску намечены два КА для американского оператора мобильной спутниковой связи Anuvu, и один – для перуанского Andesat. Astranis также планирует запустить пять КА третьей серии в 2024 году.
Крупные операторы также заказывают малые КА для гибкого и оперативного дополнения своих группировок. В июле 2022 года швейцарская компания Swissto12 заявила о готовности малой геостационарной платформы HummingSat, разработанной при финансировании ЕКА. В ноябре этого же года Intelsat заказал у разработчика спутник Intelsat 45 (IS-45) с запуском в 2025 году. Этот аппарат, размером, как утверждает Swissto12, «примерно с посудомоечную машину» будет оснащен 12 транспондерами Ku-диапазона.
В мае 2023 года еще один крупный оператор – Inmarsat – заказал у швейцарской компании уже три малых КА для поддержки услуг подвижной связи в L-диапазоне. Первый спутник – I-6 – должен в конце этого года заработать в Азиатско-Тихоокеанском регионе, где в апреле произошел технический сбой на I-4 F1, чей срок активной службы близок к завершению. Второй малый спутник намечен к запуску в начале 2024 года и охватит Европу, Африку и часть американских континентов.
Не только стартапы
Активно в индустрию малых спутников идут традиционные производители, приобретая перспективные стартапы. Lockheed Martin в октябре 2022 года повысил свою долю в Terran Orbital с 9,4% до 33,5%, инвестировав $100 млн в расширение производства малых спутников. В феврале Terran Orbital также получила заказ от Rivada Network на $2,4 млрд. Rivada проектирует полносвязную сеть в космосе, и, несомненно, опыт создания такой группировки станет неоценимым для разработчика. Возможно, именно в связи с контрактами на производство КА Terran Orbital отказалась от планов создания собственной группировки из 96 радиолокационных спутников с синтезированной апертурой. Спутники SAR компания будет производить для сторонних заказчиков.
Boeing еще в 2018 году приобрел производителя малых КА Millenium, и в 2022-м открыл производственную линию малых КА. Millenium работает по заказам правительственных и силовых структур, но планирует искать и коммерческих заказчиков. К тому же в 2021 году Федеральная комиссия США по связи одобрила заявку Boeing на негеостационарную группировку.
Airbus в 2016 году совместно с OneWeb заложил завод по производству малых аппаратов. По состоянию на начало 2023 год на орбиту выведено 542 спутника.
Активно в индустрию малых спутников идут традиционные производители, приобретая перспективные стартапы. Lockheed Martin в октябре 2022 года повысил свою долю в Terran Orbital с 9,4% до 33,5%, инвестировав $100 млн в расширение производства малых спутников. В феврале Terran Orbital также получила заказ от Rivada Network на $2,4 млрд. Rivada проектирует полносвязную сеть в космосе, и, несомненно, опыт создания такой группировки станет неоценимым для разработчика. Возможно, именно в связи с контрактами на производство КА Terran Orbital отказалась от планов создания собственной группировки из 96 радиолокационных спутников с синтезированной апертурой. Спутники SAR компания будет производить для сторонних заказчиков.
Boeing еще в 2018 году приобрел производителя малых КА Millenium, и в 2022-м открыл производственную линию малых КА. Millenium работает по заказам правительственных и силовых структур, но планирует искать и коммерческих заказчиков. К тому же в 2021 году Федеральная комиссия США по связи одобрила заявку Boeing на негеостационарную группировку.
Airbus в 2016 году совместно с OneWeb заложил завод по производству малых аппаратов. По состоянию на начало 2023 год на орбиту выведено 542 спутника.
Малые спутники создают и стартапы, где работает десяток специалистов, и гиганты космической промышленности. Помимо миниатюризации компонентов индустрию двигает вперед и новый подход: блочная структура аппаратов позволяет конфигурировать нагрузку любыми доступными способами. Производители продают стандартные платформы для установки на них любой аппаратуры. Несмотря на неудачу того же Astranis, очевидно, что так или иначе малые КА займут свое место и на геостационарной орбите. Хотя по удельной стоимости трафика они проигрывают крупным HTS, своя ниша у них будет, что уже подтверждают заказы от Intelsat и Inmarsat. Скорее всего найдет воплощение и идея хранения таких КА в горячем резерве (или даже на орбите) с возможностью предоставления их заказчику в предельно сжатые сроки.
10/08/2023 АНАЛИТИКА