Космический запуск на низкую околоземную орбиту: сколько это стоит?
2 сентября 2020 г., Томас Г. Робертс
Первоисточник для инфографики "Стоимость выведения после SpaceX". В первоисточнике приведены практически все ракета-носители мира (в отличии от инфографики) и можно использовать разные методики сравнения. В зависимости от выбора методики сравнения конечными данными можно манипулировать. Как это делается - для каждой ракеты в качестве базы выбирается цена и год ввода в строй, а также пересчет с учетом инфляции. И получается - РН "Союз" (1966 год) становится 17 900 долларов за килограмм. В реальности по внутренним ценам (для российских заказчиков) вывод на НОО стоит 3 500 долларов за килограмм. Достаточно посмотреть, что стоимость килограмма выведения "Ангары" выходит дешевле "Союза". Это пример манипуляции. Исходные данные - это данные для анализа по разным методикам, а конечная инфографика сделана под "задание".
Сама по себе стоимость запуска не является определяющим фактором при выборе носителя для конкретной нагрузки. Можно сказать. что в общем случае - вообще не является. Для узкого и совсем небольшого рынка - это важно, для остальных нет.
ХОТЯ КОСМИЧЕСКИЕ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ часто сильно отличаются друг от друга по характеристикам, включая целевые орбиты, на которые они могут размещать полезные нагрузки, космодромы, с которых они могут быть запущены, и вероятность их успеха или неудачи — все они выполняют одну и ту же основную задачу: безопасно выводить полезные грузы на околоземную орбиту. Некоторые критические различия между ракетами-носителями, такие как общая грузоподъемность и возможность повторного использования каких-либо их компонентов, могут привести к совершенно разным затратам на запуск. Этот репозиторий данных сравнивает затраты между космическими ракетами-носителями, объединяя многие характеристики транспортных средств в одну цифру: стоимость запуска одного килограмма полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту (НОО) в рамках специального запуска.
На интерактивной диаграмме выше используйте поле ввода «Показать стоимость в», чтобы переключаться между долларами текущего года и долларами предыдущего года. При выборе варианта «Доллары на 21 финансовый год» смета расходов увеличивается до их стоимости в долларах на 2021 финансовый год. При выборе параметра «Доллары на тот год» отображаются оценки затрат на транспортные средства на момент их первого успешного запуска на орбиту.
Все поправки на инфляцию в этом хранилище данных сделаны с использованием индекса цен, привязанного к ВВП, опубликованного Управлением по вопросам управления и бюджета в исторической таблице 10.1. В долларах 21 финансового года новые ракеты-носители, как правило, имеют более низкую стоимость, чем старые ракеты-носители, с постепенным снижением с 1957 по 2005 год и более резким снижением в период с 2005 по 2020 год. В долларах того года стоимость килограмма увеличилась с 1957 по 2005 год и в целом снизился с 2005 по 2020 г.
Чтобы узнать больше о том, как затраты на запуск конкретной ракеты-носителя сравниваются с другими, нажмите на всплывающее окно или найдите название ракеты-носителя в поле поиска.
Поле поиска также можно использовать для выделения ракета-носителей по семейству, стране, поставщику запуска или космодрому. Используйте кнопку «Сброс», чтобы удалить поисковый запрос. Наведите указатель мыши на кнопки «Тяжелый», «Средний» или «Малый» в условных обозначениях диаграммы, чтобы просмотреть ракеты-носители определенного класса массы полезной нагрузки. Щелкните одну из кнопок класса, чтобы удалить соответствующий набор кружков с диаграммы. Нажмите и перетащите область диаграммы, чтобы увеличить определенное подмножество «пузырьков».
Мы приветствуем исправления, дополнения и предложения. Пожалуйста, направляйте все сообщения на aerospace@csis.org .
Методология
Оценка затрат на космические ракеты-носители редко бывает простой задачей. Во многих случаях космические запуски организуются по частным или секретным контрактам (1). В других случаях пусковые провайдеры могут предусматривать расходы на одну конфигурацию ракеты-носителя, несмотря на то, что предлагают широкий спектр вариантов ракеты потенциальным клиентам с совершенно разными возможностями (2). Наиболее важно то, что само определение «затрат на запуск» подлежит толкованию. В этом хранилище данных стоимость запуска за килограмм, указанная в интерактивной диаграмме, обычно представляет собой «удельную стоимость полета» — термин, заимствованный из авиационной отрасли и определенный в подразделе «Определения» на этой странице. Для более старых ракета-носителей, которые часто напрямую финансировались гражданскими космическими агентствами и военными службами, не всегда доступны удельные затраты на запуск. В этих случаях единовременные расходы, такие как исследования и разработки, могут быть включены в эту цифру. Из-за этих несоответствий источник данных предоставляется на интерактивной диаграмме для каждого транспортного средства. Полные ссылки можно найти в разделе «Источники» внизу этой страницы.
Многие из цитируемых источников напрямую предоставляют оценки стоимости за килограмм запусков на НОО. Другие требуют простого расчета: деления общей стоимости специализированного запуска на грузоподъемность корабля до НОО. В этих случаях заявленная стоимость за килограмм рассчитывается по средней общей стоимости запуска и максимальной грузоподъемности.
В этом хранилище данных «количество успешных орбитальных запусков» включает все запуски до 31 декабря 2019 года.
Определения
По данным корпорации RAND, затраты на единицу продукции «включают в себя все прямые и косвенные производственные затраты и связанные с ними накладные расходы, а также периодические работы по проектированию, вспомогательному оборудованию и контролю качества» (3). Единичные временные затраты часто включают «допуски или ассигнования на управление системами и программами, программное обеспечение и другие инженерные изменения и связанные с ними испытания, а также единовременные инструменты, производство и инжиниринг».
Специализированный запуск, также известный как запуск с одним манифестом, представляет собой запуск, при котором грузоподъемность транспортного средства предназначена для одного конкретного клиента, а не для нескольких клиентов, разделяющих доступную массу полезной нагрузки (4). Два или более клиентов, совместно использующих запуск, называются «совместными запусками».
Максимальная грузоподъемность для НОО для космической ракеты-носителя — это просто максимальная массовая грузоподъемность, о которой сообщает поставщик услуг запуска. Часто максимальная грузоподъемность рассчитывается исходя из относительно низкой круговой орбиты, например 185 км, и наклонения, соответствующего широте одного из предпочтительных космодромов транспортного средства. Если бы та же космическая ракета-носитель должна была поддерживать другую миссию на НОО, например, требующую большей высоты или наклона орбиты, грузоподъемность уменьшилась бы.
Хотя космические ракеты-носители часто описываются по классу массы их полезной нагрузки — чаще всего «Малый», «Средний» и «Тяжелый», общепринятого определения границ между этими классами не существует (5). В этом хранилище данных малотоннажные транспортные средства выводят до 2 000 кг на НОО, средние транспортные средства выводят от 2 000 до 20 000 кг на НОО, а тяжелые транспортные средства выводят более 20 000 кг на НОО.
Этот интерактивный репозиторий данных является продуктом лаборатории iDeas Андреаса Дракопулоса, собственного агентства по цифровым, мультимедийным и дизайнерским технологиям Центра стратегических и международных исследований.
Особая благодарность Мариэль де ла Гарса за ее работу по разработке этого инструмента.
ИСТОЧНИКИ
China Power Project, «Как Китай продвигает свои возможности по запуску космических аппаратов?» Центр стратегических и международных исследований, по состоянию на 24 июня 2020 г., https://chinapower.csis.org/china-space-launch/.
Уолтер Э. Хаммонд, Космический транспорт: системный подход к анализу и проектированию (Рестон: AIAA, 1999), 407, https://doi.org/10.2514/4.862380.
Гарри У. Джонс, «Недавнее значительное снижение стоимости космических запусков», Альбукерке, Нью-Мексико: 48-я Международная конференция по экологическим системам, ICES-2018-81, 8–12 июля 2018 г., https://ntrs.nasa.gov /archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20200001093.pdf.
DE Koelle, «TRANSCOST, Статистико-аналитическая модель для оценки затрат и экономической оптимизации космических транспортных систем», Отчет MBB № URV-185 (91), 1991 г., как цитируется в Гарри У. Джонсе, «Недавнее большое сокращение космических Стоимость запуска»,
Альбукерке, Нью-Мексико: 48-я Международная конференция по экологическим системам, ICES-2018-81, 8–12 июля 2018 г., https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov /20200001093.pdf.
Роджер Пилке и Рэдфорд Байерли, «Стоимость челночной программы в течение всего срока службы», Nature 472, вып. 7341 (2011): 38, https://doi.org/10.1038/472038d.
Федеральное авиационное управление США, «Ежегодный сборник коммерческих космических перевозок: 2018 г.», январь 2018 г., https://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/as....
Счетная палата правительства США, «Излишки ракетных двигателей: цена продажи оказывает потенциальное влияние на министерство обороны и поставщиков коммерческих пусковых установок», август 2017 г., https://www.gao.gov/assets/690/686613.pdf.
Марк Уэйд, «Разведчик А», Astronautix, по состоянию на 31 августа 2020 г., http://www.astronautix.com/s/scouta.html.
Марк Уэйд, «Thor Delta E», Astronautix, по состоянию на 31 августа 2020 г., http://www.astronautix.com/t/thordeltae.html.
Мэтт Уильямс, «Falcon Heavy Vs. Сатурн V», Universe Today, 25 июля 2016 г., https://www.universetoday.com/129989/saturnv-vs-falcon-heavy....
Райан Ву, «После исторического запуска ракеты китайский стартап для наращивания миссий»,
Reuters, 31 июля 2019 г., https://www.reuters.com/article/us-space-exploration-china-i... Запуск ракеты-китайский запуск-наращивание-миссий-idUSKCN1UQ0I9.
Цинь Сюй, Питер Холлингсворт и Кэтрин Смит, «Анализ и оптимизация стоимости запуска на основе анализа характеристик космической системы», Труды Японского общества аэронавтики и космических наук , 62, вып. 4 (2019): стр. 175-183, https://doi.org/10.2322/tjsass.62.175, 177.
Анатолий Зак, «Ангара-5 заменит Протон», Русская космическая сеть, по состоянию на 6 августа 2020 г., http://www.russianspaceweb.com/angara5.html.
