?

Log in

No account? Create an account

zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
Почему «Роскосмос» не догонит NASA
zelenyikot


"Роскосмос" признает потерю двух шеститонных спутников "Ресурс-П", не отработавших положенного срока, а два десятикилограммовых зонда NASA MarCO успешно достигают Марса и передают данные. Госфинансирование «Роскосмоса» в восемь раз уступает бюджету NASA, но, кажется, разница определяется не только деньгами. Даже если Россия кратно увеличит финансирование космонавтики на первый план выйдут кадровые и технические проблемы.

Второй десяток лет в мире идет космическая революция — спутники становятся меньше, производительнее, надежнее и дешевле. Это более выражено в низкоорбитальных аппаратах, но и для геостационарных тренд заметен. Сегодняшние возможности космических аппаратов по 50-100 кг или даже 5-10 кг казались немыслимы двадцать лет назад, хотя в отечественной космонавтике малые спутники продолжают называть «мусоросаты», и не относятся к ним всерьез.

Наноспутники — это аппараты массой от 1 до 10 кг. Микроспутники — от 10 до 100 кг. Сегодня большинство отечественных спутников имеет массу сотни килограмм или тонны, не считая малых пассивных спутников-отражателей. Современная отечественная государственная промышленность произвела всего два наноспутника.

В конце 90-х гг в Стэнфордском и Калифорнийском политехническом университетах разработали универсальный стандарт малых космических аппаратов CubeSat. Стандарт базируется на «кубиках» со стороной 10 см — называемых юнитами и обозначаемых латинской буквой U. Такие спутники имеют массу от 1 кг и могут достраиваться дополнительными юнитами, и имеют градацию 1U, 3U, 6U и т.д. Для запуска CubeSat разработали пусковые контейнеры, позволяющие безопасно размещать наноспутники в попутной нагрузке ракет. Технология CubeSat позволила значительно снизить стоимость разработки и запуска спутников, до десятков или сотен тысяч долларов. Экономия достигается благодаря стандартизации электронных компонентов, упрощении адаптации к ракете, и возможности запуска с большими спутниками или с борта Международной космической станции.



Сначала стандарт CubeSat рассматривался исключительно как образовательный, спутники делали практически из бытовой и индустриальной электроники, и, как оказалось, она неплохо себя чувствует на низких околоземных орбитах работая недели, месяцы или даже годы. Примерно половина образовательных CubeSat вообще не выходит на связь, но низкая цена позволяет игнорировать неудачи, компенсируя массовостью. Со временем возможности дешевого запуска и испытаний позволили повысить надежность электроники, увеличилась производительность космических аппаратов, и университеты подготовили достаточно специалистов. Спустя десять лет, технология CubeSat достигла возможностей прикладного применения в науке и бизнесе. Сегодня пара таких спутников добрались до Марса, и сотни аппаратов создаются на частные инвестиции.

Для примера: частная космическая компания Planet, которая появилась в 2010 году управляет примерно двумя сотнями спутников на орбите. Часть аппаратов приобретена при поглощении компаний Black Bridge и Terra Bella, но большинство разработаны и произведены четырьмя сотнями сотрудников компании Planet. Всё это «созвездие» занято съемкой поверхности Земли, у компании в клиентах Monsanto и Пентагон, СМИ, экологические организации и правительства других стран. Planet делает ежедневно снимок всей (!) земной поверхности, и любой пользователь может получить доступ к этим данным за 800$ в месяц. В сентябре 2018 года компания открыла производство спутников CubeSat до 40 штук в неделю. Всего за первые 5 лет разработки спутников было пройдено четырнадцать поколений аппаратов (сделал, запустил, выявил ошибки, сделал новую исправленную версию, запустил… и так 14 раз!).



На предприятиях «Роскосмоса» работает около 220 тыс человек, и примерно треть из них создавала те полторы сотни отечественных спутников, что работают на околоземной орбите. Конечно, нельзя напрямую сравнивать нано- и микроспутники Planet — летающие в космосе фотоаппараты — и многотонные громады «Роскосмоса». Российские спутники и снимают поверхность Земли, и обеспечивают глобальные навигационные данные, и ретранслируют огромные объемы информации, обеспечивая телевещание и связь по всей России и за рубежом. Но сам факт показателен: одна американская частная компания создала за пять лет больше космических аппаратов, чем весь «Роскосмос» за двадцать лет.

Причины сделавшие возможными такую разницу, лежат не только в пресловутой государственной поддержке частной космонавтики США. Спутникостроительный и частнокосмический «бум» связан прежде всего с образовательной политикой NASA, и развитием электронной промышленности. Космическое агентство постоянно финансирует разработку малых космических аппаратов в американских образовательных учреждениях, запускает их бесплатно, организует конкурсы проектов, хакатоны и школьные технические соревнования CanSat, то есть готовит кадры на 7-10 лет вперед.

Американские вузы ежегодно запускают десятки наноспутников, а российские — один-два. Образовательные спутники позволяют студентам с первых курсов получать нужный опыт, и выпускники приходят в отрасль готовыми специалистами, способными проектировать, конструировать, программировать, управлять космическими аппаратами, и руководить проектами, что экономит годы их производственной подготовки. Молодые специалисты идут на космические предприятия, и создают собственные частные компании. И их поддерживает государство: NASA и DARPA постоянно раздают контракты на сотни тысяч и миллионы долларов небольшим частникам.

Вторая важнейшая выгода, которую получает американская космонавтика от нано- и микроспутников — проведение летных испытаний в космосе новой электроники, приборов и компонентов. Традиционные большие спутники, что российские, что американские, стоят десятки и сотни миллионов долларов, поэтому, для надежности, в них стараются использовать только проверенные в предыдущих полетах компоненты. Это снижает риски, но тормозит их прогресс. В «Роскосмосе», из-за ограничений бюджета, зачастую вынуждены использовать технологии выходящие еще из Советского Союза. И если для ракет это не столь критично, то отставание в спутниковых технологиях нарастает. Наши спутники тяжелее, менее производительны, менее надежны, поставляют данные хуже качеством, и сроки активного существования короче.



Санкции на западную электронику заморозили, и фактически отбросили наше отнюдь не процветающее спутникостроение еще на пять-десять лет назад. Еще до санкций разрыв в качестве космических аппаратов стал столь значителен, что даже российское Минсвязи заказало изготовление телекоммуникационных спутников у французской компании Astrium. Тогда «Роскосмос» забил тревогу и на государственном уровне продавил возвращение связистов в «родные пенаты». Хотя проблему с качеством не решили, но нашли компромисс — на российские космические платформы устанавливаются иностранные транспондеры для ретрансляции и телевещания.

В России несколько предприятий производящих спутники. Хотя в некоторых отечественных аппаратах доля иностранных электронных компонентов достигает 80%, но главное — не утрачены производственные возможности. Была бы достаточно качественная отечественная электроника, наши спутникостроители делали бы спутники из нее. И тут выходит проблема испытаний. Спутников производится мало, риски высоки, и производители скорее поставят китайский чип, проверенный космонавтикой Поднебесной, чем российский, но без космической сертификации. Получается замкнутый круг: малый спрос на космическую электронику не позволяет ее развивать, и из-за недостаточной развитости — малый спрос. Сейчас, с обострением темы импортозамещения, выделяются дополнительные средства на производство своей электроники, ее испытание и внедрение, однако решение этой проблемы не идет ни в какое сравнение с зарубежными темпами. Мы делаем скромные шаги вперед, когда конкуренты бегут далеко впереди.

Космонавтика Европы и США сейчас уже решает другие проблемы на орбите — обслуживание и перезаправку своих спутников. Их аппараты служат 15-20 лет, и выходят из строя из-за исчерпания запасов топлива, а не выхода из строя каких-либо систем. В то же время средний срок активного существования наших геостационарных аппаратов — около 7 лет, а это вершина развития спутников и самое прибыльное направление космонавтики.



Поэтому даже если государство зальет «Роскосмос» бюджетными деньгами, на проект «Сфера» из сотен спутников или освоение Луны, это не позволит сравняться с технологическими возможностями Китая или Европы, не говоря уже о США. В этих условиях совершенно позорно звучат заявления некоторых российских чиновников о том, что спутники «должны делать профессионалы» при обсуждении отечественных студенческих неудач.

В России есть свои студенческие спутникостроительные команды. Но их количество можно перечесть по пальцам одной руки. Например флагман инженерного образования России — МГТУ им. Н.Э. Баумана создает микроспутники раз в десять лет. При этом отечественное ракетостроение с той же частотой топит их в океанах. МГУ запустил спутник «Ломоносов», однако там институтские только научные приборы, а сам спутник построило предприятие ВНИИЭМ в партнерстве с британской компанией SSTL. Направлением CubeSat занимаются в Московском авиационном институте, Самарском университете, Юго-Западном государственном университете, Томском политехническом университете, и, собственно, всё. У каждого полетело по 1-2 спутника. В ДВФУ только начали развивать это направление.



«Роскосмос» помогает с бесплатным запуском. Никаких государственных программ поддержки студенческого спутникостроения нет, как и поддержки частных компаний.

В России всего две частные фирмы специализируются на наноспутниках. «Даурия Аэроспейс» даже выиграла госконтракт «Роскосмоса» на два CubeSat 6U, но он же фактически похоронил компанию, когда спутники не вышли на связь с орбиты. Сегодня инженерный коллектив компании, обладающий уникальным для России опытом разработки сверхмалых спутников прикладного назначения, расходится в разные организации. Более спокойно чувствует себя компания «Спутникс» после запуска двух своих SiriusSat габаритами 1U, которые собирали школьники образовательного центра «Сириус». Всего, за 7 лет компания запустила три спутника и приняла участие в разработке еще четырех.

Решение обозначенных кадровых и технологических проблем очевидно — надо развивать малое спутникостроение. Совмещать в создаваемых аппаратах образовательные, испытательные, научные и коммерческие задачи. Финансировать разработку электроники и компонентов. Разрабатывать программы поддержки образовательных спутников, в государственных нормативах прописать отдельным пунктом малые аппараты и упростить требования к ним, поддерживать частные инициативы, и учиться прощать ошибки. Работа эта не только для «Роскосмоса», тут есть чем заняться и Минобру, и Миннауки, и РНФ, и российским государственным институтам развития и инвестиционным фондам.

Начинать можно с CubeSat на основе иностранных компонентов — на них санкции не распространяются — затем постепенно замещать на элементы отечественного производства, по мере их появления. И «американскости» технологии опасаться не стоит, ведь CubeSat, фактически, это просто стандартизированные внешние габариты, а содержание можно спокойно создавать свое. Зато разработка компонентов в международном стандарте упростит выход производителей на мировой рынок, что будет недоступно если мы займемся собственным «изобретением велосипеда». За наноспутниками подтянутся и микро-, усложнятся решаемые задачи, а там и для больших смена подрастет. Это не решит всех проблем отечественной космонавтики, но позволит сохранить конкурентоспособность в самом доходном и сложном сегменте космического рынка.

zelenyikot

Подготовлено для "Коммерсантъ", публикуется в авторской редакции.
______________________________

Материально поддержать выход новых постов можно через сервис Patreon:

Другие способы
оказать поддержку.


Чтобы не пропускать новые посты, подпишитесь на мои страницы:
в ЖЖ, Facebook, Вконтакте, Twitter.


Subscribe to  zelenyikot

promo zelenyikot september 5, 07:45 77
Buy for 800 tokens
Наконец-то я могу официально объявить, что в продаже появилась научно-популярная книга моего авторства об исследовании Солнечной системы автоматическими межпланетными станциями. Здесь можно найти как описание отдельных космических миссий последних лет, так и обобщенные результаты исследований…

  • 1
Радстойкая для космоса - еще как есть.
https://habr.com/post/217427/

Ну значит не пользуют её, раз спутники затыкаюццо. Воруют поди...

Я думаю, что есть некий предел у экономии. Можно иметь финансирование в 8 раз меньше, а работать, скажем, всего в 2-3 раза слабее. Но никак не получится работать лучше (или хотя бы так же), чем конкурент, при таком разрыве оплаты. База-то у обоих примерно равная была в районе 1980-х. В чём-то опережал СССР, в чём-то США, но с тех пор Россия явно отстала. По чисто космической части мы начинаем отставать последние годы за счёт развития частного космоса в США. А по электронике отставали всегда, а за последние 30 лет это отставание только усугубилось - тем более, что длительное время было проще закупать многое на Западе.

ИМХО, тут самый жопп даже не в электронике, а в "продажной девке империализма" - кибернетике. ))

Её системно гнобили.

> ИМХО, тут самый жопп даже не в электронике, а в "продажной девке империализма" - кибернетике. ))
> Её системно гнобили.

Вы не путайте "кибернетику" и "теоретическую кибернетику", она же "дискретный анализ". От первой дисциплины проку так и не дождались нигде, от второй проку уйма, ну так её никто и не гнобил.

Думаешь чиновники разбирались в разнице?

Главние, что военные совершенно точно разбирались.


хм, ну почему же тогда такое отставание в области АйТи (комп архитектуры и ОС-ы, например)?
Ведь практически всё "слизывалось" - своих разработок единицы были.

Слизывая камень или программулину, не получаешь специалистов и знаний, которые стали побочным эффектом разработки этого камня или этой программулины. Начиная с некоторого уровня сложности слизывание и вовсе становится бесполезным, так как не хватает своих знаний на поддержку пользователей того, что слизал. Сравните квалификацию, необходимую, чтобы спиратить винду, и квалификацию, необходимую, чтобы открыть региональный центр техподдержки винды плюс центр поддержки разработчиков, а ведь винда --- штука очень большая и потому очень дорогая, но внутри она относительно проста, есть множество куда более сложных программ.

Можно иметь финансирование в 8 раз меньше, а работать, скажем, всего в 2-3 раза слабее.

Есть сильное подозрение что нельзя, по нескольким причинам. Во-первых, люди, способные производительно работать и вообще конкурентоспособные, в какой-то момент задумываются, а почему они работая вполсилы получают в 8 раз меньше чем могли бы при полном выкладывании на работе - и в случае если они хотят реально чего-то добиться в жизни по специальности, где профессиональный опыт конвертируем и знание иностранного языка один из критериев профессионализма, угадайте какой ответ они находят (см. ученые, программисты, даже пилоты коммерческих авиалиний). Во-вторых, во многих отраслях коммерческий успех приходит только к первопроходцам. Грубо говоря, ты сразу вкладываешь кучу бабла в рискованный проект, движешься с максимальной скоростью, и если доводишь его до конца согласно ожиданиям, то даже через 15 лет получаешь 80% прибыли в отрасли (см. Эпл), все не успевшие за тобой конкуренты вымерли (см. Нокия, Моторола), а новозародившиеся, не смотря на то что заняли 80% рынка (см. Самсунг, Хуавей) работают практически без прибыли. SpaceX, Blue Origin, ULA, Роскосмос - та же экономика применима. В-третьих, смысла тратить деньги на движение вполсилы, когда конкурент напрягается на полную, вообще нет - ну, через 10 лет при равных начальных условиях ты будешь отставать на 5 лет, а не на 10 ничего не развивая, но разницы это никакой не делает :(

Например, российские хирурги редко едут в США. Почему? Да, в США зарабатывать можно больше, а дерьма там всякого в работе меньше - зато в России ты свободен; если любишь научную составляющую - вообще тебе рай, любые эксперименты ставь, не заморачиваясь всякими этическими комитетами. Доход же при этом в России достаточен. Да, ты в США сможешь заработать больше тех десяти тысяч баксов чистыми, что зарабатываешь в России, но а) там и жизнь дороже; б) чтобы туда попасть, надо дохрена повкалывать; в) ТАК ЗАЧЕМ, если и так все хорошо?

Если за дополнительные деньги нужно что-то сделать - уже не факт, что люди побегут зарабатывать дополнительное бабло. Тут вон давеча новость была про уборщика, который за год заработал 260 тысяч, что ли, баксов. Почему-то не каждый уборщик хочет столько зарабатывать, а только какой-то там китаец готов работать без отгулов и без выходных по две смены в день :)

Как раз маржинальная (не маржинальная, а удельная имелась в виду - поправочка) эффективность вложений ведет себя так: сначала она растет (малые деньги, которые позволяют разве что здания содержать, вообще не дают никакого выхода), а затем падает.

Edited at 2018-12-02 05:56 am (UTC)

Например, российские хирурги редко едут в США. Почему?

Тут один ватный клоун недавно убеждал меня, что врачебная профессия в США - вообще закрытый элитный клуб только для своих, выложивших по полмиллиона за учебу, пока я его не ткнул мордой в статистику, говорящую что у 25% американских врачей иностранные дипломы. И внезапно оказывается, все дело то именно в том, что это после лучшего в мире бесплатного российского образования практически невозможно сдать американский врачебный экзамен - это какой-то невероятный индивидуальный подвиг человек должен совершить, а вовсе не в том что экзамен можно сдать исключительно с американским образованием :(

если любишь научную составляющую - вообще тебе рай, любые эксперименты ставь, не заморачиваясь всякими этическими комитетами

Это я даже не знаю как прокомментировать с этической стороны. Не-не, гордость что сограждан можно использовать как материал для бесконтрольных медицинских экспериментов - это прекрасно. Только спрошу: какие прорывные медицинские достижения эта свобода принесла? Может, какой CRISPR/Cas9 или что-то похожее? Да нет, его почему-то открыли в американском университете, коммерциализововали в многонациональной компании при участии моей жены, экспериментируют на людях в Китае. Как так?

И еще по поводу свободы, на таком мелочном повседневном уровне: у меня в кармане лежит корпоративная кредитка с месячным лимитом в $5000, который я почти каждый месяц и выбираю - для покупки инструментов, вакуумных и электронных компонентов, доработки частей, слишком сложной для допиливания напильником, в местном machine shop и прочих расходников для лаборатории, тратя может быть 20 минут в месяц на отчет по расходам и получая купленное на следующий день, если нужно. Это не считая покупок приборов, которые капитализируются - тоже с минимальными затратами времени с моей стороны, хотя и не так быстро как хотелось бы, изготовления уникальных, дорогих и сложных механических сборок, которыми занимаются закупщики совместно с механическими инженерами, и электричества, воды, process gases, abatement, которые в лаборатории есть по умолчанию. И здесь мне вспоминается рассказ дядьки, работающего в российском государственном ВУЗе, об эпопее закупки трех сраных картриджей для принтера - с проведением конкурса госзакупок, все как положено. А как же, свобода такая что в америках и не снилась.

Если за дополнительные деньги нужно что-то сделать - уже не факт, что люди побегут зарабатывать дополнительное бабло.

А как у людей насчет что-то дополнительное сделать без получения дополнительного бабла вообще (в смысле, прямо и немедленно), и что это в общем важнейший двигатель личностного развития и прогресса вообще, никогда не задумывался? Я, например, большую часть доходов в этой жизни получил от занятий, начавшихся с прикладывания серьезных усилий просто потому что было интересно, вообще без ожидания немедленного вознаграждения. Ну, попробуй вспомнить себя времен выбора куда поступать или выбора базы :)

малые деньги, которые позволяют разве что здания содержать, вообще не дают никакого выхода

Меня поэтому особо умиляют планы создать "цифровую экономику" в отдельно взятой стране, выделив на это за 10 лет меньше, чем 3 ведущих электронных компании тратят на R&D ежегодно. При том что все эти компании находятся там где удельная эффективность вложений падает, ей умышленно жертвуют в пользу скорости разработок - и что с эффективностью будет в режиме догоняния, где надо двигаться еще быстрее? :(

Edited at 2018-12-02 06:19 pm (UTC)

в России ты свободен; если любишь научную составляющую - вообще тебе рай, любые эксперименты ставь, не заморачиваясь всякими этическими комитетами. Доход же при этом в России достаточен.

Не напомните, в какой стране не так давно полностью запретили коммерческое выращивание ГМО-культур? Какой доход, и вообще какую пользу, можно получить с эксприментов, про которые точно известно одно: из результат запрещено коммерциализировать? Какой нормальный ученый будет заниматься работой, результаты которой будут гарантированно спущены в унитаз?

Да старье летает потому что. Новые хорошие чипы есть, а продолжают ставить старье. КД менять же надо, а это целое дело, и переиспытывать все потом, и пересогласовывать. Это ж серьезно все, это не 14 поколений кубсатов за пять лет.
Ну и что, что по итогам аппарат, который мог бы и должен был бы проработать пятнадцать лет, сломался через три? Зато кучу времени сэкономили, поставив на него запчасти родом из начала девяностых.

Интересно, спасибо.

  • 1