Новая космическая экономика: тренды опережающего развития

В продолжение темы, поднятой в прошлой статье, я решил провести исследование развития космической отрасли, опираясь на понятие «новой космической экономики».

Новая космическая экономика — глобальная тенденция, основанная на ряде технологических инноваций и определенной бизнес-модели. Согласно данным Morgan Stanley, уже сейчас эту отрасль можно оценить в $350 млрд, а к 2040 году она может достичь $1 трлн. Это открывает новые возможности для автомобилестроения, туризма, энергетики, телекоммуникаций, транспорта и других важных отраслей — поднять их рентабельность или улучшить структуру работы на Земле либо в космосе.

Основными предпосылками для моего исследования стали:

1. Активный рост компаний и новых технологических решений в космической отрасли;

2. Уменьшение стоимости транспорта на орбиту Земли;

3. Рост количества космических аппаратов (далее КА);

4. Взрывной рост космической экономики и ее взаимосвязей с земной промышленностью и экономикой;

5. Применение инноваций в промышленности и ИТ в космической отрасли;

6. Непредсказуемые революционные изменения моделей экономики в связке космос-Земля (черные лебеди).

Также я определил наиболее перспективные технологии для «новой космической экономики» и это:

1. Серийное производство КА;

2. Серийное производство сверхлегких ракет для восполнения группировок и низкоорбитальных пусков;

3. Тяжелые и сверхтяжелые ракеты для вывода полезной нагрузки на высокие орбиты и пуски к Луне;

4. Автономные системы энергоснабжения большой мощности (до 500 кВт);

5. Системы лазерной связи и навигации для дальней связи;

6. Автономные КА и роверы;

7. Новые типы двигателей, в том числе не требующие реактивной массы или существенно снижающие ее расход, позволяющие постоянно работать как на низких орбитах так и в космосе;

8. Новые материалы для различных систем (защитные, теплоотводящие, etc);

9. Электронная компонентная база (в том числе радиационно-стойкая) увеличивающая производительность вычислений в космосе (КА, роверах, станциях и в перспективе на орбитальных ЦОДах);

10. Новые типы энергоэффективных сенсоров и систем на их основе;

11. Технологии автономного производства (роботизация, аддитивные технологии, ИИ, новые технологии обработки материалов, etc).

 Исходя из этого выводим основные тренды опережающего развития: 

1. Мультифункциональные автономные тяжелые платформы и КА с универсальными (типизированными) разъёмами и протоколами обмена данными. Единые стандарты для всех КА и баз для совместимости различных узлов и конструктивов. Развитие принципов модульного построения КА (космических аппаратов) и станций (автоматизированных и обитаемых) для космического пространства и поверхностей спутников. Это даст унификацию технических решений и возможность построения сложных технических систем без привязки к стране или компании-производителю.

2. Единая сеть связи, навигации и управления космическим движением на базе ИИ. Создание единой системы диспетчеризации космического движения в пространстве Земля-Луна с интеграцией всех участников программ освоения космоса. ExtraNet — единая сеть сбора, хранения и передачи данных в космосе. Экстерриториальный принцип доступа к информации, ускорение обработки данных для применения в космосе. Верифицированная система расчетов с применением технологий блокчейн.

3. Экстерриториальность космического права, новые нормативные документы и законодательство. Свобода обмена данными и расчетов в космосе. Развитие идеологии человечество как единая нация. Новые принципы управления и совместного проживания.

4. Создание новой космической экономики, основанной на производимых в космосе товарах и услугах, и их потреблении в космосе. Кратный рост взаимодействия земной промышленности и экономики с космической.

5. Новые энергоэффективные технологии и решения, адаптируемые для применения на Земле. Биотехнологии, новые фармпрепараты, печать биоматериалов, фотонные процессоры, сверхпроводимость, магнитная левитация, автоматические фабрики и роботизированные системы добычи, роботизированные верфи с применением аддитивных технологий (3Д печать конструкций и КА в условиях микрогравитации), автономные роверы и комбайны.

6. Достижение самообеспечения космических систем. Добыча полезных ископаемых и необходимых ресурсов для систем жизнеобеспечения. Технологии переработки отходов и самоподдерживающиеся замкнутые экосистемы баз и станций.

7. Создание новых логистических цепочек: Низкие орбиты-высокие орбиты-геостационарные орбиты-точки Лагранжа-Луна с использованием автономных КА (буксиров) с длительным сроком работы для снижения себестоимости транспортировки. Создание сети автоматических станций диспетчеризации и управления движением для снижения аварийности (недопущение эффекта Кесслера) с использованием ИИ.

8. Новые материалы: защита от радиации и космического излучения, новые сплавы (производимые в условиях микрогравитации). Открытие новых химических элементов и соединений, создание материалов с их применением.

9. Международный космический университет: Работа с «Большими вызовами», воплощение идеи «Мегасайнс» через вывод науки и исследований за пределы юрисдикций, размещение на платформе с хостингом на космической инфраструктуре позволяет развить тренды на междисциплинарность, открытость и цифровизацию.  Использование экстерриториальной платежной системы позволит получать финансирование исследований вне национальных институтов. Создание новых систем обучения специалистов и ученых для отрасли через постоянно обновляемые цифровые программы обучения и практику с реальными кейсами.

10. Синергетическое революционное изменение бизнес-моделей земной экономики с участием космической экономики (например, промышленная добыча платины на астероидах, позволит создать экономически обоснованную индустрию водородного транспорта и водородных топливных элементов для независимого энергоснабжения, что уберет электротранспорт и ветро- и солнечную энергетику, добыча углеводородов на лунах Юпитера и Сатурна позволит увеличить Земную экономику в 1000 раз).

11. И самое главное: экспансия человечества в Солнечной системе и расширение зоны жизни.

Все это позволит нам создать абсолютно новые технические системы и направления производства, а также существенно расширить возможности существующих отраслей.

Рассмотрим возможные направления развития:      

1. Создание инфраструктуры доступа к энергоснабжению в любой точке Солнечной системы. Для данного проекта будут использованы все существующие системы генерации энергии, которые дополнят друг друга, дав толчок технологического развития автономных систем энергоснабжения (солнечные панели, атомные технологии, системы хранения энергии). Новые решения по беспроводной передаче энергии в вакууме.

2. Автоматизированные транспортные сети, включающие в себя: Орбитальные и космические буксиры с применением новых типов плазменных и ионных двигателей. Разработка и применение новых видов топлива. Автоматические станции заправки, ремонта и модернизации (GateWay’s). Диспетчеризация движения в околоземном, окололунном и космическом пространстве с применением ИИ на базе орбитальных и космических дата-центров. Новые цепочки и принципы логистики на высокое орбиты Земли, в окололунном пространстве, на Луне и в Солнечной системе (Разделение транспортных услуг по орбитам и пути Земля-Луна).

3. Сети дальней связи и навигации: Системы лазерной связи и высокоточные системы позиционирования. Станции определения положения в пространстве в 3-х мерной системе координат (космическая и лунная навигация). Дистанционное управление дронами-КА операторами с Земли для выполнения сложных задач.

4. Космическая промышленность: Автоматизированные станции с настраиваемым производственным циклом и стандартизированными модулями для размещения оборудования. Включение производственных мощностей в новые логистические цепочки. 3Д печать космических конструкций и КА в условиях микрогравитации с применением автоматических дронов. Сплавы и материалы, производимые только в условиях микрогравитации. Технологии для создания самоподдерживающихся экосистем (утилизация отходов, очистка воды и воздуха, производство пищи и лекарств). Выращивание особо чистых и согласованных кристаллов.

5. Добыча полезных ископаемых: Автоматические геологические зонды/автоматизированые и роботизированные системы добычи/базовая станция с энергоядром, дата-центром и узлом дальней связи+роботизированные дроны для добычи и первичной переработки ресурсов.

6. Типовые модули для автоматизированных и обитаемых станций в космосе и на поверхности Луны, а потом на поверхностях спутников и астероидов. Быстрое освоение всех планет и астероидов, с построением международних поселений.

7. Космическая медицина: Создание цифровых автоматизированных диагностических комплексов на базе исторического дата-сета по изменениям состояния человека в космосе, техникам диагностики, профилактических методик с применением ИИ. Разработка программ лечения в условиях микрогравитации. Выращивание биоматериалов в условиях микрогравитации/биопринтинг, операции в условиях микрогравитации (автоматизированные роботизированные операционные комплексы, дистанционное управление медкомплексами).

8. Единая сеть сбора, хранения и передачи данных вне Земли: Орбитальные дата-центры, дата-центры на Луне и космических станциях. Радиационно-стойкие электронные компоненты. Фотонные процессоры.

Последние события показывают, что человечеству пора выходить в Солнечную систему и осваивать ее в полном объеме. Даже уже существующих технологий достаточно для объединенной экспансии человечества в космос. Освоение астероидов может существенно улучшить жизнь и на Земле (например, получение платины по цене алюминия революционно изменит всю транспортную отрасль, заменив бензин и дизель на водород) и увеличит размер экономики в тысячи раз. Создание полноценных поселений на других планетах и спутниках расширит ареал обитания человека. Создание новых материалов, развитие медицины и фармацевтики, разработка новых технологий в космосе позволит нам идти дальше в другие звездные системы.