CC BY
20УДК 330.332.55
Индустриализация космоса -новая эра
человеческого развития и необходимый шаг для спасения биосферы Земли (экономическое обоснование)
БАБАЯН A.B. (г. Москва)
кк
Рассмотрен оригинальный подход к обоснованию космического вектора индустриального развития. Автор выдвигает гипотезу абсолютного конкурентного преимущества экономики индустриального космоса и производимых ею товаров и услуг. Гипотеза объясняет инвестиционную привлекательность экономики индустриального космоса и механизм конкурентного устранения экономики техносферы, причём в первую очередь отраслей, наиболее сильно загрязняющих биосферу и истощающих природные ресурсы. В своём обосновании автор опирается на фундаментальные основы классической экономической науки, специфичность технологических условий космической среды и иные обстоятельства, которые обеспечивают космическим товарам и услугам абсолютное ценовое и качественное конкурентное преимущество.
Ключевые слова:
техносфера, биосфера, экономика индустриального космоса, общепланетарное транспортное средство (ОТС), абсолютное конкурентное преимущество, отрасли-драйверы.
103
I 1ачиная с 50-х годов прошлого столетия, человечество стало ощущать загрязнение окружающей среды и ограниченность природных ресурсов, вызванное угнетающим воздействием техносферы Земли. В1972 г. на конференции ООН, проходившей в г. Стокгольме, международное сообщество признало реальность экологической и ресурсной катастрофы. Вскоре была выдвинута концепция «устойчивого развития», когда «удовлетворение потребностей настоящего времени не подрывает способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности» [1]. Однако даже спустя полвека экономическая наука так и не пришла к единому пониманию путей практической реализации этой концепции.
Единственным неограниченным источником ресурсов является космос. Однако ракетная космонавтика, ежегодно доставляющая на орбиту грузы не более грамма в пересчёте на каждого жителя Земли, не в состоянии обеспечить значимый рост своего грузопотока по целому ряду причин. Предложенное же в 1982 г. инженером А.Э. Юницким общепланетарное транспортное средство (ОТС) способно за один рейс поднять на околоземную орбиту и спустить обратно сразу до 10 млн тонн грузов и до 10 млн пассажиров [2, 3]. ОТС в процессе функционирования не изменяет положение своего центра масс относительно центра масс Земли, с которым совпадает, использует электрическую энергию, а также способно
трансформировать друг в друга кинетическую и потенциальную энергию собственной конструкции и грузов, что и обеспечивает тысячекратное (по сравнению с ракетоносителями) уменьшение удельных энергетических и, соответственно, стоимостных затрат.
Обоснование технической реализуемости, экологической безопасности и энергетической эффективности ОТС как нового вида космического транспорта позволяет доказать возможности (техническую, экологическую и энергетическую) практической реализации космического индустриального вектора развития. Для того чтобы фундаментально аргументировать избранный вектор индустриализации космоса с использованием ОТС, автор предлагает обосновать платёжеспособный спрос, просчитав затраты на производство космических товаров и услуг, которые должны быть принципиально меньшими, а также оценить их качество, которое должно быть принципиально лучшим, при этом сами товары должны обладать новыми уникальными свойствами.
Экономика индустриального космоса гарантированно и монопольно располагает целым рядом конкурентных преимуществ. Это совершенно иная экономическая парадигма, не знающая никаких границ, потому что ОТС - широко открытая дверь в кладовые космоса с неограниченными ресурсами в виде энергии, сырья и пространства. Это функционирование в специфических технологических условиях космической среды, предопределяющее принципиально новый и на порядок более эффективный технологический уклад отраслей реального (материального) сектора. Будучи плодом коллективных усилий мировой общественности и её элит с целью устранения угроз со стороны техносферы Земли (как в случае с защитой озонового слоя), экономика индустриального космоса может получить поддержку в форме дальнейшего ужесточения экологических норм и, возможно, каких-либо торговых и налоговых преференций. Всё это предопределяет инвестиционную привлекательность космических технологий и абсолютное конкурентное преимущество выпускаемых космической индустрией товаров и услуг.
Сценарий движения в направлении космического вектора индустриализации космоса предполагает последовательное создание отраслей-драйверов ценового конкурентного преимущества, а именно: геокосмический транспорт (ОТС), космическая солнечная энергетика, добыча полезных ископаемых и их переработка в сырьё, и только затем - развитие остальных отраслевых направлений. Причём это именно те отрасли, аналоги которых на Земле являются наиболее опасными в части загрязнения окружающей среды и истощения ресурсов, и поэтому должны быть в первую очередь
Сборник материалов II международной научно-технической конференции «БЕЗРАКЕТНАЯ ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ КОСМОСА: ПРОБЛЕМЫ, ИДЕИ, ПРОЕКТЫ»
перенесены в космос (вернее, вновь созданы на орбите, а на Земле - свёрнуты). Чрезвычайно важно, чтобы мировой консорциум обеспечил полный контроль над этими отраслями-драйверами, так как только в данном случае будет исключён предпринимательский фактор и присущие ему коммерческие надбавки - это позволит не подорвать конкурентоспособность тарифов на услуги космического транспорта и космическую электроэнергию, а также цен на космические сырьевые ресурсы.
Основу энергетики индустриального космоса могут составить космические солнечные электростанции (КСЭС), которые представляют собой плёночные панели площадью в десятки квадратных километров, отражающие сфокусированный солнечный свет на приёмное устройство. Часть солнечной энергии может преобразовываться в электроэнергию для собственных нужд космической индустрии. Другая часть солнечной энергии - экспортироваться на Землю в форме энергоёмкого лазерного луча, преобразуемого в электроэнергию уже на Земле.
Эффективность КСЭС определяет высокая мощность солнечного потока в 1366 Вт/м2, в то время как на поверхности Земли она не превышает 100 Вт/мг [4]. Таким образом, в случае с КСЭС исключены затраты на топливо, достигающие 50-70 % себестоимости в случае с тепловыми и атомными электростанциями. Отсутствие топлива и продуктов его сгорания ведёт к отсутствию затрат на очистку или утилизацию вредных выбросов или на захоронение радиоактивных отходов и отработавшего ресурс заражённого
оборудования. Простота перенаправления энергоёмкого луча из космоса с одного приёмного устройства на Земле на другое исключает затраты на магистральную транспортировку электроэнергии к различным территориальным потребителям, в том числе в труднодоступных и удалённых районах. Простота технологии и низкая удельная материалоёмкость КСЭС существенно уменьшают удельные капитальные затраты и, как следствие, пропорционально минимизируются затраты на амортизацию и ремонт. Автономность космической технологической составляющей КСЭС, не требующей обслуживания и присутствия человеческих ресурсов, означает существенное сокращение затрат на оплату труда и социальные отчисления.
Себестоимость электроэнергии КСЭС с учётом дорогостоящей доставки ракетоносителями прогнозируется до шести раз ниже себестоимости электроэнергии, генерируемой на Земле [5]. Однако, учитывая (по сравнению с ракетоносителями) тысячекратное снижение капитальных затрат при доставке на орбиту оборудования КСЭС с помощью ОТС, а также понимая, что всё же определённые операционные затраты будут иметь место, себестоимость электроэнергии КСЭС прогнозируется до 50-100 раз меньшей, чем себестоимость электроэнергии, генерируемой на Земле.
Низкий, на уровне себестоимости, внутренний космический тариф на электрическую энергию (учитывая, что ОТС является транспортным средством и электрическим потребителем) ещё более сократит и без того конкурентные
ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ КОСМОСА - НОВАЯ ЭРА ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ И НЕОБХОДИМЫЙ ШАГ ДЛЯ СПАСЕНИЯ БИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ (ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ)
Бабаян A.B. (г. Москва)
транспортные затраты ОТС. Данные тарифы позволят вырабатывать столь же недорогое водородное топливо из балластной воды ОТС, а позже и изо льда, добытого на астероидах. И уже низкие внутренние космические тарифы на электрическую энергию (на доставку с помощью ОТС на орбиту) и на водородное ракетное топливо позволят приступить к освоению дальнего космоса.
Речь идёт не только о запуске и обслуживании большого числа околоземных спутников и последующей их утилизации. Станут возможными отправка индустриальных экспедиций к астероидам, обеспечение энергоёмких процессов добычи и переработки горной породы, доставка индустриальных объёмов астероидного сырья на орбиту и экспорт части сырья на Землю. Ближайшие к Земле астероиды (на сегодняшний день насчитано уже около 800) достаточно подробно изучены и классифицированы по размерам и элементному составу. Известно, что в недрах астероида диаметром 1 км находится порядка 30 млн тонн никеля, 1,5 млн тонн кобальта и 7,5 тыс. тонн платины, оцениваемые в триллионы долларов США [6]. Для полезных ископаемых астероидов и Луны характерно не только их поверхностное залегание, но и, что принципиально, их нерудная самородная форма. Согласно данным мирового производителя цветных металлов ОАО «ГМК «Норильский никель» содержание полезных элементов во вкраплённых (бедных) рудах составляет 0,2-1,5 % N1,0,3-2,0 % Си и 2-10 г/т металлов платиновой группы (МПГ), а в богатых рудах содержание всё равно не превышает 2,0-5,0 % N10,3-2,0 % Си и 5-100 г/т МПГ. При этом разница в расходах на добычу и обогащение, например, тонны никеля бедной (вкраплённой) и богатой руд отличается примерно в пять раз [7]. То есть разница затрат соотносима с разницей в концентрации этого полезного элемента. Следовательно, космические затраты на добычу самородных металлов гарантированно меньше земных, причём пропорционально разнице концентраций, которая достигает нескольких десятков крат ввиду отсутствия обогащения руд.
Приоритетное наращивание мощностей космической энергетики является стратегической задачей и материальной основой вектора космической индустриализации. На примере структуры электропотребления в России в 2017 г. видно, что домашние хозяйства занимают лишь 14,3 %, остальное электропотребление приходится на техносферу, в том числе добычу полезных ископаемых -12,4 %; обрабатывающие производства - 29,2 %; энергетический сектор - 11,7 %; транспорт и связь - 8,5 %; сельское хозяйство - 1,4 %; строительство - 1,2 %; прочее потребление -16 % [8]. На первых этапах вновь созданная космическая энергетика первой вступит в конкурентное противосто-
яние с электроэнергетикой Земли, прежде всего углеводородной, а также энергетически обеспечит развитие собственной космической сырьевой отрасли, которая поддержит конкурентное противостояние на рынках добывающих и перерабатывающих отраслей техносферы. По мере сокращения техносферы Земли и наращивания аналогичных мощностей космической индустрии космическая электроэнергетика сохранит свою загруженность, только переключится с экспорта электроэнергии на Землю на снабжение вновь создаваемых мощностей космической индустрии.
Что касается создания лёгких отраслей экономики индустриального космоса, которые гораздо менее энергоёмки, затрачивают не так много ресурсов и не столь вредны для биосферы, но при этом гораздо более сложны в технологических процессах, то и их товары и услуги в условиях космической среды будут выгодно отличаться многократно более низкой себестоимостью. Этому способствуют специфические условия космической среды - невесомость, вакуум и чистота (отсутствие включений), высоко- и низкотемпературные среды, на воссоздание которых не надо затрачивать колоссальные средства и которые принципиально расширяют технологические возможности и существенно удешевляют производство и улучшают качество, позволяя производить множество совершенно новых материалов с уникальными свойствами.
К примеру, в космосе преобладают вторичные силы (в частности, поверхностное натяжение), и любой сплавленный материал в условиях невесомости автоматически приобретает форму сферы, после чего ему можно придать нужную форму незначимым воздействием внешних сил, созданных в акустическом, электромагнитном или электростатическом поле. Кроме того, современный уровень Зй-технологий позволяет не только автоматизировать и роботизировать производство практически любой продукции, но и обеспечить композицию материалов или финишное качество поверхностей. Указанные технологии (в силу описанных принципов формообразования и цифрового управления) позволяют производить дистанционную переналадку производственных программ, что исключает простои и затраты на изготовление и перенастройку оснастки, расширяя продуктовую линейку без дополнительных логистических издержек. Кроме того, космическое производство отличают унифицированные форм-факторы используемого сырья - жидкость, пластическая масса, проволока или порошок - это меньшее число технологических переделов сырья и меньшие логистические затраты. Наконец, данные технологии существенно сокращают, а в отдельных случаях исключают
Сборник материалов II международной научно-технической конференции «БЕЗРАКЕТНАЯ ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ КОСМОСА: ПРОБЛЕМЫ, ИДЕИ, ПРОЕКТЫ»
технологические отходы, а если таковые возникают, то затраты на их утилизацию в условиях космоса также минимальны.
Полная роботизация и отсутствие человеческого фактора (кроме минимизации фонда оплаты труда и снижения прямых затрат) позволяют существенно расширить технологические возможности за счёт использования, возможно, более эффективных, но при этом опасных или ядовитых веществ. При отсутствии производственного персонала также отпадает необходимость в решении целого ряда общепроизводственных и внепроизводственных весьма затратных задач, таких как: эргономика и безопасность условий труда, меры по предупреждению жертв на случай риска техногенных аварий, поддержание сопровождающей работу любого персонала социальной инфраструктуры.
Качественные конкурентные преимущества товаров и услуг индустриального космоса также связаны со специфическими условиями среды, соответственно, сравнительно худшее качество земных товаров и услуг или высокие затраты на его обеспечение объясняются недостатками физических условий на Земле.
Важнейшим недостатком земных условий производства является гравитация, так как большинство твёрдых материалов проходят стадию размягчения или плавки в процессах их создания или обработки. И там, где существует гравитация, пластический или жидкий материал должен удерживаться стенками технологического вмести-
лища, она же - причина всех изъянов в структуре материала. Кроме того, гравитация вызывает конвективные течения вдоль температурных градиентов в слоях жидкости, которые носят хаотический характер, что приводит к нежелательной структурной неоднородности материалов. Если жидкость состоит из двух и более частей, то гравитация, в силу разности физических свойств материалов, способствует их разъединению, не позволяя получить однородную структуру. Основное преимущество композитных материалов состоит в том, что они составлены из веществ, физико-химические, механические и другие свойства которых дополняют друг друга. В условиях невесомости в космосе этого всего не происходит, поэтому материалы или их композиты, произведённые в космосе, однородны, не имеют дефектов структуры и обладают на порядок лучшими качественными показателями.
Другой важнейшей сильной стороной физических условий космоса для производства являются чистота и разрежённость атмосферы, получение которых на Земле невозможно, потому что в сравнительно небольших объёмах искусственного вакуума неизбежно влияние эффекта накопления распыляемых материалов и примесей на развитой поверхности стенок вакуумной оснастки и их последующего неконтролируемого реиспарения.
Ещё одно преимущество физических условий космоса для производства - возможность быстрого охлаждения до сверхнизких температур, что (особенно в сочетании
ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ КОСМОСА - НОВАЯ ЭРА ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ И НЕОБХОДИМЫЙ ШАГ ДЛЯ СПАСЕНИЯ БИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ (ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ)
Бабаян A.B. (г. Москва)
с наличием глубокого вакуума) открывает перед технологами новые способы управления фазовым составом производимых материалов, степенью их однородности, характером и плотностью дефектов кристаллической решётки.
Невесомость, вакуум, чистота, криогенные температуры и другие факторы открывают самые широкие технологические перспективы не только для металлургии, но и для производства неметаллических видов конструкционных материалов и компонентов, включая органические и биологически активные вещества, что расширяет перспективы для фармацевтики и биоинженерии. В свою очередь, новые материалы с уникальными свойствами - это технологический рывок в смежных отраслях.
Процесс целенаправленного трансфера космических технологий в другие отрасли начался ещё в конце прошлого века. Это уже привело к существенному повышению уровня и качества жизни землян и к отдаче вложений в космические программы в виде прямого или косвенного экономического эффекта. По данным Вгусе Space and Technology в 2017 г. космическая отрасль продемонстрировала слабый рост в 1 % [9]. При этом эксперты из Morgan Stanley, Goldman Sachs, Bank of America и Merrill Lynch прогнозируют, что к 2040 г. космическая индустрия достигнет $1,1-2,7 трлн, т. е. вырастет в 2,8-7,7 раза соответственно, и объясняют это ожиданием фундаментальных прорывов [10]. Под ними понимаются: рост числа участников рынка и совершаемых ими ракетных запусков; проект глобального интернет-покрытия поверхности Земли; проекты космиче-
ских солнечных электростанций; проекты добычи полезных ископаемых на астероидах, Луне и других небесных телах; проекты сбора космического мусора и многие другие, последнее время регулярно анонсируемые, преимущественно американскими компаниями. Подтверждением серьёзности анонсируемых намерений можно считать принятый Конгрессом США в ноябре 2015 г. закон Н.И2262, поощряющий коммерческое освоение и использование ресурсов астероидов и признающий право граждан США владеть астероидными ресурсами, которые они извлекают.
Однако, когда широкой бизнес-общественности станет известно о новом виде космического транспорта (ОТС инженера А.Э. Юницкого) с ценой доставки грузов на орбиту в тысячи раз меньше той, что закладывается в бизнес-пла-ны прорывных космических проектов, и практически бесплатным спуском, можно утверждать с высокой долей вероятности: мир переживёт «космическую лихорадку».
Сценарное развитие вектора индустриализации космоса предполагает, что по мере перехода на самообеспечение «даровыми» и неограниченными космическими ресурсами экономика индустриального космоса одержит убедительную победу над техносферой Земли. В итоге на Голубой планете останутся лишь те отрасли техносферы, которые либо не оказывают вредного воздействия на биосферу, либо достаточно эффективны и несильно истощают природные ресурсы, либо те, без которых человечеству сложно обойтись. В дальнейшем обладание ресурсами космоса позволит человечеству
Сборник материалов II международной научно-технической конференции «БЕЗРАКЕТНАЯ ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ КОСМОСА: ПРОБЛЕМЫ, ИДЕИ, ПРОЕКТЫ»
осуществить восстановление первозданного облика земных ландшафтов и заново отстроить гармонизирующий с природой новый урбанистический уклад жизни, возможный уже сегодня благодаря наземному струнному транспорту, также разработанному инженером А.Э. Юницким.
Литература
1. Наше общее будущее: доклад всемирной комиссии по вопросам окружающей среды и развития от 4 авг. 1987 г. // Организация Объединённых Наций [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.un.org/ru/ ga/pdf/brundtland.pdf. - Дата доступа: 11.05.2019.
2. Юницкий, А.Э. Пересадочная, космическая, кольцевая /А.Э. Юницкий // Изобретатель и рационализатор. - 1982. - №4. - С. 28-29.
3. Юницкий, А.Э. В космос... на колесе / А.Э. Юницкий // Техника - молодёжи. - 1982. - № 6. - С. 34-36.
4. Банке, В.А. Электроэнергия из космоса - солнечные космические электростанции / В.А. Банке // Журнал радиоэлектроники. - 2007. - № 12. - С. 7-9.
5. Бурлешин, М. Лунный свет / М. Бурлешин // Гудок. -2009. - 9 июля. - С. 7.
ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ КОСМОСА - НОВАЯ ЭРА ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО РАЗЕ И НЕОБХОДИМЫЙ ШАГ ДЛЯ СПАСЕНИЯ БИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ (ЭКОНО
Бабаян A.B. (г. Москва)
6. John S. Lewis. Mining the Sky: Untold Riches from the Asteroids, Comets, and Planets /John S. Lewis. - New York City: Perseus Book Group, 1997. - 274 p.
1. Тихонова, A.A. Себестоимость продукции и финансовая результативность: что первично?/А.А. Тихонова//Финансы: теория и практика. - 2007. - № 1. - С. 132-140.
8. Антонов, Н.В, Производство и потребление электроэнергии в Российской Федерации в 2017 г. / Н.В. Антонов // Агентство экономической информации ПРАЙМ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.kudrinbi. ru/public/30041/index.htm. - Дата доступа: 02.05.2019.
9. Bryce Start-Up Space 2017. Update on Investment in Commercial Space Ventures / Bryce Space and Technology [Electronic resource] - Mode of access: https.Z/brycetech. com/downloads/Bryce_Start_Up_Space_2017.pdf. - Date of access: 02.05.2019.
10. Почему космическая индустрия может превысить $3 трлн к 2040 г. / ООО ИК «Фридом Финанс» [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://ffin.ru/market/ review/82/71325/. - Дата доступа: 02.05.2019.
©Бабаян А. В., 2019
1ИТИЯ
МИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ)
