اقتصاد حامل‌های فضایی در دهه آینده

دهه ۲۰۲۰ برای صنعت پرتاب‌های فضایی با دهه‌های قبل بسیار متفاوت رقم خواهد خورد، چرا که در این دهه تقاضا و عرضه بسیار بیشتر از دهه‌های قبل خواهد بود. تقاضای بالا به‌دلیل آغاز پروژه‌هایی بلندپروازانه مانند ساخت سکونت‌گاه در فضا و ماه و مریخ، برپایی منظومه‌های ماهواره‌ای متفاوت (برای خدماتی از قبیل اینترنت ماهواره‌ای و موقعیت‌یابی ماهواره‌ای)، ظهور استارت‌آپ‌های فضایی که برای ارائه خدمات فضاپایه تاسیس خواهند شد و موارد بسیار دیگر است.

از طرفی برای همه تقاضاهای پیش‌بینی‌شده، شرکت‌ها و دولت‌ها در حال طراحی و ساخت حامل‌های فضایی مناسب هستند که در این دهه عملیاتی خواهند شد. در این مقاله به بررسی بازار‌های مهم پرتاب‌های فضایی این دهه و حامل‌های فضایی که برای این بازار‌ها طراحی شده‌اند، می‌پردازیم.

رقابت بر سر پرتاب‌های نظامی آمریکا

برنامه اغلب پرتاب‌های نظامی ایالات متحده آمریکا تا سال ۲۰۲۲ مشخص شده و حتی قرادادهای آن‌ها با شرکت‌های ارائه‌دهنده خدمات پرتاب منعقد شده است. اما از هم‌اکنون میان چهار شرکت رقابت بر سر کسب قراردادهای پرتاب‌های نظامی این کشور در سال‌های ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۶ جریان دارد. این چهار شرکت شامل اسپیس‌ایکس (SpaceX)، نورثروپ‌گرومن (Northrop Grumman)، بلواوریجین (Blue Origin) و ULA (سرواژه United Launch Alliance) می‌شوند.

حامل‌های فضایی اسپیس‌ایکس برای این رقابت فالکون-۹ (Falcon-9) و فالکون هوی (Falcon Heavy) هستند که در مقاله‌های قبل به‌طور مفصل به آن‌ها پرداخته شد. در مقابل، ULA نیز در حال طراحی و ساخت حامل ولکان (Vulcan) است که به این حامل فضایی نیز در مقاله‌های قبلی اشاره گردید. دو حامل فضایی دیگر نیوگلن (New Glenn) متعلق به بلواوریجین و امگا‌-‌ای (Omeg-A) متعلق به نورثروپ گرومن هستند که ‌اکنون در حال گذراندن مراحل ساخت و آزمایش بوده و هنوز عملیاتی نشده‌اند. برخی از قسمت‌های این دو حامل، مانند موتورهای مرحله اول به‌نام BE-4LOX، به‌طور مشترک در حال ساخت هستند و در هر دو حامل به‌کار می‌روند. اولین پرتاب هردو حامل و همین‌طور ولکان برای سال ۲۰۲۱ برنامه‌ریزی شده است.

با توجه به اینکه بیشتر پرتاب‌های نظامی ایالات متحده به مدار ژئو است، در این مقاله هر چهار حامل را بر اساس ظرفیت حمل خود به مدار ژئو مقایسه می‌کنیم. نیوگلن و امگا به‌ترتیب قادر به قرار دادن ۱۳۰۰۰ و ۱۰۱۰۰ کیلوگرم محموله‌ به مدار ژئو بوده و ولکان و فالکون هوی دارای ظرفیتی معادل با ۱۴۴۰۰ و ۲۶۷۰۰ کیلوگرمی به این مدار هستند. از میان این چهار حامل فضایی تنها هزینه‌های پرتاب فالکون‌هوی و ولکان مشخص است و برای نیوگلن و امگا-ای هنوز تخمین قیمتی اعلام نشده است.

هزینه پرتاب فالکون هوی ۹۰ میلیون دلار و هزینه پرتاب ولکان ۸۲ میلیون دلار خواهد بود. در حال حاضر تنها فالکون هوی از میان این چهار رقیب عملیاتی است و درصورتی‌که سه رقیب اسپیس‌ایکس موفق به عملیاتی کردن حامل‌های خود نشوند، برنده این رقابت اسپیس‌ایکس خواهد بود. البته هر سه شرکت تنها به‌دنبال توسعه حامل برای ارائه خدمات به ارتش آمریکا نیستند و اهداف و مشتریان دیگری را نیز زیر نظر دارند. به‌طور مثال، هدف اصلی بلواوریجین از ساخت نیوگلن ایجاد سکونتگاه در ماه و فضا بود، اما بعد‌ها تصمیم گرفت در این بازار پرسود نیز حضور داشته باشد.

نمای حامل فضایی ولکان

نمای حامل فضایی فالکون هوی 

نمای حامل فضایی نیوگلن

نمای حامل فضایی امگا-ای

مدار لئو

 مدار لئو به‌طور چشم‌گیری از انحصار درآمده است. امروزه هر شرکت یا دانشگاهی می‌تواند با هزینه‌ای کمتر از ۱۰ هزار دلار یک ماهواره مکعبی ساخته و به مدار لئو پرتاب کند. این امر به‌همراه کاربردهای فراوانی که چنین ماهواره‌هایی می‌توانند داشته باشند، باعث شده سیل عظیمی از سفارش‌های پرتاب ماهواره‌های مدار لئو جاری شود. به‌همین نسبت بازیگران قدیمی و شرکت‌های نوپای بسیار زیادی سعی در تصاحب این بازار نوظهور دارند. در حال حاضر شش کشور ابرقدرت فضایی دنیا سود بسیار زیادی از این موضوع می‌برند. مدتی پیش کشور نیوزلند نیز به‌کمک آمریکا به این جمع اضافه شده است و در دهه ۲۰۲۰ شاهد ورود رژیم صهیونیستی، اوکراین، استرالیا و کشورهای بسیار دیگری نیز به این جمع خواهیم بود.

هم‌اکنون بیش از ۳۰ ماهواره‌بر کوچک که قادر به قرار دادن محموله‌های کمتر تا ۵۰۰ کیلوگرم به مدار لئو می‌باشند، در حال گذراندن مراحل طراحی و تست خود هستند. اگر تنها کسری از این ماهواره‌برها عملیاتی شوند، بازار دچار مازاد عرضه خواهد شد و همانند دهه ۲۰۱۰ که بازار با مازاد عرضه و رقابت قیمتی شدیدی همراه بود، شرکت‌های پرتاب‌کننده دچار مشکلات جدی خواهند شد.

ماورای زمین

شرکت خدمات مالی مورگان استنلی (Morgan Stanley) در سال ۲۰۱۷ پیش‌بینی کرد درآمد حاصل از صنعت فضایی تا سال ۲۰۴۰ به بیش از ۱.۱ تریلیون دلار در سال رسیده که بیش از ۳ برابر در سال ۲۰۱۶ خواهد بود. البته این شرکت در پیش‌بینی خود تحقق معدن‌کاری اجرام فضایی و همچنین گردشگری فضایی را نیز لحاظ کرده است. این دو فعالیت بدون حامل فضایی مناسب عملی نخواهند شد. به‌همین‌منظور اسپیس‌ایکس تصمیم به ساخت و عملیاتی کردن یک حامل فضایی عظیم و تماما بازگشت‌پذیر به‌نام استارشیپ (Starship) گرفته است. 

نمای حامل فضایی استارشیپ

به‌گفته ایلان ماسک (Elon Musk)، رئیس اسپیس‌ایکس، استارشیپ قادر خواهد بود محموله‌های ۱۰۰ تنی را تنها با هزینه ۲ میلیون دلار به هر کجای فضا از مدار لئو تا پلوتو ارسال کند. از این ۲ میلیون دلار ۱.۱ میلیون دلار پول سوخت لازم برای پرتاب خواهد بود و تنها ۹۰۰ هزار دلار صرف مخارج دیگر از جمله تعمیر و نگه‌داری استارشیپ خواهد شد. با اینکه هد‌ف اصلی از طراحی استارشیپ ساکن کردن ۱ میلیون نفر در مریخ است، به‌گفته ماسک از برخی استارشیپ‌ها در پرتاب‌های تجاری به مدار زمین نیز استفاده خواهد شد. دراین‌صورت هزینه ارسال ماهواره به ۲۰ دلار به ازای هر کیلوگرم کاهش پیدا خواهد کرد.

در سال ۲۰۲۰ این رقم برای ارزان‌ترین حامل‌فضایی یعنی فالکون-۹ (Falcon-9)، ۲۶۷۵ دلار به ازای هر کیلوگرم بود. در‌صورتی‌که قیمت ادعایی ماسک تحقق یابد، تمام رقبای بزرگ از بازار حذف و حامل‌های فضایی دیگر کشورها غیر اقتصادی می‌شود؛ درنتیجه چنین امری جنبه ملی و راهبردی پیدا می‌کند. البته سه دلیل وجود دارد که احتمالا این امر محقق نشود. 

اول اینکه حامل‌های فضایی کوچکی هستند که محموله‌های کمتر از ۵۰۰ کیلوگرم را به مدار لئو ارسال می‌کنند. دلیل نجات این شرکت‌ها از گزند اسپیس‌ایکس ظرفیت بسیار زیاد استارشیپ است که در نتیجه مدت زیادی باید برای تکمیل محموله‌های حامل‌فضایی صبر کند؛ درحالی‌که اگر برای برخی از مشتریان مسئله زمان مهم‌تر از قیمت باشد، آن‌ها به پرتاب‌گرهای کوچک‌تر مراجعه خواهند کرد. البته این شرکت‌های پرتاب‌‌کننده کوچک‌تر به‌جز زمان، می‌توانند با ارائه خدماتی دیگر مانند شرایط مناسب قراردادی و بیمه، صاحبان ماهواره‌ها را راضی به استفاده از حامل‌های خودشان کنند. 

دلیل دوم این است که احتمالا خود اسپیس‌ایکس چندان متمایل به استفاده از استارشیپ‌ها در پرتاب‌‌های مداری نباشد، چرا که این شرکت برنامه‌های بسیاری برای ماه و مریخ دارد و قطعا برای اجرای آن‌ها نیاز به مقدار زیادی از ظرفیت ناوگان استارشیپ خواهد داشت. به‌همین ‌علت احتمالا این شرکت از فالکون-۹ و فالکون هوی در پرتاب‌های مداری استفاده کند.

دلیل سوم این است که احتمالا برخی از رقبای آمریکا به‌خصوص روسیه به‌طور محرمانه در حال توسعه حامل‌های فضایی بسیار قدرتمند و ارزان‌ قیمت باشند. تاکنون تنها رقیب قطعی استارشیپ که رسانه‌ای شده، حامل فضایی چینی لانگ مارچ-۹ (Long March-9) است. هدف از ساخت لانگ مارچ-۹ اجرای عملیات‌های این کشور در ماه و مریخ عنوان شده است. این حامل فضایی قادر به حمل محموله‌های ۱۴۰ تنی به مدار لئو، محموله‌های ۵۰ تنی به ماه و همچنین محموله‌های ۴۴ تنی به مریخ خواهد بود. درباره هزینه پرتاب لانگ‌ مارچ-۹ تخمینی در دسترس نیست، چرا که تا اولین پرتاب این حامل که در سال ۲۰۳۰ پیش‌بینی شده، زمان زیادی باقی مانده است. درهر‌صورت باید منتظر ماند و شاهد نتیجه این رقابت جالب میان حامل‌های فضایی قدرتمند در آینده بود.

نمای حامل فضایی لانگ مارچ-۹