Экономическая эффективность многоразовых космических систем

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение
гимназия №76 города Сочи имени Кононцевой Г.В
Экономическая
эффективность и риски
многоразовых
космических систем
Выполнил:
Ситников Андрей Дмитриевич
9 "А"
Руководитель
Панченко Екатерина Ивановна
учитель математики
Актуальность и Проблема Исследования
Переход к Многоразовым
Системам
Стратегический Вызов для
России
Выбор Оптимальной
Архитектуры
Современная космонавтика
Зависимость от устаревших
Необходимость выбора
стремится к снижению стоимости
кораблей "Союз" (технологии 1960-
оптимальной и финансово
доступа в космос и повышению
х годов) создаёт стратегический
устойчивой архитектуры для нового
оперативности полётов за счёт
вызов для РФ как ведущей
поколения российских
многоразовых транспортных
космической державы.
пилотируемых транспортных
систем.
кораблей (ПТК).
Проблема и Цель
Проблема
Отсутствие в открытом доступе экономического и
технологического обоснования стратегического выбора
между амбициозным "Клипером" и принятым к реализации
"Орлом".
• Является ли "Орёл" оптимальным с точки зрения
•
эксплуатационных расходов?
Был ли выбор продиктован минимизацией
технологического риска и начальных затрат?
Цель
Проведение сравнительного экономико-технологического анализа многоразовых пилотируемых транспортных кораблей
"Клипер" и "Орёл" для определения наиболее выгодной и реализуемой концепции в долгосрочной эксплуатационной
перспективе.
Задачи и Гипотеза Исследования
01
02
Изучение характеристик
Разработка модели
Сравнение ключевых технических и эксплуатационных
характеристик (ресурс многоразовости, вместимость)
кораблей "Клипер" и "Орёл".
Создание унифицированной модели для расчёта стоимости
одного места с учётом фактора многоразовости.
03
04
Моделирование стоимости
Проверка гипотезы
Проведение моделирования стоимости цикла для обеих
концепций, включая анализ чувствительности к
технологическим рискам.
Подтверждение или опровержение сформулированной
гипотезы исследования.
Гипотеза:
Космический корабль «Клипер» более выгоден по сравнению с космическим кораблём «Орёл» по финансовым и
экономическим факторам на долгосрочной эксплуатационной перспективе, с учётом технологического риска.
Научная и Практическая
Значимость
Научная ценность
Разработка модели экономического моделирования для количественной
оценки влияния технологической сложности на эксплуатационную стоимость
многоразовых космических систем.
Практическое применение
Результаты анализа объясняют стратегический выбор российской космической
отрасли и могут быть использованы для снижения эксплуатационных
расходов, в частности, за счет снижения стоимости ракет-носителей.
История и Конструкция КК «Клипер»
История создания
Разработка РКК «Энергия» в 1990-е годы как замена устаревшему
«Союзу». Цель – снижение размеров района посадки и боковой
маневр до 1000 км.
Сотрудничество с ЕКА: в 2003 г. «Клипер» заинтересовал ЕКА, что
привело к разработке крылатой версии в союзе с ОКБ «Сухого» и
ЦАГИ. Проект был свёрнут в 2006 году.
Конструкция
•
Форма: "несущий корпус", утюгообразная форма.
•
Состав: возвращаемый аппарат (ВА) и орбитальный отсек.
•
Преимущества: высокое аэродинамическое качество,
планирующий спуск, многоразовая теплозащита, боковые
манёвры до 600 км.
•
Вместимость: до 6 космонавтов и 700 кг груза.
•
Ресурс: МК до 25 циклов использования.
•
Ракета-носитель: "Зенит-2".
История и Конструкция КК «Орёл»
История создания
Проект РКК «Энергия» с 2000 года, изначально как альтернатива «Клиперу».
В 2009 году Роскосмос взял наработки по кораблю и переименовал его в ППТС.
2017 год: начало изготовления первого корабля. Стоимость – 57,56 млрд рублей.
2024 год: "Орёл" на завершающей стадии строительства. Первый
беспилотный полёт ожидается в 2028-2029 годах.
Конструкция
•
Состав: возвращаемый аппарат (капсульного типа) и двигательный отсек.
•
Форма: бескрылый, усечённо-коническая возвращаемая часть,
одноразовый цилиндрический агрегатно-двигательный отсек .
•
Преимущества: Универсальность и возможность модификации
корабля для полётов на орбиту Луны.
•
Вместимость: максимальный экипаж 6 человек.
•
Ресурс многоразовости: до 10 циклов использования.
•
Ракета-носитель: "Ангара-А5" .
Практическое Моделирование: Методология и Сравнение
Методология: Формулы Стоимости Жизненного Цикла (СЖЦ)
Общая Стоимость Программы (ОСП)
Эксплуатационная Стоимость Одного Места (Cполёта)
Исходные Данные (10-летний цикл, 100 полётов на НОО)
Параметр
«Орёл»
«Клипер»
CНИОКР
≈ 75 млрд руб.
≈ 55 млрд руб.
CПТК
8.0 млрд руб.
≈ 7.0 млрд руб.
L (ресурс)
10 полётов
25 полётов
Kобсл (тех. риск)
10%
15%
CРН
8.0 млрд руб. (Ангара-А5П)
1.3 млрд руб. (Зенит-2)
Nчел (вместимость)
6 чел.
4 чел.
Сравнение Ключевых Характеристик
Ресурс Многоразовости (L)
Клипер: 25 раз
Орёл: 10 раз
Вывод: Клипер > Орёл
Средний Объём Свободного Пространства на Человека
Vср Клипер = 5 м3
Vср Орёл = 3 м3
Вывод: Клипер > Орёл
Заключение
Проведённый анализ жизненного цикла подтверждает гипотезу о большей финансовой выгодности космического корабля
«Клипер» при учёте технологического риска.
Не смотря на то, что стоимость разработки КК «Клипер» ниже, чем стоимость разработки КК «Орёл», от КК «Клипер»
отказались из-за планов Роскосмоса развиваться в сторону Луны: при попытке «Клипера» совершить вход в атмосферу
Земли с орбиты Луны скорость превышала максимально допустимые показания, при которых керамические
теплозащитные плитки справлялись с нагревом. Ещё одной причиной для отказа от «Клипера» стала отставание России в
сфере электротехники в 00-е годы, что не могло обеспечить устойчивую цену проекта, технологическую независимость
государства при наличии множества импортных деталей.
Спасибо за внимание!