Доставка

Проект: Helios Prime Документ: Логистика космических перевозок

TL;DR

  • Суммарный импорт: ~2,660 т за ~11 лет (Луна ~260 т + Меркурий ~2,400 т)
  • Луна: 80 т initial + 180 т витаминов для LSP (178,000 т местного производства)
  • Синергия: Artemis/Chang’e/ILRS доставляют людей и инфраструктуру
  • Локализация: 99.998% массы производится на месте (зеркала, МД, заводы, роботы)
  • Носители: Starship (США), Long March 9 (Китай), Енисей (Россия)
  • Темпы: ~15-30 пусков/год в пиковые годы (1 космодром достаточно)
  • Стоимость доставки: $8-15 млрд (вместо $80+ млрд без локализации)

Требования проекта Helios

Фаза 1: Луна (годы 4-6)

Категория Масса Назначение
Завод (модули) 35-50 т Производство роботов, LSP станций
Роботы Gen-1 5-10 т 50-100 единиц
Солнечные концентраторы 3-5 т Энергия для завода
Расходники («витамины») 5-10 т Электроника, оптика на 2 года
Запас 10-15 т Резерв, дублирование
Итого 60-100 т

Варианты доставки:

Сценарий Носители Пусков Стоимость
Оптимистичный Сверхтяжёлые носители 3-5 $0.5-1 млрд
Базовый Международный парк 8-12 $2-4 млрд
Консервативный Текущие носители 15-25 $6-10 млрд

Фаза 2: Меркурий (годы 6-15)

Экспедиция Год Груз Цель
Э1 6 150 т 2 завода + 2 масс-драйвера
Э2 6.5 65 т Усиление: +3 завода (электроника)
Регулярные 7-15 ~2,185 т 1645 заводов + 1000 МД (только электроника)

Траектория к Меркурию:

Тип Δv Время Груз*
Hohmann 12.5 км/с 3-4 мес 50-70 т
С гравиманёврами (Венера) 8-10 км/с 6-12 мес 80-100 т

*Средний груз на корабль. Конкретный носитель зависит от международного парка.

Темпы запусков:

Год Заводов Груз Пусков
7 25 91 т 2-4
8 120 214 т 4-9
9 500 519 т 10-21
10 1000 728 т 15-29
11-15 — 633 т 13-25
Итого (регулярные) ~2,185 т ~44-88

Пик: 15-30 пусков/год = 1-2 пуска/месяц глобально.

Примечание: - Регулярные поставки (годы 7-15): ~2,185 т - Экспедиции 1-2 (годы 6-6.5): 215 т - Итого на Меркурий: ~2,400 т - Всего пусков (с учётом экспедиций и запаса): ~50-100

Стоимость доставки

Сценарий $/кг до Меркурия ~2,400 т Предположения
Оптимистичный $1,500 $3.5 млрд Полностью многоразовые носители
Базовый $2,500 $6 млрд Международный парк
Консервативный $5,000 $12 млрд Текущие технологии

Детальный расчёт: Бюджет | Дорожная карта

Логистическая цепочка

flowchart LR
    subgraph "Фаза 2 (годы 6-15): Меркурий"
        E2[🌍 Земля] -->|"Ракеты<br>~2,400 т"| M[☿ Меркурий]
        M -->|"МД 5 км/с"| R[🔆 Рой зеркал]
    end

    subgraph "Фаза 1 (годы 4-10): Луна"
        E1[🌍 Земля] -->|"Ракеты<br>~260 т"| L[🌙 Луна]
        L -->|"Местные ресурсы"| LSP[☀️ LSP станции]
    end

Маршрут Назначение Груз Механизм
Земля → Луна Полигон, заводы, витамины LSP ~260 т Сверхтяжёлые носители
Земля → Меркурий Электроника заводов и МД ~2,400 т Сверхтяжёлые носители
Меркурий → орбита Зеркала Роя ~10¹⁴ т Меркурианский МД

Луна: Производство LSP станций из местных ресурсов (реголит → алюминий, кремний). С Земли доставляются только «витамины» — электроника, оптика, редкие материалы. Подробнее о производстве: Завод «Точка Ноль».

Витамины: критический импорт

Витамины — материалы, которые невозможно или нецелесообразно производить на Меркурии.

Постоянный импорт (~85 кг/завод/год)

Категория Материал Масса Назначение
Электроника Чипсеты (GaAs, CMOS) ~72 кг 180 роботов × 2 чипа × 0.2 кг
Металлы Иридий (Ir) ~4 кг Аноды MRE (замена изношенных)
Газы Азот (N₂) ~3 кг Керамика Si₃N₄ (фрезы + фильеры)
Смазки MoS₂ (дисульфид молибдена) ~6 кг 60 роботов × 0.1 кг/мес (сухая смазка, вакуум)
ИТОГО ~85 кг

Примечание о 180 роботах:

  • 180 роботов/год = bootstrap rate (15/мес). При полной мощности завода (5/день = 1,825/год) большая часть производства направлена на зеркала.
  • На steady state большинство заводов — Ф-З (зеркальные), не Ф-Р (репликаторы).
  • 180 роботов/год включает замену изношенных (~60 роботов на комплекс).

Неопределённость срока службы: Условия Меркурия экстремальны (вакуум, -180°C в тени, +430°C на солнце). Консервативная оценка срока службы роботов: 1-3 года.

Однократный импорт на завод:

  • PFPE масло (вакуумная смазка): ~24 кг/завод (60 роботов × 0.4 кг, рециркуляция в замкнутых картерах — без потерь)

Сверхтяжёлые носители

Проект требует носителей с грузоподъёмностью >50 т на НОО. К началу активной фазы (2030-е) такие носители будут у нескольких стран.

Носитель Страна НОО Меркурий* Статус Многоразовость Источник
Starship Block 3 США 200 т ~70 т 2026 Полная Wikipedia
Long March 9 Китай 150 т ~50 т 2033 Полная Wikipedia
SLS Block 2 США 130 т ~40 т ~2030 Нет Wikipedia
Енисей Россия 100 т ~30 т 2033+ Нет Wikipedia
New Glenn 9×4 США 70 т ~25 т 2027 Частичная Wikipedia
Falcon Heavy США 64 т ~20 т Летает Частичная Wikipedia
Дон Россия 150 т ~50 т 2035+ Нет Wikipedia
Ангара-А5В Россия 38 т ~12 т 2030 Нет Wikipedia

*Грузоподъёмность на траекторию к Меркурию ~30-35% от НОО (Δv ~12.5 км/с).

Экономика масштаба: Удвоение грузоподъёмности снижает стоимость килограмма в ~1.5-2 раза. Для ~2,400 т груза на Меркурий это разница между $6 млрд и $12 млрд.

WarningГеополитический фактор

Long March 9, Енисей и Дон недоступны для западных миссий из-за санкций и экспортного контроля. Проект Helios требует международного партнёрства или опоры на доступные носители.

Солнечное ускорение

После развёртывания Роя зеркал орбитальная дозаправка становится ненужной. Рой может направлять концентрированную солнечную энергию на носители, обеспечивая ускорение без топлива.

Технологии

Технология Принцип Δv Статус Источник
Solar Thermal Propulsion Солнечный свет нагревает водород → высокий Isp 6+ км/с Portal Space — тест 2025, полёт 2026 NASA STP
Beam-Powered Propulsion Лазер/микроволны нагревают топливо 14+ км/с Концепция NASA NSS
Световые паруса (США) Давление света на отражающую поверхность Без топлива Breakthrough Starshot Wikipedia
Световые паруса (Россия) Давление света + траектории к ледяным спутникам Без топлива Самарский университет — исследования 2024, публикация в Acta Astronautica РГ
Световые паруса (Китай) Развертывание гибких мембран на орбите Без топлива SIASAIL-I — орбитальная демонстрация 2019 (0.78×0.78 м) CAS, ScienceDirect

Исторический контекст: Россия развернула первый орбитальный солнечный парус “Знамя-2” (1993, диаметр 20м) с корабля “Прогресс М-10”. Китай работает над графеновыми парусами для глубокого космоса.

Преимущества для Helios

С Роем из ~1.1 млрд зеркал (~102 ПВт солнечной мощности):

  1. Solar Thermal: Зеркала фокусируют свет на теплообменник носителя → нагрев рабочего тела до 10,000 K → Isp выше химических двигателей
  2. Beam Power: Часть зеркал направляет свет на приёмник носителя → нет необходимости везти топливо с Земли
  3. Паруса: Для лёгких грузов (витамины, электроника) — ускорение световым давлением
NoteСинергия с основным проектом

Те же зеркала, которые передают энергию на Землю, могут использоваться для ускорения грузов. Это делает доставку на Меркурий и обратно значительно дешевле после развёртывания Роя.

Инфраструктура космодромов

Для 80-165 пусков/год требуется 2-3 активных космодрома.

Космодром Страна Координаты Носители Пропускная способность
Starbase (Boca Chica) США 26°N Starship 50-100 пусков/год (план)
Kennedy LC-39A США 28°N Starship, Falcon 20-30 пусков/год
Cape Canaveral SLC-37 США 28°N New Glenn, Atlas, Vulcan 20-30 пусков/год
Wenchang Китай 19°N Long March 5, 7, 9 20-30 пусков/год
Цзюцюань Китай 41°N Long March 2, 4, 11 15-20 пусков/год
Сичан Китай 28°N Long March 3 10-15 пусков/год
Байконур Казахстан 46°N Союз, Протон 15-20 пусков/год
Восточный Россия 51°N Ангара, Союз-2 10-15 пусков/год
Плесецк Россия 63°N Ангара, Союз 10-15 пусков/год
NoteИнфраструктура

При пиковых 165 пусков/год достаточно 2-3 космодромов. Starbase (план 100 пусков/год) + 1-2 дополнительных площадки обеспечат необходимую пропускную способность.

Лунные программы

Проект Helios синхронизируется с мировыми лунными программами. Их инфраструктура (посадочные модули, ISRU технологии) снижает затраты и риски.

Программа Страна Ключевые миссии Срок Источник
Artemis США Artemis II (облёт), III (посадка), Gateway 2026-2031 NASA
Chang’e Китай Chang’e 6 (возврат образцов с обратной стороны), Chang’e 7 (южный полюс), Chang’e 8 (ISRU) 2024-2028 Wikipedia
Luna Россия Luna-25 (неудача 2023), Luna-26 (орбитер), Luna-27/28 (посадка) 2027-2030+ Wikipedia
ILRS Китай+Россия+8 стран Международная лунная станция, ядерная электростанция 2033-2035 Wikipedia
Пилотируемая Китай Высадка тайконавтов на Луну ~2030 Wikipedia
Chandrayaan Индия Chandrayaan-4 (возврат образцов) 2028 ISRO
LUPEX Япония+Индия Ровер для поиска воды 2028+ JAXA

Люди на Луне: Artemis III (2028) — 2 астронавта, китайская пилотируемая (~2030) — 2 тайконавта. Возможность привлечения людей для критических операций Helios.

gantt
    title Лунные программы 2026-2035
    dateFormat YYYY
    axisFormat %Y

    section США
    Artemis II          :2026, 1y
    Artemis III         :2027, 1y
    Gateway             :2026, 5y

    section Китай
    Chang'e 6           :done, 2024, 1y
    Chang'e 7           :2026, 1y
    Chang'e 8           :2028, 1y
    Пилотируемая        :2029, 2y
    ILRS базовая        :2033, 3y

    section Россия
    Luna-26             :2027, 1y
    Luna-27/28          :2028, 3y

    section Индия
    Chandrayaan-4       :2028, 1y

    section Helios
    Лунный полигон      :2028, 3y
    LSP станции         :2031, 5y

Синергия с Helios

flowchart LR
    subgraph "Artemis / ILRS / Luna"
        A1[Starship HLS] --> A2[Опыт посадки]
        A3[Chang'e 8 ISRU] --> A4[Добыча ресурсов]
        A5[Luna-27] --> A6[Бурение реголита]
    end

    subgraph "Helios"
        A2 --> H1[Лунный полигон]
        A4 --> H2[Производство LSP]
        A6 --> H2
    end

    H1 --> OUT[Валидация технологий]
    H2 --> OUT

Элемент Мировые программы Helios
Starship HLS Лунный посадочный модуль Адаптация для грузовых миссий
Chang’e 8 ISRU Добыча кислорода из реголита Масштабирование для производства
Luna-27 бурение Исследование подповерхностного льда Технология добычи

Риски и ограничения

Критические риски

Риск Проблема Митигация
Задержка носителей Starship Block 3, Long March 9 Опора на несколько носителей
Пропускная способность космодромов 165 пусков/год в пике 2-3 космодрома (Starbase + резерв)
Геополитика Санкции ограничивают сотрудничество Параллельные программы США/Китай/Россия
Solar thermal propulsion Технология в ранней стадии Portal Space тестирует (2025-2026). Альтернатива: солнечные паруса (Самарский университет, SIASAIL-I)

Требуют исследования

  • Страхование миссий к Меркурию (высокий риск, длительный полёт)
  • Стандартизация интерфейсов между носителями разных стран
  • Утилизация верхних ступеней (космический мусор)

Сводка импорта за проект

Матрица импорта по локациям

ЛУНА

Направление Initial Годы 5-10 ИТОГО
Заводы 40 т — 40 т
Роботы Gen-1 10 т — 10 т
Инфраструктура 30 т — 30 т
Витамины LSP — 180 т 180 т
ИТОГО ЛУНА 80 т 180 т ~260 т

Initial = Год 4, первоначальный запуск на Луну

Инфраструктура = концентраторы 5 т + витамины 10 т + запас 15 т

Витамины LSP = 0.1% от 178,000 т местного производства LSP станций (электроника, чипы)

МЕРКУРИЙ

Направление Initial Год 7 Год 8 Год 9 Год 10 Год 11-15 ИТОГО
Заводы (платы) 215 т 1 т 5 т 21 т 63 т 305 т
Масс-драйверы (платы) 3 т 19 т 88 т 165 т 275 т
Зеркала 85 т 180 т 370 т 420 т 1,055 т
Роботы (витамины) 2 т 10 т 40 т 80 т 633 т 765 т
ИТОГО МЕРКУРИЙ 215 т 91 т 214 т 519 т 728 т 633 т ~2,400 т

Initial = Год 6-6.5, экспедиции Э1+Э2 — 2 завода + 2 МД (Э1) + 3 завода электроника (Э2), полный импорт до локализации

СВОДНАЯ ТАБЛИЦА

Локация Initial Годы 5-6 Год 7 Год 8 Год 9 Год 10 Год 11-15 ИТОГО
ЛУНА 80 т 60 т 30 т 30 т 30 т 30 т — ~260 т
МЕРКУРИЙ 215 т — 91 т 214 т 519 т 728 т 633 т ~2,400 т
ВСЕГО 295 т 60 т 121 т 244 т 549 т 758 т 633 т ~2,660 т

Луна годы 5-10: витамины для LSP производства (~30 т/год)

Эквивалент: ~53 запусков Starship (50 т/запуск)

Детализация по направлениям

1. Заводы (~305 т)

Компонент Initial Год 7 Год 8 Год 9 Год 10 Итого
Э1+Э2 bootstrap (2 завода + 2 МД + 3 завода) 215 т 215 т
Платы автоматики МНЛЗ 0.6 т 2.9 т 11 т 35 т 50 т
Платы блоков управления 0.4 т 2.1 т 10 т 28 т 40 т
Итого заводы 215 т 1 т 5 т 21 т 63 т 305 т
  • Initial (Э1+Э2 bootstrap): полный импорт 2 заводов + 2 МД (Э1) + 3 завода электроника (Э2) до локализации
  • Регулярные: только платы электроники (~55 кг/завод), корпуса — местное производство
  • Подшипники Al₂O₃ — 100% местные (керамика из реголита)
  • 99.9% массы оборудования — локальное производство

2. Масс-драйверы (~275 т)

Компонент Год 7 Год 8 Год 9 Год 10 Итого
Платы контроллеров 0.7 т 4 т 18 т 33 т 55 т
MOSFET-чипы 2 т 10 т 48 т 90 т 150 т
Сенсоры 0.2 т 1.4 т 6 т 12 т 20 т
Кабели 0.6 т 3.4 т 16 т 30 т 50 т
Итого МД 3 т 19 т 88 т 165 т 275 т
  • 1,000 МД × 275 кг электроники = 275 т (только платы и чипы)
  • Конденсаторы NaS — 100% местное (Na + S + Al₂O₃ из реголита)
  • Радиаторы и корпуса — местный Al
  • Остальные ~500 т/МД — местное производство

3. Зеркала (~1,055 т)

Компонент Год 7 Год 8 Год 9 Год 10 Итого
Мать-чипы 5 т 10 т 20 т 20 т 55 т
Дети-декодеры 80 т 170 т 350 т 400 т 1,000 т
Итого зеркала 85 т 180 т 370 т 420 т 1,055 т
  • Архитектура Мать-Дети: 1.1 млн Мать-чипов × 50 г + 500 млн Дети-декодеров × 2 г
  • Дети-приёмники (фаза 2): местное производство

4. Роботы (~775 т)

Компонент Initial Год 7 Год 8 Год 9 Год 10 Год 11-15 Итого
Gen-1 (Луна) 10 т 10 т
Витамины (чипсеты) 2 т 10 т 40 т 80 т 633 т 765 т
Итого роботы 10 т 2 т 10 т 40 т 80 т 633 т 775 т
  • Initial: Gen-1 роботы для лунного завода (полный импорт)
  • Регулярные: витамины — чипсеты (72 кг), иридий (4 кг), азот (3 кг), MoS₂ (6 кг) = ~85 кг/завод/год
  • Годы 11-15: 1,645 заводов × 85 кг × 5 лет = 700 т

5. Инфраструктура Луна (~30 т)

Компонент Initial Итого
Солнечные концентраторы 5 т 5 т
Витамины Луна (2 года) 10 т 10 т
Запас 15 т 15 т
Итого инфраструктура 30 т 30 т