商業宇宙市場の全体像については、以前の投稿を参照してください。 スペース: 市場マップ.

いくつかの成果が説明します アメリカのダイナミズム ロケットが飛び立つよりも本能的な方法で。 それは、ある意味で、制御されたカオスであり、多くの科学分野における専門知識の集大成であり、爆発力を利用して地球の支配から逃れています。 近年、技術革新と市場機会により、新しいローンチプロバイダーのエコシステムが生まれ、かつては国家専用だったドメインが現在では民間企業によって主導されています。

彼らの単純な目標は、商用または政府の宇宙船の形で質量を軌道に乗せることです。 もちろん、これは文字通りロケット科学なので、実際には単純なことは何もありません. 地球の大気と重力は私たちを拘束しようとします。今日、私たちは定期的に解放されていますが、人工衛星や探索的研究ミッションを超えて何かのためにスペースを真に開放しようとするなら、まだ多くの革新が待っています. 

起動エコシステムのこの復活はまだ始まったばかりですが、セグメントが出現しています。 多くのロケット会社があり、毎年多くの会社が出現しています。 以下は、ローンチ市場がどのように機能し、どこに向かっているのかについての説明です。 

ロケット打ち上げの市場

打ち上げ価格は近年急激に下落しており、収益性の高いアプリケーションの可能性が拡大しています。 特に、この時期に人工衛星のサイズが劇的に縮小するのを見てきました。 しかし、それらは質量が異なる場合がありますが、原則として同じままです。 今日の宇宙経済の最大の部分は、電磁スペクトルを介して情報を転送する衛星です。 宇宙でこれを行うことは、地球上と同じように非常に安価であり、そのデータが宇宙ベースのインフラストラクチャ (たとえば、リモート センサー、衛星インターネット、GPS など) によってのみサポートされる場合は特に価値があります。 現在、情報技術は宇宙の王者であり、企業と政府の両方の顧客が需要を牽引しています。

当然のことながら、顧客は最も安い価格で迅速かつ成功裏に軌道に到達したいと考えています。 信頼性と速度はさておき、 ブランド で一般的に測定されます $/キログラム (kg). これは、ロケットが満タンの場合のユニットあたりの価格として表されることがよくあります。 より実際には、最低コストは 3,000 ドル/kg から 6,000 ドル/kg の間です。 これは、再利用性、スケジューリング、およびボリューム要件の一部によるものです。 ただし、数万キログラムを超えるペイロードを要求する企業はほとんどないため、ほとんどの顧客は単独でロケットを充填することはありません。

打ち上げあたりのコスト 軌道に到達するための真の価格をよりよく反映しています。 可搬容量をすべて満たして最低の $/kg コストを達成するか、総容量のごく一部のみを充填してユニットあたりの料金を高くすることができます。 しかし、打ち上げ会社は、満杯でも空の状態でも同じ価格を請求します。 当然のことながら、ライドシェアを使用すると、複数の企業が打ち上げあたりのコストを分割できます。そのため、「$/kg」が比較に一般的に使用されます (これについては後で詳しく説明します)。

効率と価格を最適化するために、打ち上げ容量はペイロードの需要に合わせます。 充填されていない大型ロケットは、完全に充填された小型ロケットよりもはるかに高価になります。 その意味で、経済的な実行可能性は技術的能力に勝る可能性があります。 打ち上げ市場は一般に、ロケットが運べる質量によって、小型、中型、重型、超重型に分類されます。 ローンチ機能だけでなく、顧客のグループ化とユースケースに従って、これを単純化することにしました。 ビッグ ロケットは大きなペイロードを打ち上げ、多くの場合、メガコンステレーション、 小/中 ロケットはより小さなペイロードを打ち上げ、宇宙船専用のスケジューリングと展開場所を可能にします。

今日では、 ローンチマーケット およそ 12 億ドルですが、30 年までに 2030 億ドル以上に成長すると推定されています。United Launch Alliance (ULA) や Arianespace などのレガシー プレーヤーを含む、2022 年に少なくとも XNUMX 回飛行した西側の打ち上げプロバイダーを以下に示します。 

それらを埋めることができれば、大きなロケットは、ユニットあたりの最も安価な打ち上げオプションです. スペースX ファルコン9 この市場で最も効果的な手段であることが証明されており、 西側での 60 回の打ち上げのうち 91 回 2022 年に — XNUMX 番目に近いものはありません。 しかし、その統計は、誰がローンチを支配しているのかを示しているだけです。 お客さま このセグメントでは、発売市場とその方向性に関する幅広い洞察を明らかにします。 

SpaceXから始めましょう。 2022 年には、SpaceX の 50% 以上 打ち上げはスターリンクに捧げられました、今では大部分を占めています 地球低軌道 (LEO) のオブジェクト. これらは非常に「完全な」ローンチです。 ここで注目に値するのは、Falcon 9 に記載されている最大積載量 (22,800 kg) は消耗型バージョンのものです。 これは 再利用可能なロケット バージョンは約 80% でピークに達します 記載されている容量 — LEO の場合、約 18,000 kg。 たとえそうであっても、 スターリンクのミッションは定期的に 16,000 kg を超える荷物を積み込みます (約 50 の衛星)、および 4,000 kg 以上の静止トランスファー軌道 (GTO) ミッション パック。 2022で、 ファルコン9の打ち上げのうちXNUMX回 米国に捧げられた 政府のペイロード、および他の XNUMX つは同盟国政府向けでした。 

ULA では、Atlas V および Delta IV ロケットでの XNUMX 回の打ち上げのうち XNUMX 回が米国政府のハードウェアを使用していました。 これらの政府のペイロードの大部分は高価で、研究に重点を置いているか機密扱いであり、信頼性が求められます。 打ち上げに失敗する危険を冒すことはできません。

SpaceXの ファルコンヘビー . Heavy は当初、大型の通信衛星を GTO に投入するための大規模な推力のために設計されました。GTO は、時間とともに静止軌道 (GEO) に循環し、GEO に直接向かうよりもはるかに簡単に到達できる非常に楕円形の軌道です。 しかし、Falcon 9 は何年にもわたって大幅に改良されたため、姉妹ロケットからこの市場を奪いました。 2022 年には、Falcon 20 の打ち上げの約 9% が、GTO に入る大型の商用ペイロード用でした。

Heavy の単価は、満杯になると非常に低くなりますが、料金を支払う顧客はほとんどいません。 Falcon 97が9万ドルだったときの打ち上げ価格は67万ドル コストは彼らのニーズによりよくマップされます。 スターリンクのミッションではヘビーが飛ばされますが、 そのペイロードのボリュームは、実際には Falcon 9 に似ています。 事実上、ヘビーにスターリンクをこれ以上取り付けることはできないため、追加された推力は無意味です. これに加えて、十分な大きさの発射台を調整することが難しいため、スケジューリングが困難になります。 ファルコン ヘビーは昨年、XNUMX 回だけ飛行しました、重い宇宙軍の衛星をGEOに直接運びます。 

それでも、打ち上げ市場の大部分は、LEOに大きなコンステレーションを展開することです。 これはスターリンクだけではありません。 Amazon の Project Kuiper や OneWeb などの他の大規模な通信事業でも、大量かつ安価なローンチが必要になります。 しかし、競争の雰囲気を考えると、これらのコンステレーションはどちらも SpaceX での打ち上げを避けているようです。 プロジェクト・カイパーが探している Arianespace、ULA、そしてもちろん Blue Origin で、将来のニーズに応えます。 と OneWeb は、インドの宇宙計画と Relativity の将来のロケット、Terran R. さらに、OneWeb は、ウクライナでの戦争のためにロシアのソユーズ打ち上げが土壇場でキャンセルされたため、SpaceX でいくつかのペイロードを打ち上げています。 

通信衛星ほどの規模ではありませんが、他の衛星事業者からも大きな需要があります。 たとえば、2017 年以来、Planet Labs は、ロシアとインドの国家宇宙組織、Arianespace、Rocket Labs、Northrop Grumman、および SpaceX から立ち上げられました。 現在、さまざまな軌道にある約 7,000 個の衛星のうち、 1,000 Planet Labs のようなリモート センシング機能で動作します。

ますます大規模な衛星コンステレーションを構築して維持するには、大きなロケットが必要になります。この市場では、確実に打ち上げることができる人なら誰でも利用できる需要があります。 開発中の注目すべき大型ロケットは次のとおりです。

既存のプレーヤーがこの市場を支配する可能性が高く、巨額の開発コスト (最低でも数億ドル) が新規参入者を不利な立場に置きます。 宇宙に行く衛星の大部分は引き続き SpaceX に属し、打ち上げられます。 市場の残りの部分は、他の大きなコンステレーションの塊をめぐって争うことになるでしょう。 さらに、ロシアでの打ち上げが失われたことで、事実上、世界の容量​​の約 20% がオフラインになりました。 アマゾンがほぼすべてを買収 2025年頃まで実行可能な打ち上げパートナーのままです。より小さなロケットの製造を開始した多くの企業は、 相対性 と Rocket Lab は現在、この機会に対応するために高級市場に移行しています。 ロケットは、通常のペイロードの需要を満たすことができるほど大きくなるでしょう — いくつかの見積もりによると、 数万の衛星 2030によります。 

ただし、大型のロケットは非常に収益性が高い可能性がありますが、小規模な市場には依然として需要があり、重要なスタートアップの活動に支えられています。

小型・中型ロケット：専用打ち上げを狙う

LEO に参加したい 200 キログラムの衛星が 9 つある場合、Falcon 3 全体を購入する必要はありません。これに対する一般的な解決策は、すでに打ち上げられて容量を共有している大きなロケットを搭載した乗り物を購入することです。 . たとえば昨年、SpaceX は XNUMX ライドシェア この「残りの」市場にサービスを提供するため、LEO に およそ $6,600/kg. 

ただし、バスのように、タイムラインと目的地の影響を受けます。率直に言って、自社の Starlink 衛星と容量を競っています。 状況によっては、専用の打ち上げなしでは特定の軌道位置への正確な展開が不可能であるという追加の懸念があります。 現在、ライドシェア ミッションには XNUMX 年 (またはそれ以上) の待ち時間があります。 多くのスモールサット企業はすでにタイトなタイムラインに対処しているため、不確実性や打ち上げを待つのは苦痛です. この現実は、 小規模な専用ローンチ プロバイダー より小さなペイロードの需要に近く、よりパーソナライズされたスケジュールと目的地を持っています - 事実上、 宇宙宅配便.

このセグメントに取り組んでいる企業は数十社あります。 ロケットはより小さく、開発コストが低いため、発射システムの設計に多少の柔軟性が見られます。 飛行中の飛行機からの打ち上げ, 極超音速プラットフォーム, キネティック第一段階, 完全に再利用可能なロケット. 現在、Rocket Lab の Electron は、この小型/中型打ち上げカテゴリのリーダーです。 2022年にXNUMX回 (Electron の成功がなければ、Neutron の開発を考えると、Rocket Lab を「ビッグ」カテゴリに入れていただろう)。 Astra や Firefly などの他の製品も昨年の打ち上げに成功し、さらに多くの製品がその後に続いています。

率直に言っても、 この市場は厳しいと思います. 専用ローンチの需要があり、今後数年間で確実に増加する一方で、意味のある市場シェアを持つプレーヤーはほんの一握り (または少数) になる可能性があります。 今日、実際にローンチできる人は誰でもビジネスを獲得できますが、より多くのシステムがオンラインになるにつれて、これは変わると思います. (ただし、最近の事例で示されているように、経済がうまくいかなければ、打ち上げが成功しても救われません。 ヴァージンオービット.) 信頼性とスケジュールは、大型ロケットに対する重要な差別化要因になりますが、小型ロケットのエコシステム内では、ビジネスを獲得するためにコストが差別化要因になります。 価格の下落は、次の XNUMX つのカテゴリに分類される可能性があります。 

1. 推進剤質量の最小化: 効率の悪いロケットを点火する前に、空気を吸い込むジェットエンジンを使用して高速に到達するか、別の非燃焼方式を使用して速度を上げる
2. 再利用性の向上: 迅速で完全に再利用可能なシステムを構築し、打ち上げのコストを推進剤のコストと効果的に等しくする
3. より大きなロケットの構築: 固定費と規模の経済により、大型のロケットはキログラムあたりのコストが安くなりますが、これを実現するには顧客の需要を見つける必要があります

また、Rocket Lab、Relativity、Astra などの企業が、Neutron、Terran R、Rocket 4 など、より大型で単位当たりの安価なロケットの構築に力を注いでいることもすでに確認しています。 小型ロケットは、大型ではないにしても、中型ロケットになりたい – SpaceX も、小型の Falcon 1 から始まり、大型の Falcon 9 に焦点を当てました。さらに、このセグメントの企業は隣接する市場に進出しました。 ロケットラボは実際に彼らの多くを作ります Photon からの収益 宇宙船と Astra は、買収した推進システムに収益の取り組みを集中させています. これはすべて、そう言うために この専用のローンチ市場の規模は不明のままです、そして生き残るためには、他のより利益率の高いスペースに拡大する必要があるかもしれません. 

もっと悲観的に言えば、大規模な打ち上げ市場が成長して巨大なコンステレーションやより高エネルギーの軌道の目的地に燃料を供給するにつれて、彼らはより多くのライドシェアを運営するかもしれません. これらだけでは、大型ロケットの開発コストを賄うことはできませんが、定期的に打ち上げることで利益を得ることができ、専用の打ち上げから需要を引き離す可能性があります。 さらに、効率的な衛星推進システムとスペース タグボートの開発により、正確な軌道降下に対する欲求がなくなる可能性があります。 ライドシェアが難しい部分をやってくれるかもしれません。軌道に乗ったら、最後の XNUMX マイルを別の方法で移動することができます。

国家安全保障が打ち上げを促進する

前述のように、政府も 大口バイヤー 打ち上げ市場がどのように進化するかということになると、彼らの関与は間違いなく重要です。 実際には、 昨年の全世界での 109 回の打ち上げのうち 186 回は、政府のペイロード専用でした。. 国家安全保障に関連する産業に関しては、政府は、 国内サプライヤーの健全な産業 - そしてもちろん、 スペースはますます重要になっています. 

今日、定期的に軌道に乗ることができる国はほんの一握りです。 事実上、米国、ロシア、中国の XNUMX つのプレーヤーが存在し、ヨーロッパ、インド、イラン、イスラエル、韓国に遠く離れたライバルがいます。 おそらく最も懸念されるのは、中国が近年打ち上げの取り組みを加速させており、 13,000 衛星メガ コンステレーション 自分自身の。 2022 年のローンチの地理的分割は次のようになりました。

打ち上げには世界的な需要があります。 去年、 SpaceX は 3 つのミッションを飛行しました 外国政府のハードウェアで構成されており、軌道へのアクセスを求めている多くの国際的な衛星会社があります。 最大の打ち上げプロバイダーは最大の経済圏にとどまりますが、増加する国際的な需要は、それを望む政府によって補助され、国内産業に向けられる可能性があります. SpaceX がドイツまたは日本の政府の衛星を打ち上げる時代はおそらくなくなるでしょう。

ある国に発射能力がなく、それを買う余裕がある場合、彼らはそれを開発する可能性が高い. 韓国 最近これを達成し、 オーストラリアは追随しようとしている 今年後半。 ただし、ほとんどの国には適切な場所がないため、ここではアクセス可能な発射台が制限要因となっています。 たとえば、ヨーロッパの打ち上げの多くはフランス領ギアナで行われます。 これに対処するために、各国が提携して共有発射台を開発するか、飛行中の飛行機から発射するなど、発射台を必要としない代替の発射方法に焦点を当てる可能性があります。

なぜ打ち上げ能力が重要なのですか？ 戦術的対応: 損傷した衛星を交換する宇宙船を迅速に設計して打ち上げる能力…またはその他 キネティック もの。 セキュリティ上の懸念がある国は、このサービスを他国に依存すべきではありません。 いずれ、ほとんどの先進国が、紛争時の迅速な対応能力を維持するためだけに、国内の打ち上げ産業を開発することを期待しています。 戦術的な対応は明示的です 米宇宙軍の目標、そして昨年 ホタルが選ばれました XNUMX 番目の TacRS 演習では、「ビクタス・ノックス　 

打ち上げの未来

商業打上げ産業の台頭は、現代の宇宙経済の成長を促進しました。これは、直接軌道上でも、宇宙の資産によって可能になる市場でも同様です。 19 世紀後半の大陸横断鉄道のように、これらの会社の多くは生き残れませんが、彼らの努力は新しいフロンティアの基礎を築くでしょう。 間違いなく、SpaceX はこれまでのところ、この進歩の主要なアーキテクトでした。 

しかし、毎週 Falcon 9 が打ち上げられたとしても、質量を宇宙に出し入れするには、依然として信じられないほどの費用がかかります。 これは、最高のロケットでさえ「の専制政治 ロケット方程式これは、推進剤を持ち上げるには推進剤が必要であるという、この分野の大きな課題の XNUMX つを示す物理原理です。 航空機は通常 質量の約50%を燃料にして離陸し、 ロケットは約85%ホバリングし、 カウント 燃料と酸化剤（液体酸素）の両方. ミッションに必要な推進剤の総量を最小限に抑えるために、打ち上げの途中で重量が削減されます。 多くの場合、これには、大気のより厚い部分を越えて上昇した後、重くて高推力の第 XNUMX 段階を落とすことが含まれます。 飛行中の重量を減らすことで、第 XNUMX 段エンジンでの軌道速度の達成が容易になります。 通常、第 XNUMX 段階は再突入時に大気中で燃え尽きます。

SpaceX は、ここで多くの初の成果を上げました。 すなわち、垂直着陸による第 XNUMX 段の迅速な再利用のパイオニアであり、マーリンとラプターで最高のロケット エンジンのいくつかを開発し、後者は最初になることを競い合っています。 フルフロー、メタロックス推進システム 軌道に到達します。 ロケット工学に関して言えば、これは、特定の推力 (燃費)、推進剤の貯蔵質量、および純粋な推力のバランスを取るのに役立つ重要な成果であり、ロケット方程式の専制政治を緩和します。

しかし、航空機と同じように、ロケットの製造は、ファルコン 9 の推進剤である燃料の供給よりもはるかに費用がかかります。 コストはフライトあたりわずか約200,000ドルです. ロケットの最も高価な部分は、巨大な第 XNUMX 段です。 総費用の約60% Falcon 9 の場合、再利用可能な第 10 ステージは、これを多数の打ち上げにわたって償却し、現在 Falcon 9 では XNUMX 回を超えています。当然、最大のコスト要因を削減することは、打ち上げ市場を揺るがしました。

今の質問は： 現在の状態での次の打ち上げは何ですか? さらに先を見据えて、 どのような新しい機会が開かれますか 打ち上げコストの次のステップ機能の低下はいつ発生しますか?

新しいロケット会社の波は、再利用性をさらに高め、製造コストをさらに削減することで、Falcon 9 の座を奪おうとしています。 個人的には、Stoke Space の完全に再利用可能なロケット、Relativity Space の 3D プリント エンジン、および Rocket Lab の Neutron 発射システムにおける構造革新に興奮しています。 ローンチ市場での真の競争が迫ってきており、競争がオンラインになるにつれて、Falcon 9の優位性とマージンが侵食される可能性があります.

しかし、SpaceXの 宇宙船ペイロード 100,000 kg の完全に再利用可能なロケットは、宇宙のエコシステムを完全に変えます。 これは大量のスターリンク衛星を配備するためだけのものではありません。 スターシップが作る 物理的な商品の宇宙市場と移動する人々は、非常に現実的な可能性になります. 

スターシップは損益分岐点でローンチしませんが、 既存の価格を大幅に下回ることもありません、それにもかかわらず、軌道上と深宇宙の両方の目的のために、質量に制約されない、より大きなペイロードの時代の到来を告げるでしょう. LEOに座っているスターシップは、ガソリンスタンドとしても機能し、商業ステーションにサービスを提供し、資産を輸送する宇宙船活動のネットワークを促進します シス月空間. 物流のためのスターシップで、 月面基地の予算 政府の他の研究プログラムに匹敵するものになり、火星コロニーに必要なサプライチェーンが達成可能になります。 

さらに先を見据えると、SF にインスパイアされた XNUMX 段式の宇宙飛行機 (スター ウォーズのようなもの) を想像するかもしれません。 X翼 静止状態から離陸し、巡航速度に達し、深宇宙まで加速することができます。 特定の大気と速度に合わせて発射システムを完全に最適化すること (ジェット エンジンからロケットへの移行) は非常に困難ですが、高速飛行に関しては理論的には最適です。 低速では、空気を吸い込むジェットエンジンが酸化剤を運ぶ危険を最小限に抑え、翼が空力揚力による支援を可能にします。 軌道到達は速度であって高度ではない、そして、大気のより厚い部分で加速するときにジェットエンジンを活用すると、より高速なロケットエンジンに点火する前に、スターシップの価格と競合する可能性があります. この意味で、多くの極超音速企業を効率的な打ち上げブースター段階と見なすことができます。 より高度な技術により、この SF のビジョンが実現可能になり、現代の航空貨物料金を反映した先駆的な軌道アクセスが実現することを期待しています。 約 $2 ～ $5/kg. 

ローンチは、終わりのない旅の美しい始まりです。 軌道に到達することはもちろん、そこからビジネスを構築することも非常に困難です。 増えていく世の中 真剣さ、そのすべての純粋な複雑さは、宇宙の謎に対する人類の燃えるような精神と深くて永遠の好奇心を反映して、あなたに希望を与えます.

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