В ноябре 2013-го года, солнечным южноафриканским днём, студенты и сотрудники Технологического университета Капского полуострова (CPUT) ждали, затаив дыхание. В 10 тысячах километрах от них, на космодроме “Ясный” в России, к своей отправке на орбиту готовился кубсат TshepisoSat, работа над которым велась в течение пяти лет. Спутник, названный словом, которое в переводе с языка сесото означает “обещание”, был первым микроспутником, созданным на африканском континенте.
С годами спутники становятся всё меньше. Те аппараты, что имеют массу менее 500 килограмм, называют малыми спутниками (smallsats). Существуют также кубсаты – маленькие спутники, обычно используемые для космических исследований. У них есть одна отличительная особенность: они собираются в близком к кубу форм-факторе с габаритами 10x10x11,5 см, который обозначается как 1U. Кубсаты форм-фактора 2U по объёму в два раза больше кубсатов форм-фактора 1U, и так далее. Такие спутники имеют массу менее 40 килограмм и создаются на базе стандартных компонентов корпуса и электроники. Они всё чаще используются в качестве вторичной полезной нагрузки при запуске более крупных космических аппаратов.
Основной движущей силой, послужившей развитию космической программы SANSA, были наблюдения Земли и сбор информации о планете с помощью технологий дистанционного зондирования. Эти данные могут быть очень полезны в такой отрасли, как, например, сельское хозяйство, давая фермерам больше информации о выращиваемых ими культурах.
Вал Мунсани, глава Южноафриканского национального космического агентства (SANSA)
В последние годы малые спутники становятся всё более популярными: их легче сконструировать, они стоят намного дешевле крупных аппаратов и имеют более короткие циклы разработки. Все эти преимущества хорошо согласуются с целями ЮАР. Малые спутники также представляют собой заманчивый способ развития и сохранения национального опыта в области космических технологий. Например, спутник TshepisoSat помог создать CPUT университетскую космическую программу.
С тех пор технология уже выбралась из пелёнок: за последние 8 лет на континенте было создано ещё 14 аппаратов. Последний из них был сделан Мавриканским советом по разработкам и инновациям и запущен в начале июня. Уже беглый взгляд на цифры, отражающие вклад разных стран Африки в созданные на континенте спутники, показывает явное превосходство ЮАР. Компании в стране активно производят спутниковые системы и компоненты – конструируют спутниковые двигатели, а также создают технологии мониторинга погоды и дистанционного зондирования.
Как зародилась отрасль?
Одно из важнейших преимуществ, которые мы получили, работая в ЮАР, заключается в наличии отличной цепочки поставщиков. Мы можем заключить субподряд на производство металлических компонентов, производство методом 3D-печати, обеспечение некоторых химических процессов, а также закупить какие-то детали на международном рынке через местных агентов.
Джеймс Баррингтон-Браун, генеральный директор компании NewSpace Systems, занимающейся производством деталей для спутников
Кейптаун и его окрестности превратились в центр африканской космической промышленности: здесь количество NewSpace-компаний выше, чем где-либо ещё на континенте. Но чтобы понять, почему так получилось, надо заглянуть в прошлое.
В 80-х годах прошлого века ЮАР инициировала собственную космическую программу. Она была направлена на разработку спутника для наблюдения Земли, а также ракеты-носителя и вспомогательной инфраструктуры. Все требуемые объекты были построены в городе Грабоу (Западно-Капская провинция), в 70 километрах от Кейптауна. К сожалению, программа прекратила своё существование в 1994-м году, а построенные объекты были перепрофилированы для иных целей.
К февралю 1999-го город вернулся на путь космической деятельности. Аспиранты кафедры электротехники и электроники Стелленбосского университета заканчивали работу над SunSat-1: маленьким спутником, созданным для демонстрации технологий дистанционного зондирования и управления космическими аппаратами.
В Южной Африке есть государственная космическая компания и высшие учебные заведения, имеющие богатое космическое наследие и активно участвующие в нескольких спутниковых проектах (в том числе запланированных), а также дочерние университетские компании, фактически субсидируемые государством, финансирующим их разработки.
Джеймс Баррингтон-Браун
Лучшие в Кейптауне
И нет лучше примера для понимания вышесказанного, чем Amaya Space. Эта компания была основана в отделе передачи технологий CPUT с целью коммерциализировать разработанные университетом космические инновации. Amaya Space полагается на производственные мощности университета, а также его научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки. Она в значительной степени финансируются правительством ЮАР.
Одно из основных направлений деятельности Amaya Space – производство модулей спутниковой связи. Сюда входят радио- и антенные модули нескольких диапазонов связи, в том числе высоких и ультравысоких частот, подсистемы связи S-диапазона и программно-определяемые радиосистемы. Кроме того, компания занимается разработкой кубсатов и мониторингом спутников на орбите при помощи наземной станции связи университета.
Райн Рэйвенс, председатель компании Amaya Space
Это позволило Amaya Space получить важные данные для правительства страны. Продаваемая компанией технология в настоящее время работает на ZACube-2 – запущенном три года назад кубсате форм-фактора 3U, отслеживающем передвижение судов у побережья ЮАР с помощью созданной фирмой программно-определяемой радиосистемы. Рэйвенс поясняет, что такая технология имеет для страны уникальную ценность:
Мы предоставляем правительствам африканских стран возможность обладать собственными космическими активами, а не полагаться на данные из других стран. Например, если правительство ЮАР желает отслеживать активность вдоль своей береговой линии, чтобы снизить уровень браконьерской деятельности российских или китайских судов, то было бы неразумно полагаться на данные с российских или китайских спутников.
Другие космические компании Кейптауна не следуют той же направленности на работу с правительством. NewSpace Systems Баррингтона-Брауна и Simera Sense разрабатывают продукты, в основном рассчитанные на коммерческих заказчиков. Офисы компаний расположены всего в 15 минутах друг от друга в районе Сомерсет-Уэст. Эти фирмы заполнили свои собственные ниши на рынке кубсатов.
Simera Sense предоставляет своим заказчикам камеры для спутников наблюдения Земли. Её базовая технология позволяет реализовывать интеллектуальные задачи спутниковой съёмки.
Мы создаём новое поколение высокопроизводительных камер для кубсатов и малых спутников, которые в настоящее время становятся ключевым элементом глобальных информационных баз данных, обеспечивая движение к независимой торговле, промышленности и даже к жизни.
Ана-Мия Лоув, Генеральный директор компании
Компании Simera Sense всего несколько лет. Она является частью основанного в 2010-м году конгломерата Simera Group, занимающегося проектированием и разработкой различных продуктов. Конгломерат инвестировал в оборудование для Simera Sense 10 миллионов рандов (около 750 тысяч долларов США). Эти первоначальные инвестиции, а также полученные от бизнес-ангела 1,5 миллиона долларов, позволили компании завершить разработку xScape100 – камеры дистанционного зондирования, способной формировать мультиспектральные изображения, умещаясь при этом в кубсате форм-фактора 1,5U.
А вот фирма NewSpace Systems (NSS) работает в ином направлении, стремясь упростить жизнь спутниковым компаниям, будучи их основным поставщиком широкого спектра деталей. Она производит различные компоненты для систем определения и контроля ориентации (ADCS), которые задействуют магнетизм или кинетическую энергию, чтобы помочь кубсатам сохранять или изменять своё положение в пространстве.
Одними из таких деталей являются стержни системы магнитной стабилизации. Они создают магнитные поля вокруг спутника, которые взаимодействуют с магнитным полем Земли, таким образом создавая на аппарате крутящий момент и позволяя контролировать его угловой момент. С 2016-го года NSS поставила более 500 таких стержней.
Помимо основной полезной нагрузки, многие ракеты также несут “дополнительных пассажиров”, заплативших поставщику пусковых услуг за доставку на определённую орбиту. В данный момент мы поставляем свою продукцию такому количеству заказчиков, что с уверенностью можно сказать, что в большинстве ракетных стартов некоторые из разработанных нами компонентов наверняка будут присутствовать хотя бы на одном спутнике.
Баррингтон-Браун
Каждая из вышеупомянутых компаний поставляет свои продукты по всему миру. Но они работают не в одиночку. И для этого им необходимо наладить внешние партнёрские отношения.
Проблемы роста
Amaya Space продаёт модули спутниковой связи на международном рынке наноспутников через своего шотландского партнёра по сбыту, компанию Clyde Space. Таким образом Amaya Space становится частью цепочки создания стоимости наноспутников в своей области знаний – связи для кубсатов. NewSpace Systems сотрудничает с американской компанией Oakman Aerospace Inc., которая помогает в процессе импорта компонентов и выполняет различные работы по интеграции, сборке и тестированию для поддержки клиентов в Северной Америке. А вот Simera Sense выбрала иной путь и открыла офис в Лёвене (Бельгия), чтобы быть ближе к своим европейским заказчикам. С 2019-го года фирма сотрудничает с компанией Space Inventor, которая включила разработки Simera в перечень своего продуктового портфеля.
Несмотря на то, что компании из Кейптауна заинтересованы участвовать в проектах по созданию кубсатов на всём континенте, всё же возникают кое-какие трудности с правительствами некоторых африканских стран, являющихся основными заказчиками спутников в регионе. Баррингтон-Браун хорошо знает об этом, объясняя, что правительства стран Африки просто смотрят в ином направлении.
К примеру, Эфиопия и Египет работают с Китаем. Ангола работает с Россией. Нигерия работает с Китаем и Великобританией. Алжир и Марокко работают с Францией. Эти страны покупают крупные космические активы на государственные деньги и не доверяют африканским поставщикам.
Такая ситуация представляет проблему для любого бизнеса, и она влияет на то, как эти компании получают финансирование. В то время как выбор кубсатов в качестве спутниковой платформы снижает стоимость создания самих спутников, необходимое для разработки различных систем специализированное оборудование всё ещё стоит больших денег. А чтобы удовлетворить требования к испытаниям в процессе разработки продукции, необходимы значительные предварительные вложения. В то время как Amaya Space поддерживается за счёт государственного финансирования своего университета, Simera Sense и NSS приходится искать значительное финансирование у инвесторов. Все три компании сосредоточили свои усилия на продаже продуктов за пределами континента.
В ЮАР не хватает ориентированного на космос венчурного капитала от государственных или частных инвестиционных фондов. По показателю инвестирования в космос мы сильно отстаём от Европы и Америки. Это не позволяет стартапам расширяться и полностью раскрывать свой потенциал. Кроме того, ограниченная доступность государственных средств контроля и стандартизации сдерживает рост. Такие средства, как правило, слишком дороги для одиночных компаний.
Ана-Мия Лоув
Эту позицию разделяют фирмы и за пределами Кейптауна, такие как базирующаяся в Йоханнесбурге Xinabox. Эта фирма стала популярной благодаря xChips – модульным электронным компонентам, используемым для обучения школьников основам электроники и космической техники. Не так давно компания объявила о переезде в США, ссылаясь на трудности с привлечением финансирования и поддержкой на континенте, а также на тот факт, что 85 процентов её клиентов располагаются в Штатах.
Есть и другие проблемы, мешающие развитию индустрии кубсатов в ЮАР. Райан Рэйвенс отмечает:
Изначально правительство рассматривалось как наиболее вероятный клиент и пользователь продуктов и услуг Amaya Space. Но недавно им было принято решение о национализации космической отрасли, что может значительно ограничить перспективы роста местных компаний. Нормативные акты ЮАР также негативно влияют на нашу способность коммерциализировать интеллектуальную собственность на международном уровне или принимать иностранные инвестиции в обмен на акционерный капитал.
Некоторые барьеры являются внешними. Для NSS они могут возникать на стороне получателя. Например, когда их клиенты – поставщики услуг – испытывают трудности с привлечением финансирования. Это задерживает их заказы космического оборудования у главных подрядчиков, что, в свою очередь, оборачивается замедлением заказов у самой компании. Типичная ситуация для программ или миссий с участием государственной организации как клиента.
Но несмотря на все эти проблемы, космическая отрасль Кейптауна становится сильнее благодаря множеству талантов, окончивших CPUT и Стелленбосский университет, а также изобретательности компаний, которые отладили свою логистическую цепочку, максимально локализовав своих поставщиков. И это всё ещё приносит свои плоды: чуть позднее в этом году Amaya Space запустит систему для мониторинга пожаров K-line, NewSpace Systems совсем недавно открыла новое производственное предприятие, а Simera Sense активно работает над своей самой маленькой камерой. И эти компании не собираются останавливаться на достигнутом.
Этот материал является переводом статьи с портала Space in Africa