Od paru dni, ponownie z wypiekami na twarzy śledzimy przygotowania do startu nowej rakiety, tym razem nie SLS a Starship. Jest to nie tylko rakieta o niezwykle dużym udźwigu (>100 ton na niską orbitę Ziemi), lecz także docelowo pierwsza rakieta w pełni wielokrotnego użytku a przez to wyjątkowo tania w eksploatacji.
Jej właścicielem jest SpaceX, która w ostatnich latach przebojem wdarła się na rynek komercyjnych lotów kosmicznych.
Nieoczekiwana dominacja SpaceX
Dość powiedzieć, że firma ta stosunkowo młoda firma (założona w 2002 r.) w ostatnim kwartale 2023 roku wyniosła na orbitę 142 tony, czyli niemal tyle ile w tym samym czasie wystrzeliły wszystkie pozostałe firmy i agencje państwowe razem wzięte. Z okazji startu Starship postanowiliśmy przyjrzeć się drodze SpaceX do sukcesu i spróbować wyciągnąć z niej jakieś ciekawe lekcje ekonomiczne.
Tony ładunku wyniesione na orbitę w 4kw 2022, wg operatora rakiet
Największą przewagą SpaceX jest rakieta Falcon 9, której pierwszy stopień jako jedyny potrafi lądować, dzięki czemu można go używać wielokrotnie. Pozwala to nie tylko obniżyć koszt startów, lecz także zwiększyć ich częstotliwość. Obecnie takie rozwiązanie wydaje się oczywiste, ale w czasie, gdy SpaceX projektował swoją rakietę niewielu w nie wierzyło. Wbrew pozorom nie chodziło o trudności techniczne, ale ekonomiczne. Program wahadłowców kosmicznych NASA dowiódł, że rakiety wielorazowego użytku są możliwe do zbudowania, ale są też drogie, niebezpieczne i ostatecznie mało konkurencyjne.
Okrucieństwo grawitacji
Problem polega na tym, że aby umieścić jakiś ładunek na orbicie, nie wystarczy wynieść go bardzo wysoko (>400 km nad powierzchnię Ziemi), lecz także rozpędzić go do niewyobrażalnie dużej prędkości, konkretnie: 27 tys. km/h. Bilans energetyczny takiej operacji jest nieubłagany. 96-97,5% masy startowej typowej rakiety to paliwo. Jedynie 2,5-4% to ładunek.
Dla rakiet wielokrotnego użytku proporcja ta jest jeszcze bardziej niekorzystna, gdyż muszą one zabrać ze sobą nie tylko ładunek, lecz także osprzęt potrzebny do lądowania (koła/nogi) oraz ciężkie osłony termiczne i/lub paliwo potrzebne do wyhamowania. Z tego powodu ładunek wynoszony przez wahadłowce NASA stanowił raptem 1,5% ich masy startowej.
Oznacza to, że rakiety wielokrotnego użytku muszą być dużo większe i trwalsze niż rakiety jednorazowe o tym samym udźwigu. Ceną za niższe koszty zmienne są więc w ich przypadku wyższe koszty stałe. Co oznacza, że stają się one rentowne dopiero przy dostatecznie dużej liczbie startów. Dużo większej liczbie – dodajmy – niż był w stanie w pierwszej dekadzie lat 2000. zaoferować komercyjny rynek lotów kosmicznych (15-25 startów rocznie).
Liczba komercyjnych startów rakiet kosmicznych rocznie
Gdy brakuje rynku na Twoje usługi, stwórz go
Elon Musk i SpaceX zdawali sobie z tego sprawę i przyszłość swojego biznesu oparli na założeniu, że gdy obniżą koszt pojedynczego startu kilkukrotnie, to popyt na loty zwiększy się na tyle, że ich rakieta zdąży zarobić na pokrycie swoich kosztów stałych i stanie się rentowna.
Założenie to wbrew pozorom okazało się fałszywe. Rynek startów kosmicznych nie zwiększył się raptownie po obniżeniu cen lotów przez SpaceX. Główni dotychczasowi klienci – firmy telekomunikacyjne – nie potrzebowały więcej lotów. Nowych klientów nie było, gdyż brakowało pomysłów na usługi, które stałyby się opłacalne przy mniejszych kosztach lotów rakiet. Na turystykę kosmiczną były one wciąż za drogie i zbyt niebezpieczne. SpaceX przetrwała głównie dzięki wygraniu kontraktu NASA na transport ludzi i towarów na Międzynarodową Stację Kosmiczną oraz kontraktów wojskowych (wcześniej poza rynkiem komercyjnym).
W 2017 r. SpaceX była więc w paradoksalnej sytuacji: posiadała tanią w eksploatacji rakietę, ale nie miała na nią klientów. Rozwiązała ten problem sama stwarzając usługę, która uzasadni dużą liczbę startów. Tą usługą jest Starlink, czyli internet dostarczany nie po tradycyjnym światłowodzie, tylko przez antenę satelitarną. Wprawdzie taka łączność jest droższa, ale kabel nie zawsze jest dostępny, np. na terenach wiejskich, na statkach wycieczkowych, bądź w regionach zapalnych. Ponad połowa lotów kosmicznych (34 z 60), jakie przeprowadził SpaceX w ubiegłym roku wynosiła na orbitę właśnie satelity Starlink. Można więc powiedzieć, że SpaceX sam stworzył rynek na swoją usługę.
Po co SpaceX potrzebna jest nowa rakieta?
Skoro SpaceX nie ma i długo jeszcze nie będzie mieć konkurencji, to nasuwa się pytanie po co firma ta buduje nową rakietę – Starship. Jest wiele powodów. Oficjalną misją SpaceX jest umożliwienie kolonizacji Marsa a do tego Facon 9 ma zbyt mały udźwig. Firma ma też jednak powody biznesowe.
1. Falcon 9 jest tylko częściowo wielorazowego użytku, gdyż odzyskiwalny jest jedynie pierwszy stopień rakiety. Stopień drugi nie ma dość paliwa do lądowania. Aby odzyskiwać całą rakietę i jeszcze bardziej obniżyć jej koszty zmienne musiałaby ona być dużo większa niż Falcon 9. Stąd Starship.
2. Falcon 9 jest odzyskiwalny wyłącznie w przypadku lotów na niską orbitę okołoziemską lub tzw. orbitę GTO. W przypadku dalszych lotów, np. na Księżyc nie jest on w stanie pokonać niekorzystnego bilansu energetycznego. A ponieważ NASA ma plany powrotu ludzi na Księżyc, to SpaceX potrzebuje nowej rakiety, aby w tych planach wziąć udział.
3. Większa rakieta jest potrzebna do rozwoju internetu satelitarnego Starlink. By zwiększyć jego przepustowość i stabilność (a co za tym idzie obniżyć cenę) potrzebne są większe i cięższe satelity, których nie jest w stanie wynosić tanio Falcon 9.
4. Starship ma szansę obniżyć ceny lotów w kosmos do takiego poziomu, żeby na szerszą skalę zaistnieć mogła turystyka kosmiczna.
Lekcja ekonomii od SpaceX
Podsumowując, historia SpaceX uczy, że czasem lepsza technologia (rakieta wielorazowego użytku) nie jest opłacalna ekonomicznie, gdyż zwyczajnie brakuje na nią rynku. Czyli nieprawdą jest, że wystarczy coś zaoferować taniej, by sprzedać tego więcej. Popyt bywa czasem bardzo sztywny (jak na loty kosmiczne). Z drugiej strony, przykład SpaceX pokazuje, że czasem gdy popyt nie dopisuje można samemu go stworzyć. Wystarczy wymyślić nowy rentowny biznes, którego przewagą konkurencyjną będzie korzystanie z naszych własnych usług. Z tego punktu widzenia innowacje biznesowe są czasem ważniejsze niż innowacje techniczne.
Zespół Analiz i Prognoz Rynkowych Banku Pekao
