Производство лекарств в космосе: будущее уже близко

Будущее, о котором говорит генеральный директор Varda Space Industries Уэн Брюи, наступает быстрее, чем многие предполагают. Он предсказывает, что в течение десяти лет мы сможем наблюдать, как ночью в небе над Землей проносятся специализированные космические аппараты, возвращающиеся с фармацевтической продукцией, произведенной в космосе. А через 15-20 лет отправка человека на орбиту на месяц станет дешевле, чем его содержание на Земле.

Эти прогнозы основаны на опыте Брюи, полученном во время работы инженером в SpaceX, где он видел, как амбициозные бизнес-идеи воплощаются в реальность.

«Я помню первую ракету, над которой работал в SpaceX, — это был третий полет Falcon 9», — поделился он на недавнем мероприятии TechCrunch Disrupt. С тех пор эта частично многоразовая двухступенчатая ракета среднего класса совершила около 600 успешных миссий. «Если бы мне тогда сказали о многоразовых ракетах и о том, что мы увидим столько же полетов, сколько ежедневно отправляется из аэропорта Лос-Анджелеса, я бы ответил: «Хорошо, может быть, через 15-20 лет». И сейчас ощущение такое же футуристическое», — добавил он.

Varda уже доказала свою основную концепцию. В феврале 2024 года, после многомесячной регуляторной кампании, компания стала третьей в истории коммерческой организацией, успешно вернувшей на Землю продукцию из космоса — кристаллы ритонавира, препарата от ВИЧ. До этого такого добивались только SpaceX и Boeing. С тех пор Varda провела еще несколько миссий.

Компания доставляет свои фармацевтические препараты на Землю в капсуле W-1 — компактном аппарате конической формы, диаметром около 90 см, высотой 74 см и весом менее 90 кг. Эти капсулы запускаются по мере необходимости в составе попутных миссий SpaceX, где их обслуживает космический аппарат Rocket Lab, обеспечивающий питание, связь, двигательные установки и управление на орбите.

Но зачем производить кристаллы в космосе? В условиях микрогравитации исчезают силы, которые на Земле мешают формированию кристаллов, такие как седиментация и гравитационное воздействие на растущие кристаллы. Varda утверждает, что это позволяет добиться значительно более точного контроля над кристаллизацией, создавая кристаллы с одинаковым размером или даже с новыми полиморфными формами (различными структурными конфигурациями одной и той же молекулы). Эти улучшения могут привести к реальным преимуществам: повышенной стабильности, большей чистоте и увеличенному сроку годности лекарств.

Процесс небыстрый. Производство фармацевтических препаратов в космосе может занимать от нескольких недель до нескольких месяцев. По завершении миссии капсула отделяется от обслуживающего аппарата и входит в атмосферу Земли на скорости свыше 30 000 км/ч, превышая число Маха 25. Теплозащитный экран, изготовленный из углеродного абляционного материала, разработанного NASA, защищает груз, а парашют обеспечивает мягкую посадку.

Брюи отмечает, что Varda часто воспринимают неправильно. Компания, по его словам, занимается не «космической отраслью», а «отраслью в космосе». Космос — это «просто еще одно место для доставки». По сути, бизнес достаточно прозаичен. Он предлагает представить себе биореактор или печь с обычными регуляторами температуры, скорости перемешивания и давления, к которым Varda добавляет «регулятор гравитации». «Забудьте о космосе на секунду», — говорит Брюи. — «У нас есть такая волшебная печь на складе, где можно создавать составы, недоступные другим способом».

Стоит отметить, что Varda не открывает новые лекарства и не создает новые молекулы. Компания стремится расширить возможности работы с существующими, одобренными препаратами. Это не спекулятивная наука. Компании, такие как Bristol Myers Squibb и Merck, годами проводили эксперименты по кристаллизации фармацевтических препаратов на Международной космической станции, подтверждая работоспособность концепции. Varda же создает инфраструктуру для повторения этого процесса надежно и в масштабе, который может быть значим для фармацевтической отрасли.

Почему именно сейчас? Изменились две вещи. Во-первых, космические запуски стали доступнее и предсказуемее. «Десять лет назад приходилось заказывать чартерный рейс. Это было похоже на автостоп до орбиты, если вы не были основным полезным грузом», — объясняет Брюи. — «Сегодня это все еще дорого, но [запуск] надежен, можно забронировать место, и мы [бронировали] запуски за годы вперед». Во-вторых, такие компании, как Rocket Lab, начали производить готовые спутниковые платформы. Покупка платформ Photon у Rocket Lab и интеграция с ними капсул для производства фармацевтической продукции стала значительным прорывом.

Тем не менее, экономически целесообразны только продукты с очень высокой стоимостью. Именно поэтому Varda начала с фармацевтики: препарат, стоимость дозы которого может достигать тысяч долларов, способен окупить транспортные расходы.

Теория «семи домино»

Когда Брюи общается с членами Конгресса, что он делает часто, он излагает так называемую «теорию семи домино». Первое домино: многоразовые ракеты. Сделано. Второе домино: производство лекарств на орбите и их возврат. Третье домино — самое главное: вывод лекарства на стадию клинических испытаний. «Это огромное событие, потому что оно означает постоянные запуски».

Здесь бизнес-модель Varda принципиально отличается от всех других космических компаний. Возьмем, к примеру, спутниковые компании. SiriusXM запускает спутники для трансляции радио. DirecTV запускает спутники для передачи телевидения. Даже Starlink, с его тысячами спутников, по сути, создает созвездие — сеть, которая после завершения не требует постоянных запусков для функционирования. Эти компании рассматривают запуск как капитальные вложения. Они тратят деньги на размещение оборудования на орбите, и на этом все. Varda работает иначе. Каждая разработка лекарств требует производственных циклов. Производственные циклы требуют запусков. Больший спрос на лекарства означает больше запусков.

Это важно, поскольку меняет экономику для операторов запуска. Вместо продажи фиксированного количества запусков для создания созвездия, у них появляется клиент с (теоретически) неограниченным спросом, который растет вместе с успехом. Такой предсказуемый, масштабируемый спрос помогает оправдать постоянные затраты на инфраструктуру запуска и снижает цены за один запуск.

Четвертое домино запускает обратную связь: по мере масштабирования Varda затраты снижаются, делая экономически выгодным следующий уровень лекарств. Больше лекарств — больше масштаба, еще большее снижение затрат — цикл, который, по словам Брюи, «загонит стоимость запусков под землю». Коммерческая жизнеспособность Varda пока не доказана, и ни одно лекарство, произведенное в космосе, еще не появилось в аптеках. Но благоприятный цикл, который воображает Брюи, принесет пользу не только Varda. Снижение стоимости запусков сделает космос доступным для других отраслей, включая производство полупроводников, оптоволокна и экзотических материалов — всего, что выигрывает от микрогравитации, но пока не может оправдать расходы.

В конечном итоге, говорит Брюи своей команде, стоимость запусков станет настолько низкой, что отправка сотрудника на орбиту на месяц будет дешевле, чем создание дополнительной автоматизации. «Я представляю, как «Джейн» отправляется в космос на месяц. Это будет похоже на поездку на нефтяную вышку. Она месяц работает на фармацевтической фабрике, возвращается, и становится первым человеком, побывавшим в космосе и обратно, кто принесет больше пользы, чем затраты на ее отправку туда». Именно в этот момент, по словам Брюи, «невидимая рука свободного рыночного механизма поднимет нас с родной планеты».

Почти смертельный опыт

Путь к этим «звездным» поставкам лекарств чуть не закончился, не успев начаться, рассказал Брюи TechCrunch. Varda запустила W-1 в июне 2023 года в рамках миссии SpaceX Falcon 9 rideshare. Процесс производства фармацевтической продукции в капсуле прошел успешно, были получены кристаллы ритонавира Формы III — особой кристаллической структуры препарата от ВИЧ, которую сложно получить на Земле. Эксперименты были завершены в течение нескольких недель.

Но затем капсула просто... осталась на орбите. На шесть месяцев. Проблема была не технической, как утверждает Брюи; Varda не могла получить разрешение на возвращение капсулы W-1. Полигон Юта (Utah Test and Training Range), где Varda планировала приземлиться, предназначен для «испытаний оружия и подготовки воинов», как выразился Брюи. Космические лекарства не входили в эту категорию, поэтому Varda не была приоритетным клиентом. Когда на полигон требовались миссии с более высоким приоритетом, запланированные окна для посадки Varda переносились. Каждое такое перенесение аннулировало лицензию на вход в атмосферу от FAA, требуя повторного начала процесса утверждения.

«В офисе было 80 человек, которые потратили два с половиной года своей жизни на это, а оно на орбите, но мы не уверены, сможет ли оно вернуться», — вспоминает Брюи. Со стороны ситуация выглядела плохо. Наблюдатели считали, что Varda действовала неосторожно и запустилась без надлежащих разрешений. Но, по словам Брюи, на самом деле FAA разрешило Varda запуск без окончательной лицензии на вход в атмосферу, поскольку агентство хотело стимулировать зарождающуюся индустрию коммерческого возвращения на Землю.

«Они побудили нас продолжить запуск с целью дальнейшей координации лицензии, а также использования времени входа в атмосферу с полигоном, пока мы находились на орбите», — объяснил Брюи. Реальная проблема заключалась в том, что это был первый коммерческий вход в атмосферу с приземлением на сушу. Не существовало установленного процесса для координации полигона Юта с FAA. Обе стороны чувствовали, что несут всю ответственность.

Varda рассмотрела все возможные альтернативы. Посадка на воду? Капсула не плавает; они бы ее потеряли. Австралия? Возможно, и они начали переговоры. Но Брюи сказал, что принял решение: никаких полумер. «Либо вы раздвигаете границы регулирования, чтобы создать это будущее, либо нет», — сказал он. — «Чтобы Varda добилась успеха, нам нужно регулярно садиться на сушу. Поэтому мы просто взяли себя в руки и сказали: «Давайте разберемся с этим».

Пока их первая миссия оставалась на орбите, компания продолжала производство следующей капсулы. Они продолжали нанимать сотрудников. В феврале 2024 года, через восемь месяцев после запуска, W-1 наконец вернулась домой. Она приземлилась, как и планировалось, на полигоне Юта — первый коммерческий космический аппарат, приземлившийся на военном испытательном полигоне, и первый, приземлившийся на территории США в рамках лицензионной структуры FAA Part 450, введенной агентством в 2021 году для повышения гибкости коммерческих космических операций.

Теперь у Varda есть места посадки как в США, так и в Австралии, и это первая компания, получившая лицензию оператора FAA Part 450, которая позволяет ей входить в атмосферу США без повторного предоставления полной документации по безопасности для каждого полета.

Тем временем у Varda появился вторичный бизнес, возникший из необходимости: гиперзвуковые испытания. Очень немногие объекты перемещаются в атмосфере со скоростью, превышающей число Маха 25. Условия при таких скоростях экстремальны и уникальны: температура достигает тысяч градусов, создавая плазменную оболочку вокруг аппарата. Сам воздух подвергается химическим реакциям, молекулы расщепляются и рекомбинируются. Эта среда невоспроизводима на Земле даже в самых передовых аэродинамических трубах.

ВВС и другие оборонные ведомства нуждаются в испытаниях материалов, датчиков, навигационных систем и коммуникационного оборудования в реальных гиперзвуковых условиях. Традиционно для этого требовались бы специальные испытательные полеты стоимостью более 100 миллионов долларов каждый и сопряженные со значительным риском. Varda предлагает альтернативу. Их капсулы W-1 уже входят в атмосферу со скоростью, превышающей число Маха 25. Компания может устанавливать датчики, испытывать новые материалы теплозащиты или проверять оборудование в реальных условиях полета, а не в приближенных. Капсула действует как аэродинамическая труба, а вход в атмосферу — это испытание.

Varda уже проводила эксперименты для Исследовательской лаборатории ВВС США, включая установку для спектроскопии оптических излучений, которая проводила измерения в реальном времени в ударном слое во время входа в атмосферу. Инвесторы, что неудивительно, в восторге от истории Varda. По состоянию на июльский раунд серии C компания привлекла 329 миллионов долларов, большая часть которых предназначена для строительства фармацевтической лаборатории в Эль-Сегундо. Также Varda нанимает структурных биологов и ученых-кристаллографов для работы с более сложными молекулами, в конечном итоге включая биологические препараты, такие как моноклональные антитела, рынок которых, по словам Брюи, оценивается в 210 миллиардов долларов.

Многое должно пойти правильно, чтобы Varda смогла занять свое место в этом бизнесе, а также добиться успеха в той области, на которую она ориентируется сейчас. Но если Брюи прав, то «тогда» наступит гораздо раньше, чем многие предполагают.