Toimittajan huomautus: Tämän vierasviestin ovat kirjoittaneet Lukas Davia & Marijn Achternaam.
Kun kirjoitat ”uudelleenkäytettäviä raketteja” hakukoneelle, et voi auttaa, mutta voit vetää vetämään SpaceX-liittyviä linkkejä, jotka täyttävät näytön. Syy tähän on ymmärrettävää: Kun Space Shuttle kuoli ja useimmat vanhat avaruuslentokentän pelaajat eivät selkeästi suunnittele tulevaisuutta, SpaceX: n suoraviivainen, lähiajan suunnitelma ja aiemmat lentotestit tekevät heistä kaikkien suosikki vähentää huomattavasti kustannuksia kiertoradalla rakeilla, jotka palaavat kotiin - valmiina käytettäväksi uudelleen.
Ja kun SpaceX: n 14. Falcon 9 -rakettia odotetaan tulevan markkinoille 6. tammikuuta, kun se kuljettaa Dragonia ISS: ään, todellisen raketin uudelleenkäytettävyyspotentiaali on varmasti saavutettavissa ensimmäistä kertaa lähivuosien 90 vuoden aikana, kun Goddard käynnisti maailman ensimmäisen nestemäisen raketin Massachusetts vuonna 1926. Nyt on kuitenkin tärkeämpi aika kuin koskaan lieventää villejä odotuksiamme mahdollisesta rakettista, jotka lentävät takaisin laukaisupisteelle. Vaikka rocketry-vallankumous voi olla joukossa, se on toistuva, monivaiheinen prosessi, joka ylittää minkä tahansa yksittäisen tehtävän - eikä meidän pitäisi odottaa näkevän säännöllistä lentoyhtiön kaltaista uudelleenkäyttöä ja suuria kustannuslaskuja milloin tahansa pian.
On huomattava, että Elon Musk ei ole koskaan sijoittanut kovaa ja nopeaa aikataulua kaikille uskomattomille saavutuksilleen, milloin halpa ja helposti saavutettavissa oleva rocketry olisi saatavana, puhumattakaan kiinteästä hinnasta. Miksi? Yksinkertaisesti siksi, että olemme tulossa alueelle, jota ei ole kartoitettu.
Ainoa laukaisuauto historiassa, jota on koskaan lennetty useita kertoja kiertoradan saavuttamisen jälkeen, oli Space Shuttle. Huolimatta siitä, että kaikkien rakettien - moottoreiden ja niihin liittyvien järjestelmien - ylivoimaisesti kallein osa on käytetty uudelleen, sukkula maksaa NASA: n mukaan vähintään 450 miljoonaa dollaria. Suhteellisen pieni 24 tonnin hyötykuorma maapallon kiertoradalle eli melkein 19 000 dollaria kilolta. . Lukuun ottaen kehityskustannukset, jotka on summattu ja jaettu lentoa kohti, aloitushinta voi olla keskimäärin jopa 1,5 miljardia dollaria tai kolminkertainen NASA: n ilmoittamaan määrään. Se, jonka piti vähentää rajusti rahtikiloa kohti kiertoradalle nostamisen kustannuksia, päätyi yhdeksi ihmiskunnan historian kalleimmista kantoraketteista. Miksi siitä tuli niin kallista?
Avaruussukkulan käsitys oli seurausta NASA: n, ilmavoimien ja muiden kumppanien välisestä avioliitosta. Jokainen halusi omat suunnittelumääritelmänsä, jotka lopulta tuottivat haastavan ajoneuvon, jolla ei ollut määriteltyä tarkoitusta, ja siitä tuli avaruusteollisuuden "kaikki". Pääasiassa oli, että NASA aliarvioi suuresti jokaisen operaation jälkeen tarvittavan ylläpidon määrän. Jokaisen lennon jälkeen koko ajoneuvo oli rakennettava olennaisesti uudelleen: laatat vaihdettava, moottorit tarkastettu, boosterit kunnostettu. Erityisesti RS-25-päämoottorien kolmikko oli purettava ja tarkistettava mahdollisten vikojen varalta, jotka voivat aiheuttaa vian. Asioiden rikkoutuessa ei ollut tervettä syöttöjohtoa, joka voisi korvata ne helposti, aiheuttaen varaosien kustannukset nousevat nopeasti, ja työvoiman ylläpitämisestä valmiina ja kykeneviksi kunnostamaan sukkulaa tuli nopeasti rahatallas, jota NASA ei koskaan pystynyt palauttamaan.
SpaceX ei kuitenkaan ole NASA. He ovat ottaneet käyttöön ketterämmän, reagoivamman kehitystyön tuotteisiinsa, joka on ollut ylivoimaisesti onnistunut. Heillä on myös vuosia aikaisempia projekteja (useista lähteistä) oppia siitä, mitä NASA ei saanut. Nämä eivät kuitenkaan ole ongelmia, jotka voidaan yksinkertaisesti heiluttaa. Pikemminkin ne ovat perustavanlaatuisia kysymyksiä, joihin on puututtava: fysiikan rajoituksista ei päästä eroon.
Muskin lausuntojen yleinen teema on vilpittömästi pyrkimys vallankumoukselle ”yksi käyttö ja heitä se pois” -malli, joka on hallinut rakettiteollisuutta alusta alkaen, muuttamalla se jostakin, joka liittyy läheisemmin palvelupohjaiseen lentokonemalliin. Tämä on iso tehtävä, jopa Iron Manin standardien mukaan.
Monet fanit osoittavat aliarvioinnin markkinoille pääsyn esteistä. Itse asiassa äskettäisessä Reddit.com-sivustossa SpaceX-faniyhteisössä tehdyssä tutkimuksessa, jossa pyydettiin esittämään perusteellinen arvaus Falcon 9 -rakettien laukaisun hinnasta viiden vuoden kuluttua, merkittävä osa lähes 600 vastaajasta valitsi arvon. alle 20 000 000 dollaria. Jotkut jopa valitsivat hinnat alle 10 000 000 dollaria. Vaikka SpaceX: n COO, Gwynne Shotwell on maininnut ohitettuaan, että uudelleenkäytettävät Falcon 9 -laatikot voisivat lopulta antaa 5–7 miljoonan dollarin hintalaatun, tämä on todennäköisesti kaukana tulevaisuudessa, kaukana pelkästään uudelleenkäytettävien rakettien kynnyksestä. Jostain näkökulmasta, viisi vuotta sitten vuonna 2010, SpaceX käynnisti kaksi Falcon 9 -rakettia. Viime vuonna he käynnistivät kuusi, ja yhtäkkiä vuoteen 2020 mennessä tavanomaisen Falcon 9-lanseerauksen kustannukset ovat kolme kertaa halvemmat? Mistä tämä ylimääräinen kehityksen kiihtyminen on tullut? Mahdollisesti se tulee joidenkin hieman liian optimististen faneiden mielestä.
Itse asiassa jotain jopa niin perusteltua kuin moottorin pitkäaikainen huolto on vielä melko tuntematonta. Aikaisemmin SpaceX on selventänyt, että jokaisella moottorilla on noin 40 laukaisuaikaa, ja satunnainen tarkkailija olettaa tämän johtavan moottoriin, jota voidaan käyttää 40 operaatiossa. Kuitenkin, kun kolmella moottorin koekäynnillä ennen kutakin laukaisua, itse laukaisulla ja kolmella palamisella, jotka vaaditaan paluun ja laskeutumisen suorittamiseksi loppuun, keskimoottorin on itse asiassa pakko ampua 7 kertaa tehtävän suorittamiseksi ja yhdeksän kanssa moottoreita jokaisessa alaasteessa - jopa useimmissa vain muutaman kerran ampumalla, mikä johtaa melko moniin osiin, jotka voivat rikkoutua jokaisen lennon jälkeen. Näiden vikojen tarkistaminen ja korjaaminen voi tulla paljon kalliimmaksi ja aikaa vievämmäksi kuin voisi toivoa.
Esimerkiksi halkaisijaltaan 3,66 m ja korkeudella noin 42 metriä on ensimmäisen vaiheen pinta-ala lähes 500 neliömetriä, joka on toiselle puolelle altistettu nestemäisen hapen ja jäähdytetyn petrolin jäykille lämpötiloille ja toiselta puolelta , eri lämpötilat paluusta takaisin keittoiseen matalaan ilmakehään. Itse asiassa jopa jään muodostuminen pelkästään ajoneuvon ulkopintaan on riittävän merkittävä muuttamaan ajoneuvon massaa merkittävästi! Tällä suurella alueella vetolujuudella, termodynaamisella ja paineeseen liittyvällä väsymyksellä on mahdollisuus kertyä. Striaatiot voisivat muodostaa ytimen ja muodostaa hiusrakoja. Tämä on vaara, joka voi johtaa kriittiseen epäonnistumiseen operatiivisessa operaatiossa, ja tällainen tapahtuma voisi pysyvästi juurtua yhteyteen syntyvän uudelleenkäytettävän raketin ja satelliittioperaattorien ja vakuutusalan mielen epävakauden välillä. Ja vaikka Falcon 9: tä voitaisiin pitää liian suunnitelluna, SpaceX ei todennäköisesti pelaa rakettien rulettia.
Vaikka raketin pääinsinööri arvioi kolikonheiton onnistumisen todennäköisyyden, CRS-5: n toivottavasti purkautuessaan äskettäin kastetulle “autonomiselle drone-purkausalukselle”, tyhjä ensimmäinen vaihe lähetetään todennäköisesti takaisin SpaceX: n Hawthorne, Kalifornia, pääkonttoriin ja tarkastetaan. erilaisilla tuhoisilla ja tuhoamattomilla analyysimenetelmillä kvantitatiivisesti, kuinka vaikeudet kiihtyvät melkein kahden kilometrin sekunnin nopeuteen alle kolmessa minuutissa ja hidastuvat sitten riittävän nopeasti, palautuen ilmakehän läpi, laskeutuakseen meren ja suolan välittömään läheisyyteen , vaikuttaa ajoneuvoon.
Toinen esimerkki mahdollisista korjauskustannuksista on SpaceX: n valitsemassa polttoaineessa, petrolissa. Se palaa suhteellisen likaisena, mistä osoittaa Falcon 9: n nouseva ruskea-mustan noen läpikuultava pylväs, takaisku aikaisten lentokoneiden päiviin. Tämä johtaa pääosin kercox-moottoreihin, jotka tunnetaan nimellä “koksaaminen” - joissa epätäydellisesti palava noki tarttuu melkein sulaan moottoriin ja suuttimeen, vähentäen sen kykyä säteillä lämpöä. Puhdista se pois, sanot? Onnittelut, olet juuri lisännyt kunnostamiseen yhtälöön, jota SpaceX pyrkii välttämään.
Jopa huomiotta jättämättä itse ajoneuvoa, kaatopaikat ja tarvittavat kemikaalit ovat kalliita! Siellä on kohtuuttoman hinnoiteltu helium, jota vaaditaan säiliöiden paineen pitämiseksi, ja pyroforinen TEA-TEB-sytytysneste, jota käytettiin räjähtävän avioliiton aloittamiseen RP-1: n ja LOX: n välillä. Se ei ole vain kemikaaleja. Käynnistyskustannukset vaihtelevat myös työntekijöiden palkoista tylsään lupahakemusten prosessiin, hiukan mielenkiintoisempaan ablatiiviseen maaliin, joka kattaa Falcon 9: n pystysuoraan pitävän Transporter-Erector-rakenteen, kuljetus- ja muuttokustannuksiin. Todennäköisesti pelkästään yhden laukaisun nykyiset investointikustannukset, huomioimatta itse raketin ilmeinen arvo, ovat yhteensä noin 3 miljoonaa dollaria plus.
Periaatteessa meidän on irrotettava toisistaan purkaminen, kunnostaminen, uudelleenkäytettävyys sekä taloudellisesti kannattava ja nopea uudelleenkäyttö. Voi olla vaikea käsitys ymmärtää, että kaikki neljä ovat erillisiä, ja yhden onnistuminen ei tarkoita seuraavan askeleen takaamista. Tästä syystä kysymysmerkit ovat edelleen kustannuksissa, ajassa ja monimutkaisissa vaiheissa, jotka tarvitaan SpaceX: lle uudelleenkäytettävän raketin yleissuunnitelman toteuttamiseksi. Esimerkiksi: raketin uudelleenlaskeminen ei välttämättä tee kunnostamista olemattomaksi. Tämä on Space Shuttle -koti-tarina.
Pelkästään purkaminen ei aiheuta mullistuksia rakeisuus; Pikemminkin voimme vain ymmärtää, että rokoteollisuuden jalostaminen lentoyhtiön kaltaiseksi malliksi on tapahtunut hyvin vain katsomalla taaksepäin taustapeilistä.
Elämme toivossa, että SpaceX saavuttaa sen, minkä se alun perin oli tarkoitus tehdä melkein 13 vuotta sitten. SpaceX on tullut kaukana, paljon lähempänä kukaan muu tähän tavoitteeseen, mutta kuten Musk itse on sanonut: ”Raketit ovat kovia”. Onnea SpaceX-joukkueelle tulevasta CRS-5-käynnistys- ja laskeutumisyrityksestään, se on alku jotain paljon suurempaa.
Kirjoittanut Lukas Davia ja Marijn Achternaam
Bios: Kun et halua ohjelmistoalan opiskelijaksi ja kokopäiväiseksi web-kehittäjäksi Uudessa-Seelannissa, Lukas Davia on itsensä tunnustava SpaceX-addikti, ja voidaan löytää osallistuvan Reddit-yhteisöön / r / SpaceX, lisäämällä hänen verkkosivustolleen SpaceXStats.com ja luomalla infografioita. Usko tai älä, hän löytää myös aikaa mennä ulos ja vaeltaa myös vapaa-ajallaan!
Marijn Achternaam on hollantilainen opiskelija, itse julistettu nojatuoliinsinööri ja avaruuslentofanaatikko, jota voidaan usein löytää osallistuneeksi / r / space- ja / r / SpaceX Reddit -yhteisöihin.
