Bilješka urednika: Ovu poruku gosta napisali su Lukas Davia & Marijn Achternaam.
Upisivanjem raketa za višekratnu upotrebu u tražilicu ne možete si privući privlačnost veza s SpaceX-om koje ispunjavaju zaslon. Razlog za to je razumljiv: uz smrt svemirskog šatla i nedostatak jasnog planiranja budućnosti većine starih igrača u svemirskom polju, SpaceX-ov neposredan, planski plan i prethodni letni testovi čine svima svima najdraže da drastično smanje troškove u orbitu s raketama koje se vraćaju kući - spremne za ponovnu upotrebu.
S nadolazećim lansiranjem 14. rakete Falcon 9 SpaceX-a 6. siječnja koja nosi Dragon na ISS, potencijal za istinsku ponovnu upotrebu raketa sigurno je nadomak prvi put u gotovo 90 godina od kada je Goddard lansirao prvu svjetsku raketu na tekuće gorivo iz Massachusetts 1926. Ipak, sada je važnije vrijeme nego ikad prije da ublažimo naša divlja očekivanja o mogućnosti raketa koje se same vrate na paljbu. Iako je raketna revolucija možda među nama, to je iterativni, višesatni proces koji nadilazi svaku misiju - i ne bismo trebali očekivati da ćemo uskoro vidjeti redovnu ponovnu upotrebu poput zrakoplovnih usluga i velike troškove.
Treba napomenuti da Elon Musk, za sva svoja nevjerojatna dostignuća, nikada nije postavljao teške i brze vremenske rokove kada će biti na raspolaganju jeftina i pristupačna raketa, a kamoli solidna cijena. Zašto? Jednostavno zato što ulazimo u teritorij koji ostaje neobilježen.
Jedino lansirno vozilo u povijesti koje je ikada više puta letjelo nakon postizanja orbite bio je Space Shuttle. Unatoč ponovnoj upotrebi najskupljeg dijela bilo koje rakete - motora i pridruženih sustava - Shuttle je prema NASA-i koštao najmanje 450 milijuna dolara, s relativno malim korisnim opterećenjem od 24 metrička tona do Low Earth Orbita, ili gotovo 19.000 USD po kilogramu , Uključujući troškove razvoja, zbrajene i podijeljene po letu, cijena za lansiranje može prosječno iznositi 1,5 milijardi USD ili trostruki iznos od NASA-e. Ono što je trebalo drastično smanjiti cijenu kilograma podizanja tereta u orbitu, postalo je jedno od najskupljih lansirnih vozila u ljudskoj povijesti. Zašto je postalo toliko skupo?
Koncepcija svemirskog šatla bila je rezultat braka između NASA-e, zrakoplovnih snaga i drugih partnera. Svi su željeli vlastite dizajnerske specifikacije, pa je na kraju proizvedeno drhtavo vozilo bez točno definirane svrhe i postalo je „uhvatiti sve“ svemirske industrije. Glavno je to što je NASA znatno podcijenila količinu potrebnog održavanja nakon svake misije. Nakon svakog leta cijelo se vozilo moralo temeljito obnoviti: zamijenjene pločice, pregledani motori, obnovljeni potisnici. Konkretno, trio glavnih RS-25 motora mora se rastaviti i provjeriti na sve moguće nedostatke koji mogu prouzrokovati kvar, a kad se stvari pokvari, nije bilo zdrave opskrbne mreže koja bi ih lako zamijenila, uzrokujući troškovi rezervnih dijelova za uzlet, a održavanje radne snage spremne i sposobne za obnovu Shuttlea, brzo je postalo novac koji NASA nikada nije uspjela povratiti.
SpaceX ipak nije NASA. Uveli su brži i brži razvojni pristup svojim proizvodima koji je bio izuzetno uspješan. Oni također imaju nekoliko godina prijašnjih projekata (iz više izvora) od kojih NASA nije imala. Međutim, to nisu problemi koji se mogu jednostavno maknuti. Umjesto toga, to su temeljna pitanja koja treba riješiti: ne može se izbjeći granicama fizike.
Česta tema Muskovih izjava je hrabra težnja za revolucijom u modelu „jedna upotreba i bacanje“ koji je od početka dominirao u raketnoj industriji, pretvarajući ga u nešto usko povezano s uslužnim modelom zrakoplovnih kompanija. To je veliki zadatak, čak i prema Iron Man standardima.
Mnogi navijači pokazuju premalo prepreka ulasku na tržište. Zapravo, u nedavnom istraživanju provedenom na SpaceX navijačkoj zajednici na Reddit.com, kada su upitani da postave školovani pogodak o cijeni lansiranja rakete Falcon 9 u pet godina, značajan dio od gotovo 600 ispitanika odabrao je vrijednost ispod 20.000.000 dolara. Neki su čak odabrali cijene ispod 10 000 000 USD. Iako je COO SpaceX-a, Gwynne Shotwell spominjala je u prolazu da bi lansiranje Falcon 9 na višekratnu upotrebu mogle na kraju izdati cijenu od 5-7 milijuna dolara, ovo je vjerojatno u budućnosti, daleko od zore raketa za višekratnu upotrebu. Iz neke perspektive, prije pet godina, 2010., SpaceX je lansirao dvije rakete Falcon 9. Prošle su godine lansirali šest, a odjednom će do 2020. trošak standardnog lansiranja Falcon 9 biti tri puta jeftiniji? Odakle je došlo ovo dodatno ubrzanje u razvoju? Vjerojatno dolazi iz misli nekih pomalo previše optimističnih obožavatelja.
U stvari, nešto čak i toliko osnovno kao što je dugotrajno održavanje motora još uvijek je relativno nepoznato. Prije toga, SpaceX je pojasnio da svaki motor ima život od oko 40 pucanja, a povremeni promatrač pretpostavio bi da će to rezultirati motorom koji se može koristiti u 40 misija. Međutim, s tri ispitna požara motora prije svakog pokretanja, samo lansiranje i tri opekotina potrebna za dovršavanje procesa ponovnog polijetanja i ponovnog slijetanja, središnjem motoru je u stvari potrebno 7 puta da ispali kako bi dovršio misiju i sa devet motori na svim nižim stupnjevima - čak i kod većine samo nekoliko puta, to rezultira velikim brojem dijelova koji se mogu pokvariti nakon svakog leta. Provjera ovih kvarova i njihovo ispravljanje mogu postati puno skuplji i zahtjevniji nego što se može nadati.
Na primjer, s promjerom od 3,66m i visinom od oko 42 metra, nalazi se blizu 500 četvornih metara površine prvog stupnja koja je s jedne strane izložena hladnim temperaturama tekućeg kisika i ohlađenog kerozina, a s druge strane , razne temperature od ponovnog ulaska u južnu donju atmosferu. U stvari, čak i nagomilavanje leda na vanjskoj površini vozila dovoljno je značajno da značajno promijeni masu vozila! Unutar tog velikog područja može se akumulirati zatezanje, termodinamika i pritisak. Strijele bi mogle smanjiti pojavu pukotina. To je rizik koji bi mogao dovesti do kritičnog neuspjeha u operativnoj misiji, a takav bi događaj mogao trajno uspostaviti povezanost između rastuće rakete za višekratnu uporabu i nestabilnosti u glavama satelitskih operatera i osiguravajuće industrije. Iako bi se Falcon 9 mogao smatrati pretjeranom konstrukcijom, malo je vjerojatno da će SpaceX igrati raketnu ruletu.
Iako je glavni inženjer rakete procijenio vjerojatnost uspjeha bacanja novčića, po nadiranom propulzivnom slijetanju CRS-5 na nedavno kršteni „autonomni brod za slijetanje bespilotnih letelica“, prazna prva faza vjerojatno će biti vraćena u sjedište SpaceX-a Hawthorne, California, i izvršena inspekcija raznim metodama destruktivne i nerazorne analize za kvantificiranje kako se krutost ubrzavanja do brzine od gotovo 2 kilometra u sekundi za manje od tri minute, a zatim dovoljno usporava, ponovno ulazeći u atmosferu, da slijeću u neposrednu blizinu mora i soli , utjecati na vozilo.
Drugi primjer potencijalnih troškova preuređenja leži u SpaceX-ovom gorivu po izboru, kerozinu. Izgara relativno prljavo, o čemu svjedoči prozračni stup smeđe-crne čađe na koju se Falcon 9 penje, što je povratak u dane ranih letjelica. To dovodi do učinka koji je pretežno povezan s kerolox motorima poznatim kao "koksiranje" - gdje se nepotpuno sagorijevana čađa lijepi za gotovo rastopljeni motor i mlaznicu, smanjujući njegovu sposobnost zračenja topline. Kažem, očistite ga? Čestitamo, upravo ste uveli obnovu u jednadžbu, što SpaceX nastoji izbjeći.
Čak i ignoriranje samog vozila, lansiranja i potrebne kemikalije su skupe! Tu je helij koji ima veliku cijenu potreban za održavanje spremnika pod tlakom, te piroforna tekućina za paljenje TEA-TEB koja se koristi za započinjanje eksplozivnog spajanja između RP-1 i LOX. To nisu ni kemikalije. Postoje i troškovi pokretanja terena, u rasponu od plaće zaposlenika, do tupim postupcima zahtjeva za izdavanjem dozvola, do nešto zanimljivije aplativne boje koja premaže strukturu Transporter-Erector koja drži Falcon 9 okomitu, do troškova prijevoza i selidbe. Po svemu sudeći, trenutni kapitalni troškovi samoga lansiranja, zanemarujući očiglednu vrijednost same rakete, ukupno u regiji od 3 milijuna dolara plus.
U osnovi, moramo odustati od ponovnog slijetanja, obnove, ponovne upotrebe i financijske održivosti i brze ponovne upotrebe. Može biti teško shvatiti da su sva četiri različita, a uspjeh jednog ne znači da je sljedeći korak zagarantiran. Zbog toga upitnici i dalje ostaju iznad troškova, vremena i složenosti posljednjih koraka potrebnih SpaceX-u da ispuni svoj master plan raketa za višekratnu upotrebu. Na primjer: ponovno slijetanje rakete ne znači nužno da obnova nema. Ovo je kratka priča o svemirskom brodu.
Sama slijetanja ne revolucionišu raketu; prije, možemo samo shvatiti da se revolucija rafiniranja raketa u zrakoplovnom modelu dogodila dobro samo gledanjem u retrovizor.
Živimo u nadi da je SpaceX postigao ono što je prvotno zacrtao prije gotovo 13 godina. SpaceX je došao daleko, daleko bliže od bilo koga drugog ovom cilju, ali kako je sam Musk rekao, "Rakete su teške". Sretno timu SpaceX-a za njihov nadolazeći pokušaj pokretanja i slijetanja CRS-5, to je početak nečeg puno većeg.
Napisali Lukas Davia & Marijn Achternaam
Bios: Kad ne žonglirate jer je student softverskog inženjerstva i redovni web programer na Novom Zelandu, Lukas Davia je ovisnik o SpaceX-u koji se samostalno bavi, a može se naći i on koji doprinosi Reddit zajednici / r / SpaceX, dodajući svojoj web stranici SpaceXStats.com i stvarajući infografiku. Vjerovali ili ne, nalazi vremena i za slobodno planinarenje u slobodno vrijeme!
Marijn Achternaam je nizozemski student, samoproglašeni inženjer u fotelji i fanatik svemirskog leta koji se često može naći u zajednici / r / space i / r / SpaceX Reddit.
