Opomba urednika: To objavo gostov sta napisala Lukas Davia in Marijn Achternaam.
Če vtipkate »rakete za večkratno uporabo« v iskalnik, ne morete biti pozorni na privlačnost povezav, povezanih z SpaceX, ki zapolnjujejo zaslon. Razlog za to je razumljiv: s smrtjo vesoljskega letala in pomanjkanjem jasnega načrtovanja prihodnosti večine starih igralcev na področju vesoljskih poletov, neposrednega, kratkoročnega načrta SpaceX-a in predhodnih letalskih testov so vsi postali najljubši, da drastično zmanjšajo stroške orbita z raketami, ki se vračajo domov - pripravljene za ponovno uporabo.
In s prihajajočo izstrelitvijo 14. rakete Falcon 9 SpaceX 6. januarja, ki nosi Dragon na ISS, je potencial resnične uporabe raket zagotovo prvič dosegljiv v bližnjih 90 letih, odkar je Goddard lansiral prvo raketo na tekoči gorivi na svetu Massachusetts leta 1926. Vendar je zdaj pomembnejši čas kot kdajkoli prej, da ublažimo svoja divja pričakovanja glede možnosti raket, ki se same odletijo nazaj na izstopno ploščad. Čeprav je raketna revolucija med nami, je iterativni večstopenjski postopek, ki presega katero koli posamezno misijo - in ne bi smeli pričakovati, da bomo kmalu kmalu videli redno uporabo, podobno letalskim prevoznikom, in velike stroške.
Treba je opozoriti, da Elon Musk za vse svoje neverjetne dosežke ni nikoli postavil trde in hitre časovnice, kdaj bo na voljo poceni in dostopna raketa, kaj šele solidna cena. Zakaj? Preprosto zato, ker vstopamo na ozemlje, ki ostaja neoznačeno.
Edino lansirno vozilo v zgodovini, ki je bilo kdaj večkrat znova letelo po doseganju orbite, je bil Space Shuttle. Kljub ponovni uporabi najdražjega dela katere koli rakete - motorjev in pripadajočih sistemov - je Shuttle po podatkih Nase stala najmanj 450 milijonov dolarjev, s relativno majhno uporabno obremenitvijo 24 metrskih ton v Low Earth Orbit, ali skoraj 19.000 dolarjev na kilogram . Vključno s stroški razvoja, zbranimi in razdeljenimi na let, lahko cena, ki jo začnete, znaša 1,5 milijarde dolarjev ali kar je trije NASA-in navedeni znesek. To, kar naj bi drastično zmanjšalo stroške za kilogram dvigovanja tovora na orbito, je postalo eno najdražjih izstrelitev v človeški zgodovini. Zakaj je postalo tako drago?
Zasnova vesoljskega prevoza je bila posledica poroke med NASA, letalskimi silami in drugimi partnerji. Vsak si je želel svoje lastne oblikovne specifikacije, ki so na koncu izdelovale divjo vozilo brez natančno določenega namena in postalo je "ujeti vse" vesoljske industrije. V glavnem je šlo za to, da je NASA močno podcenila količino vzdrževanja po vsaki misiji. Po vsakem letu je bilo treba v celoti prenoviti celotno vozilo: zamenjati ploščice, pregledati motorje, obnoviti ojačevalnike. Zlasti je bilo treba trio glavnih motorjev RS-25 ločiti in preveriti, ali obstaja vsaka napaka, ki bi lahko povzročila okvaro, in ko so se stvari zlomile, ni bilo zdravega napajalnega voda, ki bi jih lahko enostavno nadomestil, kar bi povzročilo stroški nadomestnih delov do poleta in vzdrževanje delovne sile, pripravljene in sposobne obnoviti Shuttle, so hitro postali denar, ki ga NASA ni mogla povrniti.
SpaceX sicer ni NASA. Uvedli so bolj okreten in odziven razvojni pristop k njihovim izdelkom, ki je bil izjemno uspešen. Imajo tudi leta predhodnih projektov (iz več virov), ki so se jih naučili, da jih NASA ni imela. Vendar to niso problemi, ki jih je mogoče preprosto odpraviti. Gre za temeljna vprašanja, ki jih je treba reševati: fizike ne morejo uiti.
Pogosta tema Muskovih izjav je drzna težnja po revoluciji modela "ena uporaba in ga vrže", ki je že od začetka prevladoval v raketni industriji in jo preoblikoval v nekaj bolj povezano s servisnim modelom letalskih prevoznikov. To je velika naloga, tudi po standardih Iron Man
Številni navijači kažejo premajhne ovire za vstop. Pravzaprav je v nedavni raziskavi, ki je bila opravljena na območju skupnosti navijačev SpaceX na Reddit.com, ko so naprosili, da v petih letih poučijo o ceni izstrelka rakete Falcon 9, velik del skoraj 600 anketirancev izbral vrednost pod 20.000.000 dolarjev. Nekateri so celo izbrali cene pod 10.000.000 USD. Čeprav je COO SpaceX-a Gwynne Shotwell mimogrede omenila, da bi lahko lansiranje Falcon 9 na večkratno uporabo na koncu pomenilo ceno v vrednosti 5-7 milijonov dolarjev, je to verjetno v prihodnosti, daleč mimo zgolj zore raket za večkratno uporabo. Z vidika perspektive je pred petimi leti leta 2010 SpaceX izstrelil dve raketi Falcon 9. Lani so jih lansirali šest, in nenadoma bodo do leta 2020 stroški običajne predstavitve Falcon 9 trikrat cenejši? Od kod prihaja ta dodatni pospešek v razvoju? Morebiti izvira iz nekaterih nekoliko preveč optimističnih oboževalcev.
Pravzaprav je nekaj tako osnovnega, kot je dolgotrajno vzdrževanje motorja, še vedno relativno neznano. Pred tem je SpaceX razjasnil, da ima vsak motor približno 40 strelov, naključni opazovalec pa bi domneval, da bo to rezultat motorja, ki ga je mogoče uporabiti v 40 misijah. Toda s tremi preizkusnimi požari motorja pred vsakim lansiranjem, samim izstrelitvijo in tremi opeklinami, potrebnimi za dokončanje procesa ponovnega vstopa in ponovnega pristanka, mora centralni motor dejansko izstreliti 7-krat, da opravi misijo in z devetimi motorji na vseh spodnjih stopnjah - tudi pri večini le nekajkrat streljajo, kar ima za posledico kar nekaj delov, ki se lahko pokvarijo po vsakem letu. Preverjanje teh napak in njihovo odpravljanje lahko postaneta veliko dražje in zamudno, kot bi si lahko kdo upal.
Na primer s premerom 3,66m in višino približno 42 metrov je skoraj 500 kvadratnih metrov površine prve stopnje, ki je bila na eni strani izpostavljena hladnim temperaturam tekočega kisika in ohlajenega kerozina, na drugi strani , različne temperature od vstopa v južno spodnjo atmosfero. Pravzaprav je celo ledena koža na zunanji površini vozila dovolj pomembna, da bistveno spremeni maso vozila! Znotraj tega velikega območja se lahko kopiči natezna, termodinamična in tlačna utrujenost. Striki se lahko pojavijo in tvorijo razpoke na las. To je nevarnost, ki bi lahko privedla do kritičnega neuspeha pri operativni misiji in takšen dogodek bi lahko trajno vključil povezavo med novonastalo raketo za večkratno uporabo in nestabilnostjo v glavah satelitskih operaterjev in zavarovalništva. In čeprav bi Falcon 9 lahko šteli za preoblikovan, je malo verjetno, da bi SpaceX igral raketno ruleto.
Čeprav je glavni inženir rakete ocenil verjetnost metanja kovancev po uspešnem pristajanju CRS-5 na nedavno krščeni "avtonomni pristajalni ladji brezpilotnih plovil", bo prazna prva stopnja verjetno odposlana nazaj v sedež podjetja SpaceX v Hawthorneu v Kaliforniji in inšpecirana. z različnimi metodami destruktivne in nedestruktivne analize za količinsko določitev, kako togosti pospešijo do hitrosti skoraj 2 kilometra na sekundo v manj kot treh minutah, nato pa dovolj upočasnijo, se ponovno podajo skozi ozračje, da pristanejo v neposredni bližini morja in soli , vplivajo na vozilo.
Drug primer potencialnih stroškov obnove leži v izbiri goriva SpaceX, kerozinu. Izgoreva razmeroma umazano, kar dokazuje prosojni steber rjavo-črne saje, na katerega se vzpenja Falcon 9, vrnitev v dneve zgodnjih letal. To vodi do učinka, ki je večinoma povezan z motorji kerolox, znan kot "koksanje" - kjer se nepopolno zgorela saja lepi na skoraj staljeni motor in šobo, kar zmanjšuje njegovo sposobnost sevanja toplote. Počisti, praviš? Čestitamo, pravkar ste uvedli prenovo v enačbo, čemur se SpaceX prizadeva izogniti.
Tudi ignoriranje samega vozila so lansiranja in potrebne kemikalije drage! Obstaja izjemno visok cenovni helij, ki je potreben za vzdrževanje tlaka rezervoarjev, in piroforna vžigalna tekočina TEA-TEB, ki se uporablja za začetek eksplozivne poroke med RP-1 & LOX. To niso samo kemikalije. Tudi stroški izstrelitve na tleh segajo od plač zaposlenih, do dolgočasnega postopka vlog za dovoljenja, do nekoliko bolj zanimive ablativne barve, ki prevleče strukturo Transporter-Erector, ki drži Falcon 9 navpično, do stroškov prevoza in selitve. Po vsej verjetnosti so trenutni kapitalski stroški samega izstrelitve, ne upoštevajoč očitne vrednosti same rakete, skupaj v regiji 3 milijone dolarjev.
V osnovi moramo ločiti ponovno pristanek, obnovo, ponovno uporabo in finančno izvedljivo ter hitro ponovno uporabo. Koncept je težko razumeti, da so vsi štirje različni, uspeh enega pa ne pomeni, da je naslednji korak zagotovljen. Zaradi tega vprašalniki še vedno ostajajo nad stroški, časom in zapletenostjo končnih korakov, potrebnih, da SpaceX izvede svoj načrt raket za večkratno uporabo. Na primer: ponovna pristanka rakete obnove ne pomeni nujno. To je zgodba o vesoljskem prevozu.
Sam pristanek ne spremeni raketne rakete; raje se lahko zavedamo, da se je revolucija izpopolnjevanja raket v letalski model podobno zgodila le, če pogledamo nazaj v vzvratno ogledalo.
Živimo v upanju, da SpaceX doseže to, kar je bil prvotno zastavljen pred skoraj 13 leti. SpaceX je do tega cilja prišel daleč, daleč kot kdorkoli drug, a kot je sam Musk rekel, "Rakete so trde". Vso srečo ekipi SpaceX-a pri njihovem prihajajočem poskusu lansiranja in pristajanja CRS-5, to je začetek nečesa večjega.
Napisala Lukas Davia & Marijn Achternaam
Bios: Ko ne žonglirate kot študent programskega inženiringa in redno razvijalca spletnih strani na Novi Zelandiji, Lukas Davia je odvisnik od SpaceX-a in ga lahko najdete, ko prispeva k skupnosti Reddit / r / SpaceX, dodaja na svoje spletno mesto SpaceXStats.com in ustvarja infografiko. Verjemite ali ne, najde tudi čas, da bi šel zunaj in tudi v prostem času hodil!
Marijn Achternaam je nizozemski študent, samooklicani inženir naslanjač in fanatik vesoljskih poletov, ki ga lahko pogosto najdemo, ko prispeva k skupnostim / r / space in / r / SpaceX Reddit.
