Editörün notu: Bu konuk gönderi Lukas Davia ve Marijn Achternaam tarafından yazılmıştır.
Bir arama motoruna “yeniden kullanılabilir roketler” yazmak yardımcı olamaz, ancak ekranı dolduran SpaceX ile ilgili bağlantıların çekiciliğine çekilemezsiniz. Bunun nedeni anlaşılabilir: Uzay Mekiği'nin ölümü ve uzay uçuşu alanındaki çoğu yaşlı oyuncu tarafından geleceğe yönelik net planlama eksikliği ile SpaceX'in basit, yakın vadeli planı ve önceki uçuş testleri, herkesin maliyeti düşürmek için favori olmasını sağlıyor. eve dönen roketler ile yörünge - yeniden kullanıma hazır.
Ve 6 Ocak'ta SpaceX'in 14. Falcon 9 roketinin yakında piyasaya sürülmesiyle Dragon'un ISS'ye taşınmasıyla, gerçek standart roket yeniden kullanılabilirliği potansiyeli Goddard'ın dünyanın ilk sıvı yakıtlı roketini piyasaya sürmesinden bu yana yaklaşık 90 yıl içinde kesinlikle ilk kez erişilebilir durumda Yine de, şimdi kendilerini fırlatma rampasına geri götüren roketler olasılığı için vahşi beklentilerimizi azaltmak için her zamankinden daha önemli bir zaman. Bir roket devrimi aramızda olsa da, tek bir görevi aşan yinelemeli, çok aşamalı bir süreçtir - ve yakında havayoluna benzer yeniden kullanım ve büyük maliyet düşüşleri beklememeliyiz.
Elon Musk'un, tüm şaşırtıcı başarıları için, ucuz ve erişilebilir bir roketin ne zaman mevcut olacağına dair hiçbir zaman sert ve hızlı bir zaman çizelgesi koymadığı unutulmamalıdır. Neden? Çünkü keşfedilmemiş kalan bölgeye giriyoruz.
Tarihte yörüngeye ulaştıktan sonra birkaç kez yeniden uçurulmuş tek fırlatma aracı Uzay Mekiği idi. Herhangi bir roketin en pahalı kısmını - motorlar ve ilgili sistemler - yeniden kullanmasına rağmen, Mekik, NASA'ya göre, Düşük Dünya Yörüngesine nispeten küçük bir 24 metrik ton veya kilogram başına yaklaşık 19.000 $ ile fırlatılmak için en az 450 milyon dolara mal oldu. . Uçuş başına toplanan ve dağıtılan geliştirme maliyetleri de dahil olmak üzere, lansman fiyatı ortalama 1,5 milyar dolar veya üç NASA'nın belirtilen miktarına kadar çıkabilir. Yükün yörüngeye kaldırılmasının kilogramı başına maliyetini önemli ölçüde azaltması beklenen şey, insanlık tarihinin en pahalı fırlatma araçlarından biri oldu. Neden bu kadar pahalı oldu?
Uzay Mekiği anlayışı NASA, Hava Kuvvetleri ve diğer ortaklar arasındaki evliliğin bir sonucuydu. Her biri kendi tasarım spesifikasyonlarını istedi, bu da iyi tanımlanmış bir amacı olmayan wieldy bir araç üretti ve uzay endüstrisinin "hepsini yakala" oldu. Temel olarak, her görevden sonra gereken bakım miktarı NASA tarafından büyük ölçüde hafife alındı. Her uçuştan sonra, tüm aracın esasen yeniden inşa edilmesi gerekiyordu: fayanslar değiştirildi, motorlar denetlendi, güçlendiriciler yenilendi. Özellikle, RS-25 ana motorlarının üçlüsü parçalanmalı ve arızaya neden olabilecek her olası kusur için kontrol edilmeliydi ve işler bozulduğunda, kolayca değiştirebilecek sağlıklı bir tedarik hattı yoktu. yedek parça maliyetini artırdı ve Shuttle'ı yenilemeye hazır ve yenileyebilen bir işgücünü korumak, NASA'nın asla kurtaramayacağı bir para alıcı oldu.
SpaceX NASA değil. Ürünlerine ezici bir şekilde başarılı olan daha çevik, duyarlı bir geliştirme yaklaşımı getirdiler. Ayrıca NASA'nın kullanmadığı öğrenmek için yıllarca (birden fazla kaynaktan) önceki projeleri var. Bununla birlikte, bunlar basitçe sallanabilecek problemler değildir. Daha ziyade, ele alınması gereken temel konulardır: fiziğin sınırlarından kaçmak yok.
Musk'un ifadelerinin ortak bir teması, roket endüstrisine başından beri egemen olan ve onu hizmete dayalı bir havayolu modeliyle daha yakından ilişkili bir şeye dönüştüren “tek kullanımlık ve atmak” modelinde devrim yaratmaya yönelik cesur bir arzudur. Bu Iron Man standartlarına göre bile büyük bir görev.
Birçok taraftar, girişteki engelleri takdir etmiyor. Aslında, Reddit.com'daki SpaceX hayran topluluğu üzerinde yapılan son bir ankette, 5 yıl içinde bir Falcon 9 roket fırlatma fiyatı konusunda eğitimli bir tahmin yapması istendiğinde, yaklaşık 600 katılımcının önemli bir kısmı bir değer seçti 20.000.000 doların altında. Hatta bazıları 10.000.000 doların altında seçilmiş fiyatlar. SpaceX'in COO'su olmasına rağmen, Gwynne Shotwell, yeniden kullanılabilir Falcon 9 lansmanlarının sonunda 5-7 milyon dolarlık bir fiyat etiketine komuta edebileceğinden bahsetti, bu muhtemelen gelecekte yeniden kullanılabilir roketlerin şafağının çok ötesinde. Beş yıl önce 2010 yılında, SpaceX iki Falcon 9 roketi fırlattı. Geçen yıl altı tane başlattılar ve aniden 2020'ye kadar standart bir Falcon 9 lansmanının maliyeti üç kat daha ucuz olacak mı? Gelişimdeki bu ekstra ivme nereden geldi? Muhtemelen biraz iyimser fanların zihninden geliyor.
Aslında, uzun süreli motor bakımı kadar temel bir şey hala nispeten bilinmemektedir. Daha önce, SpaceX her motorun yaklaşık 40 ateşleme ömrüne sahip olduğunu ve sıradan bir gözlemcinin bu sonuçları 40 görevde kullanılabilecek bir motorla alacağını açıklamıştı. Ancak, her lansmandan önce üç motor testi ateşi, lansmanın kendisi ve yeniden giriş ve yeniden iniş sürecini tamamlamak için gereken üç yanıkla, merkez motorunun aslında bir görevi tamamlamak için 7 kez ateş etmesi ve dokuz her alt kademedeki motorlar - çoğu sadece birkaç kez ateşlemede bile, bu her uçuştan sonra parçalanabilecek çok sayıda parçaya neden olur. Bu arızaları kontrol etmek ve onarmak, umduğundan çok daha maliyetli ve zaman alıcı olabilir.
Örneğin, 3.66 m çapında ve yaklaşık 42 metre yüksekliğiyle, bir tarafta sıvı oksijen ve soğutulmuş gazyağı ve diğer taraftan soğuk sıcaklıklara maruz kalan yaklaşık 500 metrekarelik ilk aşama yüzeyi vardır. , reentry gelen çorba alt atmosfere çeşitli sıcaklıklar. Aslında, sadece aracın dış kaplamasındaki buz birikmesi bile aracın kütlesini önemli ölçüde değiştirecek kadar önemlidir! Bu geniş alanda, çekme, termodinamik ve basınçla ilgili yorgunluk birikme potansiyeline sahiptir. Çizgiler çekirdekleşip kılcal çatlaklar oluşturabilir. Bu, operasyonel bir görevde kritik bir başarısızlığa yol açabilecek bir tehlikedir ve böyle bir olay, yeni başlayan yeniden kullanılabilir roket ile uydu operatörlerinin ve sigorta endüstrisinin zihinlerindeki istikrarsızlık arasındaki ilişkiyi kalıcı olarak köklendirebilir. Ve Falcon 9 aşırı tasarlanmış olarak düşünülebilse de, SpaceX'in roket ruleti oynayacağı pek olası değil.
Roketin baş mühendisi bir madalyonun başarı olasılığını tahmin etmesine rağmen, yakın zamanda vaftiz edilen “özerk drone iniş gemisine” umut verici bir şekilde CRS-5 inişinden sonra, boş ilk aşama muhtemelen SpaceX'in Hawthorne, California karargahına geri gönderilecek ve denetlenecek üç dakikadan daha az bir sürede saniyede yaklaşık 2 kilometre hıza ulaşmanın ve daha sonra yeterince yavaşlamanın, atmosfere yeniden girmenin, deniz ve tuza yakın bir yere inmenin zorluklarının nasıl olduğunu ölçmek için çeşitli yıkıcı ve tahribatsız analiz yöntemleri ile , aracı etkileyin.
Potansiyel bir yenileme maliyetinin bir başka örneği SpaceX’in tercih ettiği yakıt olan gazyağıdır. Falcon 9'un yükseldiği kahverengi-siyah kurumun yarı saydam direği ile kanıtlandığı gibi nispeten kirli yanar, erken uçak günlerine bir geri dönüş. Bu, ağırlıklı olarak “koklama” olarak bilinen keroloks motorları ile ilişkili bir etkiye yol açar - burada tam olarak yanmamış kurum, erimiş motora ve nozula yapışır ve ısıyı yayma yeteneğini azaltır. Temizle, diyorsun? Tebrikler, denklemin içine SpaceX'in kaçınmaya çalıştığı bir tadilat eklediniz.
Aracın kendisini göz ardı etmek bile, lansmanlar ve gerekli kimyasallar pahalıdır! Tankları basınç altında tutmak için gereken aşırı fiyatlı helyum ve RP-1 & LOX arasındaki patlayıcı evliliğe başlamak için kullanılan piroforik TEA-TEB ateşleme sıvısı var. Sadece kimyasallar da değil. Çalışan ücretlerinden, izin başvurularının donuk sürecine, Falcon 9'u dikey tutan Transporter-Erector yapısını kaplayan biraz daha ilginç ablatif boyaya kadar nakliye ve yer değiştirme maliyetlerine kadar zemin fırlatma operasyonu maliyetleri de var. Her halükarda, tek bir fırlatmanın mevcut sermaye giderleri, roketin bariz değerini göz ardı ederek, toplamda 3 milyon dolar artı.
Temel olarak, yeniden iniş, yenileme, yeniden kullanılabilirlik ve finansal olarak uygun ve hızlı yeniden kullanımı birbirinden ayırmalıyız. Dördünün de farklı olduğunu anlamak zor bir kavram olabilir ve birinin başarısının bir sonraki adımın garanti edildiği anlamına gelmez. Bu nedenle, soru işaretleri hala SpaceX'in yeniden kullanılabilir roket master planını tamamlaması için gereken son adımların maliyeti, süresi ve karmaşıklığı üzerinde kalmaktadır. Örneğin: bir roketin yeniden inmesi, tadilat yapılmasını zorunlu kılmaz. Bu Uzay Mekiğinin eve dönüş hikayesi.
Yalnız bir iniş roketçilikte devrim yapmaz; daha ziyade, roketçiliğin havayoluna benzer bir modele rafine edilmesinin devrimini ancak dikiz aynasına geri bakarak iyi gerçekleştiğini fark edebiliriz.
SpaceX'in yaklaşık 13 yıl önce yapmayı başardığı şeyi başarmasını umuyoruz. SpaceX, bu hedefe herkesten çok daha yakın, ancak Musk'ın dediği gibi, “Roketler zor”. Yakında gelecek olan CRS-5 lansmanı ve iniş girişimi için SpaceX ekibine iyi şanslar, çok daha büyük bir şeyin başlangıcı.
Yazan Lukas Davia & Marijn Achternaam
Bios: Yeni Zelanda'da yazılım mühendisliği öğrencisi ve tam zamanlı web geliştiricisi olarak hokkabazlık yapmadığında, Lukas Davia kendi kendini savunan bir SpaceX bağımlısıdır ve Reddit topluluğuna / r / SpaceX'e katkıda bulunarak, SpaceXStats.com web sitesine ekleyerek ve infographics oluşturarak bulunabilir. İster inanın ister inanmayın, boş zamanlarında dışarı çıkıp yürüyüş yapmak için zaman buluyor!
Marijn Achternaam / r / space ve / r / SpaceX Reddit topluluklarına katkıda bulunan bir Hollanda öğrencisi, kendi kendini ilan eden koltuk mühendisi ve uzay uçuşu fanatiğidir.
