Σημείωση του συντάκτη: Αυτή η θέση επισκεπτών γράφτηκε από τους Lukas Davia και Marijn Achternaam.
Πληκτρολογώντας "επαναχρησιμοποιήσιμους πύραυλους" σε μια μηχανή αναζήτησης, δεν μπορείτε παρά να προσελκύσετε τη γοητεία των συνδέσμων που σχετίζονται με το SpaceX που γεμίζουν την οθόνη. Ο λόγος για αυτό είναι κατανοητός: με το θάνατο του Space Shuttle και την έλλειψη σαφούς σχεδιασμού για το μέλλον από τους περισσότερους παλιούς παίκτες στο πεδίο του διαστημικού πτήσης, το απλό, κοντινό πλάνο του SpaceX και οι προηγούμενες δοκιμές πτήσης τους καθιστούν αγαπημένους για να μειώσουν δραστικά το κόστος τροχιά με ρουκέτες που επιστρέφουν σπίτι - έτοιμοι να επαναχρησιμοποιηθούν.
Και με την επερχόμενη εκτόξευση του 14ου πυραύλου Falcon 9 του SpaceX στις 6 Ιανουαρίου που μεταφέρει τον Dragon στο ISS, η δυνατότητα πραγματικής επαναχρησιμοποίησης πυραύλων είναι σίγουρα εφικτή για πρώτη φορά σχεδόν στα 90 χρόνια από τότε που ο Goddard ξεκίνησε τον πρώτο πύραυλο με υγρά καύσιμα στον κόσμο από Μασαχουσέτη το 1926. Ωστόσο, τώρα είναι μια πιο σημαντική στιγμή από ποτέ για να μετριάσουμε τις άγριες προσδοκίες μας για την πιθανότητα πυραύλων που πετούν πίσω στο σημείο εκτόξευσης. Παρόλο που μια επανάσταση πυραύλων μπορεί να είναι ανάμεσά μας, είναι μια επαναληπτική διαδικασία πολλαπλών βημάτων που ξεπερνά κάθε αποστολή - και δεν πρέπει να περιμένουμε να δούμε τακτική επαναχρησιμοποίηση τύπου αεροπορικής εταιρείας και μεγάλο κόστος να μειωθεί σύντομα.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο Elon Musk, για όλα τα εκπληκτικά του επιτεύγματα, δεν έχει τοποθετήσει ποτέ ένα σκληρό και γρήγορο χρονοδιάγραμμα όταν θα ήταν διαθέσιμα φθηνά και προσβάσιμα πυραύλους, πόσο μάλλον μια σταθερή τιμή. Γιατί; Απλώς επειδή μπαίνουμε σε μια περιοχή που παραμένει αχαρτογράφητη.
Το μοναδικό όχημα εκτόξευσης στην ιστορία που έχει μεταφερθεί ξανά πολλές φορές μετά την επίτευξη τροχιάς ήταν το Space Shuttle. Παρά την επαναχρησιμοποίηση μακράν του πιο ακριβού μέρους οποιουδήποτε πυραύλου - των κινητήρων και των συναφών συστημάτων - το Shuttle κόστισε τουλάχιστον 450 εκατομμύρια δολάρια για εκτόξευση σύμφωνα με τη NASA, με σχετικά μικρό ωφέλιμο φορτίο 24 μετρικών τόνων στη Χαμηλή Γήινη Τροχιά, ή σχεδόν 19.000 $ ανά χιλιόγραμμο . Συμπεριλαμβανομένου του κόστους ανάπτυξης, που συνοψίζεται και διαιρείται ανά πτήση, η τιμή που θα ξεκινήσει μπορεί να φτάσει κατά μέσο όρο έως και 1,5 δισεκατομμύρια δολάρια ή τρεις φορές το δηλωμένο ποσό της NASA. Αυτό που έπρεπε να μειώσει δραστικά το κόστος ανά κιλό ανύψωσης φορτίου σε τροχιά κατέληξε να είναι ένα από τα πιο ακριβά οχήματα εκτόξευσης στην ανθρώπινη ιστορία. Γιατί έγινε τόσο ακριβό;
Η σύλληψη του διαστημικού λεωφορείου ήταν αποτέλεσμα ενός γάμου μεταξύ της NASA, της Πολεμικής Αεροπορίας και άλλων συνεργατών. Ο καθένας ήθελε τις δικές του προδιαγραφές σχεδίασης, οι οποίες κατέληξαν να παράγουν ένα σκληρό όχημα χωρίς σαφώς καθορισμένο σκοπό, και έγινε το «catch all» της διαστημικής βιομηχανίας. Κυρίως, ήταν ότι το ποσό συντήρησης που απαιτείται μετά από κάθε αποστολή υποτιμήθηκε πολύ από τη NASA. Μετά από κάθε πτήση, ολόκληρο το όχημα έπρεπε να ξαναχτιστεί ουσιαστικά: αντικαταστάθηκαν πλακάκια, επιθεωρήθηκαν οι κινητήρες, ανακαινίστηκαν οι ενισχυτές. Συγκεκριμένα, το τρίο των κύριων κινητήρων RS-25 έπρεπε να διαχωριστεί και να ελεγχθεί για κάθε πιθανό ελάττωμα που θα μπορούσε να προκαλέσει βλάβη, και όταν τα πράγματα έσπασαν, δεν υπήρχε μια υγιής γραμμή τροφοδοσίας που θα μπορούσε να τα αντικαταστήσει εύκολα, προκαλώντας την το κόστος των ανταλλακτικών να ανεβαίνει στα ύψη, και η διατήρηση ενός εργατικού δυναμικού έτοιμου και σε θέση να ανακαινίσει το Shuttle έγινε γρήγορα ένα νεροχύτη που η NASA δεν μπόρεσε ποτέ να ανακτήσει.
Το SpaceX δεν είναι όμως η NASA. Έχουν εισαγάγει μια πιο ευέλικτη, ευαίσθητη αναπτυξιακή προσέγγιση στα προϊόντα τους, η οποία ήταν εξαιρετικά επιτυχημένη. Έχουν επίσης χρόνια προηγούμενων έργων (από πολλές πηγές) για να μάθουν από ότι η NASA δεν το έκανε. Ωστόσο, αυτά δεν είναι προβλήματα που μπορούν απλά να αφαιρεθούν. Αντίθετα, είναι θεμελιώδη ζητήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν: δεν υπάρχει διαφυγή από τα όρια της φυσικής.
Ένα κοινό θέμα των δηλώσεων της Musk είναι η τολμηρή φιλοδοξία να φέρει επανάσταση στο μοντέλο "one use and throw it away" που κυριαρχούσε στην βιομηχανία πυραύλων από την αρχή, μεταμορφώνοντάς το σε κάτι που σχετίζεται περισσότερο με ένα μοντέλο αεροπορικών εταιρειών. Αυτό είναι ένα μεγάλο έργο, ακόμη και σύμφωνα με τα πρότυπα του Iron Man.
Πολλοί θαυμαστές δείχνουν μια υποτιμημένη εκτίμηση των εμποδίων στην είσοδο. Στην πραγματικότητα, σε μια πρόσφατη έρευνα που πραγματοποιήθηκε στην κοινότητα θαυμαστών του SpaceX στο Reddit.com, όταν τους ζητήθηκε να πραγματοποιήσει μια εικασία για την τιμή μιας εκτόξευσης πυραύλων Falcon 9 σε 5 χρόνια, ένα σημαντικό μέρος των περίπου 600 ερωτηθέντων επέλεξε μια τιμή κάτω από 20.000.000 $. Ορισμένες ακόμη και επιλεγμένες τιμές κάτω από 10.000.000 $. Παρόλο που ο COO του SpaceX, η Gwynne Shotwell ανέφερε ότι οι επαναχρησιμοποιήσιμες εκτοξεύσεις Falcon 9 θα μπορούσαν τελικά να δώσουν τιμή 5-7 εκατομμυρίων δολαρίων, αυτό είναι πιθανό πολύ στο μέλλον, πολύ πέρα από την αυγή των επαναχρησιμοποιήσιμων πυραύλων. Για κάποια προοπτική, πριν από πέντε χρόνια το 2010, η SpaceX εκτόξευσε δύο πυραύλους Falcon 9. Πέρυσι, ξεκίνησαν έξι, και ξαφνικά, έως το 2020, το κόστος μιας τυπικής εκτόξευσης Falcon 9 θα είναι τρεις φορές φθηνότερο; Από πού προέρχεται αυτή η επιπλέον επιτάχυνση στην ανάπτυξη; Πιθανότατα προέρχεται από το μυαλό μερικών ελαφρώς αισιόδοξων θαυμαστών.
Στην πραγματικότητα, κάτι ακόμη και τόσο βασικό όσο και η μακροχρόνια συντήρηση του κινητήρα είναι σχετικά άγνωστο. Προηγουμένως, η SpaceX είχε διευκρινίσει ότι κάθε κινητήρας έχει διάρκεια ζωής περίπου 40 πυροβολισμών, και ένας περιστασιακός παρατηρητής θα υποθέσει ότι αυτό οδηγεί σε έναν κινητήρα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε 40 αποστολές. Ωστόσο, με τρεις δοκιμές πυρκαγιάς κινητήρα πριν από κάθε εκτόξευση, την ίδια την εκτόξευση και τα τρία εγκαύματα που απαιτούνται για την ολοκλήρωση της διαδικασίας επανεισόδου και εκ νέου προσγείωσης, ο κεντρικός κινητήρας στην πραγματικότητα απαιτείται να πυροβολήσει 7 φορές για να ολοκληρώσει μια αποστολή και με εννέα κινητήρες σε κάθε χαμηλότερο στάδιο - ακόμη και με τις περισσότερες φορές μόνο λίγες φορές, αυτό έχει ως αποτέλεσμα αρκετά μέρη που μπορούν να σπάσουν μετά από κάθε πτήση. Ο έλεγχος για αυτές τις αποτυχίες και η επισκευή τους θα μπορούσε να γίνει πολύ πιο δαπανηρός και χρονοβόρος από ό, τι μπορεί να ελπίζει κανείς.
Για παράδειγμα, με διάμετρο 3,66 μέτρα και ύψος περίπου 42 μέτρα, υπάρχει σχεδόν 500 τετραγωνικά μέτρα επιφάνειας πρώτου σταδίου που έχει εκτεθεί από τη μία πλευρά στις ψυχρές θερμοκρασίες του υγρού οξυγόνου και της ψυχρής κηροζίνης και από την άλλη , διάφορες θερμοκρασίες από την επανεισαγωγή στην χαμηλή ατμόσφαιρα. Στην πραγματικότητα, ακόμη και η συγκέντρωση πάγου στο εξωτερικό δέρμα του οχήματος και μόνο είναι αρκετά σημαντική ώστε να αλλάξει ουσιαστικά τη μάζα του οχήματος! Μέσα σε αυτήν την μεγάλη περιοχή, η εφελκυστική, θερμοδυναμική και η σχετιζόμενη με την πίεση κόπωση έχει τη δυνατότητα να συσσωρευτεί. Οι ραβδώσεις θα μπορούσαν να πυρηνωθούν και να σχηματίσουν ρωγμές στα μαλλιά. Αυτός είναι ένας κίνδυνος που θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια κρίσιμη αποτυχία μιας επιχειρησιακής αποστολής και ένα τέτοιο γεγονός θα μπορούσε να αναλάβει μόνιμα μια σχέση μεταξύ του αναδυόμενου επαναχρησιμοποιήσιμου πυραύλου και της αστάθειας στο μυαλό των φορέων εκμετάλλευσης δορυφόρων και της ασφαλιστικής βιομηχανίας. Και παρόλο που το Falcon 9 θα μπορούσε να θεωρηθεί υπερβολικά κατασκευασμένο, είναι απίθανο το SpaceX να παίξει ρουλέτα με πυραύλους.
Παρόλο που ο επικεφαλής μηχανικός του πυραύλου υπολόγισε την πιθανότητα επιτυχίας ενός κέρματος, μετά την ελπιδοφόρα προωθητική προσγείωση του CRS-5 στο πρόσφατα βαμμένο «αυτόνομο πλοίο προσγείωσης drone», το κενό πρώτο στάδιο πιθανότατα θα αποσταλεί πίσω στα κεντρικά γραφεία της SpaceX στο Hawthorne, Καλιφόρνια και θα επιθεωρηθεί. με διάφορες μεθόδους καταστροφικής και μη καταστροφικής ανάλυσης για τον ποσοτικό προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο οι ταχύτητες επιτάχυνσης σε ταχύτητα σχεδόν 2 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο σε λιγότερο από τρία λεπτά και στη συνέχεια αρκετά επιβραδυνόμενες, επανεισέρχονται στην ατμόσφαιρα, για να προσγειωθούν σε κοντινή απόσταση από τη θάλασσα και το αλάτι , επηρεάζουν το όχημα.
Ένα άλλο παράδειγμα δυνητικού κόστους ανακαίνισης έγκειται στο καύσιμο επιλογής της SpaceX, κηροζίνη. Καίει σχετικά βρώμικο, όπως αποδεικνύεται από τον ημιδιαφανή στυλοβάτη της καφέ-μαύρης αιθάλης στην οποία ανεβαίνει το Falcon 9, μια ανατροπή στις ημέρες των πρώτων αεροσκαφών. Αυτό οδηγεί σε ένα φαινόμενο που σχετίζεται κυρίως με τους κινητήρες kerolox που είναι γνωστοί ως «οπτάνθρακες» - όπου η αιθάλη που καίει εντελώς προσκολλάται στον σχεδόν λιωμένο κινητήρα και το ακροφύσιο, μειώνοντας την ικανότητά του να εκπέμπει θερμότητα μακριά. Καθαρίστε το, λέτε; Συγχαρητήρια, μόλις εισαγάγατε την ανακαίνιση στην εξίσωση, κάτι που προσπαθεί να αποφύγει το SpaceX.
Ακόμη και αγνοώντας το ίδιο το όχημα, οι εκτοξεύσεις και οι χημικές ουσίες που απαιτούνται είναι ακριβά! Υπάρχει το πολύτιμο ήλιο που απαιτείται για να διατηρηθεί η πίεση των δεξαμενών και το πυροφορικό υγρό ανάφλεξης TEA-TEB χρησιμοποιήθηκε για να ξεκινήσει ο εκρηκτικός γάμος μεταξύ των RP-1 & LOX. Δεν είναι μόνο χημικά. Υπάρχει επίσης κόστος λειτουργίας εκκίνησης εδάφους, που κυμαίνεται από μισθούς υπαλλήλων, έως τη βαρετή διαδικασία υποβολής αιτήσεων αδειών, έως την ελαφρώς πιο ενδιαφέρουσα αφαιρετική βαφή που καλύπτει τη δομή Transporter-Erector που κρατά το Falcon 9 κατακόρυφο, έως το κόστος μεταφοράς και μετεγκατάστασης. Κατά πάσα πιθανότητα, τα τρέχοντα κεφαλαιουχικά έξοδα μιας μόνο εκτόξευσης, αγνοώντας την προφανή αξία του ίδιου του πυραύλου, συνολικά στην περιοχή των 3 εκατομμυρίων δολαρίων συν.
Βασικά, πρέπει να αποσυνδέσουμε την εκ νέου προσγείωση, ανακαίνιση, επαναχρησιμοποίηση και οικονομικά βιώσιμη και γρήγορη επαναχρησιμοποίηση μεταξύ τους. Μπορεί να είναι μια δύσκολη ιδέα να κατανοήσουμε ότι και οι τέσσερις είναι ξεχωριστοί και η επιτυχία ενός δεν σημαίνει ότι το επόμενο βήμα είναι εγγυημένο. Εξαιτίας αυτού, τα ερωτηματικά παραμένουν πάνω από το κόστος, το χρόνο και την πολυπλοκότητα των τελικών βημάτων που είναι απαραίτητα για το SpaceX για να ολοκληρώσει το επαναχρησιμοποιήσιμο πρόγραμμα πυραύλων. Για παράδειγμα: η εκ νέου προσγείωση ενός πυραύλου δεν καθιστά απαραίτητα ανύπαρκτη ανακαίνιση. Αυτή είναι η ιστορία της διαστημικής μεταφοράς.
Η προσγείωση από μόνη της δεν φέρνει επανάσταση στην πύραυλο. Αντίθετα, μπορεί να συνειδητοποιήσουμε ότι η επανάσταση του εξευγενισμού πυραύλων σε μοντέλο αεροπορικής εταιρείας έχει συμβεί καλά μόνο κοιτάζοντας πίσω στον πίσω καθρέφτη.
Ζούμε με την ελπίδα ότι το SpaceX επιτυγχάνει αυτό που είχε αρχικά σχεδιάσει να κάνει σχεδόν 13 χρόνια πριν. Το SpaceX έχει φτάσει πολύ πιο κοντά από οποιονδήποτε άλλο σε αυτόν τον στόχο, αλλά όπως είπε ο ίδιος ο Musk, «Οι πύραυλοι είναι σκληροί». Καλή τύχη στην ομάδα του SpaceX για την επερχόμενη απόπειρα εκκίνησης και προσγείωσης CRS-5, είναι η αρχή για κάτι πολύ μεγαλύτερο.
Γράφτηκε από τους Lukas Davia & Marijn Achternaam
Bios: Όταν δεν κάνετε ταχυδακτυλουργία ως φοιτητής μηχανικής λογισμικού και προγραμματιστής πλήρους απασχόλησης στη Νέα Ζηλανδία, Λούκας Ντέβια είναι αυτοαποκαλούμενος SpaceX-εξαρτημένος, και μπορεί να βρεθεί ότι συμβάλλει στην κοινότητα Reddit / r / SpaceX, προσθέτοντας στον ιστότοπό του SpaceXStats.com και δημιουργώντας infographics. Είτε το πιστεύετε είτε όχι βρίσκει χρόνο να βγεί έξω και να περπατήσει και στον ελεύθερο χρόνο του!
Marijn Achternaam είναι ολλανδός μαθητής, αυτοανακηρυγμένος μηχανικός πολυθρόνων και φανατικός διαστημικός πτητής που μπορεί συχνά να συμβάλλει στις κοινότητες / r / space και / r / SpaceX Reddit.
