Toimetaja märkus: Selle külalise postituse kirjutasid Lukas Davia ja Marijn Achternaam.
Kui tipite otsingumootorisse „korduvkasutatavad raketid”, ei saa teile muud teha, kui tõmmata SpaceX-iga seotud linke, mis ekraani täidavad. Selle põhjus on arusaadav: kuna kosmoselaeva surm ja enamiku vanade kosmoselennuvälja mängijate tulevikuplaani puudumine on selge, muudavad SpaceXi sirgjooneline, lähiaja plaan ja eelnevad lennutestid nende kõigi lemmikuteks, et kulusid järsult vähendada. koju naasvate rakettidega orbiit - taaskasutamiseks valmis.
Ja seoses SpaceXi 14. raketi Falcon 9 käivitamisega 6. jaanuaril, mis viib Draakoni ISS-i, on raketi tõelise korduvkasutatavuse potentsiaal esimest korda lähiajal 90 aasta jooksul käeulatuses, sest Goddard laskis maailma esimese vedelkütusega raketi Massachusettsis 1926. aastal. Siiski on nüüd tähtsam aeg kui kunagi varem leevendada meie metsikuid ootusi rakettide võimalusele, mis lendavad ise stardiplatsile. Ehkki raketirelvade revolutsioon võib meie hulgas olla, on see korduv, mitmeastmeline protsess, mis ületab ühe ülesande - ja me ei tohiks oodata, et igal ajal näeme regulaarset lennuettevõtte moodi korduskasutamist ja suuri kulude langusi.
Peab märkima, et Elon Musk pole kõigi oma suurepäraste saavutuste eest kunagi pannud rasket ja kiiret ajakava, millal oleks saadaval odavad ja juurdepääsetavad raketid, rääkimata kindlast hinnast. Miks? Lihtsalt seetõttu, et siseneme kaardistamata territooriumile.
Ainus kanderakett ajaloos, mida kunagi pärast orbiidi saavutamist mitu korda ümber lennutati, oli kosmosesüstik. Vaatamata mis tahes raketi - mootorite ja nendega seotud süsteemide - kaugelt kõige kallima osa taaskasutamisele, maksis süstiku käivitamine NASA andmetel vähemalt 450 miljonit dollarit, suhteliselt madal Maa orbiidi orbiidil on 24 tonni tonni ehk peaaegu 19 000 dollarit kilogrammi kohta. . Arvestades arenduskulud, mis on kokku liidetud ja jagatud lennu kohta, võib stardihind ulatuda keskmiselt 1,5 miljardi dollarini ehk kolm korda NASA märgitud summast. See, mis pidi drastiliselt vähendama kauba orbiidile tõstmise kilogrammi hinda, oli üks inimkonna ajaloo kalleimaid kanderakette. Miks see nii kalliks läks?
Kosmosesüstiku kontseptsioon oli NASA, õhuväe ja teiste partnerite vahelise abielu tulemus. Mõlemad tahtsid oma disainilahendusi, mille tulemusel toodeti selgelt määratletud otstarbeta sõiduk, millest sai kosmosevaldkonna „kõik”. Peamiselt oli see, et NASA alahindas suuresti pärast iga missiooni vajalikku hooldustööd. Pärast igat lendu tuli kogu sõiduk sisuliselt ümber ehitada: plaadid välja vahetada, mootorid üle vaadata, süütevõimurid uuendada. Eelkõige tuli eraldada RS-25 peamasinate kolmik ja kontrollida kõigi võimalike defektide esinemist, mis võiksid põhjustada rikke, ja kui asjad purunesid, polnud tervislikku toitetorustikku, mis saaks neid hõlpsalt asendada, põhjustades varuosade maksumus kiiresti tõusma ning tööjõu säilitamine valmis ja võimeliseks Shuttle'i renoveerima muutus kiiresti rahahoidjaks, mida NASA ei suutnud kunagi tagasi saada.
SpaceX ei ole siiski NASA. Nad on oma toodetele kasutusele võtnud paindlikuma ja reageerivama lähenemisviisi, mis on olnud ülimalt edukas. Neil on ka aastaid kestnud varasemaid projekte (mitmest allikast), millest NASA ei õppinud. Kuid need pole probleemid, mille saab lihtsalt ära visata. Pigem on tegemist põhiküsimustega, mida tuleb käsitleda: füüsika piiridest ei pääse.
Muski avalduste ühine teema on raketiäris juba algusest peale domineerinud julgustav revolutsioon revolutsioonile „üks kord kasutada ja ära visata”, muutes selle millekski tihedamalt seotud teenuspõhise lennumudeliga. See on isegi Raudmehe standardite kohaselt suur ülesanne.
Paljud fännid näitavad sisenemistõkete alahindamist. Tegelikult, hiljuti Reddit.comis SpaceXi fännide kogukonnas läbi viidud küsitluses, kus neil paluti esitada teadlik arvamine Falcon 9 raketi hinna kohta 5 aasta pärast, valis märkimisväärne osa ligi 600 vastajast väärtuse alla 20 000 000 dollarit. Mõni valis hinnad isegi alla 10 000 000 dollari. Ehkki SpaceXi COO, Gwynne Shotwell mainis möödudes, et korduvkasutatavad Falcon 9 kaatrid võiksid lõpuks anda 5–7 miljoni dollari suuruse hinnasildi, on see tõenäoliselt kaugel tulevikus, kaugel möödas vaid korduvkasutatavate rakettide algusest. Mõnes mõttes laskis SpaceX viis aastat tagasi 2010. aastal välja kaks Falcon 9 raketti. Eelmisel aastal käivitasid nad kuus ja äkki on aastaks 2020 tavapärase Falcon 9 lansseerimise hind kolm korda odavam? Kust see täiendav arengukiirendus on tulnud? Võimalik, et see pärineb mõne pisut liiga optimistliku fänni meelest.
Tegelikult on midagi nii põhilist kui mootori pikaajaline hooldus veel suhteliselt tundmatu. Varem on SpaceX selgitanud, et iga mootori eluiga on umbes 40 tulistamist ja juhuslik vaatleja eeldaks, et selle tulemuseks on mootor, mida saab kasutada 40 missioonil. Kolme mootoriprogrammi tulekahju korral enne iga käivitamist, kaatri enda käivitamise ja kolme uuesti põletamisega kaasneva põletuse korral tuleb keskmootoril missiooni lõpule viia 7 korda ja üheksaga mootorid igal madalamal astmel - isegi enamikul juhul ainult paar korda tulistades - on tulemuseks üsna palju osi, mis võivad iga lennu järel laguneda. Nende tõrgete otsimine ja parandamine võib osutuda palju kulukamaks ja aeganõudvamaks, kui võiks loota.
Näiteks läbimõõduga 3,66 m ja kõrgusega umbes 42 meetrit on esimese astme pindala ligi 500 ruutmeetrit, mis on ühelt poolt kokku puutunud vedela hapniku ja jahutatud petrooleumi külma temperatuuriga ning teiselt poolt , erinevad temperatuurid alates sisenemisest supilisse madalamasse atmosfääri. Tegelikult on isegi jää kogunemine sõiduki välispinnale piisav, et sõiduki massi oluliselt muuta! Sellel suurel alal võib akumuleeruda tõmbe-, termodünaamiline ja rõhuga seotud väsimus. Riba võib tekkida tuum ja moodustada juuksepiiril pragusid. See on oht, mis võib põhjustada operatiivse missiooni kriitilise ebaõnnestumise ja selline sündmus võib püsivalt süvendada seost tärkava korduvkasutatava raketi ning satelliidihaldurite ja kindlustussektori silmis esineva ebastabiilsuse vahel. Ja kuigi Falcon 9-d võiks pidada liiga tehniliseks, on ebatõenäoline, et SpaceX mängib raketi rulett.
Ehkki raketi vanemmehaanik hindas mündi viskamise õnnestumise tõenäosust, saadetakse CRS-5 lootusrikkal maandumisel hiljuti ristitud “autonoomsel droonide maandumislaeval” tõenäoliselt tühi esimene etapp tagasi SpaceXi Hawthorne'i, California peakorterisse ja inspekteeritakse erinevate hävitava ja mittepurustava analüüsi meetoditega, et kvantifitseerida seda, kuidas ebakorrapärased kiirused, mis kiirenevad vähem kui kolme minutiga kiirusele ligi 2 kilomeetrit sekundis ja aeglustavad seejärel atmosfääri kaudu uuesti, maanduvad mere ja soola vahetus läheduses , mõjutavad sõidukit.
Teine näide võimalike remondikulude kohta on SpaceXi valitud kütus, petrooleum. See põleb suhteliselt määrdunult, mida näitab pruun-must tahma poolläbipaistev tugisammas, kuhu Falcon 9 tõuseb, tagasitulek varajaste lennukite päevadesse. See viib efekti, mis on peamiselt seotud kerolox-mootoritega, mida tuntakse kui "koksimist" - kus mittetäielikult põlenud tahma haakub peaaegu sula mootori ja otsikuga, vähendades selle võimet soojust eraldada. Puhastage see ära, ütlete? Palju õnne, olete äsja võrrandisse uuenduse sisse viinud, mida SpaceX üritab vältida.
Isegi sõidukit ise eirates, kaatrid ja vajalikud kemikaalid on kallid! Seal on ülikõrge hinnaga heelium, mida on vaja mahutite rõhu all hoidmiseks, ja pürofoorset TEA-TEB süütevedelikku, mida kasutatakse plahvatusohtliku abielu sõlmimiseks RP-1 ja LOX vahel. See pole ka ainult kemikaalid. Seal on ka maapealse käivitamisega seotud kulud, alates töötajate palkadest kuni loataotluste tuhmiprotsessideni, kuni pisut huvitavama ablaažvärvini, mis katab Transporter-Erectori struktuuri, mis hoiab Falcon 9 vertikaalselt, kuni transpordi- ja kolimiskuludeni. Suure tõenäosusega on ainuüksi ühe laskmise praegused kapitalikulud, arvestamata raketi enda ilmset väärtust, kokku umbes 3 miljonit dollarit pluss.
Põhimõtteliselt peame teineteisest lahti korrastamise, ümberehituse, korduvkasutatavuse ning rahaliselt elujõulise ja kiire taaskasutamise lahutama. Võib olla keeruline mõista, et kõik neli on erinevad ja ühe edu ei tähenda, et järgmine samm oleks tagatud. Seetõttu jäävad küsimärgid endiselt korduvkasutatava raketi üldplaani täitmiseks vajalike viimaste toimingute maksumuse, aja ja keerukuse üle. Näiteks: raketi uuesti maandumine ei muuda renoveerimist tingimata olematuks. See on kosmosesüstiku kodune lugu.
Ainuüksi maandumine ei muuda raketid revolutsiooni; Pigem võime aru saada, et raketi puhastamine lennuettevõttetaoliseks mudeliks on toimunud hästi ainult tahavaatepeeglisse tagasi vaadates.
Elame lootuses, et SpaceX saavutab selle, mille algselt tahtis teha peaaegu 13 aastat tagasi. SpaceX on selle eesmärgi saavutamiseks jõudnud kaugele, kaugemale kui keegi teine, kuid nagu Musk ise on öelnud: “Raketid on kõvad”. Õnn SpaceX-i meeskonnale nende eelseisva CRS-5 stardi ja maandumise katse jaoks - see on millegi suurema algus.
Kirjutanud Lukas Davia ja Marijn Achternaam
Bios: Kui te ei žongleeri Uus-Meremaal tarkvaratehnika tudengi ja täiskohaga veebiarendajana, Lukas Davia on iseseisev SpaceXi sõltlane ja võib leida oma panuse Redditi kogukonda / r / SpaceX, lisades oma veebisaidile SpaceXStats.com ja luues infograafikat. Uskuge või mitte, leiab ta ka aega vabal ajal väljas käimiseks ja matkama!
Marijn Achternaam on Hollandi üliõpilane, ise välja kuulutatud tugitoolide insener ja kosmoselendude fanaatik, keda võib sageli leida panustamas / r / space ja / r / SpaceX Redditi kogukondadesse.
