Redaktora piezīme: šo viesu ziņu ir rakstījuši Lukas Davia un Marijn Achternaam.
Ierakstot meklētājprogrammā “atkārtoti lietojamas raķetes”, jūs nevarat palīdzēt, bet varat pievērsties ar SpaceX saistītajām saitēm, kas aizpilda ekrānu. Iemesls tam ir saprotams: līdz ar Space Shuttle nāvi un lielākajai daļai veco kosmosa lidojuma spēlētāju skaidras nākotnes plānošanas trūkuma, SpaceX tiešais, tuvākā termiņa plāns un iepriekšējie lidojuma testi padara tos par visiem iecienītākajiem, lai krasi samazinātu izmaksas līdz Orbīta ar raķetēm, kas atgriežas mājās - gatava atkārtotai izmantošanai.
Un ar gaidāmo SpaceX 14. Falcon 9 raķetes palaišanu 6. janvārī, kas ved Dragon uz ISS, patiesa raķešu atkārtotas izmantojamības potenciāls noteikti ir sasniedzams pirmo reizi tuvāko 90 gadu laikā, kopš Goddard palaida pasaulē pirmo ar šķidrumu darbināmo raķeti no Masačūsetsā 1926. gadā. Tomēr tagad ir svarīgāks laiks nekā jebkad agrāk, lai norūdītu mūsu mežonīgās cerības uz raķetēm, kuras pašas lido atpakaļ uz palaišanas spilventiņu. Kaut arī raķešu revolūcija var būt mūsu vidū, tas ir atkārtots, daudzpakāpju process, kas pārsniedz jebkuru vienotu misiju - un mums nevajadzētu gaidīt, ka drīzumā redzēsim regulāru aviosabiedrībām līdzīgu atkārtotu izmantošanu un lielus izmaksu kritumus.
Jāatzīmē, ka Elons Musks par visiem saviem apbrīnojamajiem sasniegumiem nekad nav uzlicis smagu un ātru laika grafiku, kad būtu pieejama lēta un pieejama rocketry, nemaz nerunājot par stabilu cenu. Kāpēc? Vienkārši tāpēc, ka mēs ieejam teritorijā, kas paliek neatklāta.
Vienīgais nesējraķete vēsturē, kas jebkad ir vairākkārt pārlidota pēc orbītas sasniegšanas, bija kosmosa kuģis. Neskatoties uz to, ka līdz šim tika izmantota visdārgākā raķetes daļa - dzinēji un ar tām saistītās sistēmas -, saskaņā ar NASA, Shuttle izmaksas bija vismaz USD 450 miljoni, relatīvi neliela 24 metrisko tonnu krava uz Zemes Zemes orbītu jeb gandrīz USD 19 000 par kilogramu. . Ieskaitot attīstības izmaksas, kas tiek summētas un sadalītas par vienu lidojumu, palaišanas cena var sasniegt pat USD 1,5 miljardus jeb trīs reizes NASA noteikto summu. Tas, kas vajadzēja krasi samazināt izmaksas par kravas pacelšanu uz orbītu, kļuva par vienu no dārgākajiem nesējraķetēm cilvēces vēsturē. Kāpēc tas kļuva tik dārgs?
Kosmosa šūpuļa koncepcija bija NASA, Gaisa spēku un citu partneru laulības rezultāts. Katrs vēlējās savas dizaina specifikācijas, kuru rezultātā tika izgatavots smags transporta līdzeklis bez precīzi definēta mērķa, un tas kļuva par kosmosa nozares “visu”. Galvenokārt tas bija tāds, ka NASA ļoti zemu novērtēja nepieciešamo uzturēšanas summu pēc katras misijas. Pēc katra lidojuma viss spēkrats bija būtībā jāpārveido: jānomaina flīzes, jāpārbauda dzinēji, jāveic boileru atjaunošana. Jo īpaši bija jāizņem RS-25 galveno motoru trijnieks un jāpārbauda visi iespējamie defekti, kas varētu izraisīt kļūmes, un, kad lietas sabojājās, nebija veselīgas barošanas līnijas, kas tos varētu viegli nomainīt, izraisot rezerves daļu izmaksas, lai strauji kāptu, un darbaspēka uzturēšana gatava un spējīga atjaunot Shuttle ātri kļuva par naudas izlietni, kuru NASA nekad nav spējusi atgūt.
SpaceX tomēr nav NASA. Viņi ir ieviesuši elastīgāku, atsaucīgāku savu produktu izstrādes pieeju, kas ir bijusi ļoti veiksmīga. Viņiem ir arī gadu iepriekšējie projekti (no vairākiem avotiem), lai mācītos no tā, ko NASA nedarīja. Tomēr šīs nav problēmas, kuras var vienkārši atmest. Drīzāk tie ir fundamentāli jautājumi, kas jārisina: nav iespējams izvairīties no fizikas robežām.
Kopīga Musk izteikumu tēma ir pārdrošā tieksme revolucionizēt modeli “vienreiz lietojiet un izmetiet”, kas raķešu industrijā dominēja jau kopš paša sākuma, pārveidojot to par kaut ko ciešāk saistītu ar uz pakalpojumu balstītu aviosabiedrības modeli. Tas ir liels uzdevums, pat pēc Dzelzs vīra standartiem.
Daudzi fani neuzskata par barjerām ienākšanai tirgū. Faktiski nesenā aptaujā, kas tika veikta par SpaceX fanu kopienu vietnē Reddit.com, kad tika lūgts sniegt pamatotu minējumu par Falcon 9 raķetes palaišanas cenu 5 gadu laikā, ievērojama daļa no gandrīz 600 respondentiem izvēlējās vērtību zem 20 000 000 USD. Daži pat izvēlējās cenas zem USD 10 000 000. Lai gan SpaceX COO, Gwynne Shotwell ir minējis, ka atkārtoti lietojamie Falcon 9 palaišanas galu galā varētu dot USD 5–7 miljonu cenu cenu zīmi, tas, iespējams, ir tālā nākotnē, tālu pagātnē tikai atkārtoti lietojamu raķešu rītausma. Raugoties no kāda viedokļa, pirms pieciem gadiem 2010. gadā SpaceX uzsāka divas Falcon 9 raķetes. Pagājušajā gadā viņi palaida sešus, un pēkšņi līdz 2020. gadam standarta Falcon 9 palaišanas izmaksas būs trīs reizes lētākas? Kur ir radies šis papildu attīstības paātrinājums? Iespējams, tas nāk no nedaudz pārāk optimistisku fanu domām.
Patiesībā kaut kas tikpat pamatīgs kā ilgstoša motora uzturēšana joprojām ir salīdzinoši nezināms. Iepriekš SpaceX ir precizējis, ka katra motora kalpošanas laiks ir aptuveni 40, un gadījuma novērotājs pieņem, ka tas rada motoru, ko var izmantot 40 misijās. Tomēr ar trīs motora pārbaudes ugunsgrēkiem pirms katras palaišanas, pašas palaišanas un trim apdegumiem, kas nepieciešami atkārtotas iekļūšanas un atkārtotas nosēšanās procesa pabeigšanai, centra motoram faktiski ir jādedzina 7 reizes, lai pabeigtu misiju, un ar deviņiem Dzinēji katrā zemākā pakāpē - pat ar lielāko daļu šaujot tikai dažas reizes - tas rada diezgan daudz detaļu, kuras var sadalīties pēc katra lidojuma. Pārbaudīt šīs kļūmes un novērst tās var kļūt daudz dārgākas un laikietilpīgākas, nekā varētu cerēt.
Piemēram, ar 3,66 m diametru un aptuveni 42 metru augstumu pirmās pakāpes virsma ir gandrīz 500 kvadrātmetru, kas no vienas puses ir pakļauta šķidrā skābekļa un atdzesētas petrolejas saspringtajai temperatūrai, no otras puses , dažādas temperatūras no atgriešanās zupīgā, zemākā atmosfērā. Pat ledus uzkrāšanās tikai uz transportlīdzekļa ārējās virsmas vien ir pietiekami nozīmīga, lai būtiski mainītu transportlīdzekļa masu! Šajā lielajā zonā var uzkrāties stiepes, termodinamiskais un ar spiedienu saistītais nogurums. Svītrām varētu izveidoties kodols un veidoties matu līnijas plaisas. Šī ir bīstamība, kas var izraisīt kritisku neveiksmi operatīvajā misijā, un šāds notikums var neatgriezeniski iedragāt asociāciju starp topošo atkārtoti izmantojamo raķeti un nestabilitāti satelīta operatoru un apdrošināšanas nozares prātos. Un, kaut arī Falcon 9 varētu uzskatīt par pārāk inženierijas radītu, maz ticams, ka SpaceX spēlēs raķešu ruleti.
Kaut arī raķetes galvenais inženieris aplēsa monētas nomešanas panākumu varbūtību, pēc cerīgās CRS-5 nolaišanās uz nesen kristītā “autonomā dronu piezemēšanās kuģa”, tukšā pirmā pakāpe, iespējams, tiks nosūtīta atpakaļ uz SpaceX Hawthorne, Kalifornijas štābu un pārbaudīta. ar dažādām destruktīvas un nesagraujošas analīzes metodēm, lai kvantitatīvi noteiktu, kā straumēm paātrināties līdz ātrumam gandrīz 2 kilometri sekundē mazāk nekā trīs minūtēs un pēc tam pietiekami palēnināties, dodoties atpakaļ atmosfērā, lai piezemētos jūras un sāls tiešā tuvumā , ietekmē transportlīdzekli.
Vēl viens potenciālo atjaunošanas izmaksu piemērs ir SpaceX izvēlētā degviela - petroleja. Tas deg samērā netīri, par ko liecina caurspīdīgais brūni-melno kvēpu statnis, uz kura pakāpjas Falcon 9, kā atskats agrās lidmašīnas dienās. Tas rada efektu, kas galvenokārt saistīts ar kerolox motoriem, kas pazīstami kā “koksēšana” - kur nepilnīgi sadedzināti sodrēji pieķeras gandrīz izkusušam motoram un sprauslai, samazinot tā spēju izstarot siltumu. Vai jūs to sakopjat? Apsveicam, jūs tikko ieviesāt atjaunošanu vienādojumā - kaut ko tādu, no kā SpaceX cenšas izvairīties.
Pat ignorējot pašu transportlīdzekli, palaišana un nepieciešamās ķīmiskās vielas ir dārgas! Tur ir pārmērīgi cena par hēliju, kas nepieciešams, lai tvertnes būtu zem spiediena, un piroforais TEA-TEB aizdedzes šķidrums, ko izmanto, lai sāktu sprādzienbīstamu laulību starp RP-1 un LOX. Tas nav tikai ķimikālijas. Ir arī pamata darbības uzsākšanas izmaksas, sākot no darbinieku algām un beidzot ar blāvo atļauju pieteikšanas procesu, līdz nedaudz interesantākajai ablācijas krāsai, kas pārklāj Transporter-Erector struktūru, kurai Falcon 9 ir vertikāli, līdz transporta un pārvietošanas izmaksām. Visticamāk, pašreizējie kapitāla izdevumi tikai par vienu palaišanu atsevišķi, neņemot vērā pašas raķetes acīmredzamo vērtību, kopumā ir USD 3 miljoni plus.
Pamatā mums ir jānošķir nolaišanās, atjaunošana, atkārtota izmantojamība, kā arī finansiāli dzīvotspējīga un ātra atkārtota izmantošana. Var būt sarežģīti saprast, ka visi četri ir atšķirīgi, un viena veiksme nenozīmē, ka nākamais solis ir garantēts. Sakarā ar to joprojām paliek jautājuma zīmes par pēdējām darbībām, kas nepieciešamas SpaceX, lai pabeigtu atkārtoti izmantojamo raķešu ģenerālplānu, par izmaksām, laiku un sarežģītību. Piemēram: raķetes atkārtota piezemēšanās ne vienmēr padara atjaunošanu par neeksistējošu. Šis ir Space Shuttle mājas stāsts.
Tikai nolaišanās neizraisa revolūciju; drīzāk mēs varam saprast, ka revolucionārā raķešu uzlabošana par aviosabiedrībām līdzīgu modeli ir notikusi labi, tikai atskatoties atpakaļ atpakaļskata spogulī.
Mēs dzīvojam cerībā, ka SpaceX sasniegs to, ko sākotnēji bija paredzēts darīt gandrīz pirms 13 gadiem. SpaceX ir nonācis tālu, daudz tuvāk nekā jebkurš cits šim mērķim, bet, kā pats Musks ir teicis, “raķetes ir grūti”. Veiksme SpaceX komandai viņu gaidāmajā CRS-5 palaišanas un nosēšanās mēģinājumā, tas ir sākums kaut kam daudz lielākam.
Raksta Lukas Davia un Marijn Achternaam
Bios: Ja neveicat žonglēšanu par programmatūras inženierijas studentu un pilna laika tīmekļa izstrādātāju Jaunzēlandē, Lukas Davija ir atkarīgais no SpaceX, un to var atrast, sniedzot ieguldījumu Reddit kopienā / r / SpaceX, pievienojot savai vietnei SpaceXStats.com un veidojot infografiku. Ticiet vai nē, viņš tomēr atrod laiku arī ārā un pārgājienā arī brīvajā laikā!
Marijn Achternaam ir holandiešu valodas students, pats pasludināts atzveltnes krēslu inženieris un kosmosa lidojumu fanātiķis, kurš bieži tiek uzskatīts par ieguldījumu / r / space un / r / SpaceX Reddit kopienās.
