หมายเหตุบรรณาธิการ: โพสต์ผู้เข้าพักนี้เขียนโดย Lukas Davia & Marijn Achternaam
การพิมพ์ "จรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่" ลงในเครื่องมือค้นหาคุณไม่สามารถช่วยได้ แต่จะดึงดูดความสนใจของลิงก์ที่เกี่ยวข้องกับ SpaceX ซึ่งเติมเต็มหน้าจอ เหตุผลนี้เป็นที่เข้าใจได้: เนื่องจากการตายของกระสวยอวกาศและการขาดการวางแผนที่ชัดเจนสำหรับอนาคตโดยผู้เล่นอายุมากที่สุดในสนามอวกาศ, SpaceX ตรงไปตรงมา, แผนระยะใกล้และการทดสอบเที่ยวบินก่อนหน้านี้ทำให้ทุกคนชื่นชอบลดต้นทุนลงอย่างมาก โคจรด้วยจรวดที่กลับบ้านพร้อมที่จะนำกลับมาใช้ใหม่
และด้วยการเปิดตัวจรวด Falcon 9 ที่กำลังจะมาถึงของ SpaceX ในวันที่ 6 มกราคมที่กำลังจะพา Dragon ไปที่สถานีอวกาศนานาชาติโอกาสที่จะนำกลับมาใช้จรวดได้จริงนั้นอยู่ในมือเป็นครั้งแรกในรอบ 90 ปีนับตั้งแต่ Goddard เปิดตัวจรวดเชื้อเพลิงเหลวแห่งแรกของโลก รัฐแมสซาชูเซตส์ในปี 1926 ถึงกระนั้นขณะนี้เป็นเวลาที่สำคัญกว่าเดิมที่จะควบคุมอารมณ์ความคาดหวังของเราต่อความเป็นไปได้ของจรวดที่บินกลับไปที่จรวดยิงจรวด แม้ว่าการปฏิวัติจรวดจะอยู่ในหมู่พวกเรา แต่เป็นกระบวนการที่มีหลายขั้นตอนซ้ำ ๆ ซึ่งก้าวข้ามภารกิจเดียว - และเราไม่ควรคาดว่าจะเห็นการใช้ซ้ำเหมือนสายการบินปกติ
ควรสังเกตว่า Elon Musk สำหรับความสำเร็จที่น่าทึ่งทั้งหมดของเขาไม่เคยวางลำดับเวลาที่ยากและรวดเร็วในเวลาที่จรวดจรวดราคาถูกและเข้าถึงได้จะมีราคาไม่แพง ทำไม? เพียงเพราะเราเข้าสู่ดินแดนที่ยังไม่จดที่แผนที่
ยานพาหนะเปิดตัวเดียวในประวัติศาสตร์ที่เคยบินอีกครั้งหลายครั้งหลังจากบรรลุวงโคจรคือกระสวยอวกาศ แม้ว่าการนำกลับมาใช้ใหม่โดยส่วนที่แพงที่สุดของจรวดใด ๆ - เครื่องยนต์และระบบที่เกี่ยวข้อง - กระสวยมีค่าใช้จ่ายอย่างน้อย 450 ล้านดอลลาร์เพื่อเปิดตัวตาม NASA โดยมีน้ำหนักบรรทุก 24 เมตริกตันถึง Low Earth Orbit หรือเกือบ 19,000 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม . รวมถึงค่าใช้จ่ายในการพัฒนาผลรวมและหารต่อเที่ยวบินราคาที่จะเปิดตัวสามารถเฉลี่ยสูงถึง 1.5 พันล้านเหรียญสหรัฐหรือจำนวนที่ระบุไว้สามเท่าของ NASA สิ่งที่ควรจะลดค่าใช้จ่ายต่อกิโลกรัมของการยกของอย่างมากไปสู่วงโคจรกลายเป็นยานยนต์ที่แพงที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ ทำไมราคาถึงแพง
ความคิดของกระสวยอวกาศเป็นผลมาจากการแต่งงานระหว่างนาซ่ากองทัพอากาศและหุ้นส่วนอื่น ๆ แต่ละคนต้องการข้อมูลจำเพาะการออกแบบของตัวเองซึ่งจบลงด้วยการผลิตยานพาหนะทรงพลังโดยไม่มีจุดประสงค์ที่ชัดเจนและกลายเป็น "จับทั้งหมด" ของอุตสาหกรรมอวกาศ ส่วนใหญ่เป็นปริมาณการบำรุงรักษาที่จำเป็นหลังจากทุกภารกิจถูกประเมินโดยนาซา หลังจากแต่ละเที่ยวบินยานพาหนะทั้งหมดต้องถูกสร้างใหม่เป็นหลัก: เปลี่ยนกระเบื้องตรวจสอบเครื่องยนต์ปรับปรุงใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสามหลักของเครื่องยนต์หลัก RS-25 จะต้องถูกแยกออกจากกันและตรวจสอบข้อบกพร่องที่เป็นไปได้ทุกอย่างที่อาจทำให้เกิดความล้มเหลวและเมื่อสิ่งต่าง ๆ แตกหักไม่มีเส้นอุปทานที่แข็งแรงที่สามารถแทนที่มันได้อย่างง่ายดาย ค่าใช้จ่ายของชิ้นส่วนอะไหล่ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและการบำรุงรักษาพนักงานที่พร้อมและสามารถปรับปรุง Shuttle ได้อย่างรวดเร็วกลายเป็นอ่างเงินที่ NASA ไม่สามารถกู้คืนได้
SpaceX ไม่ใช่ NASA พวกเขาได้นำเสนอแนวทางการพัฒนาที่รวดเร็วและตอบสนองได้ดีขึ้นต่อผลิตภัณฑ์ซึ่งประสบความสำเร็จอย่างท่วมท้น พวกเขายังมีโครงการก่อนหน้าหลายปี (จากหลายแหล่ง) เพื่อเรียนรู้จาก NASA ที่ไม่ได้ทำ อย่างไรก็ตามปัญหาเหล่านี้ไม่สามารถแก้ไขได้โดยง่าย แต่เป็นปัญหาพื้นฐานที่ต้องกล่าวถึง: ไม่มีการหลบหนีจากขอบเขตของฟิสิกส์
ชุดรูปแบบทั่วไปของแถลงการณ์ของ Musk คือความมุ่งมั่นอย่างกล้าหาญที่จะปฏิวัติรูปแบบ "ใช้ครั้งเดียวแล้วทิ้ง" ซึ่งเป็นผู้นำอุตสาหกรรมจรวดตั้งแต่เริ่มต้นโดยปรับให้เป็นสิ่งที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับรูปแบบสายการบินที่ให้บริการ นี่เป็นงานที่ยิ่งใหญ่แม้ตามมาตรฐานของ Iron Man
แฟน ๆ หลายคนแสดงความชื่นชมต่ออุปสรรคในการเข้าร่วม ในความเป็นจริงจากการสำรวจเมื่อเร็ว ๆ นี้ดำเนินการในชุมชนแฟน SpaceX ที่ Reddit.com เมื่อถูกขอให้ทำการเดาการศึกษาเกี่ยวกับราคาของการเปิดตัวจรวด Falcon 9 ในเวลา 5 ปีส่วนสำคัญของผู้ตอบแบบสอบถามเกือบ 600 คนเลือกค่า ต่ำกว่า $ 20,000,000 บางคนเลือกราคาต่ำกว่า $ 10,000,000 แม้ว่า COO ของ SpaceX, Gwynne Shotwell ได้กล่าวถึงการผ่านการเปิดตัว Falcon 9 ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในที่สุดสามารถสั่งป้ายราคาได้ 5-7 ล้านเหรียญ แต่สิ่งนี้น่าจะเป็นไปได้ในอนาคต เมื่อห้าปีก่อนในปี 2010 SpaceX เปิดตัวจรวด Falcon 9 สองลูก เมื่อปีที่แล้วพวกเขาเปิดตัวหกและในทันใดในปี 2020 ค่าใช้จ่ายของการเปิดตัว Falcon 9 มาตรฐานจะถูกกว่าสามเท่า การเร่งความเร็วพิเศษในการพัฒนามาจากไหน อาจมาจากความคิดของแฟน ๆ ที่มองโลกในแง่ดีเกินไปเล็กน้อย
ในความเป็นจริงบางสิ่งบางอย่างที่เป็นพื้นฐานเช่นเดียวกับการบำรุงรักษาเครื่องยนต์ระยะยาวยังค่อนข้างไม่ทราบ ก่อนหน้านี้ SpaceX ได้ชี้แจงว่าแต่ละเครื่องยนต์มีอายุการใช้งานประมาณ 40 firings และผู้สังเกตการณ์ทั่วไปจะถือว่าผลลัพธ์นี้เป็นเครื่องยนต์ที่สามารถใช้งานได้ 40 ภารกิจ อย่างไรก็ตามด้วยการทดสอบเครื่องยนต์สามครั้งก่อนการยิงแต่ละครั้งการยิงด้วยตัวเองและการเผาทั้งสามครั้งจะต้องเสร็จสิ้นกระบวนการ reentry และ re-Landing เครื่องยนต์ศูนย์กลางต้องใช้ไฟ 7 ครั้งเพื่อทำภารกิจให้สำเร็จและเก้า เครื่องยนต์ในทุก ๆ ช่วงล่าง - แม้จะมีการยิงเพียงไม่กี่ครั้งเท่านั้นซึ่งส่งผลให้ชิ้นส่วนจำนวนมากที่สามารถพังทลายได้หลังการบินทุกครั้ง การตรวจสอบความผิดพลาดเหล่านี้และการซ่อมแซมอาจมีค่าใช้จ่ายสูงและเสียเวลามากกว่าที่คาดไว้
ตัวอย่างเช่นมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 3.66m และความสูงประมาณ 42 เมตรมีพื้นผิวขั้นตอนแรกเกือบ 500 ตารางเมตรที่ได้สัมผัสกับด้านหนึ่งไปยังอุณหภูมิเยือกเย็นของออกซิเจนเหลวและน้ำมันก๊าดเย็นและอื่น ๆ อุณหภูมิต่าง ๆ จากการย้อนเข้าไปในบรรยากาศชั้นล่าง ที่จริงแล้วแม้แต่การสะสมน้ำแข็งบนผิวด้านนอกของยานพาหนะเพียงอย่างเดียวก็สำคัญพอที่จะเปลี่ยนมวลของยานพาหนะได้อย่างมาก! ภายในพื้นที่ขนาดใหญ่นั้นความต้านทานแรงดึงทางอุณหพลศาสตร์และความล้าที่เกี่ยวข้องกับความดันมีแนวโน้มที่จะสะสม การปรากฏตัวของนิวเคลียสอาจทำให้เกิดรอยแตกของเส้นผม นี่เป็นอันตรายที่อาจนำไปสู่ความล้มเหลวที่สำคัญในภารกิจการดำเนินงานและเหตุการณ์ดังกล่าวสามารถฝังแน่นความสัมพันธ์ระหว่างจรวดที่ใช้ซ้ำได้และความไม่มั่นคงในจิตใจของผู้ประกอบการดาวเทียมและอุตสาหกรรมประกันภัย และถึงแม้ว่า Falcon 9 อาจถูกพิจารณาว่ามีการออกแบบทางวิศวกรรมมากเกินไป แต่ SpaceX ไม่น่าจะเล่นรูเล็ตจรวดได้
แม้ว่าหัวหน้าวิศวกรของจรวดประเมินความน่าจะเป็นของการโยนเหรียญเมื่อการลงจอดของ CRS-5 บนเรือ "drone landing drone" เมื่อไม่นานมานี้ระยะแรกที่ว่างเปล่าจะส่งกลับไปยังสำนักงานใหญ่ Hawthorne ของ SpaceX ในแคลิฟอร์เนีย ด้วยวิธีการวิเคราะห์แบบทำลายล้างและแบบไม่ทำลายชนิดต่าง ๆ เพื่อหาจำนวนวิธีที่ความเร่งของการเร่งความเร็วเป็นเกือบ 2 กิโลเมตรต่อวินาทีในเวลาน้อยกว่าสามนาทีจากนั้นจึงชะลอตัวลงพอเข้าสู่บรรยากาศใกล้กับทะเลและเกลือ ส่งผลกระทบต่อยานพาหนะ
อีกตัวอย่างหนึ่งของค่าใช้จ่ายในการตกแต่งที่มีศักยภาพนั้นอยู่ในเชื้อเพลิงน้ำมันก๊าดที่เลือกโดย SpaceX มันเผาไหม้ค่อนข้างสกปรกตามหลักฐานจากเสาโปร่งแสงของเขม่าสีน้ำตาลดำที่ฟอลคอน 9 ไต่ขึ้นไปบนซึ่งเป็นการย้อนกลับไปสู่ยุคของเครื่องบินยุคแรก สิ่งนี้นำไปสู่ผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์ kerolox ที่รู้จักกันในชื่อ“ coking” - ซึ่งเขม่าที่ติดไฟไม่สมบูรณ์ติดอยู่กับเครื่องยนต์และหัวฉีดที่หลอมเหลวซึ่งช่วยลดความสามารถในการแผ่ความร้อนออกไป ล้างออกคุณพูดว่า? ขอแสดงความยินดีคุณเพิ่งนำการปรับปรุงมาสู่สมการสิ่งที่ SpaceX พยายามหลีกเลี่ยง
แม้แต่การเพิกเฉยต่อยานพาหนะการเปิดตัวและสารเคมีที่จำเป็นมีราคาแพง! มีฮีเลียมที่มีราคาสูงเกินไปซึ่งต้องใช้ในการรักษาความดันของรถถังและของเหลวติดไฟ TEA-TEB pyrophoric ที่ใช้ในการเริ่มการแต่งงานระหว่าง RP-1 และ LOX มันไม่ใช่แค่สารเคมีเช่นกัน มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการภาคพื้นดินเช่นค่าจ้างพนักงานไปจนถึงกระบวนการขอใบอนุญาตที่น่าเบื่อไปจนถึงสีระเหยที่น่าสนใจเล็กน้อยที่เคลือบโครงสร้าง Transporter-Erector ซึ่งถือ Falcon 9 ในแนวตั้งเพื่อการขนส่งและค่าขนย้าย ในทุกโอกาสค่าใช้จ่ายด้านทุนในปัจจุบันของการเปิดตัวเพียงครั้งเดียวโดยไม่สนใจมูลค่าที่ชัดเจนของตัวจรวดเองรวมอยู่ในภูมิภาค 3 ล้านดอลลาร์บวก
โดยพื้นฐานแล้วเราจะต้อง decouple เชื่อมโยงไปถึงการตกแต่งใหม่นำมาใช้ใหม่และทำงานได้ทางการเงินและนำมาใช้อย่างรวดเร็วจากกันและกัน มันอาจเป็นแนวคิดที่ยากที่จะเข้าใจว่าทั้งสี่นั้นแตกต่างกันและความสำเร็จของสิ่งหนึ่งไม่ได้หมายความถึงขั้นตอนต่อไปที่รับประกัน ด้วยเหตุนี้เครื่องหมายคำถามยังคงอยู่เหนือต้นทุนเวลาและความซับซ้อนของขั้นตอนสุดท้ายที่จำเป็นสำหรับ SpaceX เพื่อทำแผนแม่บทจรวดที่สามารถใช้ซ้ำได้ ตัวอย่างเช่นการเชื่อมโยงไปถึงจรวดไม่จำเป็นต้องทำการตกแต่งใหม่ นี่คือเรื่องราวนำกลับบ้านของกระสวยอวกาศ
การขึ้นฝั่งเพียงอย่างเดียวไม่ได้เป็นการปฏิวัติจรวด แต่เราอาจจะตระหนักถึงการปฏิวัติของการกลั่นจรวดในรูปแบบเหมือนสายการบินเท่านั้นที่เกิดขึ้นได้ดีโดยการมองย้อนกลับไปในกระจกมองหลัง
เรามีชีวิตอยู่ด้วยความหวังว่า SpaceX ประสบความสำเร็จตามที่ตั้งใจไว้เมื่อเกือบ 13 ปีที่แล้ว SpaceX มาไกลกว่าคนอื่น ๆ ในเป้าหมายนี้ แต่อย่างที่ Musk พูดว่า "จรวดยาก" ขอให้โชคดีกับทีมที่ SpaceX สำหรับการเปิดตัว CRS-5 และความพยายามในการลงจอดมันเป็นจุดเริ่มต้นของบางสิ่งที่ใหญ่กว่ามาก
เขียนโดย Lukas Davia & Marijn Achternaam
Bios: เมื่อไม่ได้เป็นนักศึกษาวิศวกรรมซอฟต์แวร์และนักพัฒนาเว็บไซต์เต็มเวลาในนิวซีแลนด์ Lukas Davia เป็นผู้ติดยาเสพติดที่รู้จัก SpaceX ตนเองและสามารถพบได้ในชุมชน Reddit / r / SpaceX เพิ่มเว็บไซต์ SpaceXStats.com ของเขาและสร้าง infographics เชื่อหรือไม่ว่าเขาหาเวลาออกไปข้างนอกและธุดงค์ในเวลาว่างของเขาด้วย!
Marijn Achternaam เป็นนักเรียนชาวดัตช์วิศวกรเก้าอี้เท้าแขนที่ประกาศตัวเองและผู้คลั่งไคล้ spaceflight ซึ่งสามารถพบได้บ่อยครั้งที่เอื้อต่อชุมชน / r / space และ / r / SpaceX Reddit
