Biên tập viên Lưu ý: Bài đăng của khách này được viết bởi Lukas Davia & Marijn Achternaam.
Nhập tên lửa có thể tái sử dụng vào tên lửa vào một công cụ tìm kiếm, bạn có thể giúp đỡ nhưng bị lôi cuốn bởi sự lôi cuốn của các liên kết liên quan đến SpaceX lấp đầy màn hình. Lý do cho điều này là dễ hiểu: với cái chết của Tàu con thoi và thiếu kế hoạch rõ ràng cho tương lai của hầu hết người chơi cũ trong lĩnh vực vũ trụ, SpaceX thẳng thắn, kế hoạch gần hạn và thử nghiệm chuyến bay trước đó khiến mọi người yêu thích để giảm chi phí đáng kể quỹ đạo với tên lửa trở về nhà - sẵn sàng để được tái sử dụng.
Và với sự ra mắt của tên lửa Falcon 9 thứ 14 của SpaceX vào ngày 6 tháng 1 mang Rồng đến ISS, tiềm năng tái sử dụng tên lửa thực sự chắc chắn là lần đầu tiên trong gần 90 năm kể từ khi Goddard phóng tên lửa nhiên liệu lỏng đầu tiên trên thế giới từ Massachusetts vào năm 1926. Tuy nhiên, bây giờ là thời điểm quan trọng hơn bao giờ hết để làm dịu những kỳ vọng hoang dã của chúng ta về khả năng tên lửa tự bay trở lại bệ phóng. Trong khi một cuộc cách mạng tên lửa có thể nằm trong số chúng ta, thì đó là một quá trình lặp đi lặp lại gồm nhiều bước vượt qua bất kỳ nhiệm vụ nào - và chúng ta không nên mong đợi sẽ thấy việc tái sử dụng giống như hàng không thường xuyên và giảm chi phí lớn bất cứ lúc nào sớm.
Cần lưu ý rằng Elon Musk, trong tất cả những thành tựu đáng kinh ngạc của mình, chưa bao giờ đặt ra một mốc thời gian khó khăn và nhanh chóng khi có sẵn tên lửa rẻ tiền và dễ tiếp cận, chứ chưa nói đến một mức giá vững chắc. Tại sao? Đơn giản vì chúng ta đang đi vào lãnh thổ vẫn chưa được khám phá.
Phương tiện phóng duy nhất trong lịch sử đã từng được bay lại nhiều lần sau khi đạt được quỹ đạo là Tàu con thoi. Mặc dù sử dụng lại phần đắt nhất của bất kỳ tên lửa nào - động cơ và các hệ thống liên quan - Tàu con thoi tốn ít nhất 450 triệu đô la để phóng theo NASA, với trọng tải khá nhỏ 24 tấn cho Quỹ đạo Trái đất thấp, hoặc gần 19.000 đô la mỗi kg . Bao gồm chi phí phát triển, tổng hợp và chia cho mỗi chuyến bay, mức giá để khởi động có thể trung bình lên tới 1,5 tỷ USD, hoặc ba lần số tiền mà NASA đã nêu. Những gì được cho là sẽ làm giảm đáng kể chi phí cho mỗi kg hàng hóa nâng lên quỹ đạo cuối cùng trở thành một trong những phương tiện phóng đắt nhất trong lịch sử loài người. Tại sao nó trở nên đắt đỏ?
Quan niệm về Tàu con thoi là kết quả của cuộc hôn nhân giữa NASA, Không quân và các đối tác khác. Mỗi người muốn có thông số kỹ thuật thiết kế của riêng mình, cuối cùng đã tạo ra một chiếc xe mạnh mẽ không có mục đích rõ ràng, và nó đã trở thành một chiếc bắt được tất cả các ngành công nghiệp vũ trụ. Chủ yếu, đó là số lượng bảo trì cần thiết sau mỗi nhiệm vụ đã bị NASA đánh giá rất thấp. Sau mỗi chuyến bay, toàn bộ phương tiện phải được xây dựng lại cơ bản: gạch thay thế, động cơ được kiểm tra, tên lửa đẩy được tân trang lại. Đặc biệt, bộ ba động cơ chính RS-25 phải được tháo rời và kiểm tra mọi khiếm khuyết có thể gây ra lỗi và khi mọi thứ bị hỏng, không có một nguồn cung cấp lành mạnh nào có thể thay thế chúng dễ dàng, gây ra chi phí phụ tùng tăng vọt, và duy trì lực lượng lao động sẵn sàng và có thể tân trang lại Shuttle nhanh chóng trở thành một đồng tiền mà NASA không bao giờ có thể phục hồi.
SpaceX không phải là NASA NASA. Họ đã giới thiệu một cách tiếp cận phát triển nhanh nhạy và nhạy bén hơn cho các sản phẩm của họ đã thành công rực rỡ. Họ cũng có nhiều năm dự án trước đó (từ nhiều nguồn) để học hỏi từ đó NASA đã không. Tuy nhiên, những vấn đề aren này có thể đơn giản là vẫy đi. Thay vào đó, chúng là những vấn đề cơ bản cần giải quyết: không thể thoát khỏi giới hạn của vật lý.
Một chủ đề phổ biến của các tuyên bố của Musk là sự khao khát táo bạo trong việc cách mạng hóa việc sử dụng một người và ném nó đi, mô hình đã thống trị ngành công nghiệp tên lửa ngay từ đầu, biến nó thành một thứ gì đó liên quan chặt chẽ hơn với mô hình hàng không dựa trên dịch vụ. Đây là một nhiệm vụ lớn, thậm chí theo tiêu chuẩn của Iron Man.
Nhiều người hâm mộ cho thấy sự đánh giá cao về các rào cản gia nhập. Trên thực tế, trong một cuộc khảo sát gần đây được thực hiện trên cộng đồng người hâm mộ SpaceX tại Reddit.com, khi được yêu cầu đặt một phỏng đoán có giáo dục về giá của một vụ phóng tên lửa Falcon 9 trong 5 năm, một phần đáng kể trong số gần 600 người được hỏi đã chọn một giá trị dưới 20.000.000 đô la. Một số thậm chí chọn giá dưới 10.000.000 đô la. Mặc dù COO của SpaceX, Gwynne Shotwell đã đề cập đến việc thông qua rằng các vụ phóng Falcon 9 có thể tái sử dụng cuối cùng có thể có giá $ 5-7 triệu, điều này có thể sẽ đi xa trong tương lai, vượt xa cả bình minh của tên lửa tái sử dụng. Đối với một số quan điểm, năm năm trước vào năm 2010, SpaceX đã phóng hai tên lửa Falcon 9. Năm ngoái, họ đã ra mắt sáu chiếc, và đột nhiên, đến năm 2020, chi phí cho một lần phóng Falcon 9 tiêu chuẩn sẽ rẻ gấp ba lần? Trường hợp có sự tăng tốc thêm trong phát triển này đến từ đâu? Có thể nó xuất phát từ suy nghĩ của một số người hâm mộ hơi quá lạc quan.
Trong thực tế, một cái gì đó thậm chí cơ bản như bảo dưỡng động cơ dài hạn vẫn còn tương đối chưa biết. Trước đây, SpaceX đã làm rõ rằng mỗi động cơ có tuổi thọ xấp xỉ 40 lần và một người quan sát thông thường sẽ cho rằng kết quả này trong một động cơ có thể được sử dụng trong 40 nhiệm vụ. Tuy nhiên, với ba lần thử nghiệm động cơ trước mỗi lần phóng, chính lần phóng và ba lần đốt cần thiết để hoàn thành quá trình thử lại và hạ cánh, thực tế, động cơ trung tâm thực sự phải bắn 7 lần để hoàn thành nhiệm vụ và với chín lần động cơ ở mọi giai đoạn thấp hơn - thậm chí với hầu hết chỉ bắn một vài lần, điều đó dẫn đến khá nhiều bộ phận có thể bị hỏng sau mỗi chuyến bay. Kiểm tra những thất bại này và sửa chữa chúng có thể trở nên tốn kém và mất thời gian hơn nhiều so với những gì người ta có thể hy vọng.
Ví dụ, với đường kính 3,66m, và chiều cao xấp xỉ 42 mét, có gần 500 mét vuông bề mặt giai đoạn đầu tiên đã bị phơi nhiễm ở một bên với nhiệt độ lạnh lẽo của oxy lỏng và dầu hỏa ướp lạnh, và mặt khác , nhiệt độ khác nhau từ reentry vào bầu không khí thấp hơn. Trên thực tế, ngay cả lớp băng tích tụ ở lớp vỏ ngoài của chiếc xe cũng đủ đáng kể để thay đổi đáng kể khối lượng xe! Trong khu vực rộng lớn đó, độ bền kéo, nhiệt động và mỏi liên quan đến áp suất có khả năng tích lũy. Các cuộc đình công có thể tạo mầm và hình thành các vết nứt chân tóc. Đây là một mối nguy hiểm có thể dẫn đến một thất bại nghiêm trọng trong nhiệm vụ hoạt động và một sự kiện như vậy có thể ăn sâu vĩnh viễn mối liên hệ giữa tên lửa tái sử dụng non trẻ và sự bất ổn trong suy nghĩ của các nhà khai thác vệ tinh và ngành bảo hiểm. Và mặc dù Falcon 9 có thể được coi là quá kỹ thuật, nhưng không chắc SpaceX sẽ chơi roulette tên lửa.
Mặc dù kỹ sư trưởng của tên lửa đã ước tính khả năng thành công của đồng xu, khi hạ cánh đầy hy vọng của CRS-5 trên tàu đổ bộ không người lái tự hành được đặt tên gần đây, có thể sẽ được chuyển trở lại trụ sở Hawthorne, California của SpaceX và được kiểm tra với nhiều phương pháp phân tích phá hủy và không phá hủy khác nhau để định lượng mức độ nghiêm trọng của việc tăng tốc đến vận tốc gần 2 km mỗi giây trong vòng chưa đầy ba phút và sau đó giảm tốc đủ, quay trở lại bầu khí quyển, hạ cánh xuống gần biển và muối , ảnh hưởng đến chiếc xe.
Một ví dụ khác về chi phí tân trang tiềm năng nằm ở nhiên liệu lựa chọn của SpaceX, dầu hỏa. Nó cháy tương đối bẩn, bằng chứng là cột trụ mờ của muội đen nâu mà Falcon 9 bay lên, trở lại thời kỳ đầu của máy bay. Điều này dẫn đến một hiệu ứng chủ yếu liên quan đến các động cơ kerolox được biết đến với tên gọi là coking trực - nơi mà muội than không được đốt cháy hoàn toàn bám vào động cơ và vòi phun gần nóng chảy, làm giảm khả năng tỏa nhiệt của nó. Làm sạch nó đi, bạn nói gì? Xin chúc mừng, bạn đã giới thiệu tân trang vào phương trình, một điều mà SpaceX đang cố gắng tránh.
Ngay cả việc bỏ qua chiếc xe, ra mắt và các hóa chất cần thiết là đắt tiền! Có một loại helium có giá cắt cổ cần thiết để giữ cho xe tăng được điều áp, và chất lỏng đánh lửa TEA-TEB được sử dụng để bắt đầu cuộc hôn nhân bùng nổ giữa RP-1 & LOX. Nó không chỉ là hóa chất. Ở đó, chi phí vận hành khởi động mặt đất cũng vậy, từ tiền lương của nhân viên, đến quy trình xin giấy phép tẻ nhạt, đến màu sơn hơi thú vị hơn bao phủ cấu trúc Transporter-Erector giữ Falcon 9 theo chiều dọc, đến chi phí vận chuyển và di chuyển. Trong tất cả khả năng, chi phí vốn hiện tại của một lần phóng duy nhất, bỏ qua giá trị rõ ràng của chính tên lửa, tổng cộng trong khu vực là 3 triệu đô la cộng.
Về cơ bản, chúng ta phải tách rời việc hạ cánh lại, tân trang, tái sử dụng và tái sử dụng tài chính và khả năng tái sử dụng nhanh chóng lẫn nhau. Nó có thể là một khái niệm khó để nắm bắt rằng cả bốn đều khác biệt, và thành công của một người không ngụ ý bước tiếp theo được đảm bảo. Do đó, các dấu hỏi vẫn còn trên chi phí, thời gian và độ phức tạp của các bước cuối cùng cần thiết để SpaceX hoàn thành kế hoạch tổng thể tên lửa có thể tái sử dụng. Ví dụ: hạ cánh lại một tên lửa không nhất thiết làm cho việc tân trang không tồn tại. Đây là câu chuyện về nhà của Tàu con thoi.
Một cuộc đổ bộ một mình không cách mạng hóa tên lửa; thay vào đó, chúng ta chỉ có thể nhận ra cuộc cách mạng tinh chỉnh tên lửa thành một mô hình giống như hãng hàng không đã xảy ra tốt chỉ bằng cách nhìn lại trong gương chiếu hậu.
Chúng tôi sống với hy vọng SpaceX đạt được những gì ban đầu đã đặt ra cách đây gần 13 năm. SpaceX đã tiến rất xa, gần hơn bất kỳ ai khác về mục tiêu này, nhưng như chính Musk đã nói, Rock Rockets rất khó tính. Chúc may mắn cho nhóm tại SpaceX cho lần ra mắt và cố gắng hạ cánh CRS-5 sắp tới của họ, nó khởi đầu cho một điều gì đó lớn hơn nhiều.
Viết bởi Lukas Davia & Marijn Achternaam
Bios: Khi không phải là một sinh viên kỹ thuật phần mềm và nhà phát triển web toàn thời gian ở New Zealand, Lukas Davia là một người nghiện SpaceX tự nhận, và có thể được tìm thấy đóng góp cho cộng đồng Reddit / r / SpaceX, thêm vào trang web SpaceXStats.com của anh ấy và tạo infographics. Tin hay không anh cũng không có thời gian để ra ngoài và đi dạo trong thời gian rảnh rỗi!
Marijn Achternaam là một sinh viên người Hà Lan, kỹ sư ghế bành tự xưng và là người cuồng vũ trụ, người thường xuyên được tìm thấy đóng góp cho các cộng đồng / r / space và / r / SpaceX Reddit.
